堿集料反應(yīng)及其檢測(cè)

堿集料反應(yīng)及其檢測(cè)第1頁(yè)/共23頁(yè)

堿—集料反應(yīng)簡(jiǎn)述堿—集料反應(yīng)機(jī)理及種類內(nèi)容概要堿—集料反應(yīng)的工程檢測(cè)防止混凝土堿集料反應(yīng)的措施第2頁(yè)/共23頁(yè)一堿—集料反應(yīng)簡(jiǎn)述

堿集料反應(yīng)是指混凝土原材料(包括水泥、骨料、外加劑、混合料及拌和水等)中的堿性物質(zhì)與活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成膨脹物質(zhì)(或吸水膨脹物質(zhì))而引起混凝土產(chǎn)生內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而開裂的現(xiàn)象。第3頁(yè)/共23頁(yè)

由于堿集料反應(yīng)一般是在混凝土成型后的若干年后逐漸發(fā)生,其結(jié)果造成混凝土耐久性下降,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使混凝土喪失使用價(jià)值,且由于反應(yīng)是發(fā)生在整個(gè)混凝土中,因此,這種反應(yīng)造成的破壞既難以預(yù)防,又難于阻止,更不易修補(bǔ)和挽救,被稱為混凝土的“癌癥”。第4頁(yè)/共23頁(yè)二堿—集料反應(yīng)機(jī)理及種類

一是水泥及其他原材料中的堿含量(以Na2O的量計(jì)算)過高,這主要來源于水泥。2.1堿集料反應(yīng)機(jī)理

二是混凝土原材料中的堿活性成分太多,這主要來源于骨料中的活性SiO2。第5頁(yè)/共23頁(yè)2.2堿集料反應(yīng)種類

（1）堿-硅酸反應(yīng),生成堿的硅酸鹽凝膠,由于其吸水腫脹,引起混凝土的膨脹開裂。在堿-硅酸反應(yīng)中，活性骨料的粒度存在“最劣點(diǎn)”效應(yīng)，即活性骨料的粒度分布在“最劣點(diǎn)”范圍的時(shí)候，堿-硅酸反應(yīng)引起的膨脹量最大，造成的危害也最為嚴(yán)重。

硅酸鹽凝膠對(duì)水泥漿體的腐蝕第6頁(yè)/共23頁(yè)

（2）堿-硅酸鹽反應(yīng),是指堿與某些層狀硅酸鹽集料的反應(yīng),使層狀硅酸鹽的層間距離增大,集料發(fā)生膨脹,形成混凝土開裂。有的研究者認(rèn)為這類反應(yīng)仍然是活性二氧化硅與堿的反應(yīng)引起的膨脹,只是由于巖石的結(jié)構(gòu)因素,使膨脹速度變慢。部分消光的應(yīng)變石英硅酸鹽集料反應(yīng)對(duì)橋梁的破壞第7頁(yè)/共23頁(yè)

（3）堿-碳酸鹽反應(yīng),是由于某些白云石含粘土較多,粘土成網(wǎng)絡(luò),形成水路通道,堿離子能通過包裹在細(xì)小白云石微晶外的粘土層,滲入白云石顆粒,使其產(chǎn)生反白云石化反應(yīng),白云石晶體增大,粘土吸水腫脹。遭嚴(yán)重腐蝕的白云石霏細(xì)絨球狀反應(yīng)產(chǎn)物絨球狀反應(yīng)產(chǎn)物凝膠產(chǎn)物第8頁(yè)/共23頁(yè)

2.3堿-集料反應(yīng)辨別和判斷混凝土骨料的周圍和縫隙間有硅酸堿膠滯體存在或滲出;用顯微鏡觀察骨料顆粒周圍出現(xiàn)了反應(yīng)環(huán)；砂漿或混凝土表面出現(xiàn)網(wǎng)狀微裂縫;水泥漿發(fā)生碳化等現(xiàn)象。第9頁(yè)/共23頁(yè)

建設(shè)工程施工前期，正確鑒定集料的堿活性是有效防止混凝土堿集料反應(yīng)破壞的關(guān)鍵。集料的堿活性檢測(cè)是堿集料反應(yīng)評(píng)估中最重要的手段。實(shí)際工程中，只有對(duì)所有集料的堿活性做出科學(xué)的評(píng)定，才能采取科學(xué)的措施預(yù)防堿集料反應(yīng)。三堿—集料反應(yīng)的工程檢測(cè)美國(guó)是最早提出堿-集料反應(yīng)試驗(yàn)方法的國(guó)家,其檢測(cè)方法主要有巖相分析法、化學(xué)分析法、砂漿棒(長(zhǎng)度)法、混凝土棱柱體法、壓蒸法、干濕循環(huán)下的混凝土梁測(cè)長(zhǎng),以及對(duì)混凝土建筑物的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等第10頁(yè)/共23頁(yè)

巖相法是堿-集料活性鑒定的首選方法，其基于光性礦物學(xué)，借助掃描、X射線衍射分析、紅外光譜分析等手段進(jìn)行分析。（1）巖相法能鑒定礦物成分及其含量，以及礦物結(jié)晶程度和結(jié)構(gòu)，判定巖石的種類，以及是否含有活性礦物及其大約數(shù)量。不能確定堿活性反應(yīng)的程度。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：第11頁(yè)/共23頁(yè)

