碱-硅酸反应对混凝土力学性能的影响

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1、第10卷第2期中国水利水电科学研究院学报v。1．10No．22012flE6fiJJournalofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearchJ“。，2012文章编号：1672—3031(2012)02—0105—07碱一硅酸反应对混凝土力学性能的影响刘晨霞，陈改新，王秀军，孔祥芝(中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038)摘要：采用实际工程活性骨料，并参照工程配合比，成型混凝土抗压、劈拉、抗弯和轴向拉伸试验试件。经过28d标

2、准养护后，移入温度60+1℃，相对湿度为90％～95％的养护箱中，使碱一骨料反应加速进行。在混凝土达到不同的膨胀量时取出，进行力学性能测试。结果表明，混凝土的劈裂抗拉强度、抗弯强度和轴向抗拉强度随碱一骨料反应膨胀量的增大而降低。用相对动弹性模量表征混凝土的损伤，根据混凝土力学性能和损伤量的对应关系，初步得出了ASR混凝土的力学性能衰减模型。关键词：碱一硅酸反应；预测模型；损伤量中图分类号：TV431文献标识码：A1研究背景碱一骨料反应(AlkaliAggregateReaction简称AAR)是指硬化混凝土中的碱与骨料

3、中的活性矿物发生化学反应，导致混凝土发生膨胀、开裂甚至破坏的现象。碱一骨料反应类型主要有碱一硅酸反应(Alkali—silicaReaction简称ASR)和碱一碳酸盐反应(Alkali—carbonateReaction简称ACR)。自20世纪40年代美国首次发现碱一骨料反应(AAR)以来，先后在加拿大、法国、南非、英国等地区都发现了AAR引起的混凝土裂缝和破坏⋯。AAR是引起混凝土耐久性下降的主要原因之一，因为AAR的危害不仅在于使混凝土结构的承载力降低，而且还引发裂缝，加剧了环境水及其它介质的腐蚀和冻融等破坏作用

4、，从而大大缩短混凝土建筑物的使用寿命。AAR被认为是混凝土的“癌症”，潜伏期长，一旦发生，无法治愈，难于补救处理。尽管自Stanton首次发现AAR以来，各国学者知道了AAR并对其进行了大量研究，但大部分研究主要是针对AAR的机制和抑制AAR膨胀的措施。而对AAR造成的混凝土损伤及对力学性能影响的研究却非常有限。此外，大量公开的研究资料主要涉及的是砂浆而非混凝土。由于ACR远没有ASR普遍，近年来对AAR的研究主要集中在ASR方面。我国混凝土工程使用的骨料中有许多是硅质骨料或含硅质矿物的骨料，本文所涉及的AAR问题均是

5、关于ASR的。温度是碱一骨料反应的主要影响因素，作者通过研究碱一硅酸反应速率常数与养护温度之间的关系，用等效时间公式估算出试验所用砂岩骨料混凝土60~C膨胀1个月相当于20℃膨胀5年左右。因此，本文参照工程实际配合比，成型抗压、劈拉、抗弯和轴向拉伸试验试件，试件拆模后放在温度为20+1℃，相对湿度95％以上的养护室养护28d，然后移入温度为60+1oC，相对湿度为90％～95％的养护箱中，使AAR加速进行，、在混凝土达到不同的膨胀量时取出，进行混凝土力学性能试验，研究AAR膨胀和混凝土损伤及力学性能变化之间的关系，以期

6、为受AAR损害混凝土的老化程度和安全性评估提供基本资料。2混凝土原材料和配合比2．1原材料试验所用水泥为42．5中热硅酸盐水泥，水泥的化学成分见表1。收稿日期：2011-09—29作者简介：刘晨霞(1977一)，女，工程师，主要从事水工材料研究。E—mail：liucx@iwhr．com一105—碱一硅酸反应对混凝土力学性能的影响刘晨霞陈改新王秀军孔祥芝依据《水泥压蒸安定性试验方法》(GB／T750)，对42．5中热硅酸盐水泥进行了的压蒸膨胀率检验，检测结果为0．023％，满足《水工混凝土试验规程》(SL352—200

7、6)“2．37骨料碱活性检验”中对水泥压蒸膨胀率小于0．2％的要求。试验所用骨料为人工骨料，岩性为石英砂岩，经岩相分析，骨料中含有约5％～12％的微晶石英。依据SL352-2006(水工混凝土试验规程》中“2．37骨料碱活性检验(砂浆棒快速法)”对骨料进行了骨料碱活性检验，28d砂浆膨胀率为0．365％，根据砂浆棒快速法判定该骨料为具有潜在碱一硅酸反应活性的骨料。粗骨料最大粒径为40ram，人工砂的细度模数为3．04，石粉含量为19．7％。试验所用减水剂为萘系高效减水剂，引气剂为松香类引气剂。2．2配合比参照工程实际配

8、合比成型各种规格的混凝土试件，试验配合比见表2。表2试验配合比2．3试验方法试件拆模后放在标准养护室养护28d后，移入温度为60+1℃，相对湿度为90％～95％的养护箱中，加速AAR进程。用内埋应变计的150mmx450mm圆柱体试件观测混凝土的AAR膨胀变形，计算得出混凝土的AAR膨胀率。混凝土AAR膨胀变形的观测由计算机自动完