堿骨料反應(yīng)課件

堿-骨料反應(yīng)（AAR）Alkali-AggregateReaction北京冶建工程裂縫處理中心堿-骨料反應(yīng)（AAR）北京冶建工程裂縫處理中心1目錄

堿-骨料反應(yīng)概述堿-骨料反應(yīng)原理堿骨料反應(yīng)分類堿骨料反應(yīng)造成混凝土開(kāi)裂的機(jī)理堿骨料反應(yīng)的危害及工程實(shí)例預(yù)防混凝土堿骨料反應(yīng)工程師?產(chǎn)品為降低混凝土堿骨料反應(yīng)所做的貢獻(xiàn)工程師?耐久性保護(hù)系列本文涉及專用術(shù)語(yǔ)參考文獻(xiàn)結(jié)束語(yǔ)目錄堿-骨料反應(yīng)概述2堿-骨料反應(yīng)概述

堿骨料反應(yīng)：混凝土中的堿性物質(zhì)(包括外界滲入的堿)與骨料中的活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而開(kāi)裂的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成混凝土的破壞。因堿骨料反應(yīng)時(shí)間較為緩慢，短則幾年，長(zhǎng)則幾十年才能被發(fā)現(xiàn)。堿骨料反應(yīng)給混凝土工程帶來(lái)的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。堿-骨料反應(yīng)概述堿骨料反應(yīng)：3堿-骨料反應(yīng)原理

堿骨料反應(yīng)(Alkali-AggregateReaction，簡(jiǎn)稱AAR)是指混凝土中的堿(K2O、Na2O)與活性骨料（燧石、蛋白石、安山巖等等）之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

水泥中95%以上的主要成分是CaO，SiO2

，Al2O3

，F(xiàn)e2O3

另外少量的其他氧化物MgO，SO3

，K2O，Na2O等，這些氧化物主要是生產(chǎn)過(guò)程中反應(yīng)不夠充分而殘留在水泥中的,其成分與含量跟水泥生產(chǎn)的原材料和工藝水平有關(guān).Na2O水化后生成NaOH，K2O水化后生成KOH。而NaOH和K2O是強(qiáng)堿，能與活性比它們?nèi)醯脑匕l(fā)生置換反應(yīng)。堿-骨料反應(yīng)原理4堿骨料反應(yīng)分類

堿骨料反應(yīng)包括3種主要類型：堿-硅酸反應(yīng)(Alkali-SilicaReaction，簡(jiǎn)稱ASR)

指混凝土中的堿與骨料的活性SiO2反應(yīng)堿-硅酸鹽反應(yīng)(Alkali-SilicateReaction，簡(jiǎn)稱ASR)

指混凝土中堿與骨料中硅酸鹽礦物反應(yīng)

堿-碳酸鹽反應(yīng)(Alkali-CarbonateReaction，簡(jiǎn)稱ACR)指混凝土中的堿與骨料中某些碳酸鹽礦物反應(yīng)——摘自《混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫與對(duì)策》第十章堿骨料反應(yīng)分類堿骨料反應(yīng)包括3種主要類型：5堿骨料反應(yīng)造成混凝土開(kāi)裂的機(jī)理堿-硅酸反應(yīng)：

2Na(K)OH+SiO2+nH2O→Na(K)2*SiO2*nH2O堿-硅酸反應(yīng)是分布最廣，研究最多的堿-骨料反應(yīng)，該反應(yīng)是指混凝土中的堿組分與骨料中的活性SiO2之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，其結(jié)果是導(dǎo)致骨料被侵蝕，生成堿-硅酸凝膠，并從周圍介質(zhì)中吸收水分而膨脹，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的現(xiàn)象。硅酸堿類呈膠體狀，并從周圍介質(zhì)中吸水膨脹，體積可增大3倍，當(dāng)其膨脹受到水泥石的限制而發(fā)生較大的膨脹壓力和滲透壓力時(shí)，就會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂縫和崩壞。許多研究表明，堿-硅酸鹽反應(yīng)，本質(zhì)上仍是堿-硅酸反應(yīng)。故許多學(xué)者將堿-硅酸，堿-硅酸鹽歸為同一類，均稱ASR堿骨料反應(yīng)造成混凝土開(kāi)裂的機(jī)理堿-硅酸反應(yīng)：2Na(K)O6堿骨料反應(yīng)造成混凝土開(kāi)裂的機(jī)理膠凝物骨料混凝土膠凝物生成時(shí)的膨脹致使裂紋產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)造成混凝土開(kāi)裂的機(jī)理膠凝物骨料混凝土膠凝物生成時(shí)的7堿骨料反應(yīng)造成混凝土開(kāi)裂的機(jī)理

