信息检索大作业 碱集料反应作用下粉煤灰混凝土的寿命预测

1、信息检索大作业题目 碱集料反应作用下粉煤灰混凝土的寿命预测目录第一部分 课题背景2第二部分 检索策略2第三部分 检索过程3一.汇文及超星31.汇文图书查询系统 32.超星数据图书馆 3二.中国期刊网检索4三.重庆维普数据库5四.工程索引(Ei)6五.科学引文索引(SCI) 9六.美国化学文摘(CA) 10七.专利文献检索 111.中国专利 112.欧洲专利 12八.ProQuest博士论文 13九.网上资源 13第四部分 文献综述 141碱集料反应概述141.1碱集料反应的定义和机理141.2碱集料反应的预防措施161.3集料潜在碱活性的检测方法162 粉煤灰抑制ASR 172.1 粉煤灰抑制

2、ASR的意义172.2 粉煤灰抑制ASR的机理173 混凝土结构的寿命预测 183.1 寿命定义及其预测的意义 183.2 现有的寿命预测模型 183.2.1 基于混凝土碳化深度的预测模型 193.2.2 基于氯离子扩散的预测模型 193.3 基于AAR的寿命预测203.3.1 碱-集料反应寿命预测的必要性203.3.2 碱-集料反应寿命预测模型213.4 对现有模型的认识 224 混凝土寿命预测方法展望 224.1基于经验的预测方法224.2基于比较的预测方法234.3加速试验预测方法234.4数学模型预测方法234.5寿命预测的随机方法23参考文献24第五部分 个人感想 26课题：碱集料反

3、应作用下粉煤灰混凝土的寿命预测第一部分：课题背景随着混凝土技术的发展，混凝土结构的耐久性受到人们广泛关注，并成为建筑设计的重要指标之一。混凝土结构的耐久性评估也愈来愈受到重视，已成为一个热门的重要的课题。碱集料反应（Alkali-Aggregate Reaction，简称AAR）作为影响混凝土结构耐久性的重要因素之一，自从1940年美国首先发现并证实AAR对混凝土工程的破坏，在世界各地也相继出现各种工程破坏的事例，AAR已成为混凝土工程的全球性灾害问题，如何防止AAR对混凝土工程的破坏已经在全世界范围内受到广泛重视。目前，抑制AAR的最主要和有效的手段包括低碱混凝土，大掺量矿物掺和料和化学外加

4、剂。其中掺粉煤灰是技术上可行、经济上合理的方法。但还没有统一、快速、有效的评价AAR抑制效果的手段和抑制方法。混凝土结构的使用寿命为混凝土工程耐久性作出了定量的估计，也为评价AAR抑制效果提供了一个量化指标。从经济性、安全性出发，必须保证建筑结构的安全使用期限。对混凝土的使用寿命作出准确的评估将有助于实际工程指导。以碱-集料反应为“切入点”来预测混凝土结构的寿命的方法，对于以碱-集料反应为主要影响因素的混凝土结构破坏事例具有更实用的意义。对混凝土碱集料反应寿命预测可以对已建设的建筑物进行剩余寿命评估，更重要的意义在于能够在新建筑物建设初期，根据所选原材料的性能对混凝土的性能作出定量化的估计，为

5、建筑耐久性设计提供明确的指标和评估检测方法。因此，采用寿命预测的方法评估粉煤灰抑制AAR的长期有效性对于保证AAR作用下粉煤灰混凝土安全性具有重要意义。第二部分：检索策略碱集料反应依据有害矿物的种类不同，分为碱-硅酸反应(ASR)和碱-碳酸盐反应(ACR)。因ACR的破坏事例远不及ASR普遍，国际上对ACR的研究相当少。因此，对碱集料反应的研究多集中在ASR上。在工程上，碱集料反应也经常称为碱骨料反应。初步确定检索词：中文检索词：碱集料反应(碱骨料反应，碱-集料反应，碱硅酸反应，碱-硅酸反应，碱-硅反应)；粉煤灰；寿命英文检索词：alkali-aggregate reaction(AAR, a

