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碱集料反应的判别及处理方法

更新时间:2018-12-03 16:14:10点击次数:244次


其发生的原因是由于含有无定形的或结晶程度低的二氧化硅组成的集料,在混凝土中会被水泥浆液相中的碱和石灰侵蚀并发生反应,生成一种固体的,黏滞状的或液体的二氧化硅凝胶粘附于有活性的骨料(如蛋白石、玉髓等)周围。

这种凝胶吸水后,可能是无限膨胀型的,也可能是有限膨胀型的凝胶,干燥后都会结晶出来并产生膨胀应力,破坏硬化后混凝土的物理结构和力学强度,使混凝土表面出现地图状开裂,直至混凝土全部毁坏。

目前,研究资料表明,混凝土的“碱集料反应”大致可分为两类:

一是碱硅酸反应(包括反应速度极慢的碱硅酸盐反应),是迄今对混凝土工程破坏最甚、也是国内外学者研究最多的。

二是碱碳酸盐反应,主要是使用碳酸盐质岩石时会产生。

1、“碱集料反应”的判别方法:

(1)外观评估判别:主要是从裂缝与泌出物判别。

①.网状裂缝:典型的裂缝网为龟背纹,接近六边形,多出现在混凝土不受约束(无筋或少筋)的情况下。有时也会出现顺筋裂缝。

这里应指出:混凝土“碱集料反应”的裂缝与收缩裂缝是不同的。首先是裂缝出现的时间,收缩裂缝多在混凝土浇筑后几天内;而“碱集料反应”的裂缝则多在数年甚至一、二十年后才出现。

其次是收缩裂缝的环境越干燥裂缝越扩大;而“碱集料反应”的裂缝则是环境越湿润裂缝越增大。第三是在受约束的情况下,收缩裂缝是垂直于约束力方向;而“碱集料反应”的裂缝则是平行于约束力的方向。

②.裂缝有泌出物:混凝土工程的“碱集料反应”产物——半透明的乳白色或黄褐色二氧化硅凝胶多会顺裂缝渗流出来,是其特征。

(2)取芯检验判别:即用“钻芯取样”法从混凝土结构内部取出具有代表性的必要数量的试件,通过以下三方面的检验分析进行判别:

①.试件外观检验;

②.试件膨胀性检验;

③.试件抗压强度检验。

(3)对混凝土所用骨料进行碱活性检验判别。

2、混凝土工程“碱集料反应”的预防:

混凝土工程若出现“碱集料反应”,目前世界上尚未找到根治的方法,只有“预防”是唯一有效的措施。预防的方法就是用控制原材料的含碱量来控制混凝土的总碱量。当前世界许多国家都采用“混凝土总碱量3kg/m3”为预防混凝土碱硅酸反应的安全界限。我国在1993年制订了CECS53——93《混凝土碱含量限值标准》规定:如果骨料具有碱硅酸反应活性时,混凝土总碱量应按下面附表《101》控制。

85abf3a9daa4c6cf51d0ea181ef2e82.png注:1、处于含碱环境的一般工程结构在限制混凝土碱含量的同时,应对混凝土表面做防碱处理,否则应换用非活性骨料。

2、大体积混凝土结构的水泥碱含量尚应符合有关行业标准的规定。

标准规定,如混凝土碱含量大于上表的限值时,可采用:

①.使用含碱量低的水泥;

②.降低水泥用量;

③.不用含NaCI和KCI的海砂、海石或海水;

④.不用或少用含碱外加剂。否则必须换用非活性骨料。因为宁夏地区气候偏干燥,至今尚未发现有“碱集料反应”的混凝土工程。但也必须防患于未然,可用以下方法预防。

(1)控制水泥含碱量:

水泥带入混凝土中的碱量是混凝土总碱量的主要来源。目前世界公认的预防混凝土碱硅酸反应的安全界限是美国早在40年代就提出来的,水泥含碱量应低于0.6%Na2O当量(Na2O当量是Na2O+0.658K2O之和的碱量)。我国目前只有大坝水泥和低碱水泥能达到这个指标。宁夏的普通硅酸盐水泥基本上都是高碱水泥。

(2)控制使用碱活性骨料:

尽量用“火成岩”,如花岗岩、片麻岩、玄武岩等;少用或不用石英类、硅质类的岩石。宁夏地区多为“碳酸盐岩”的石灰岩,因此发生碱硅酸反应的几率较小,而发生碱碳酸反应的可能性大。但宁夏地区的矿砂,若含石英或黏土较多时,则有较大的碱活性。混凝土用砂应尽量选用石英或黏土含量低、颗粒质地坚硬的砂。

(3)用火山灰质掺合料抑制:

经各国混凝土工程的大量试验与应用实践证明,在含有碱活性骨料的混凝土中掺用火山灰质掺合料,对缓解抑制“碱集料反应”能起到有效作用。按作用大小排序为:硅灰→粉煤灰→沸石粉→水淬高炉矿渣。

(4)掺用引气剂(详见前面“外加剂”中的引气剂内容)。

(5)对混凝土结构采取与水、空气的隔离措施。

立体库搅拌楼效果图.png