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碱骨料反应裂缝图解

发布日期:2018-06-13 浏览次数:

碱骨料反应裂缝图解

 

1定义

由于混凝土发生碱骨料反应而导致的开裂。

2 特点

(1)如果混凝土不受约束(无筋或少筋)的情况下,碱骨料反应裂缝呈网状(龟背纹),裂缝网接近六边形,裂缝从网结点三分岔开,夹角约120°,在较大的六边形之间还可以再发展出小裂缝。

(2)当碱骨料反应受到钢筋或外力的约束时,其膨胀力将垂直于约束力的方向,而膨胀裂缝则平行于约束力的方向,出现顺筋裂缝。

(3)大体积无筋混凝土的碱骨料反应膨胀裂缝的深度可达数十厘米,宽度可达25px左右。

(4)钢筋混凝土的碱骨料膨胀裂缝的深度一般不会超过保护层厚度,宽度多为(0.3~0.5)mm。

(5)碱骨料反应裂缝通常伴随有渗出物,多为半透明的乳白色或黄褐色,有时也呈茶褐色或黑色。

(6)与收缩产生的网状裂缝有相似处,但收缩裂缝出现的时间较早,多在施工后若干天内。而碱骨料反应裂缝则出现较晚,多在施工后数年甚至10~20年后。

3典型实例


碱骨料反应裂缝
 

4原因分析

(1)骨料中的活性硅与水泥水化反应生成的碱性材料、或外加剂中含有的碱性材料、或外界带入的碱性材料(如养护水、地下水、临近结构中的碱溶液等)发生缓慢的膨胀性化学反应,将可能逐渐导致混凝土开裂。

(2)碱-硅反应的结果将会形成一种膨胀性的胶凝体,这个胶凝体会吸收结构其它部分的水分,这将导致局部膨胀同时还伴随着产生了张应力,最终造成结构的完全破坏。

(3)在某些情况下,碳酸盐类岩石参与到与碱发生的化学发应中,结果将产生有害的膨胀并引起开裂。这些有害的碱-碳反应主要与粘性土的白云灰岩密切相关,这些白云灰岩具有非常细的纹理结构(隐晶质的)。受影响的混凝土呈现出网状裂缝。这种反应与碱-硅反应的不同之处在于裂缝中不存在胶凝体的堆积。

5预防措施

(1)控制水泥含碱量。

(2)控制混凝土含碱量。

(3)控制使用碱活性骨料。

(4)使用能抑制碱骨料反应的掺合料,如粉煤灰、矿渣、硅粉等。

(5)使用引气剂,缓解碱骨料反应带来的膨胀压力。

(6)隔绝水、空气的来源。

日本的做法:

碱骨料反应条件是在混凝土配制时形成的,即配制的混凝土中只有足够的碱和反应性骨料,在混凝土浇筑后就会逐渐反应,在反应产物的数量吸水膨胀和内应力足以使混凝土开裂的时候,工程便开始出现裂缝。这种裂缝和对工程的损害随着碱骨料反应的发展而发展,严重时会使工程崩溃。有人试图用阻挡水分来源的方法控制碱骨料反应的发展,例如日本从大孤到神户的高速公路松原段陆地立交桥,桥墩和梁发生大面积碱骨料反应开裂,日本曾采取将所有裂缝注入环氧树脂,注射后又将整个梁、桥墩表面全用环氧树脂涂层封闭,企图通过阻止水分和湿空气进入的方法控制碱骨料反应的进展,结果仅仅经过一年,又多处开裂。因此世界各国都是在配制混凝土时采取措施,使混凝土工程不具备碱骨料反应的条件。

6措施详解

1、控制水泥含碱量自1941年美国提出水泥含量低于0.6%氧气化钠当量(即Na2O+0.658K2O)为预防发生碱骨料反应的安全界限以来,虽然对有些地区的骨料在水泥含量低于0.4%时仍可发生碱骨料反应对工程的损害,但在一般情况下,水泥含量低于0.6%作为预防碱骨料反应的安全界限已为世界多数国家所接受,已有二十多个国家将此安全界限列入国家标准或规范。许多国家如新西兰、英国、日本等国内大部分水泥厂均生产含碱量低于0.6%的水泥。加拿大铁路局则规定,不讼是否使用活性骨料,铁路工程混凝土一律使用含碱量低于0.6%的低碱水泥。

2、控制混凝土中含碱量由于混凝土中碱的来源不仅是从水泥,而且从混合材、外加剂、水,甚至有时从骨料(例如海砂)中来,因此控制混凝土各种原材料总碱量比单纯控制水泥含碱量更重要。对此,南非曾规定每立方米混凝土中总碱量不得超过2.1kg,英国提出以每立方米混凝土全部原材料总碱量(Na2O当量)不超过3kg,已为许多国家所接受。

3、对骨料选择使用如果混凝土含碱量低于3kg/m3,可以不做骨料活性检验,如果水泥含碱量高或混凝土总碱量高于3kg/m3,则应对骨料进行活性检测,如经检测为活性骨料,则不能使用,或经与非活性骨料按一定比例混合后,经试验对工程无损害时,方可按试验规定的比例混合使用。

4、掺混合材掺某些活性混合材可缓解、抑制混凝土的碱骨料反应。根据各国试验资料,掺S——10%的硅灰可以有效的抑制碱骨料反应,据悉冰岛自 1979年以来,一直在生产水泥时掺5—7.5%硅灰,以预防碱骨料反应对工程的损害。另外掺粉煤灰也很有效,粉煤灰的含碱量不同,经试验,即使含碱量高的粉煤灰,如果取代30%的水泥,也可有效地抑制碱骨料反应。另外常用的抑制性混合材还有高炉矿渣,但掺量必须大于50%才能有效地抑制碱骨料反应对工程的损害,现大美、英、德诸国对高炉矿渣的推荐掺量均为 50%以上。

5、隔绝水和湿空气的来源如果在担心混凝土工程发生碱骨料反应的部位能有效地隔绝水和空气的来源,也可以取得缓和碱骨料反应对工程损害的效果。

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中国砂石协会

2018年06月13日

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