6、lkali-silica reaction, ASR); fly ash; service life第三部分：检索过程一、汇文及超星1 汇文图书查询系统首先从三次文献的书籍开始检索，以便全面了解课题。在汇文图书查询系统检索到7本关于粉煤灰利用的书。4本关于碱集料反应的，且都是英文书籍，除第12届碱集料反应的论文集是2004年出版外，其它书籍的版本都较老。粉煤灰的试验研究及其工程应用、粉煤灰砌筑抹灰水泥的生产与应用、粉煤灰利用技术、粉煤灰优质混凝土、粉煤灰特性与粉煤灰混凝土、粉煤灰房建材料的开发与应用、粉煤灰利用手册1 The Alkali-silica reaction in concrete

7、 R.N. Swamy. Blackie .1992. 2 Alkalies in concrete : a symposium / sponsored by ASTM Committees C-9 on Concrete and Concrete Aggregates and C-1 on Cement, Los Angeles, Calif., 25 June 1985 . Vance H. Dodson, editor. Philadelphia, Pa. : ASTM, c1986. 3 Alkali-silica reaction in concrete D. W. Hobbs. L

8、ondon : Thomas Telford, c1988.4 Alkali-silica reaction in concrete / edited by Tang Mingshu and Deng Min. beijing : World Publishing Corporation ; 2004从书名可知主要集中在碱硅酸反应的研究上。考虑到碱集料反应是影响混凝土结构耐久性的重要因素之一，从混凝土结构耐久性为入口进行检索，共检索到3本，混凝土结构耐久性与寿命预测、混凝土结构耐久性、混凝土结构耐久性概论，都是2002年以后的书。可见耐久性的研究在近几年研究非常活跃。2 超星数据图书馆在本地镜

9、像和南大镜像检索，部分书在汇文图书查询系统已经查到，就不列出。粉煤灰混凝土现行建筑材料规范大全 2 中华人民共和国国家标准 粉煤灰混凝土应用技术规范 GBJ 146-90现行建筑材料规范大全 2 中华人民共和国国家标准 于用水泥和混凝土中的粉煤灰 GB 1596-91现行建筑材料规范大全 2 中华人民共和国城乡建设环境保护部部标准 粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程 JGJ 28-86尝试在 查询，由于网络原因，这段时间都上不去。这是一个非常有用的检索方法。二 中国期刊网检索期刊范围：全部期刊； 年限：1979-2006；高级检索检索策略1：摘要= (碱集料反应+碱-集料反应+碱骨料反应+碱-

10、骨料反应+碱硅酸反应+碱-硅酸反应+碱-硅反应)*粉煤灰 检索结果： 211篇结果太多，阅读摘要发现很多都是只有“碱”单独出现中，所以对于以-连接的词应该用“”来进行精确检索。检索策略2：摘要= (碱集料反应+"碱-集料反应"+碱骨料反应+"碱-骨料反应"+碱硅酸反应+"碱-硅酸反应"+"碱-硅反应")*粉煤灰 检索结果： 75篇分别以关键词和篇名为检索项进行检索，检索结果分别为175篇和13篇。进一步缩小检索范围。检索策略3：摘要= (碱集料反应+"碱-集料反应"+碱骨料反应+"碱-

11、骨料反应"+碱硅酸反应+"碱-硅酸反应"+"碱-硅反应")*粉煤灰*寿命 检索结果： 1篇 介绍JFA矿物减水剂，不相关。以关键词为检索项检索到1篇，关于耐久性研究 不相关 但从读者推荐文章中有一篇关于桥梁硫酸盐侵蚀作用下寿命预测模型的文章，对于本课题具有借鉴意义。基于AAR的混凝土寿命预测方面的中文文献几乎没有，尝试以其它破坏因素作用下混凝土的寿命预测为突破口，借鉴他们的方法来预测AAR作用下的寿命，不失为一种好的方法。检索策略4：摘要= 混凝土*粉煤灰*寿命 检索结果： 34篇。较多，相关度不高。分别以关键词和篇名为检索项检索到26篇和1篇

12、，这篇是关于粉煤灰混凝土的多因素寿命预测模型，相关度较高。通过认真阅读上述检索到的相关度较高的文章发现，基于碱集料反应的粉煤灰混凝土的寿命预测的中文文献几乎没有。目前，大部分研究是针对粉煤灰抑制ASR展开的，而研究基于AAR的混凝土寿命预测必然建立在粉煤灰抑制ASR的机理的基础上。因此该课题应从两个大的方面去把握。一是明确粉煤灰抑制ASR的机理，二是评估粉煤灰抑制AAR的长期有效性，即研究基于AAR的混凝土的使用寿命。进一步明确检索词：1. 中文检索词：粉煤灰；碱硅酸反应(碱-硅酸反应，碱-硅反应；抑制(缓解)；机理(机制)英文检索词：fly ash; alkali-aggregate rea

