摘要:本文阐述了水泥混凝土碱集料反应(AAR)对水泥混凝土产生的危害,并从碱的来源、破坏原因的诊断、预防措施及如何判断混凝土发生碱集料破坏的可能性几方面进行分析,从而提出预防碱集料反应发生的主要技术措施。
关键词:碱集料反应 危害性 防止措施
1 碱集料反应的含义与危害
碱集料反应(Alkali-Aggregate Reaction,简称AAR)是指水泥或混凝土中的碱(K2O、Na2O)与活性集料之间发生化学反应,使混凝土内部产生自膨胀应力而开裂破坏。其主要包括:
1.1 碱―硅酸反应(Alkali-Silica Reaction,简称ASR) 是碱与集料中活性SiO2发生反应,生成碱的硅酸盐凝胶,吸水后体积膨胀,引起混凝土膨胀和开裂。
SiO2・nH2O+2ROH→R2SiO3(n+1)H2O
1.2 碱―碳酸盐反应(Alkali-Carbonate Reaction,简称ACR) 是碱与泥质石灰、石质白云石反应,由于这类白云石含粘土较多,碱离子能通过包裹在细小白云石微晶外的粘土掺人到白云石颖粒,使其产生白云石化反应。
CaMg(CO3)+2ROH→Mg(OH)2+CaCO3+RCO3
但反应物不能通过粘土向外扩散,而是靠白云石化反应打开通道使粘土吸水,导致集料膨胀和开裂。
1.3 碱―硅酸盐反应,是碱与某些层状硅酸盐集料反应,使层状硅酸岩层间距离增大,集料膨胀而造成混凝土膨胀。
2 碱集料反应的影响因素
碱集料反应所以倍受工程界的广泛关注,重要原因之一是碱集料反应受多种因素的影响而难以控制。碱集料反应发生必须同时具备三个方面的条件:足够数量的碱(以Na2O当量计)、活性集料和水。
2.1 碱对碱集料反应的影响 碱是混凝土碱集料反应的内在根源之一,不含碱或碱含量过低,混凝土不会发生碱集料反应破坏。引起碱集料反应的碱不是通常化学意义上的碱,而是指碱金属钾、钠的化合物形式存在的碱,以氧化钠当量计。
2.2 活性集料 活性集料是碱集料反应的必需反应物之一,活性集料对碱集料反应的影响主要体现在其种类、含量和粒径三个方面。引起碱碳酸反应的活性集料主要是石灰石质白云石,目前,已发现的由这类活性集料引起的碱集料反应较少,大量碱集料反应是由含活性二氧化硅的集料引起的。这类集料包括蛋白石、玉髓、隧石、玛瑙