（2）化學(xué)分析法

化學(xué)法是堿集料反應(yīng)檢測(cè)中一種傳統(tǒng)方法。取一定量規(guī)定粒度范圍的集料和一定濃度的NaOH溶液反應(yīng)，在規(guī)定條件下，測(cè)定溶出的SiO2濃度及堿度降低值，依此判斷集料是否具有堿活性。可以在較短時(shí)間內(nèi)得到檢驗(yàn)結(jié)果當(dāng)集料中含有碳酸鹽或三氧化二鋁等可溶于堿的組分時(shí),試驗(yàn)結(jié)果受到干擾。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：第12頁(yè)/共23頁(yè)

砂漿棒法是取規(guī)定級(jí)配的集料與高堿水泥制備砂漿棒，在33℃、100%濕度的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)，以6個(gè)月的膨脹率作為集料堿活性的評(píng)判依據(jù)，膨脹率超過0.1%或者3個(gè)月的膨脹率超過0.05%時(shí),可認(rèn)為是活性集料。（3）砂漿棒法

周期長(zhǎng)，時(shí)間上不能滿足多數(shù)工程需要；同時(shí)其檢測(cè)結(jié)果受水泥含堿量、養(yǎng)護(hù)容器的溫濕度等因素的影響較大，廣泛存在漏判錯(cuò)判實(shí)例，只適用于一些高活性的快膨脹類巖石和礦物。實(shí)驗(yàn)過程比較直觀優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：第13頁(yè)/共23頁(yè)

（4）快速砂漿棒法

快速砂漿棒法是測(cè)量砂漿膨脹為基礎(chǔ)的快速方法中應(yīng)用最廣泛的一種，是以試件在80℃的NaOH溶液中的14d膨脹值作為評(píng)判集料堿活性的依據(jù)。具有明顯的巖石和地域局限性，并且不能反映集料在混凝土中的膨脹水平，不宜用于集料活性程度的判定?？梢詸z測(cè)到慢膨脹巖石或礦物的活性。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：第14頁(yè)/共23頁(yè)

（5）混凝土棱柱體法

混凝土棱柱體法實(shí)質(zhì)與砂漿棒法相似，但試件尺寸、集料尺寸及級(jí)配、水灰比不同，測(cè)定6個(gè)月、一年或更長(zhǎng)齡期的膨脹率，適用于硅質(zhì)集料和碳酸鹽集料。試件與實(shí)際混凝土尺寸、級(jí)配接近，能較好反應(yīng)混凝土實(shí)際情況。試驗(yàn)周期長(zhǎng)，膨脹結(jié)果受水泥細(xì)度、水灰比和養(yǎng)護(hù)條件等影響較大優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：第15頁(yè)/共23頁(yè)

（6）壓蒸法

壓蒸法是基于高溫高堿條件下的堿集料反應(yīng)原理，加速集料的活性組分與堿反應(yīng)，以達(dá)到快速得出評(píng)定結(jié)果。根據(jù)試件的結(jié)構(gòu)組成可分為壓蒸砂漿試體法和壓蒸混凝土試體法。檢測(cè)速度快，試樣量少，雖然在高溫條件下進(jìn)行，但與工程實(shí)際和其他方法檢測(cè)結(jié)果相比有很好的相關(guān)性?？焖?、可靠、操作簡(jiǎn)便。特點(diǎn)：第16頁(yè)/共23頁(yè)

混凝土堿-集料反應(yīng)的三個(gè)重要條件:（1）混凝土原材料的含堿量達(dá)到一定的程度;（2）混凝土原材料中有相當(dāng)多的堿活性物質(zhì);（3）混凝土處于潮濕或腐蝕性環(huán)境。

四防止混凝土堿集料反應(yīng)的措施第17頁(yè)/共23頁(yè)

防止混凝土堿-集料反應(yīng)的措施如下：1)使用低堿水泥,利用加氣劑等減水措施降低水泥用量;2)不用含NaCl和KCl的海沙、海石和海水,如必須要使用,要測(cè)定其氯離子的含量并加以處理,以滿足有關(guān)規(guī)定;3)不用或少用含堿類外加劑,控制化學(xué)外加劑中堿金屬鹽的含量,主要是鈉鹽和鉀鹽;4)使用含摻合料的水泥,如礦渣、粉煤灰和硅灰。（一）控制混凝土原材料的堿含量:第18頁(yè)/共23頁(yè)

(二)采用非活性骨料。(三)改善混凝土的工作環(huán)境。對(duì)處于潮濕或腐蝕性環(huán)境下的混凝土,除在建造時(shí)采取以上措施外,還應(yīng)對(duì)混凝土表面進(jìn)行防腐處理。目前,一些電化學(xué)防腐及處理技術(shù)正在試驗(yàn)研究中。防止混凝土堿-集料反應(yīng)的措施：第19頁(yè)/共23頁(yè)四結(jié)語(yǔ)

集料堿活性檢測(cè)是一項(xiàng)綜合性的研究，需要將宏觀和微觀檢測(cè)方法結(jié)合，綜合所有結(jié)果才能作出正確判斷。由于實(shí)際工程需要，集料堿活性的檢測(cè)方法圍繞著快速、可靠、方便、可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)發(fā)展，目前效果較好、應(yīng)用較廣泛的就是巖相法、快速砂漿棒法、