13、ction(AAR, alkali-silica reaction, ASR); inhabit*(prevent* restrain* suppress* control* mitigate*); mechanism2. 中文检索词：碱集料反应(碱骨料反应，碱-集料反应，碱硅酸反应，碱-硅酸反应，碱-硅反应)；寿命(寿命预测)英文检索词：alkali-aggregate reaction(AAR, alkali-silica reaction, ASR); service life (service life prediction, predict service life)中国期刊网再次检

14、索检索策略1： 摘要= (碱硅酸反应+"碱-硅酸反应"+"碱-硅反应")*粉煤灰*(抑制+缓解) 缩小检索范围检索结果： 15篇检索策略2：摘要= (碱硅酸反应+"碱-硅酸反应"+"碱-硅反应")*粉煤灰*(抑制+缓解)*(机理+机制)有3篇相关度较高检索结果： 4篇 检索策略3：摘要= (碱集料反应+"碱-集料反应"+碱骨料反应+"碱-骨料反应"+碱硅酸反应+"碱-硅酸反应"+"碱-硅反应")*(寿命+寿命预测) 检索结果： 23篇

15、相关度不高 大部分是综述性文章三 重庆维普数据库期刊范围：全部期刊； 年限：1989-2006；高级检索检索策略1：(文摘=碱硅酸反应+""碱-硅酸反应""+""碱-硅反应"")*(文摘=粉煤灰)*(文摘=抑制+缓解)缩小检索范围检索结果： 11篇检索策略2：(文摘=碱硅酸反应+""碱-硅酸反应""+""碱-硅反应"")*(文摘=粉煤灰)*(文摘=抑制+缓解)*(文摘=机理+机制)总结检索结果： 3篇 与中国期刊网查出的4篇中的相关度较

16、高的3篇相同对中文数据库的检索发现，对于粉煤灰混凝土的ASR寿命的国内文献较少。研究主要还集中在粉煤灰抑制ASR的机理实验研究上，对于ASR寿命方面的文章还只停留在综述上，提出的一些寿命预测模型主要针对海工混凝土的氯离子渗透、钢筋锈蚀以及碳化。因此外文数据库的检索是一个重点。四 工程索引(Ei)美国工程索引（The Engineering Index，简称Ei）是检索工程技术领域文献的最主要工具书之一。进入Ei Compendex web界面，Ei的检索分为Easy search(简单检索)、Quick search(快速检索)和Expert search(专家检索)。这里选择Quick se

17、arch，检索项：Subject/Abstract/Title检索策略1：("fly ash") AND ("alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR) 检索结果： 118 records分析Refine results： 主要的研究者和研究机构有加拿大多伦多大学土木工程系(Department of Civil Engineering ，Univ Of Toronto)的Thomas, Michael D. A.和Shehata, Med

18、hat H.,拉瓦勒大学(Universite Laval)d的 Berube, M. A.及南京工业大学材料科学与工程学院(Coll. Of Mat. Sci. And Eng., Nanjing Univ. Of Technol)的唐明述(Tang, Mingshu)。文章主要发表在Cement and Concrete Research，Cement and Concrete Composites，ACI Materials Journal (American Concrete Institute)，Cement, Concrete and Aggregates及Magazine of

19、Concrete Research.检索策略2：("fly ash") AND ("alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR) AND mechanism检索结果： 27 records 国内东南大学的钱春香和Universite Laval的Berube, M. A.在机理方面的研究较多。检索策略3：("fly ash") AND ("alkali-aggregate reaction"

20、OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR) AND (inhabit* OR prevent* OR restrain* OR suppress* OR control* OR mitigate*)检索结果：69 records检索策略4：("fly ash") AND ("alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR) AND (inhabit* OR prevent* OR re

21、strain* OR suppress* OR control* OR mitigate*) AND mechanism检索结果：15 records检索策略5：("alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR) AND("service life" OR "service life prediction" OR "predict service life)检索结果：32 records仔细阅读后发现有12篇中的A

22、AR和ASR表示的不是碱集料反应和碱硅酸反应。在Add a term 中加入concrete 结果检索到20篇，跟上面分析的结果一样。这20篇文章的相关度都不高，根据Controlled Vocabulary  中的durability出现频率最高，AAR是影响耐久性的因素之一，所以可以以耐久性寿命预测为切入点来检索。检索策略6：durability AND ("service life" OR "service life prediction" OR "predict service life”) AND concrete

