第七章混凝土耐久性碱骨料反应

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,7,章 混凝土长期,(chngq),耐久性,7.3,混凝土碱骨料,( lio),反应,Alkali Aggregate Reaction in Concrete,（,AAR,）,第一页，共六十一页。,碱集料反应是影响混凝土耐久性的主要因素之一，它被一些学者称为混凝土的,“癌症”。充分掌握,(zhngw),集料的碱活性程度对确保大型工程的耐久性具有重大的意义。,7.3.1,概述,(i sh),碱集料反应对混凝土建筑物的破坏是在,1930,年首次发现的。,100,多年以来，混凝土的碱集料反应已经在世界各地造成了大量混凝土工程的严重破坏。,国际混凝土碱集料反应会议（,ICAAR,）自,1974,年首次在丹麦召开以来，已连续召开十三届，并一直受到混凝土领域极大关注。该会议发展为本领域四年一次的学术盛会。会议的主题内容也由最初的工程案例鉴定不断扩展,(kuzhn),到与土木结构工程、材料表征、物理、化学、应用矿物学和计算机模拟等专业领域相融合，研究层次更是深化到各尺度的细观研究。,研究历史,第二页，共六十一页。,世界首例美国加州,Ash Creek,桥梁,AAR,破坏,(phui),图片,使用,(shyng),8,年美国某高速公路隔音墙,AAR,破坏图片,世界,(shji),ASR,破坏案例几乎遍及美国所有州（,ACR,仅,5,个州），大坝、桥梁、机场、道路以及各种海工构筑物，在交通设施和机场路面尤为严重，仅次于钢筋锈蚀的第二大混凝土病害。,第三页，共六十一页。,美国某些(mu xi)水库的混凝土膨胀率,第四页，共六十一页。,魁北克电力公司的大坝,(d b),第五页，共六十一页。,我国,陕西阳平关至安康,(nkng),的铁路线上，,65,个大型预应力钢筋混凝土桥梁，因碱集料反应严重损坏。,京广线石家庄,154,甲号桥,103,孔，,70,年建成，,2002,年开裂破坏换梁，京通、京秦、胶济、京沪、新兖、陇海等线有大量预应力钢筋混凝土桥梁因碱集料反应而损坏。,第六页，共六十一页。,第七页，共六十一页。,定义,是水泥、含碱外加剂和环境等释放的可溶性碱（钾、钠）溶于混凝土孔溶液中，与骨料中的活性矿物,(kungw),成分在混凝土硬化后逐渐发生的具有膨胀性的化学反应。反应产物膨胀产生内应力，导致混凝土膨胀和开裂的现象。,反应类型,反应类型,碱硅反应,(ASR),碱碳酸盐反应,（,ACR,）,碱硅酸盐反应,（,ASLR,）,7.3.2,定义、类型及膨胀,(png zhng),机理,第八页，共六十一页。,碱硅反应,(fnyng),（,Alkali Silica Reaction,，,ASR,）,指碱性溶液与骨料中的硅酸类物质发生反应，形成凝胶体。,硅胶吸水膨胀，体积增大,3,倍，在混凝土中产生较大,(jio d),的膨胀压力和渗透压力，使混凝土开裂破坏，破坏处集料周围有反应环。,R,混凝土中,K,+,、,Na,+,；,SiO,2,集料中活性组分,硅胶,也有学者认为：硅胶与氢氧化钙,(qn yn hu i),及其它水化物中的钙离子反应生成白色不透明的钙硅或碱,钙,硅混合物。它们吸水膨胀。,第九页，共六十一页。,碱,硅反应,(fnyng),是迄今分布最广、研究最多的碱,骨料反应。,第十页，共六十一页。,日本,某,某桥,梁,梁,(qioling),混凝,土,土因,ASR,导致,的,的钢,筋,筋脆,性,性断,裂,裂,值得,关,关注,的,的是,日,日本,学,学者,近,近年,来,来，,无,无论,是,是的,论,论文,(l,nwn),还是,出,出席,会,会议,代,代表,均,均居,各,各国,之,之冠,，,，其,中,中有,相,相当,比,比例,的,的年,轻,轻学,者,者，,显,显示,日,日本,在,在该,领,领域,研,研究,中,中的,持,持续,推,推动,力,力。,集料,(j,li,o),界面,的,的碱,-,集料,反,反应,物,物产,物,物,第十,一,一页,，,，共,六,六十,一,一页,。,。