混凝土碱一骨料反应的预防

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1、混凝土碱一骨料反应的预防-中国水泥技术网2011-1-18　作者:常翔：中铁隧道集团有限公司 　　摘要：混凝土碱一骨料反应是导致水泥混凝土结构产生病害的一种有害反应。论述了碱一骨料反应的特征及影响因素。通过对实际工程的观测、调查、钻探取样及化验分析，详细剖析了混凝土碱一骨料反应的机理和过程。最后对碱一骨料反应的预防提出了建议。　　关键词：混凝土耐久性碱一骨料反应预防　　中图分类号：U457+．2           文献标识码：A 　　1概述　　目前国内相当普遍的既有混凝土工程存在着质量病害，其主要表现在混凝土裂缝、工程结构受到破坏等方面。产生该质

2、量病害的主要原因是以往对混凝土的耐久性研究和重视不够。结合工程实例探讨对?昆凝土质量影响较大的混凝土碱一骨料反应问题，对今后的混凝土施工很有必要。　　2碱一骨料反应的特征和影响因素　　2.1碱一骨料反应发生的条件和特征　　(1)碱一骨料反应发生的条件　　①混凝土中的含碱量要达到一定值；　　②骨料中有相当数量的活性成份；　　③外部潮湿环境能提供硅胶反应所需要的水份。　　(2)碱一骨料反应的特征　　①从外观特征看，在少钢筋约束的部位为网状裂缝，在受钢筋约束的部位多沿主筋方向开裂，在很多情况下可看到从裂缝处溢出白色或透明胶体的痕迹；　　②在同一工程中潮湿

3、部位发展严重；　　③内部特征表现为从破坏的试样里可以鉴定出碱一硅酸凝胶的存在，骨料颗粒周围出现反应环；　　④表面开裂：碱一骨料反应的最重要特征是混凝土表面开裂。如果混凝土没有施加预应力，裂缝成网状，每条裂缝长约数厘米。开始时，裂纹从网接点三分岔成三条放射状裂纹，夹角约120。。随着碱一骨料反应程度的增加，最终这些裂纹相互连通，形成网状。　　2.2影响碱一骨料反应的主要因素　　(1)混凝土中的碱含量　　混凝土中的碱含量越大，混凝土发生碱一骨料反应的可能性越大，引起的破坏越严重。　　(2)混凝土的水灰比　　在通常的水灰比范围内，随着水灰比减小，混凝土碱

4、一骨料反应的膨胀量有增大趋势，在水灰比为0.4时膨胀量为最大。　　(3)骨料的特性　　骨料中的活性成份越多，混凝土的碱一骨料反应膨胀量越大。骨料的粒径过大或过小都能使反应膨胀量减小，中间粒度的骨料引起的反应膨胀量最大。骨料的空隙率较大时也能缓解碱一骨料反应的膨胀压力。　　(4)混凝土的空隙率　　混凝土的空隙率也能缓解反应膨胀压力，因此，加入引气剂也能缓解碱一骨料反应的膨胀压力。　　(5)环境温湿度的影响　　①混凝土的碱一骨料反应离不开水，因此，环境湿度对其有明显影响。虽然说在低湿度条件下混凝土空隙中的碱溶液浓度增大会促进碱一骨料反应，但是如果环境湿

5、度低于80％时，外界不能供给混凝土水分，混凝土内部就不可能发生胶体吸水膨胀的物理反应。　　②环境温度对混凝土碱一骨料反应也有影响。在高温下，混凝土碱一骨料反应加快，在混凝土未凝结之前已完成膨胀，混凝土的塑性变形吸收了膨胀压力。　　3 工程实例　　猫狸岭隧道位于宁(波)一台(州)一温(州)高速公路三门铺里至临青岭段，双向四车道，1998年7月开工，于2000年12月竣工通车。防水层采用柔性防水卷材，二次衬砌添加膨胀剂UEA—H(2)制成自防水混凝土结构，衬砌工作缝设遇水膨胀止水条，混凝土浇注采用泵送工艺。喷射混凝土为C20素喷或C20钢纤维混凝土，二

6、次衬砌为C25混凝土和C25钢筋混凝土结构。初期支护与二次衬砌有关参数是：Ⅲ类围岩：15cm厚C20喷射混凝土加金属扩张网(10cm×20cm)，35cm厚C25模注混凝土衬砌；Ⅳ类围岩：5cm厚C20喷射混凝土加BQ3030金属扩张网(10cm×20cm)，30cm厚C25模注混凝土衬砌；V类围岩：5cm厚C20喷射混凝土，30cm厚C25模注}昆凝土衬砌。　　该隧道2004年4月份经过某科研设计院检测，检测结果是该隧道50％以上存在裂缝，对工程结构有一定的影响。该院未对裂缝原因作出判定。施工单位对该隧道混凝土进行了碱一骨料反应试验。　　3.1现

7、场外观检查　　碱一硅酸盐反应(ASR)是碱一骨料反应的最主要方面，现场观测是判定混凝土结构是否产生硅酸盐反应(ASR)病害的重要环节。一般情况下，可根据硅酸盐反应(ASR)裂缝特点，通过肉眼观察。经检查裂缝成网状，缝宽有0.1～3.0mm，大部分在1.0mm以下；长0～30m不等。　　3.2钻芯取样检验　　钻芯取样检验是混凝土ASR病害诊断方法的主要内容。从开裂的混凝土结构中取出芯样，可观察到芯样表面的裂缝深达80～187mm，有时还能观察到裂缝和气孔中的白色半透明凝胶和碱活性骨料的反应环。　　检验取样范围：主要位于桩号为K18～K19中约600m

8、范围内，岩芯编号与里程桩号相对应，岩芯长度100～350mm，各段岩芯的裂缝情况见表1。 表1 岩芯编号与裂缝情况对照表