浅谈碱集料反应检测方法与预防

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1、浅谈碱集料反应检测方法与预防东莞市交业工程质量检测中心摘要：木文分析了混凝土碱■集料反应破坏的机理和分类及碱的来源，提出了混凝土发牛碱集料反应所必须具备的三个必要条件，介绍了常用骨料碱活性检测方法的原理，归纳了几种预防措施。关键词：碱一集料反应机理；检测方法；预防措施在提倡高效节能的今天，不仅要充分合理并安全的利用已有工程设施,更要科学地建设出安全、适用乂耐久的工程项目。所以，加强混凝土结构耐久性的研究，延长使用寿命，降低巨额的维修和重建费用，是摆在我们面前的一个很重要的任务。影响混凝土耐久性的因素有很多，例如碱一集料反应、混凝土碳化、冻融破坏、钢筋锈蚀等。其

2、中碱一集料反应(Alkali-AggregateReaction,简称AAR),是影响混凝土耐久性的重要因素之一。1混凝土碱一集料反应的机理和分类碱一集料反应是混凝土中的水泥、外加剂、掺料合料或拌合水中的可溶碱，与集料中的活性成分之间发牛的化学反应。反应生成物吸水膨胀，使混凝一土结构内部产生应力，导致混凝土结构开裂或变形等损坏，导致强度降低。碱一集料反应按照反应机理和集料中含有的反应性成分分类。(1)碱一硅酸反应。碱一硅酸反应(Alkali-SilicaReaction,简称ASR)是在工程中破坏最多、分布最广、研究最多的一种碱集料反应。此种反应是水泥混凝土中

3、的碱(主要以KOH、NaOH形式存在)与集料中所含活性Si02矿物反应，牛成碱硅凝胶。碱硅凝胶固相体积大于反应前的体积，而且有强烈的吸水性，吸水后膨胀引起混凝土内部膨胀应力，而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱骨料反应的发展，使混凝土内部膨胀应力增大，导致混凝土开裂，发展严重的会使混凝土结构崩溃。(1)碱一碳酸岩反应碱一碳酸岩反应(Alkali-CarbonateReaction,简称ACR),反应膨胀的骨料是碳酸盐岩，尽管碱■碳酸盐反应表现为混凝土结构内外产生开裂，但集料表面不产生凝胶体。1965年，Gillott等在加拿大一大坝发现碱与骨料中的层状硅酸盐发生反应

4、导致混凝土开裂，认为这种碱■集料反应不同于碱■硅酸反应，由此提出了一类新的碱■骨料反应：碱■硅酸盐反应。但是，很多人反对将这种碱■骨料反应划分为新的一类。专家研究表明，页蜡石、蛇纹石、伊利石、绿泥碱一集料反应按照反应机理和集料中含有的反石、滑石、片云母、黑云母、铁锂云母、高岭石、应性成分分类。微晶高岭石、蛭石等层状结构的硅酸盐矿物都不具有碱活性，个别能产生膨胀反应的层状硅酸盐中均含有微晶石英或玉髓其膨胀反应的实质是碱一硅酸反应。由此看来是否应该把碱一硅酸盐反应单独划分成一类，有待更加深入的研究。2混凝土碱一集料反应中碱的来源混凝土中的碱主要来源于自身的组成材料

5、：水泥、外加剂、掺合料、骨料及拌合水等。在环境中的碱也是碱的来源之一。(1)水泥中的碱水泥是混凝土中碱的最主要来源，普通水泥中的碱主要由石灰石、粘土、煤等原材料带入因各地原材料不同水泥的碱含量也有所不同。水泥中的碱一部分以硫酸盐及碳酸盐的形式存在一部分则固溶在熟料矿物中。其含量一般在范围0.6%〜1.2%内波动，低于碱含量0.6%的水泥属于低碱水泥。随着水泥碱含量的增加或水泥用量的增加，碱一集料反应的膨胀也随之增大。(2)骨料中的碱骨料中碱的溶出也是碱的来源之一。上个世纪曾有学者提出一些骨料中析出的碱会促进AAR,并且近些年有人发现骨料中析出的碱可达0.1〜1

6、2.7kg/m3Na2Oep平均可达2.2kg/m3Na2Oep,这个数值不容忽视。骨料碱的析出是必然的，特别在建设百年工程时更应该加强重视。虽然碱的析出是事实，但对于AAR来说，这种碱能否与其他材料中的碱同样有效，还有待深入研究。(1)掺合料中的碱掺合料通常使用粉煤灰和矿渣等材料。在一定程度上抑制了AAR的发展，但也有试验证明，当在有些条件下掺加少量的掺合料会促进AAR的发展，例如当用高碱粉煤灰而且掺量太少时，后期反而会促进AAR。原因是掺合料含有一定量的碱，掺入混凝土后，部分碱辉释放，即有效减，从而加速AAR的发展。(2)外加剂中的碱外加剂是现代混凝土中不

7、可缺少的组成部分。但常用的外加剂中会含有碱金属离子(Na+、K+等)，这些离子与活性骨料作用，能直接或间接地促进ARR的发展。(3)环境中的碱环境。除以上混凝土自身的固有碱，环境中的碱也能通过渗入混凝土中来补充混凝土自身对碱的消耗，进而促进AAR的发展。3碱-集料反应的发生的三个必要条件发生碱■集料反应的三个必要条件：含有过量的碱；骨料中含有碱活性矿物；混凝土处于潮湿环境。三个条件缺一不可。(1)混凝土中的碱混凝土中的碱来源于水泥、外加剂、掺合料、骨料、拌合水、周围环境(海雾中的附着物渗入近海混凝土结构物，冬季融雪剂中的碱通过排水管和毛细孔渗入桥梁或路面等)。

8、水泥中的碱主要是由生产水泥的原料引入的