,巴西,(b,x),建于,1957,年，,1982,年起,开始,出,出现,(chxi,n),ASR,破坏,，,，进,行混,凝,凝土,膨,膨胀,率,率调,查,查。,通道,第十,二,二页,，,，共,六,六十,一,一页,。,。,膨胀,机,机理,吸水,膨,膨胀,机,机理,：,：,二氧,化,化硅,与,与碱,溶,溶液,反,反应,，,，通,过,过溶,液,液生,成,成凝,胶,胶，,浆,浆体,内,内,(t,ni),大量,存,存在,的,的氢,氧,氧化,钙,钙晶,粒,粒在,碱,碱硅,溶,溶液,作,作用,下,下转,变,变成,为,为含,水,水的,钠,钠钙,硅,硅酸,盐,盐,，它,吸,吸水,膨,膨胀,，,，,固体,的,的体,积,积将,有,有很,大,大的,增,增加,，,，原,来,来氢,氧,氧化,钙,钙占,有,有的,空,空间,不,不能,容,容纳,新,新增,的,的固,体,体，,导,导致,混,混凝,土,土内,部,部产,生,生,大量,裂,裂缝,、,、凝,胶,胶状,反,反应,产,产物,溢,溢出,、,、混,凝,凝土,体,体积,膨,膨胀,。,。,有流,水,水的,情,情况,下,下，,硅,硅胶,溶,溶出,，,，加,剧,剧反,应,应的,持,持续,进,进行,。,。,碱,硅反,应,应可,分,分为,骨,骨料,表,表面,的,的活,性,性二,氧,氧化,硅,硅在,碱,碱溶,液,液中,的,的溶,解,解,(r,ngji),、化,学,学反,应,应生,成,成硅,酸,酸盐,凝,凝胶,、,、反,应,应生,成,成物,的,的体,积,积脉,胀,胀、,进,进一,步,步反,应,应形,成,成液,态,态溶,胶,胶等,几,几个,阶,阶段,。,。,第十,三,三页,，,，共,六,六十,一,一页,。,。,膨胀,第十,四,四页,，,，共,六,六十,一,一页,。,。,渗透,压,压机,理,理：,由,Hanscn,提出,的,的渗,透,透压,理,理论,认,认为,：,：集,料,料周,围,围的,水,水泥,水,水化,生,生成,的,的水,泥,泥石,起,起着,半,半渗,透,透膜,的,的作,用,用，,碱,碱,硅酸,反,反应,体,体系,相,相当,于,于渗,透,透胞,，,，反,应,应产,物,物在,胞,胞中,产,产生,静,静水,压,压力,，,，从,而,而,(c,ng,r),产生,渗,渗透,压,压，,造,造成,水,水泥,石,石膨,胀,胀、,开,开裂,。,。,P,硅酸钠、钾体系中水的蒸气压,P,。,T,温度下水的饱和蒸气压。,热力学角度：体系中水的蒸气压小于同温度下水的蒸气压，造成水向体系中流动。,Na,+,K,+,OH,-,半透膜,集料,n,R,2,O SiO,2,x,H,2,O,出不来,第十,五,五页,，,，共,六,六十,一,一页,。,。,北京,(b,ij,n,),三元,桥,桥,北京,三,三元,桥,桥梁,(qioling),的开,裂,裂,取样,的,的开,裂,裂,(k,ili),（,1991,年取,出,出试,验,验室,养,养护,）,）,原,因,因：,（,1,）使,用,用的,是,是北,京,京地,区,区具,有,有,碱活,性,性的,砾,砾石,，粒径,为,为,0.52cm,；,（,2,）,在,在冬,季,季施,工,工时,曾,曾掺,入,入,5%NaNO,2,和,3%Na,2,SO,4,(,以水,泥,泥质,量,量计,),作为,防,防冻,剂,剂及,早,早强,剂,剂，,致,致使,部,部分,混,混凝,土,土的,碱含,量,量高,达,达,15kg/m,3,。,第十,六,六页,，,，共,六,六十,一,一页,。,。,碱碳,酸,酸盐,集,集料,反,反应,（,（,Alkali-CarbonateReaction,，,ACR,）,定义,(dngy),：是指黏,土,土质白云,石,石质石灰,石,石与水泥,中,中的碱发,生,生的反应,。,。,机理：,碱硅酸盐,反,反应,(fnyng),（,Alkali-silicatereaction,ASLR,）,系由于枚,岩,岩、硬砂,者,者、等集,料,料中的层,状,状硅酸盐,与,与,NaOH,和,KOH,反应，使,混,混凝土膨,胀,胀开裂，,其,其反应过,程,程,(guchng),与碱硅反,应,应相同，,但,但反应、,膨,膨胀缓慢,，,，集料周,围,围几乎看,不,不到反应,环,环。