碱—集料反应及其控制方法1.ppt

1、为什么一座桥只有20年的寿命？西直门大桥拆除前，1979-1999，于1984年9月25日建成，水泥消耗量约300400公斤/立方米。这座桥在1984年建成后，裂缝在20世纪80年代后期被发现，然后继续发展。北京三元立交桥盖梁和桥台裂缝特别严重，最大裂缝宽度达1.4厘米。原由如下：(1)北京地区碱活性砾石，粒径0.52厘米；(2)冬季施工时，加入5%的亚硝酸钠和3%的Na2SO4(以水泥质量计)作为防冻剂和早强剂，导致一些混凝土的碱含量高达15公斤/立方米。1982-1984年，北京构件厂生产了188座跨度为2432米的预应力混凝土铁路桥，用于山东兖州至石臼洲线。水泥用量约为500公斤/立方米

2、，水灰比为0.3，强度很高。1991年共调查183个孔，其中只有6个孔无裂缝，裂缝宽度大于0.2毫米，一般在0.20.4毫米至最大0.7毫米之间。(1)采用高碱纯硅酸盐水泥(1.1%1.3%)，水泥用量约500公斤/立方米，混凝土含碱量约6.5公斤/立方米；(2)聚合活动。混凝土的耐久性、抗碱骨料反应性、抗硫酸盐侵蚀性、抗冻融循环破坏性、抗钢筋腐蚀性、抗水和透气性以及抗碱骨料反应性。在1990年以前，我国还没有发现碱集料反应的工程失效案例，所以人们认为这是国外的问题，但在我国并不存在，原因有二：(1)碱含量最高可达1.3%，特别是在黄河以北。由于粘土(有时是石灰石)的碱含量较高，北方地区水泥的

3、碱含量超过0.8%和1.0%。(2)在20世纪70年代和80年代，为了加快施工速度和便于冬季施工，纳米2和Na2SO4经常用作防冻剂和早强剂，前者的含量高达5%，后者高达3%(基于水泥质量)。因此，当使用高碱水泥时，混凝土中的碱含量可达1520kg/m3，远远高于3kg/m3的安全碱含量限值。客观上为AAR反应创造了条件。碱-骨料反应的概念是指混凝土中的碱与骨料中的一些活性成分发生反应，产生异常膨胀的现象，简称碱-骨料反应。碱集料反应可分为碱硅酸盐反应和碱碳酸盐反应。骨料碱活性，骨料分为活性和非活性两类。当骨料含有硅质成分或白云石时，混凝土中的碱会与之发生反应。如果化学反应进行得很慢，混凝土不

4、会异常膨胀。如果反应进行得很快，混凝土可能会在短时间内膨胀并破坏。硅质骨料是指含有一定量二氧化硅矿物的岩浆岩、沉积岩和变质岩。二氧化硅可以以各种形式存在，如蛋白石、玉髓、微晶应时、隐晶质应时、次生应时、品系应时、中酸性火山玻璃质、中酸性人造玻璃质、鳞石英和应时；对于碱集料反应，集料的碱活性可分为高活性、一般活性和低活性。蛋白石骨料是一种高活性骨料。碱集料反应发生在集料中的硅质组分和碱之间。ASR破坏机理，碱与活性二氧化硅反应形成碱-硅胶，碱-硅胶吸水膨胀，导致混凝土膨胀或开裂。碱硅反应(ASR)，碳酸盐骨料是主要由碳酸盐成分组成的岩石，如方解石、白云石或碳酸镁，主要为沉积岩。ACR发生在骨料和

5、碱的这些组分之间。有时岩石中有一些硅石矿物，如微晶应时、隐晶应时等。这时，岩石可以称为硅质碳酸盐骨料。ACR和ASR将同时发生。对于ACR:骨料的活性可分为一般活性和低活性。碳酸盐骨料，ACR破坏机理，碱与骨料中的微晶白云石反应生成水镁石和方解石，水镁石和方解石在白云石表面和周围水泥石之间的受限空间中结晶生长，导致骨料膨胀，进而导致混凝土膨胀开裂。碱性碳水化合物反应，1，AAR的定义和分类；2.骨料碱活性的检验方法；3.反应条件和骨料活性的测试方法包括岩相法、化学法、砂浆棒法和混凝土柱法，其中砂浆棒法和混凝土柱法根据所需时间的长短分为快速测试法和常规测试法。岩相法(结合XRD分析)被推荐为首选

