碱—硅酸反应对混凝土的危害及预防

《碱—硅酸反应对混凝土的危害及预防》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、碱—硅酸反应对混凝土的危害及预防李钊林（浙江省杭州市311203）摘要：本文详细介绍了混凝土碱—硅酸反应原理及特征、对混凝土存在的危害，并就预防混凝土工程发生碱骨料反应破坏及应釆取的措施进行了探讨关键词：混凝土碱骨料反应预防措施1概述碱—硅酸反应是1940年美国加利福尼亚州公路局的斯坦敦首先发现，引起世界混凝土工程界的重视。我国在20世纪80年代首次在建筑、桥梁等建设领域中发现。碱骨料反应是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应,引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象。因碱骨料反应时间较为缓慢，短则几年，长则几十年才能被发现，一旦

2、发生破坏几乎无法修补，素有混凝土“癌症”之称，是近年来遇到的机率逐渐增多的一种病害。据专家估计，全世界每年因碱骨料反应而造成的工程损失高达1500亿美元。随着混凝土高强化的发展趋势，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥大批量使用，水泥用量不断增加，从而导致单位体积混凝土的碱含量成倍增加，这一切为碱骨料反应创造了“物质基础”。更值得注意的是我国外加剂生产较多釆用以硫酸钠作为水泥混凝土早强剂，而防冻剂则多釆用硝酸钠、亚硝酸钠、碳酸钾等，这些盐类中的可溶性钾、钠离子大大增加了混凝土的总碱量，提高了碱骨料反应发生的机率。2目前预防碱骨料反应现状由于碱骨料反应

3、已构成我国建设领域混凝土工程一大潜在危害，同时吸取了国外许多土建工程因碱骨料反应造成对工程的损害和重建的教训，我国各行业行政主管部门均出台了相应的规范、标准，以确保基础设施建设工程不发生碱骨料反应对工程的损害。特别是水利工程界，从上世纪50年代起就明确规定凡较大的水利工程所釆用的骨料都要求进行活性检验以及专家论证，并釆用大量混合材的水泥以及在现场掺活性掺合料等措施，这些规定至今仍在水利工程有关规范和标准中沿用。但由于一些工程设计、管理和施工技术人员对碱骨料反应对工程损害的知识缺少系统、深入的了解，对其危害性认识不足，重视度停留在口头和程序上

4、，很少在工程实施过程中釆取有效的预防控制措施，导致增加碱骨料反应对工程损害的潜在危害。3反应原理及特征　　碱骨料反应是指混凝土中的碱(K2O、Na2O)与活性骨料之间发生的化学反应。碱—硅酸反应（简称ASR），发生机理在于骨料中含有碱活性的硅质矿物（常温活性二氧化硅），在混凝土硬化后，缓慢的与水泥石孔隙溶液中的纳、钾离子反应，产生碱—硅酸盐凝胶，凝胶吸水后产生膨胀，膨胀压力达到一定程度会使混凝土开裂。ASR破坏一般是在混凝土浇筑两、三年，乃至十几年后发生。　　碱骨料反应破坏的最重要特征之一是混凝土表面开裂，裂纹呈网状，裂缝的形态与结构中钢筋

5、形成的限制和约束状态有关：钢筋限制、约束力强的混凝土形成顺筋裂缝；钢筋限制约束作用弱的混凝土形成网状或地图状裂缝，在裂缝处有白色凝胶物渗出。在同一工程中潮湿部位发展严重也是其外观特征。4碱骨料反应对混凝土的危害及预防措施4.1碱骨料反应对混凝土的危害碱骨料反应对混凝土的危害性较大，目前也是常见的危害之一。结构混凝土，特别是地下结构等混凝土由于长期或周期性受到水的作用，容易发生碱骨料反应。碱骨料反应表现在外观上主要是混凝土因后期体积膨胀而开裂，混凝土构件发生附加变形。表现在内部结构中则使混凝土强度降低，碳化加快，引起钢筋锈蚀，严重影响结构的耐

6、久性。引起的破坏要化大量的人力、物力、财力来修补或重建，有些损失甚至永远不可弥补。4.2预防措施　　发生碱骨料反应需要具有三个条件:首先是混凝土的原材料水泥、混合材、外加剂和水中含碱量高；第二是骨料中有相当数量的活性成分；第三是潮湿环境，有充分的水分或湿空气供应。要预防或降低此反应就需从这三项源头着手，因此世界各国都是在配制混凝土时采取相应措施，使混凝土工程不具备碱骨料反应的条件。4.2.1控制水泥碱含量　　水泥含碱量控制根据现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）的规定及工程结构使用的实际情况，规定了若混凝土中使用碱性活性集

7、料时，水泥的含碱量不应大于0.6％的要求，水泥的碱含量按氯化钠当量计。4.2.2控制混凝土中的碱含量　　由于混凝土中碱的来源不仅是从水泥，而且从混合材、外加剂、水，甚至有时从集料中来，因此控制混凝土各种原材料总碱量比单纯控制水泥含碱量更重要。混凝土中碱含量是以等当量的氯化钠的含量，以kg/m3计。中国工程建设标准化协会批准的《混凝土碱含量限值标准》（CECS53）规定：干燥环境，一般工程、重要工程结构不限制，特殊工程结构3.0kg/m3；潮湿环境，一般工程结构3.5kg/m3，重要工程结构3.0kg/m3，特殊工程结构2.1kg/m3；含碱

8、环境，一般工程结构3.0kg/m3，重要和特殊工程结构釆用非活性集料。4.2.3对骨料选择使用要做到有效地预防碱骨料反应对混凝土工程的破坏，应先对本地区产的集料进行调研，并根据《