水工混凝土碱-骨料反应研究综述

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1、第31卷第10期长江科学院院报Vo1．31NO．102014年10月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteOet．20I4DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2014．10．009水工混凝土碱一骨料反应研究综述杨华全。李鹏翔，陈霞(1．长江科学院材料与结构研究所，武汉430010；2．三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心，湖北宜昌443002)摘要：自从1940年美国T．E．Stanton首先发现混凝土碱一骨料反应问题以来，碱一骨料反应已成为全球性混凝土工程毁坏的重要原

2、因之一。针对这个问题，已经开展了大量的研究工作。概述了水工混凝土碱一骨料反应的危害和研究的重要性，系统阐述了混凝土碱～骨料反应原理和分类、碱一骨料反应试验方法及创新，以及使用非活性骨料、控制混凝土总碱量、控制湿度、掺入抑制材料和化学外加剂等预防碱一骨料反应的综合措施，提出了碱一骨料反应研究方面有待进一步解决的问题并给出了相关建议。关键词：混凝土；碱一骨料反应；试验方法；抑制技术中图分类号：TQ17文献标志码：A文章编号：1001—5485(2014)lO一0058—051水工混凝土碱一骨料反应的危害2碱一骨料反应及分类混凝土碱一骨料反应(Alkali—Ag

3、gregateReaction，2．1碱一骨料反应AAR)是指混凝土中的碱与具有碱活性的骨料发生化混凝土碱一骨料反应是活性骨料(固相)和碱学反应，引起混凝土的体积膨胀和开裂的现象。自性溶液(液相)之间的反应，主要是水泥、矿物掺和1940年斯坦顿(T．E．Stanton)发现混凝土碱一骨料反料、化学外加剂及外部环境中释放的碱性成分与骨应以来j，美国、加拿大、西班牙、印度等国陆续出料中有害活性矿物成分发生反应产生膨胀，导致混现了碱一骨料反应破坏事例，如美国的ParkerDam、凝土膨胀并开裂J。加拿大Mactaquac水电站、西班牙SanEstaban坝和印2

4、．2碱一骨料反应分类度Rihand坝等。世界范围内已有数百座大坝遭受不依据骨料碱活性成分的不同，碱一骨料反应一同程度的碱一骨料反应而导致破坏^3J，碱一骨料反应般可以归纳为3种反应类型：碱一硅反应(Alkali—已成为全球性混凝土工程毁坏的重要原因，引起了世SilicaReaction，ASR)、碱一碳酸盐反应(Alkali．Car—界各国的重视。bonateReaction，ACR)和碱一硅酸盐反应(Alkali—混凝土碱一骨料反应是一个较缓慢的过程，有时SilicateReaction，ASR)。但现在对于这一划分仍存需要几年、十余年甚至几十年时间，特

5、别是对于一些有争议I，主要集中在是否应将碱一硅反应与碱一低活性慢膨胀型的活性骨料，这一时间会更长。由于硅酸盐反应统一归为碱一硅酸反应。唐明述等水利水电工程的设计使用寿命多达百年，且水工混凝通过大量试验否定了碱一硅酸盐反应的存在，从反土所处的潮湿环境为碱一骨料反应提供了充分的环应实质分还是应该视为碱一硅酸反应(ASR)和碱一境条件，因此，水工混凝土比普通混凝土具有更大的碳酸盐(ACR)反应2类。碱一骨料反应潜在风险。碱一骨料反应一旦发生2．2．1碱一硅酸反应(ASR)就难以阻止，且很难进行后期修补，因此，提前采取工碱一硅酸反应是迄今为止分布最广、破坏最多、程

6、措施预防混凝土发生碱一骨料反应破坏，对确保混研究最集中的一类碱一骨料反应。碱一硅酸反应是凝土工程安全运行起着十分重要的作用。由混凝土中的碱性溶液与骨料中的活性二氧化硅矿收稿日期：2014—08—23基金项目：国家自然基金项目(51139001，51209022，51279017)；国家科技支撑计划项目(2011BAE27B01)作者简介：：杨华全(1960一)。男，新疆沙湾人，教授级高级工程师，博士生导师，主要从事水工混凝土高性能化、碱骨料反应危害定量评价与预防等研究工作，(电话)027—82829705(电子信箱)yanq@mail．crsri．cn。第

7、10期杨华全等水工混凝土碱一骨料反应研究综述59物发生的化学反应，生成碱的硅酸盐凝胶引起混凝土膨胀开裂。碱一硅酸反应的特点是混凝土表面有无序的网状裂缝，骨料边界有反应环或反应边，混凝土内部有裂缝，空隙中充填有碱硅络合物。在碱一硅酸反应体系中，活性二氧化硅包括蛋白石、燧石、玉髓、玛瑙、黑硅石、火山玻璃、鳞石英、方石英、具有较强波状消光的石英及微晶石英等，具体见表1[。表1岩石中活性二氧化硅的形式Table1PresenceofactiveSiO2inrock图1骨料碱活性鉴定流程Fig．1Proceduresofdeterminingalkaliactivi

8、tyofaggregates证和完善，最终形成了各种测试碱一骨料反