堿-碳酸鹽反應(yīng)：

(1)CaMg(CO3)2+2ROH=Mg(OH)2+CaCO3+R2CO3

(2)R2CO3+Ca(OH)2=2ROH+CaCO3

式中：R—代表鉀和鈉，是水泥中的堿分。膨脹機(jī)理：堿-碳酸鹽反應(yīng)是巖石中的白云石與堿溶液間的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物是方解石、水鎂石和碳酸堿。在混凝土中，生成的碳酸堿會(huì)與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣反應(yīng)，生成碳酸鈣并使堿再生，使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。該反應(yīng)膨脹的驅(qū)動(dòng)力為反應(yīng)生成的方解石和水鎂石晶體在受限空間生長(zhǎng)產(chǎn)生的結(jié)晶壓力。堿骨料反應(yīng)造成混凝土開(kāi)裂的機(jī)理堿-碳酸鹽反應(yīng)：8堿骨料反應(yīng)造成混凝土開(kāi)裂的機(jī)理

堿骨料反應(yīng)造成混凝土開(kāi)裂的機(jī)理9堿骨料反應(yīng)的危害

堿骨料反應(yīng)的結(jié)果不是提高和改善混凝土的結(jié)構(gòu)，而是在混凝土中產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，至一定程度后引起混凝土開(kāi)裂或混凝土結(jié)構(gòu)破壞。堿骨料反應(yīng)是混凝土的重要耐久性指標(biāo)之一，由于具有反應(yīng)過(guò)程緩慢、影響因素十分復(fù)雜、引起混凝土開(kāi)裂的時(shí)間難預(yù)測(cè)且一旦發(fā)生破壞幾乎無(wú)法修補(bǔ)等特點(diǎn)，素有混凝土“癌癥”之稱。堿骨料反應(yīng)的危害堿骨料反應(yīng)的結(jié)果不是提高和改善混凝土的10AAR造成混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂實(shí)例

護(hù)坡混凝土由于AAR造成開(kāi)裂混凝土排水口開(kāi)裂鋼筋混凝土高架橋橋墩開(kāi)裂混凝土住宅墻體開(kāi)裂AAR造成混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂實(shí)例護(hù)坡混凝土由于AAR造成開(kāi)11AAR造成混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂實(shí)例混凝土橋梁擋板開(kāi)裂混凝土大體積橋墩開(kāi)裂混凝土墻體開(kāi)裂、脫落混凝土消能塊開(kāi)裂AAR造成混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂實(shí)例混凝土橋梁擋板開(kāi)裂混凝土大體積橋12

預(yù)防混凝土堿骨料反應(yīng)——本文摘自GB/T50733-2011《預(yù)防混凝土堿骨料反應(yīng)技術(shù)規(guī)范》堿-骨料反應(yīng)(Alkali-AggregateReaction，簡(jiǎn)稱AAR）條件是在配制的混凝土中只要有足夠的堿和反應(yīng)性骨料，在混凝土澆筑后就會(huì)逐漸反應(yīng)，在反應(yīng)產(chǎn)物達(dá)到一定數(shù)量吸水膨脹和內(nèi)應(yīng)力足以使混凝土開(kāi)裂的時(shí)候，工程便開(kāi)始出現(xiàn)裂縫。這種裂縫和對(duì)工程的損害隨著堿骨料反應(yīng)的發(fā)展而發(fā)展，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使工程崩潰。預(yù)防混凝土堿骨料反應(yīng)——本文摘自GB/T50733-213堿-骨料反應(yīng)造成混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂破壞，要滿足以下三個(gè)條件：

混凝土中骨料含有活性組分混凝土中含有足夠的堿有水存在堿（Na2O+K2O）水活性骨料堿-骨料反應(yīng)造成混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂破壞，要滿足以下三個(gè)條件：14堿性離子的控制

堿性離子主要來(lái)自水泥、外加劑、摻合料、骨料、拌合水等組分及周圍環(huán)境。1.采用低堿水泥：鈉、鉀含量小于0.6%的水泥稱為低堿水泥。2.減少水泥用量：可摻粉煤灰或礦粉等材料，取代一部分水泥，降低混凝土堿含量，增加混凝土和易，降低成本。3.盡量不用海砂，海水等含堿量高的材料拌合混凝土。使用非活性骨料：

可對(duì)骨料專門(mén)進(jìn)行堿活性測(cè)試，或根據(jù)以往的調(diào)查結(jié)果選用骨料。集料中活性集料的百分比越大發(fā)生堿集料反應(yīng)的破壞也越大。當(dāng)使用活性集料時(shí)堿含量與堿集料反應(yīng)的速度呈大致的線性關(guān)系，比如堿含量越高越易發(fā)生堿集料反應(yīng)。堿性離子的控制堿性離子主要來(lái)自水泥、外加劑、摻合料、15國(guó)家對(duì)混凝土堿含量的規(guī)定