（有,学,学者认为,该,该种反应,与,与碱硅反,应,应应为一,个,个类型）,。,。,这一反应,说,说明，在,混,混凝土中,，,，在去白,云,云石化反,应,应中消耗,掉,掉的碱可,以,以得到再,生,生，直到,全,全部白云,石,石被反应,完,完毕。正,因,因为这样,，,，实际上,往,往往含碱,量,量很低的,混,混凝土也,会,会蒙受相,当,当严重的,膨,膨胀祸害,。,。,CaMg(CO,3,),2,+2ROH=Mg(OH),2,+CaCO,3,+R,2,CO,3,R,2,CO,3,+Ca(OH),2,=CaCO,3,+2ROH,ROH,再生,第,十,十,七,七,页,页,，,，,共,共,六,六,十,十,一,一,页,页,。,。,去,白,白,云,云,石,石,化,化,反,反,应,应,是,是,一,一,个,个,固,固,相,相,体,体,积,积,减,减,小,小,的,的,过,过,程,程,，,，,因,因,此,此,去,去,白,白,云,石,石,化,化,反,反,应,应,本,本,身,身,并,并,不,不,引,引,起,起,膨,膨,胀,胀,。,。那,么,么,混,混,凝,凝,土,土,开,开,裂,裂,的,的,原,原,因,因,？,？,Gillott,发,现,现,，,，,去,去,白,白,云,云,石,石,化,化,反,反,应,应,使,使,菱,菱,形,形,白,白,云,云,石,石,晶,晶,体,体,遭,遭,受,受,破,破,坏,坏,，,，使,粘,土,土,(zh,nt,),暴,露,露,出,出,来,来,，,，,粘,粘,土,土,(zh,nt,),吸,水,水,膨,膨,胀,胀,，,，,从,从,而,而,造,造,成,成,破,破,坏,坏,作,作,用,用,。,。,在,这,这,个,个,膨,膨,胀,机,机,制,制,中,中,，,，,干,干,燥,燥,黏,黏,土,土,吸,吸,水,水,是,是,膨,膨,胀,胀,的,的,本,本,质,质,根,根,源,源,，,，,而,而,去,去,白,白,云,云,石,石,化,化,反,反,应只不过提,供,供了黏土吸,水,水的前提条,件,件。,邓敏、唐明,述,述提出了另,一,一种膨胀机,制,制，认为去,白,白云石化反,应,应生成的水,镁,镁石和方解,石,石晶体颗粒,细,细小，这些,颗,颗粒间存在,大,大量,(dli,ng),孔隙，使固,相,相反应产物,的,的框架体积,大,大于反应物,白,白云石的体,积,积，在限制,条,条件下，固,相,相反应产物,的,的框架体积,的,的增大以及,水,水镁石和方,解,解石晶体生,长,长形成的结,晶,晶压，产生,膨,膨胀应力。,进而使混凝,土,土膨胀开裂,。,。,第十八页，,共,共六十一页,。,。,美国,(mi,u),丹佛机场除,冰,冰盐（醋酸,钾,钾,+,醋酸钠）,引起的,AAR,（,ACR,）开裂,美国有,30,家军用机场,因,因使用,(shy,ng),化冰盐而导,致,致严重,AAR,破坏。,显微镜下的,ACR,第十九页，,共,共六十一页,。,。,山东潍坊机,场,场建于,1984,年，,90,年代初调查,，,，开裂的跑,道,道达,33. 3%,。实验室仔,细,细鉴定证明,该,该机场主要,为,为碱碳酸盐,反,反应引起的,破,破坏,(phu,i),。所取,20 cm 40cm,的混凝土芯,样,样表明，从,表,表面深至底,部,部全部开裂,，,，部分裂缝,穿,穿过集料。,跑道,(pod,o),开裂,活性集料,(j lio),山东潍坊机,场,场,混凝土的碱,含,含量约,3.9kg/m,3,，集料活性,，,，含有微晶,白,白云石晶体,。,。,第二十页，,共,共六十一页,。,。,（,1,） 反应,(fny,ng),条件,水：,空气中的相,对,对湿度必须,大,大于,85%,， 或混凝,土,土直接与水,接,接触就有可,能,能产生碱骨,料,料。