23、检索结果： 298 records检索结果太多，缩小检索范围。检索策略7：durability AND ("service life prediction" OR "predict service life”) AND concrete检索结果： 24 records阅读文献发现，目前耐久性寿命预测主要集中在碳化和钢筋锈蚀两个方面，且都是以建立模型的方法来预测寿命。所以以模型为检索词来检索以AAR为破坏条件的寿命预测。检索策略8： ("alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silic

24、a reaction" OR ASR)AND model AND concrete检索结果： 69 records虽然这69篇中有大部分是关于AAR的反应模型的，但对于了解AAR的机理，从而为建立AAR寿命预测模型是很有必要的。根据refine Results的 Controlled Vocabulary   中的Mathematical Models和Reaction Kinetics及Classification Code中的Chemical Reactions和Numerical Methods，出现次数较多，且为该课题提供了方向。选中这几项再次进行检索。检

25、索策略9：("alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR)AND model AND concrete AND (mathematical models OR reaction kinetics) WN CV) AND (802.2 OR 921.6) WN CL)检索结果： 31 records几乎占了刚才的AAR model 的一半，可见，这种方法值得深入研究。从refine results发现Controlled Vocabulary  

26、;中的Finite Element Method是AAR模型方面应用最多的一种方法。进一步检索发现，有10篇文献是关于有限元方法的。总结 对于需要获得原文的文献，点击链接，有的在本校的全文数据库可以检索到。对于没有的，可以尝试用，或者检索通过买了该数据库的同学获得原文。 检索结果显示，关于该课题方面的文章主要发表在CCR上，可在Elsevier中就收录有该期刊，所以可以获得全文，下次检索时主要关注该期刊的文章。对于该方面的文章收录最多的还有ACI，电子数据库没有，但在我校的期刊室有该期刊。所以纸质版的资源，也是不可忽略的！五 科学引文索引(SCI)SCI网络版(Web of Science);

27、 DocType=All document types; Language=All languages; Database=SCI-EXPANDED; Timespan=1945-2006 Advanced search 检索策略1 TS=(alkali-aggregate reaction OR AAR OR alkali-silica reaction OR ASR) AND (fly ash)检索结果 67 results检索策略2 TS=(alkali-aggregate reaction OR AAR OR alkali-silica reaction OR ASR) AND (fl

28、y ash)AND(mechanism)检索结果 8 results检索策略3 TS=(alkali-aggregate reaction OR AAR OR alkali-silica reaction OR ASR) AND (fly ash)AND(inhabit* OR prevent* OR restrain* OR suppress* OR control* OR mitigate*) 检索结果 41 results检索策略4 TS=(alkali-aggregate reaction OR AAR OR alkali-silica reaction OR ASR) AND (fl

29、y ash)AND(inhabit* OR prevent* OR restrain* OR suppress* OR control* OR mitigate*)AND (mechanism) 检索结果 7 results 都包含在上面的8篇里。检索策略5 TS=(alkali-aggregate reaction OR AAR OR alkali-silica reaction OR ASR)AND(service life OR service life prediction OR predict service life) 检索结果 10 results 其中有两篇不是混凝土方面的AS

30、R，其余8篇值得认真阅读。检索策略6 TS=(durability AND(service life OR service life prediction OR predict service life) AND concrete) 检索结果 76 results检索策略7 TS=(durability AND(service life prediction OR predict service life) AND concrete 检索结果 10 results 需要认真阅读检索策略8 TS=(alkali-aggregate reaction OR AAR OR alkali-silica

31、 reaction OR ASR)AND model AND concrete) 检索结果 35 results加拿大多伦多大学的Thomas, MDA在该方面的研究较多。此外，美国和中国的研究也较深入。期刊源主要是CEMENT AND CONCRETE RESEARCH，ACI MATERIALS JOURNAL及CEMENT CONCRETE AND AGGREGATES，前两种期刊在我校的Elservier中数据库中可以检索到。从文章的发表年来看，随着混凝土结构遭受ASR破坏事例越来越多，粉煤灰作为一种工业废渣抑制ASR的研究越来越受到关注。分析 检索Thomas, MDA在该领域的引用

