堿集料反應(yīng)及其檢測

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堿—集料反應(yīng)簡述堿—集料反應(yīng)機理及種類內(nèi)容概要堿—集料反應(yīng)的工程檢測防止混凝土堿集料反應(yīng)的措施第2頁/共23頁一堿—集料反應(yīng)簡述

堿集料反應(yīng)是指混凝土原材料(包括水泥、骨料、外加劑、混合料及拌和水等)中的堿性物質(zhì)與活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成膨脹物質(zhì)(或吸水膨脹物質(zhì))而引起混凝土產(chǎn)生內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而開裂的現(xiàn)象。第3頁/共23頁

由于堿集料反應(yīng)一般是在混凝土成型后的若干年后逐漸發(fā)生,其結(jié)果造成混凝土耐久性下降,嚴重時還會使混凝土喪失使用價值,且由于反應(yīng)是發(fā)生在整個混凝土中,因此,這種反應(yīng)造成的破壞既難以預(yù)防,又難于阻止,更不易修補和挽救,被稱為混凝土的“癌癥”。第4頁/共23頁二堿—集料反應(yīng)機理及種類

一是水泥及其他原材料中的堿含量(以Na2O的量計算)過高,這主要來源于水泥。2.1堿集料反應(yīng)機理

二是混凝土原材料中的堿活性成分太多,這主要來源于骨料中的活性SiO2。第5頁/共23頁2.2堿集料反應(yīng)種類

（1）堿-硅酸反應(yīng),生成堿的硅酸鹽凝膠,由于其吸水腫脹,引起混凝土的膨脹開裂。在堿-硅酸反應(yīng)中，活性骨料的粒度存在“最劣點”效應(yīng)，即活性骨料的粒度分布在“最劣點”范圍的時候，堿-硅酸反應(yīng)引起的膨脹量最大，造成的危害也最為嚴重。

硅酸鹽凝膠對水泥漿體的腐蝕第6頁/共23頁

（2）堿-硅酸鹽反應(yīng),是指堿與某些層狀硅酸鹽集料的反應(yīng),使層狀硅酸鹽的層間距離增大,集料發(fā)生膨脹,形成混凝土開裂。有的研究者認為這類反應(yīng)仍然是活性二氧化硅與堿的反應(yīng)引起的膨脹,只是由于巖石的結(jié)構(gòu)因素,使膨脹速度變慢。部分消光的應(yīng)變石英硅酸鹽集料反應(yīng)對橋梁的破壞第7頁/共23頁

（3）堿-碳酸鹽反應(yīng),是由于某些白云石含粘土較多,粘土成網(wǎng)絡(luò),形成水路通道,堿離子能通過包裹在細小白云石微晶外的粘土層,滲入白云石顆粒,使其產(chǎn)生反白云石化反應(yīng),白云石晶體增大,粘土吸水腫脹。遭嚴重腐蝕的白云石霏細絨球狀反應(yīng)產(chǎn)物絨球狀反應(yīng)產(chǎn)物凝膠產(chǎn)物第8頁/共23頁

2.3堿-集料反應(yīng)辨別和判斷混凝土骨料的周圍和縫隙間有硅酸堿膠滯體存在或滲出;用顯微鏡觀察骨料顆粒周圍出現(xiàn)了反應(yīng)環(huán)；砂漿或混凝土表面出現(xiàn)網(wǎng)狀微裂縫;水泥漿發(fā)生碳化等現(xiàn)象。第9頁/共23頁

建設(shè)工程施工前期，正確鑒定集料的堿活性是有效防止混凝土堿集料反應(yīng)破壞的關(guān)鍵。集料的堿活性檢測是堿集料反應(yīng)評估中最重要的手段。實際工程中，只有對所有集料的堿活性做出科學(xué)的評定，才能采取科學(xué)的措施預(yù)防堿集料反應(yīng)。三堿—集料反應(yīng)的工程檢測美國是最早提出堿-集料反應(yīng)試驗方法的國家,其檢測方法主要有巖相分析法、化學(xué)分析法、砂漿棒(長度)法、混凝土棱柱體法、壓蒸法、干濕循環(huán)下的混凝土梁測長,以及對混凝土建筑物的現(xiàn)場檢測等第10頁/共23頁

巖相法是堿-集料活性鑒定的首選方法，其基于光性礦物學(xué)，借助掃描、X射線衍射分析、紅外光譜分析等手段進行分析。（1）巖相法能鑒定礦物成分及其含量，以及礦物結(jié)晶程度和結(jié)構(gòu)，判定巖石的種類，以及是否含有活性礦物及其大約數(shù)量。不能確定堿活性反應(yīng)的程度。優(yōu)點：缺點：第11頁/共23頁