6、方法。对于ASR，通常采用砂浆棒法(快速法)进行检测；对于ACR，通常采用快速混凝土棒法。砂浆棒法是将骨料粉碎至一定尺寸，与高碱水泥混合制成砂浆试件。在相对湿度为37.8%和100%的条件下，测定了砂浆棒的老化膨胀率。认为3个月内膨胀率达到0.05%以上的具有潜在的有害活性，6个月内膨胀率达到0.1%以上的为有害骨料。(1)混凝土的原材料，如水泥、外加剂、掺合料或水，碱含量高(如果骨料一般是活性的，碱含量大于3kg/m3；当骨料具有高ASR活性时，碱含量大于2.1 kg/m3。当骨料具有一般ACR反应活性时，碱含量大于1.0kg/m3)；(2)总的来说有相当多的活性成分；(3)在潮湿的环境中，

7、有足够的湿气或潮湿空气供应(当内部湿度低于80%时，空气阻力将停止)；当内部湿度低于75%时，空气阻力不能继续。碱集料反应的条件和混凝土中碱集料反应的缓慢过程决定了问题的复杂性。其特征一般在几个月后出现，在许多情况下，结构只有在使用几年后才能被发现，并且腐蚀表面特征的发展类似于其他过程(潮湿和冻融、硫酸盐侵蚀等)造成的混凝土损坏。)。AAR特征及判别方法，钢筋锈蚀(2)，钢筋锈蚀，支座截面变小。、钢筋腐蚀，混凝土表面剥落。冻融破坏(1)、冻融破坏(2)，混凝土表面出现缺边、掉角和开裂现象。混凝土表面开裂现象。硫酸盐侵蚀，硫酸盐侵蚀，混凝土表面的白色结晶，混凝土表面的白色结晶，虽然AAR过程是复

8、杂的，但现在我们已经掌握了这种反应的特点和鉴别方法。碱集料反应的明显标志是：混凝土结构表面出现网状裂缝或特殊裂缝和纵向裂缝，混凝土裂缝和缝隙中沉积的玻璃状或白色凝胶盐析。白色反应环出现在混凝土硅质骨料的边缘，这是AAR的典型特征之一。AAR的综合判断方法：(1)用肉眼或立体显微镜观察，然后用偏光显微镜观察光片。一般来说，碱集料反应引起的损伤往往会破坏集料颗粒，裂缝从集料延伸到泥浆。有时可以清楚地观察到聚集颗粒破裂或边缘撕裂。骨料颗粒不会因冻结、盐腐蚀、钢筋腐蚀、化学腐蚀、碳化、机械负荷等而受损。这是美国退休人员协会区别于其他损害因素的因素。(2)碱性硅酸盐凝胶的化学组成可以通过电子显微镜和能谱

9、分析来确定。这是美国退休人员协会的直接证据。受损工程岩心样品中的骨料含有活性二氧化硅(如玉髓等)。)，反应后通过能谱鉴定证实了碱性硅酸盐凝胶的存在。骨料中的玉髓，(c)骨料的能谱硅；碱性硅酸盐凝胶，预防措施。一旦混凝土被AAR损坏，就很难修复和防止损坏的进一步发展。避免AAR反应造成严重危害的唯一可行方法是采取预防措施。虽然有一些方法可以解决自动驾驶仪，但是自动驾驶仪的破坏一直是一个国际上没有解决的问题。混凝土及其组成材料的碱按当量Na2O(Na2OK2O)计算，主要来源于：(1)水泥：由于水泥用量大，水泥中的碱是混凝土碱的主要来源，其中K和Na主要以可溶性盐的形式存在，这些离子在水泥水化后释

10、放出来，使混凝土的孔隙溶液呈碱性。波特兰水泥中100%的碱都包含在混凝土的碱含量中。(2)外加剂：其带入的碱按含碱量的100%计算。措施之一：控制混凝土中的碱含量，(3)外加剂，(4)骨料中的碱及搅拌根据骨料的活性类别和等级、环境条件和工程结构的重要性，例如，对于具有一般ASR活性的骨料，当碱含量小于3.5%的粉煤灰含量大于30%或碱含量小于1.0%的矿渣含量大于50%时，ASR可以得到有效抑制。但对于活性骨料而言，粉煤灰、矿渣和硅灰难以防止活性骨料的破坏。对ACR活性骨料有一定的影响。措施2:使用外加剂，措施3:使用锂盐，措施4:使用硫铝酸盐水泥，1。美国退休人员协会的定义和分类；2.骨料碱活性的检验方法；3.美国退休人员协会的反应