文档介绍：碱骨料反应
碱骨料反应(Alkali-Aggregate Reaction,简称AAR)是指混凝土中的碱性细孔溶液与骨料中的活性矿物之间的化学反应。该反应会引起混凝土的不均匀膨胀,导致其开裂破坏。混凝土碱骨料反应一旦发生,目前的技术水平尚无法根治,因此又俗称“混凝土癌症”。,已经历半个多世纪,现已被世界许多国家认为是造成混凝土工程破坏的重要原因之一。混凝土大坝因碱骨料反应破坏的工程实例有巴西的Moxoto坝、法国的Chambon坝、挪威的Sa-heim坝等,其他行业亦有碱骨料反应破坏的实例。碱骨料反应导致的破坏不仅每次修补或加固费用巨大,而且建筑物还会继续发生破坏。因此,碱骨料反应问题逐渐引起了世界各国的重视。
我国水利水电行业很早就重视碱骨料反应的预防工作,1953年修建佛子岭水库时,就开始开展混凝土碱活性方面的试验。此后,明文规定凡水利工程混凝土所用骨料,必须根据碱活性检验及论证资料,采用对工程无害的骨料。碱活性试验是骨料料源选择阶段必须开展的试验之一,骨料碱活性程度及其能否被有效抑制也是判定料源是否可行的关键技术指标之一。
一、反应机理
碱骨料反应的实质是液相中的碱与固态活性骨料之间的一种复相反应。混凝土中发生碱骨料反应必须具备以下三个条件:碱性离子(主要指K20、Na20)含量达到或超过一定水平、存在活性骨料并超过一定的数量、要有水分,如果没有水分,反应就会减弱或完全停止。其中碱主要来源于水泥、外加剂等。目前有不少学者对某些类型的骨料在长龄期时释放出的碱进行了研究,发现这种作用尽管很难估计,但也不可忽视。
碱骨料反应通常可分为碱硅酸反应(Alkali-Silica Reaction,简称ASR)和碱碳酸盐反应(Alkali-Carbonate Reaction,简称ACR)两类。其中碱硅酸反应式为:2NaOH+Si02 +nH20Na20·Si02·nH20(碱硅酸凝胶)。碱硅酸凝胶吸水膨胀,体积可以增大3倍,在混凝土中产生膨胀压力和渗透压力,使混凝土开裂破坏。碱硅酸反应的特点是:①混凝土表面产生杂乱无章的网状裂缝;②破坏处的骨料周围出现反应环和反应边;③在裂缝及其附近的孔隙中,有硅酸钠(钾)凝胶,当其失水后可硬化或粉化。
碱碳酸盐反应在1951年由加拿大的Swenson提出,其对应的岩石比较特殊,现在也以加拿大的Kingston黏土质白云岩为典型,其他地区报道较少,对反应机理认识也还不清楚。目前通常认为碱碳酸盐反应是水泥中的碱与某些碳酸盐骨料,如白云石发生反应引起膨胀,使混凝土开裂破坏。上述脱白云石化循环反应式为
CaMg(CO3)2+2ROHMg(OH)2+CaCO3+R2CO3
R2CO3 +Ca(OH)22ROH+CaCO3
式中:Mg(OH)2:为水镁石,R代表碱(K或Na)。经计算表明,白云石变成水镁石其体积膨胀239%,足以造成混凝土的破坏。碱碳酸盐反应的特点是:
①反应膨胀的骨料是碳酸盐岩石,而不是硅质岩石;②反应产生的裂缝膨胀等外部特点与ASR基本相同,裂缝呈花纹形或地图形,但在混凝土的孔隙和反应骨料的边界等处没有凝胶存在,而是碳酸钙、氢氧化钙;③反应边较骨料本身的密度大,与碱硅酸反应边不同。
二、试验方法
目前国内外工程界检验混凝土骨料是否为碱活