32、次数最多的一篇文章，结果如下：Title: The effect of fly ash composition on the expansion of concrete due to alkali-silica reaction Author(s): Shehata MH, Thomas MDA Times Cited: 14在Find related records 中找到与该文献共享文献最多的一篇文章，仍然是Thomas MDA的文章，可见Thomas MDA在该领域的研究较多。而且这些文章都发表在CEMENT AND CONCRETE RESEARCH上，这是混凝土领

33、域的重要期刊，在以后的检索过程中，可以主要检索该期刊的文章。六 美国化学文摘(CA)美国化学文摘（Chemical Abstracts，简称CA）是当今世界上公认的化学化工领域最具权威性的文摘性检索刊物。其中CAS RN对于具体化学物质来说，是最重要的检索途径。但本课题中的粉煤灰不是具体的化学物质，所以选择字段名Word检索。检索策略1 (alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR)and "fly ash"检索策略2 (alkali-aggregat

34、e reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR)and "fly ash" and mechanism检索策略3 (alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR)and "fly ash" and (inhabit* OR prevent* OR restrain* OR suppress* OR control* OR mitigate*)检索

35、策略4 (alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR)and "fly ash" and (inhabit* OR prevent* OR restrain* OR suppress* OR control* OR mitigate*)and mechanism检索策略5 ("alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR)

36、and("service life" OR "service life prediction" OR" predict service life")检索策略6 durability and ("service life" OR "service life prediction" OR "predict service life")and concrete检索策略7 durability and ("service life prediction" OR &

37、quot;predict service life") and concrete检索策略8 ("alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR) and model and concrete检索结果如下表所示：检索策略1234567810CI on CD with Abstract4010000011CI on CD with Abstract10111051112CI on CD with Abstract24090040513CI on CD with

38、 Abstract1421020811214CI on CD with Abstract3421111618CA on CD 200270500916CA on CD 20031116001013CA on CD 20041406021825CA on CD 2005502021424CA on CD 200640100710检索结果显示，粉煤灰用来抑制ASR在14CI on CD with Abstract（1997-2001）研究最活跃。从前面Ei和SCI的检索结果知道，1999年对该方面的研究最多。两者相一致。通过阅读文献知道检索策略8说明在13CI on CD with Abstrac

39、t（1992-1996）主要对ASR的反应模型进行研究，而对于混凝土的寿命预测模型主要集中在2004年得到发展，之后推动了ASR的寿命预测模型的发展。分析七 专利文献检索1 中国专利 高级检索检索策略1：名称碱硅酸反应+"碱-硅酸反应"+"碱-硅反应")*粉煤灰 检索结果：6条发明专利，与AAR和ASR都不相关，说明不支持“-”。检索策略2：名称 (碱硅酸反应+碱硅反应)*粉煤灰 检索结果：0篇 摘要中检索结果仍为0篇检索策略3：名称碱集料反应+碱硅酸反应+碱硅反应检索结果：1篇 有关抗碱集料反应水泥及的烧制方法检索策略 4：摘要碱集料反应+碱硅酸反应+

40、碱硅反应检索结果：4篇 都是关于水泥的生产工艺的检索策略 5：名称粉煤灰 检索结果：发明专利 426 条，实用新型专利 74 条，外观设计专利 5 条检索策略6：名称粉煤灰*混凝土检索结果：发明专利 27 条，实用新型专利 3 条。 这30篇专利都未涉及混凝土碱集料反应。2 欧洲专利Databases：Worldwide注：不支持“-”，每一检索途径只能有4个检索词。检索策略1：Keyword(s) in title or abstract(AAR or ASR) and （"fly ash"）检索结果：2 results 从公开号知道两专利分别为2002和2004年从上面

41、CA的检索中了解到1999年发表的该方面的文章比较多，那么专利情况如何呢？2002年和2004年的专利就只有一篇吗？检索策略2：(Word=(alkali-aggregate reaction" OR AAR OR "alkali-silica reaction" OR ASR)and "fly ash") and(Doc. type =patent) 检索结果如下：CAResults分析14CI on CD with Abstract(1997-2001)4在欧洲专利中都可以查到原文CA on CD 20023包括欧洲专利的那一篇，但专利名称