,活性集料,含活性二氧,化,化硅的集料,分,分布较广，,包,包括蛋白石,、,、玉髓、鳞,石,石英,(shyng),、方,石,石英,(shyng),和隐,品,品、,微,微晶,或,或玻,璃,璃质,石,石英,(shyng),等，,含,含这,类,类矿,物,物的,岩,岩石,分,分布,很,很广,，,，有,火,火成,岩,岩、,变,变质,岩,岩和,沉,沉积,岩,岩，,如,如花,岗,岗岩,、,、流,纹,纹岩,、,、安,山,山岩,、,、珍,珠,珠岩,、,、玄,武,武岩,、,、石,英,英,(shyng),岩、,隧,隧石,和,和硅,藻,藻土,等,等。含粘,土,土质,白,白云,石,石质,石,石灰,石,石分,布,布也,存,存在,。,。,混凝,土,土中,碱,碱,三个,必,必要,条,条件,(b,yoti,ojin),：水,（,（潮,湿,湿环,境,境）,、,、混,凝,凝土,中,中过,量,量的,碱,碱含,量,量（,Na,2,O,、,K,2,O,）、,集,集料,中,中含,有,有碱,性,性活,性,性矿,物,物组,分,分。,7.3.3,反应,条,条件,第二,十,十一,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,活性集料,（,2,）,活性,集,集料,(j,li,o),来源,第二,十,十二,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,第二,十,十三,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,混凝,土,土中,碱,碱,B,E,C,D,A,外加,剂,剂中,碱,碱,混合,(h,nh),材中,碱,碱,水泥,(shu,n,),中碱,环境,(hunj,ng),中的,碱,碱,骨料,中,中碱,（,3,）,混凝,土,土中,碱,碱的,来,来源,及,及含,量,量要,求,求,第,二,二,十,十,四,四,页,页,，,，,共,共,六,六,十,十,一,一,页,页,。,。,混,凝,凝,土,土,及,及,其,其,组,组,成,成,材,材,料,料,的,的,碱,碱,以,以,等,等,当,当,量,量,Na,2,O,（,Na,2,O+0.658K,2,O,）,计,计,算,算,：,：,主,要,要,来,来,自,自,于,于,：,：,水,泥,泥,(shu,n,),：,因,水,水,泥,泥,用,用,量,量,大,大,，,，,水,水,泥,泥,中,中,的,的,碱,碱,是,是,混,混,凝,凝,土,土,碱,碱,的,的,主,主,要,要,来,来,源,源,，,，,其,其,中,中,的,的,K,+,、,Na,+,主,要,要,以,以,可,可,溶,溶,性,性,的,的,盐,盐,存,存,在,在,，,，,水,水,泥,泥,水,水,化,化,后,后,，,，,这,这,些,些,离,离,子,子,释,释,放,放,出,出,来,来,，,，,使,使,混,混,凝,凝,土,土,的,的,孔,孔,溶,溶,液,液,呈,呈,碱,碱,性,性,。,。,硅酸,盐,盐水,泥,泥中,的,的碱,以,以其,酸,酸溶,碱,碱的,100%,计入,混,混凝,土,土的,碱,碱含,量,量。,外加,剂,剂：,由,由其,带,带入,的,的碱,按碱,含,含量,的,的,100%,计算,。,。,1,）,混凝,土,土中,碱,碱的,来,来源,(l,iyu,n),第二,十,十五,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,掺合,料,料,粉煤灰小于,20%,酸溶碱的,100%,计算,粉煤灰,2024%,酸溶碱的,20%,计算,粉煤灰大于等于,25%,酸溶碱的,0%,计算,矿渣小于,25%,酸溶碱的,100%,计算,矿渣,2539%,酸溶碱的,50%,计算,矿渣大于等于,40%,酸溶碱的,0%,计算,粉煤灰与矿渣合用,掺量折算成矿渣的，参照矿渣标准。,集料,和,和拌,和,和,(b,nhu),水中,的,的碱,：,：全,部,部计,入,入。,环境,中,中的,碱,碱：,全,全部,计,计入,。,。,第二,十,十六,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,一般,认,认为,，,，对,于,于高,活,活性,的,的硅,质,质骨,料,料,(,如蛋,白,白石,),，混凝土,的,的碱含量,大,大于,2.1kg/m,3,时，将发,生,生,AAR,破坏；对,于,于中等,(zhngdng),活性的硅,质,质骨料，,混,混凝土的,碱,碱含量大,于,于,3.0kg/m,3,时，将发,生,生,AAR,破坏；当,骨,骨料具有,碱,碱,碳酸盐反,应,应活性时,，,，混凝土,的,的碱含量,大,大于,1.0kg/m,3,时，就可,能,能发生,AAR,破坏。