（2）化學(xué)分析法

化學(xué)法是堿集料反應(yīng)檢測中一種傳統(tǒng)方法。取一定量規(guī)定粒度范圍的集料和一定濃度的NaOH溶液反應(yīng)，在規(guī)定條件下，測定溶出的SiO2濃度及堿度降低值，依此判斷集料是否具有堿活性?？梢栽谳^短時間內(nèi)得到檢驗結(jié)果當(dāng)集料中含有碳酸鹽或三氧化二鋁等可溶于堿的組分時,試驗結(jié)果受到干擾。優(yōu)點：缺點：第12頁/共23頁

砂漿棒法是取規(guī)定級配的集料與高堿水泥制備砂漿棒，在33℃、100%濕度的環(huán)境下養(yǎng)護，以6個月的膨脹率作為集料堿活性的評判依據(jù)，膨脹率超過0.1%或者3個月的膨脹率超過0.05%時,可認為是活性集料。（3）砂漿棒法

周期長，時間上不能滿足多數(shù)工程需要；同時其檢測結(jié)果受水泥含堿量、養(yǎng)護容器的溫濕度等因素的影響較大，廣泛存在漏判錯判實例，只適用于一些高活性的快膨脹類巖石和礦物。實驗過程比較直觀優(yōu)點：缺點：第13頁/共23頁

（4）快速砂漿棒法

快速砂漿棒法是測量砂漿膨脹為基礎(chǔ)的快速方法中應(yīng)用最廣泛的一種，是以試件在80℃的NaOH溶液中的14d膨脹值作為評判集料堿活性的依據(jù)。具有明顯的巖石和地域局限性，并且不能反映集料在混凝土中的膨脹水平，不宜用于集料活性程度的判定?？梢詸z測到慢膨脹巖石或礦物的活性。優(yōu)點：缺點：第14頁/共23頁

（5）混凝土棱柱體法

混凝土棱柱體法實質(zhì)與砂漿棒法相似，但試件尺寸、集料尺寸及級配、水灰比不同，測定6個月、一年或更長齡期的膨脹率，適用于硅質(zhì)集料和碳酸鹽集料。試件與實際混凝土尺寸、級配接近，能較好反應(yīng)混凝土實際情況。試驗周期長，膨脹結(jié)果受水泥細度、水灰比和養(yǎng)護條件等影響較大優(yōu)點：缺點：第15頁/共23頁

（6）壓蒸法

壓蒸法是基于高溫高堿條件下的堿集料反應(yīng)原理，加速集料的活性組分與堿反應(yīng)，以達到快速得出評定結(jié)果。根據(jù)試件的結(jié)構(gòu)組成可分為壓蒸砂漿試體法和壓蒸混凝土試體法。檢測速度快，試樣量少，雖然在高溫條件下進行，但與工程實際和其他方法檢測結(jié)果相比有很好的相關(guān)性?？焖?、可靠、操作簡便。特點：第16頁/共23頁

混凝土堿-集料反應(yīng)的三個重要條件:（1）混凝土原材料的含堿量達到一定的程度;（2）混凝土原材料中有相當(dāng)多的堿活性物質(zhì);（3）混凝土處于潮濕或腐蝕性環(huán)境。

四防止混凝土堿集料反應(yīng)的措施第17頁/共23頁

防止混凝土堿-集料反應(yīng)的措施如下：1)使用低堿水泥,利用加氣劑等減水措施降低水泥用量;2)不用含NaCl和KCl的海沙、海石和海水,如必須要使用,要測定其氯離子的含量并加以處理,以滿足有關(guān)規(guī)定;3)不用或少用含堿類外加劑,控制化學(xué)外加劑中堿金屬鹽的含量,主要是鈉鹽和鉀鹽;4)使用含摻合料的水泥,如礦渣、粉煤灰和硅灰。（一）控制混凝土原材料的堿含量:第18頁/共23頁

(二)采用非活性骨料。(三)改善混凝土的工作環(huán)境。對處于潮濕或腐蝕性環(huán)境下的混凝土,除在建造時采取以上措施外,還應(yīng)對混凝土表面進行防腐處理。目前,一些電化學(xué)防腐及處理技術(shù)正在試驗研究中。防止混凝土堿-集料反應(yīng)的措施：第19頁/共23頁四結(jié)語

集料堿活性檢測是一項綜合性的研究，需要將宏觀和微觀檢測方法結(jié)合，綜合所有結(jié)果才能作出正確判斷。由于實際工程需要，集料堿活性的檢測方法圍繞著快速、可靠、方便、可重復(fù)性好等優(yōu)點發(fā)展，目前效果較好、應(yīng)用較廣泛的就是巖相法、快速砂漿棒法、