42、不同CA on CD 20041即欧洲专利检索的那篇分析由于欧洲专利的每一检索途径只有4个检索词，限制了检索词较长的课题的专利检索。而CA中给出的关键词除专利自带的外，还包括CA文摘社的专家们加上去的，因此CA检索专利更全面。因此，本课题专利的检索应先在CA中检索，再通过申请号和公开号到欧洲专利中查找原文。八ProQuest博士论文检索策略结果分析t_title=fly ash361篇与课题密切相关， 4篇较相关t_title=alkali?silica reaction  8与课题较相关的只有2篇t_title=(alkali?silica reaction)*(fly ash)1

43、密切相关abstract=(alkali? silica reaction)*(fly ash)3与课题较相关登陆PQDD主页，检索策略：TI(alkali-silica reaction)， 检索到一篇论文，是2005年刚提交的最新资料，与课题较相关，但需要付费获得全文。通过阅读摘要及可以预览的前24页，发现该论文有一定的价值。博士论文对于全面了解课题背景是非常必要的，对于与课题相关度较大的论文，需认真阅读。九 网上资源强大的搜索引擎也为文献检索开辟了一条光明大道！主要有,和。百度主要用于中文的检索，英文的检索可在yahoo和google中进行。对于文献和书籍的检索，google更显示出其优

44、点： 和 。在上面三个主要的搜索引擎中检索到与课题相关的国内外网站主要有中国混凝土咨询网粉煤灰综合利用网站 中国粉煤灰网http:/www.c-科研论坛 美国混凝土信息网 ASTM标准网站/general/home.asp美国混凝土协会http:/www.cement.ca/cement.nsf 加拿大水泥协会第四部分 文献综述碱集料反应作用下粉煤灰混凝土的寿命预测摘要：随着混凝土结构遭受碱集料反应的破坏事例越来越多，碱集料反应的抑制措施和评价抑制措施长期有效性的方法受到人们广泛关注。本文综合论述了碱集料反应的破坏机理和抑制措施。重点介绍了粉煤灰抑制碱

45、集料反应的机理及采用寿命越的方法评价其长期有效性。讨论了目前应用于工程实际的“碳化”和“Cl- 扩散”两种预测模型的优缺点，并对现有的预测方法进行对比。详细介绍了碱集料反应的寿命预测模型的进展，对混凝土寿命预测方法做出综述和展望。关键词：碱集料反应；粉煤灰；寿命预测Abstract: As the damages of concrete structures due to alkali-aggregate reaction become more and more, much attention is paid to prevention of AAR and long efficiency

46、of prevention. In this paper, mechanism and prevention of AAR were stated. The mechanism of fly ash on AAR was expounded and a method of service life prediction for evaluating long term efficiency was proposed. Some predictive models which have been applied to engineering practice based on “Carbonat

47、ion” and “chloride ion diffusion” were discussed. The comparisons of existing prediction methods were contained. In particular, the latest development of prediction models for AAR were introduced. Additionally, the summarization and future of predictive methods of life cycle were discussed as well.K

48、eywords: Alkali-aggregate reaction; Fly ash; service life prediction1 碱集料反应概述碱-集料反应（Alkali-Aggregate Reaction，简称AAR）引起的混凝土工程结构破坏已经在50多个国家发现1，已有大量的桥梁、大坝、工业建筑遭到了AAR的危害，美国、英国、加拿大、日本、南非、中国等都有大量因AAR引起的混凝土建筑物破坏的事例。AAR已给社会造成了巨大的危害和经济损失，如何防止AAR对混凝土工程的破坏已在全世界范围内受到广泛重视。自1974年以来，已召开了12届AAR国际会议，交流经验，商讨对策，解决抑制AA

49、R的有效措施。1.1碱集料反应的定义和机理碱-集料反应（Alkali-Aggregate Reaction，简称AAR）是指混凝土中的碱与具有碱活性的集料间发生的化学反应。根据集料中活性成分的不同，AAR可分为碱-硅酸反应（Alkali-Silica Reaction，简称ASR）和碱-碳酸盐反应（Alkali-Carbonate Reaction，简称ACR）。集料中可能引起碱硅酸反应的成分包括2：蛋白石、玉髓、方石英、鳞石英、高应力石英、微晶石英、火山玻璃、合成硅玻璃。存在潜在碱碳酸盐危害的岩石通常是带有粘性不溶渣滓的含钙的白云石或含白云石的石灰石。ASR是最常见的破坏方式，被誉为“混凝土