防止堿-硅酸反應(yīng)破壞混凝土堿含量的限制或措施注處于含堿環(huán)境中的一般工程結(jié)構(gòu)在限制混凝土堿含量的同時(shí)，應(yīng)對(duì)混凝土表面做防堿涂層，否則應(yīng)換用非活性材料。大體積混凝土結(jié)構(gòu)（如大壩等）的水泥堿含量應(yīng)符合有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。國(guó)家對(duì)混凝土堿含量的規(guī)定防止堿-硅酸反應(yīng)破壞混凝土堿含量的16堿性離子的控制

骨料混凝土工程宜采用非堿活性骨料。在勘察和選擇材料場(chǎng)時(shí)，應(yīng)對(duì)制作骨料的巖石或骨料進(jìn)行活性檢驗(yàn)。對(duì)快速砂漿棒法檢驗(yàn)結(jié)果膨脹率不小于0.10%的骨料，應(yīng)按本規(guī)范第5章的規(guī)定進(jìn)行抑制骨料堿-硅酸反應(yīng)活性有效性試驗(yàn)，并驗(yàn)證有效。在鹽漬土、海水和受除冰鹽作用等含堿環(huán)境中，重要結(jié)構(gòu)的混凝土不得采用堿活性骨料，具有堿-碳酸鹽反應(yīng)活性的骨料不得用于配制混凝土堿性離子的控制骨料17

其他原材料宜采用堿含量不大于0.6%的通用硅酸鹽水泥應(yīng)采用F類的I級(jí)或II級(jí)粉煤灰，堿含量不宜大于2.5%宜采用堿含量不大于1.0%的?；郀t礦渣粉宜采用二氧化硅含量不小于90%、堿含量不大于1.5%的硅灰。應(yīng)采用低賤含量的外加劑應(yīng)采用堿含量不大于1500mg/L的拌合用水堿性離子的控制其他原材料堿性離子的控制18環(huán)境控制

