混凝土集料的堿活性反應(yīng)是指集料中的特定成分與混凝土中的堿發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生膨脹,從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生變形甚至破壞。堿活性反應(yīng)一般在工程建成后幾年或更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)才會(huì)被察覺(jué),其修補(bǔ)和重建費(fèi)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(yīng)用》依托河南省重大水利工程,在全省多流域、多縣市,對(duì)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(jìn)行了試驗(yàn)研究。在大量研究工作的基礎(chǔ)上,提出了對(duì)混凝土集料堿活性的三級(jí)三步判別方法,一層級(jí)是集料堿活性綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng),第二層級(jí)是集料堿活性查詢系統(tǒng);第三層級(jí)是試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)判別流程。
《河南省混凝土集料的堿活性研究與應(yīng)用》可為研究混凝土集料堿活性的相關(guān)科研人員提供參考和借鑒,為工程和設(shè)計(jì)人員提供指導(dǎo)意見(jiàn)。
混凝土堿集料(骨料)反應(yīng)(Alkali Aggregate Reaction,簡(jiǎn)稱AAR)是指集料中特定內(nèi)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(zhì)進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生膨脹、開(kāi)裂甚至破壞的現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)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(guó)的Chambon壩等混凝土大壩,由于堿集料反應(yīng)出現(xiàn)毀壞事故,造成對(duì)混凝土耐久性的極大破壞,已成為混凝土工程的全球性問(wèn)題。堿集料反應(yīng)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(gè)混凝土壽命中,堿集料反應(yīng)不同于其他混凝土病害,其產(chǎn)生的破壞具有整體性特點(diǎn),目前尚無(wú)有效的阻止和修復(fù)方法,被稱為混凝土的“癌癥”。
堿集料反應(yīng)按原理可分為堿硅酸反應(yīng)(Alkali Silica Reaction,簡(jiǎn)稱ASR)和堿碳酸鹽反應(yīng)(Alkali Carbonate Reaction,簡(jiǎn)稱ACR)。堿硅酸反應(yīng)是指活性二氧化硅與水泥中的堿發(fā)生的膨脹反應(yīng);钚远趸璋ǖ鞍资、玉髓、鱗石英、方石英和隱晶、微晶或玻璃質(zhì)石英。粗晶石英破裂嚴(yán)重或受應(yīng)力者也可能具有堿活性。活性二氧化硅從結(jié)晶化學(xué)角度而言,實(shí)質(zhì)上是指晶體內(nèi)部缺陷多的石英。堿碳酸鹽反應(yīng)主要是脫(去)白云石反應(yīng),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(yīng)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(yīng),重新生成堿,使脫(去)白云石反應(yīng)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(yīng)降至足夠低。
混凝土一旦發(fā)生堿集料反應(yīng)破壞,通常會(huì)表現(xiàn)出堿集料反應(yīng)的特征,在外觀上主要是表面有裂縫、變形和滲出物;內(nèi)部特征主要是有內(nèi)部凝膠、反應(yīng)環(huán)、活性集料、堿含量等。堿硅酸反應(yīng)機(jī)制有兩種理論:滲透壓理論和吸水腫脹理論。堿碳酸鹽反應(yīng)機(jī)制也主要有兩種理論:一種是復(fù)雜的水化復(fù)鹽產(chǎn)物學(xué)說(shuō)和結(jié)晶壓學(xué)說(shuō)的直接反應(yīng)機(jī)制,另一種是以Gillott的吸水腫脹學(xué)說(shuō)和Hadley的滲透壓學(xué)說(shuō)為代表的間接反應(yīng)機(jī)制。
影響堿集料反應(yīng)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(lái)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(gè)因素外,集料的粒徑對(duì)堿集料反應(yīng)也有影響。集料堿活性的判定方法主要有巖相法、化學(xué)法和測(cè)長(zhǎng)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(xué)法因誤差太大,多不進(jìn)行這方面的試驗(yàn),測(cè)長(zhǎng)法是對(duì)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(yīng)綜述
1.1 研究歷史與現(xiàn)狀
1.2 堿集料反應(yīng)特征及機(jī)制
1.3 影響堿集料反應(yīng)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(guó)堿集料鑒定方法
2.3 三級(jí)三步判別方法
第3章 天然砂礫料
3.1 淇河料場(chǎng)
3.2 衛(wèi)河料場(chǎng)
3.3 黃河料場(chǎng)
3.4 北汝河料場(chǎng)
3.5 沙潁河料場(chǎng)
3.6 淮河料場(chǎng)
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(zhì)巖
第5章 抑制堿集料反應(yīng)的方法
5.1 堿集料反應(yīng)的抑制措施
5.2 粉煤灰對(duì)堿集料的抑制性反應(yīng)
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(yīng)用
參考文獻(xiàn)
河南省部分區(qū)域堿活性集料分布圖