50、的癌症”。ASR的机理3如下：首先，骨料表面的氧原子被羟基化：Si-O-Si + H2O Si-OHOH-Si在高碱溶液中，Si-OH继续被OH-作用，羟基化进一步加剧：Si-OH + OH- Si-O- + H2O释放出的SiO-强烈地吸引溶液中的阳离子在集料周围生成碱硅凝胶：Si-O- + M+ Si-OM式中 M 表示 Na、K 或 Li。ASR 可以用下面的式子表示：nSiO2 + mM+ + mOH- 1/2mM2O·nSiO2 + 1/2mH2O有关碱-硅酸反应的膨胀的解释目前主要有两种理论4：肿胀压理论和渗透压理论。前者认为ASR是由于碱硅凝胶吸水后有体积增加的趋势，由

51、于此胶体受到周围水泥浆的约束，结果产生内压，最后导致水泥浆的膨胀、开裂和破坏。渗透压理论5是指包含活性集料的水泥浆体起着半透膜的作用，它允许水和碱的氢氧化物扩散进来，继续与活性二氧化硅反应不断生成碱硅凝胶，将水泥浆体胀裂。尹芪、文梓芸6用溶胶-凝胶法研究ASR的机理时发现，渗透压是膨胀力的主要来源。随着人们对ASR破坏机理的研究越来越深入，纷纷提出不同的模型来描述7。Garcia-Diaz等8采用一种新的化学方法来定量地测量砂浆试件的反应程度，对比砂浆试件的反应程度和和肿胀曲线将破坏机理分成三个阶段：潜伏期、肿胀期和愈合期。认为SiO5/2四面体的形成引起肿胀和集料的微裂缝。并基于体积平衡建立

52、了集料膨胀和砂浆棒肿胀之间的模型。通过该模型确定的集料肿胀的放大因子与低孔隙率水泥浆体的硬度和裂缝传播过程有关。碱碳酸盐反应如下：CaCO3·MgCO3 + 2MOH Mg(OH)2 + CaCO3 + M2CO3反应生成物与水泥水化生成的Ca（OH）2继续反应生成碱：M2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2MOH式中 M 表示 Na、K 或 Li。生成的碱继续与白云石发生反应，直至白云石消耗尽。 对于ACR的反应肌理目前仍有争议。唐明述等9认为去白云石化反应生成的水镁石和方解石晶体的生长在受限空间中进行，产生的结晶压最终导致混凝土膨胀开裂。1.2碱集料反应的预防措施碱集料

53、反应是近半个世纪来引起混凝土工程严重失效的主要原因之一。半个世纪以来，已在全球范围内造成巨大损失。同时，师姐各国也投入了巨大的人力、物力、财力，研究抑制AAR的有效途径。由于ACR破坏事例远不及ASR普遍，国际上对ACR及其抑制措施的研究相当少，因此本文所提的AAR主要指ASR。根据ASR破坏的机理得出防治混凝土中ASR的措施有：(1) 控制混凝土中的碱含量从破坏事例和文献发现，ASR发生的几率与水泥的碱含量、外加剂的碱含量和混合材的碱含量密切相关。因此严格控制混凝土中的碱含量是至关重要的。一般应该控制混凝土中的碱含量低于3.0kg/m3。(2) 严格选用集料非活性集料是首选，这样ASR就不会

54、发生。但由于非活性集料资源日趋减少和运输等一系列原因不得不使用一定活性的集料。(3) 掺入活性混合材抑制ASR的混合材主要有硅灰、粉煤灰和矿渣，国内外也开展了大量的研究。研究表明在水泥中掺入活性混合材可以抑制ASR、种类不同的混合材，抑制ASR的效果不同。我国研究表明10，粉煤灰的抑制效果较矿渣好。(4) 使用化学外加剂目前研究证明锂盐可有效抑制ASR，但其价格较贵，使其大量使用受到限制。1.3集料潜在碱活性的检测方法 活性集料是引起碱集料反应的重要因素之一，因此，集料在使用之前需要采取快速、可靠和简单的方法来检测集料的碱活性。 概括起来，现有的集料碱活性的检测方法有11：岩相法（ASTM C295）、化学法（ASTM C227）、快速砂浆棒法 (ASTM C1260) 和混凝土棱柱体法 (ASTM C1293)。每种方法各有优缺点，一般来说，推荐采用下面的三种方法12：1) 岩相法； 2) ASTM C1260 ，它是唯一可靠的快速法；3) ASTM C1293, 当岩相法检验不出集料的碱活性而ASTM C