只有在空氣相對(duì)濕度大于80%，或直接接觸水的環(huán)境中，AAR破壞才會(huì)發(fā)生。有效隔絕水的來(lái)源是防治AAR破壞的一個(gè)有效措施。高溫、高濕環(huán)境對(duì)堿骨料反應(yīng)有明顯加速作用，隔絕水和濕空氣的來(lái)源。如果在混凝土工程易發(fā)生堿骨料反應(yīng)的部位能有效地隔絕水和空氣的來(lái)源，也可以有效抑制混凝土堿骨料反應(yīng)。環(huán)境控制只有在空氣相對(duì)濕度大于80%，或直接接觸水的環(huán)19其他因素?fù)饺胍龤鈩?，提高混凝土密?shí)度，可在一定程度上減小堿骨料反應(yīng)膨脹。適當(dāng)降低水灰比：水灰比越大混凝土內(nèi)部孔隙率也越大。堿在水溶液中的遷移速度也增大，從而加速堿骨料反應(yīng)。減小水灰比可以大幅度降低混凝土滲透性，因而發(fā)生堿骨料反應(yīng)的可能性也必然會(huì)減小。但由于降低水灰比會(huì)讓混凝土更易產(chǎn)生干縮裂縫。顧我們還得掌握一個(gè)平衡度。其他因素?fù)饺胍龤鈩?，提高混凝土密?shí)度，可在一定程度上減小堿骨20工程師?產(chǎn)品為降低混凝土堿骨料反應(yīng)所做的貢獻(xiàn)針對(duì)于在建或未建工，我們可以采用低堿水泥，降低水泥用量，降低水灰比，采用不含堿性物質(zhì)的骨料，采用含堿量底的拌合水或者是使用惰性骨料，加入引氣劑等，但這些措施只能在澆筑混凝土前采用。針對(duì)于已經(jīng)投入使用的工程怎么辦？？？難道我們就只能眼睜睜地看著一棟棟高樓，一座座大橋在我們眼前崩塌，危害我們的生活甚至生命而無(wú)能無(wú)力？工程師?產(chǎn)品為降低混凝土堿骨料反應(yīng)所做的貢獻(xiàn)針對(duì)于在建或未建21中國(guó)堿骨料反應(yīng)危害實(shí)例注：AAR——堿-骨料反應(yīng)ASR——堿-硅酸，堿-硅酸鹽ACR——堿-碳酸鹽中國(guó)堿骨料反應(yīng)危害實(shí)例注：AAR——堿-骨料反應(yīng)22工程師?耐久性保護(hù)系列工程師?研究人員致力于混凝土耐久性保護(hù)行業(yè)20余年，終于研究成功A8混凝土耐久性保護(hù)系列產(chǎn)品。該產(chǎn)品是一種反應(yīng)型有機(jī)硅化合物，其優(yōu)異的滲透性可以浸入混凝土孔壁并形成一層無(wú)色透明的憎水薄膜。處理后混凝土不會(huì)再被水浸濕，防止因毛細(xì)管吸水作用而導(dǎo)致水分進(jìn)入混凝土內(nèi)部。也降低了堿性離子在水溶液中的遷移速度，從而大大降低了堿性離子和活性骨料的接觸。也能杜絕反應(yīng)物吸水后膨脹而引起混凝土開(kāi)裂甚至剝落。其高耐堿性，耐紫外線和良好的使用性，大大降低了我們的維修成本和施工難度。工程師?耐久性保護(hù)系列工程師?研究人員致力于混凝土耐久性保護(hù)23工程師?耐久性保護(hù)系列應(yīng)用原理工程師?耐久性保護(hù)系列應(yīng)用原理24工程師?耐久性保護(hù)系列產(chǎn)品工程師?耐久性保護(hù)系列產(chǎn)品25工程師?耐久性保護(hù)系列產(chǎn)品工程師?耐久性保護(hù)系列產(chǎn)品26工程師?耐久性保護(hù)系列的應(yīng)用工程師?A8-1憎水滲透保護(hù)劑優(yōu)異的滲透深度，良好的透氣“呼吸”功能。無(wú)色透明，不改變基層的顏色和外觀。卓越的憎水性、“荷葉水珠”效果顯著。高耐堿性、耐紫外線、無(wú)毒無(wú)味、健康環(huán)保。工程師?耐久性保護(hù)系列的應(yīng)用工程師?A8-1憎水滲透保護(hù)劑27工程師?耐久性保護(hù)系列的應(yīng)用工程師?A8-2平色保護(hù)劑優(yōu)異的遮蔽性：平色專用，遮蓋瑕疵及微裂紋，使混凝土構(gòu)件具有良好統(tǒng)一的外觀。優(yōu)異的保護(hù)性：防水防侵蝕，提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。水性環(huán)保，屬綠色建材，操作方便，開(kāi)蓋即用。工程師?耐久性保護(hù)系列的應(yīng)用工程師?A8-2平色保護(hù)劑28工程師?耐久性保護(hù)系列的應(yīng)用工程師?A8-3強(qiáng)韌保護(hù)劑防護(hù)性好：有效阻止水、腐蝕介質(zhì)等滲入混凝土內(nèi)部，防止鋼筋銹蝕和混凝土碳化；柔韌性高：符合混凝土的收縮和膨脹，跟隨裂縫變化；附著力強(qiáng)：滲透到混凝土內(nèi)部，牢固粘接形成保護(hù)層，呼吸功能：具有透氣性，確保涂層不空鼓；綠色環(huán)保：水性環(huán)保，施工簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。工程師?耐久性保護(hù)系列的應(yīng)用工程師?A8-3強(qiáng)韌保護(hù)劑29工程師?耐久性保護(hù)系列的應(yīng)用工程師?A8-4防碳化保護(hù)劑極好的耐候性：高致密性、憎水性、良好的滲透粘結(jié)性。優(yōu)異的防腐性：耐酸耐堿，阻止氯離子及酸、堿、鹽等物質(zhì)滲入混凝土內(nèi)部，防止鋼筋銹蝕，防止CO2、SO3等氣體滲入，防止混凝土碳化。易于施工，符合環(huán)保。工程師?耐久性保護(hù)系列的應(yīng)用工程師?A8-4防碳化保護(hù)劑30工程師?耐久性保護(hù)系列的應(yīng)用工程師?A8-5重防腐保護(hù)劑具備極高的粘結(jié)強(qiáng)度；經(jīng)處理后與混凝土粘接力提高10倍以上，均為混凝土本體破壞、界面完好。膠液滲透的結(jié)果，強(qiáng)化了混凝土與新混凝土或砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度。在基層上形成樹(shù)脂薄層，賦于界面良好的防水防腐性能。無(wú)毒、無(wú)污染，可用于凈水工程。工程師?耐久性保護(hù)系列的應(yīng)用工程師?A8-5重防腐保護(hù)劑31結(jié)束語(yǔ)堿骨料反應(yīng)是發(fā)生在活性骨料和混凝土空隙高堿性溶液之間的一種內(nèi)部膨脹反應(yīng)，其機(jī)理十分復(fù)雜，經(jīng)世界多個(gè)國(guó)家60余年的研究仍有不少工作需要深入。我國(guó)目前許多地方缺乏骨料活性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不少人對(duì)堿骨料反應(yīng)造成的破壞現(xiàn)象還缺乏直觀的認(rèn)識(shí)。但是越來(lái)越多的工程技術(shù)人員意識(shí)到，只要在新建混凝土