混凝土集料的堿活性反應是指集料中的特定成分與混凝土中的堿發(fā)生反應,產(chǎn)生膨脹,從而導致混凝土結構發(fā)生變形甚至破壞。堿活性反應一般在工程建成后幾年或更長的時間內才會被察覺,其修補和重建費用十分昂貴,又被稱為混凝土“癌癥”。
《河南省混凝土集料的堿活性研究與應用》依托河南省重大水利工程,在全省多流域、多縣市,對多種巖性的混凝土集料采用巖相法、快速砂漿棒法、巖石柱法、混凝土棱柱體法和壓蒸法進行了試驗研究。在大量研究工作的基礎上,提出了對混凝土集料堿活性的三級三步判別方法,一層級是集料堿活性綜合評價系統(tǒng),第二層級是集料堿活性查詢系統(tǒng);第三層級是試驗標準判別流程。
《河南省混凝土集料的堿活性研究與應用》可為研究混凝土集料堿活性的相關科研人員提供參考和借鑒,為工程和設計人員提供指導意見。
混凝土堿集料(骨料)反應(Alkali Aggregate Reaction,簡稱AAR)是指集料中特定內部成分在一定條件下與混凝土中的水泥、外加劑、摻合劑等中的堿物質進一步發(fā)生化學反應,導致混凝土結構產(chǎn)生膨脹、開裂甚至破壞的現(xiàn)象,嚴重時會使混凝土結構崩潰,是影響混凝土耐久性的重要因素之一,如巴西的Moxoto壩和法國的Chambon壩等混凝土大壩,由于堿集料反應出現(xiàn)毀壞事故,造成對混凝土耐久性的極大破壞,已成為混凝土工程的全球性問題。堿集料反應一般是在混凝土成型后的若干年后才逐漸發(fā)生的,貫穿于整個混凝土壽命中,堿集料反應不同于其他混凝土病害,其產(chǎn)生的破壞具有整體性特點,目前尚無有效的阻止和修復方法,被稱為混凝土的“癌癥”。
堿集料反應按原理可分為堿硅酸反應(Alkali Silica Reaction,簡稱ASR)和堿碳酸鹽反應(Alkali Carbonate Reaction,簡稱ACR)。堿硅酸反應是指活性二氧化硅與水泥中的堿發(fā)生的膨脹反應。活性二氧化硅包括蛋白石、玉髓、鱗石英、方石英和隱晶、微晶或玻璃質石英。粗晶石英破裂嚴重或受應力者也可能具有堿活性;钚远趸鑿慕Y晶化學角度而言,實質上是指晶體內部缺陷多的石英。堿碳酸鹽反應主要是脫(去)白云石反應,即某些特定的微晶白云石和氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)等堿類反應生成氫氧化鎂[Mg(OH)2]和碳酸鹽等。這些生成物和水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣[Ca(OH)2]又起反應,重新生成堿,使脫(去)白云石反應繼續(xù)下去,直到白云石被完全作用完,或堿的濃度被繼續(xù)發(fā)生的反應降至足夠低。
混凝土一旦發(fā)生堿集料反應破壞,通常會表現(xiàn)出堿集料反應的特征,在外觀上主要是表面有裂縫、變形和滲出物;內部特征主要是有內部凝膠、反應環(huán)、活性集料、堿含量等。堿硅酸反應機制有兩種理論:滲透壓理論和吸水腫脹理論。堿碳酸鹽反應機制也主要有兩種理論:一種是復雜的水化復鹽產(chǎn)物學說和結晶壓學說的直接反應機制,另一種是以Gillott的吸水腫脹學說和Hadley的滲透壓學說為代表的間接反應機制。
影響堿集料反應的因素主要有混凝土中的堿含量、水以及活性集料,其中混凝土中的堿主要來源于水泥,其次是外加劑中的堿和集料中析出的堿。除以上三個因素外,集料的粒徑對堿集料反應也有影響。集料堿活性的判定方法主要有巖相法、化學法和測長法(砂漿棒法、快速砂漿棒法、混凝土棱柱體法、巖石柱法、堿碳酸鹽集料快速初選法等)。其中,巖相法主要作為初判的依據(jù),化學法因誤差太大,多不進行這方面的試驗,測長法是對集料堿活性判定的主要依據(jù)。
前言
緒論
第1章 堿集料反應綜述
1.1 研究歷史與現(xiàn)狀
1.2 堿集料反應特征及機制
1.3 影響堿集料反應的因素
第2章 堿活性集料的判定方法
2.1 堿活性集料鑒定方法
2.2 各國堿集料鑒定方法
2.3 三級三步判別方法
第3章 天然砂礫料
3.1 淇河料場
3.2 衛(wèi)河料場
3.3 黃河料場
3.4 北汝河料場
3.5 沙潁河料場
3.6 淮河料場
第4章 人工集料
4.1 灰?guī)r
4.2 石英砂巖
4.3 火山巖
4.4 變質巖
第5章 抑制堿集料反應的方法
5.1 堿集料反應的抑制措施
5.2 粉煤灰對堿集料的抑制性反應
第6章 河南省堿活性集料的分類與分布
6.1 河南省混凝土集料堿活性的分類
6.2 河南省混凝土堿活性集料的分布
6.3 工程應用
參考文獻
河南省部分區(qū)域堿活性集料分布圖