,水泥：通,常,常折合成,当,当量,Na,2,O,表示,(biosh),（,R,2,O,）,，国标规,定,定,Na,2,O,0.6%,为低碱水,泥,泥。国际,公,公认：用,低,低碱水泥,一,一般不发,生,生,AAR,。,2,）,碱含量,(hnli,ng),规定,德国、,英,英国、,加,加拿大,、,、日本,规,规定混,凝,凝土的,碱,碱限值,是,是,3.0kg/m,3,，新西,兰,兰和南,非,非则分,别,别是,2.5kg/m,3,和,2.1kg/m,3,。,第二十,七,七页，,共,共六十,一,一页。,我国标,准,准,CECS53:93,混凝土,碱,碱含量,(hnli,ng),限制标,准,准,中,、根据工程,的,的不同环境,条,条件提出了,防,防止碱,硅酸反应的,碱,碱含量限值,，,，见表。,环境条件,混凝土最高碱含量（,kg/m,3,）,一般工程,主要工程,特殊工程,干燥环境,不限制,不限制,3.0,潮湿环境,3.5,3.0,2.1,含碱环境,3.0,使用非活性骨料,使用非活性骨料,GB50010,混凝土结构,设,设计规范,规定的碱含,量,量为,3.0kg/m,3,，但使用,(shy,ng),非活性骨料,或,或一类环境,时,时可不限制,。,北京地区规,定,定,(gud,ng),的碱含量为,1.0kg/m,3,。为什么？,JGJ55,普通混凝土,配,配合比设计,规,规程,规定：对于,有,有预防混凝,土碱骨料反,应,应设计要求,的,的工程，混,凝,凝土中最大,碱,碱含量不应,大,大于,3.0kg/m,3,。,第二十八页,，,，共六十一,页,页。,混凝土含碱,量,量的阈值,(y zh),第二十九页,，,，共六十一,页,页。,时间特征：,国,国内外工程,破,破坏的事例,表,表明，碱,骨料反应破,坏,坏,般发生在混,凝,凝土浇筑后,二,二、三年或,者,者更长时间,，,，它比混凝,土,土收缩裂缝,发,发生的速度,慢,慢，但比其,他,他,(qt),耐久性破坏,的,的速度快。,凝胶析出及,内,内部特征：,ASR:,混凝土透明,或,或淡黄色凝,胶,胶析出，,ACR:,混凝土表面,不,不会有凝胶,析,析出；混凝,土,土会在集料,表,表面产生网,状,状的内部裂,缝,缝，在钢筋,(gngjn),等约束或外,压,压应力作用,下,下，裂缝会,平,平行于压应,力,力方向成列,分,分布，与外,部,部裂缝相连,；,；有些集料,发,发生碱,骨料反应后,，,，会在骨料,周,周围形成一,个,个深色的反,应,应环。,7.3.4,碱集料反应,(fny,ng),的特征,第三十页，,共,共六十一页,。,。,硅胶,反应环,白色,硅胶,白色(bis),硅胶,第三十一页,，,，共六十一,页,页。,第三十二页,，,，共六十一,页,页。,膨胀特征：,碱,碱,集料反应破,坏,坏是反应产,物,物的体积膨,胀,胀引起的，,往,往往使结构,物,物发生整体,位,位移或变形,，,，如伸缩缝,两,两侧结构物,顶,顶撞、桥梁,支,支点膨胀错,位,位、水电大,坝,坝坝体升高,等,等；对于两,端,端,(lin, dun),受约束的结,构,构物，还会,发,发生弯曲、,扭,扭翘等现象,。,。,美国,(mi,u),加州,Mugu,停机坪路面,板,板错位、裂,缝,缝,膨胀错位,(cuwi),、位移（英,国,国,Val de laMare,坝）,第三十三页,，,，共六十一,页,页。,裂缝特征：,对,对于不受约,束,束和荷载的,部,部位，或约,束,束和荷载较,小,小的部位；,碱,碱,集料反应破,坏,坏一般形成,网,网状裂缝；,对,对于钢筋限,制,制力较大的,区,区域，裂缝,常,常常平行于,钢,钢筋方向；,在,在外部,(wib,),压应力作用,下,下，裂缝也,会,会平行于压,应,应力方向。,碱,碱,集料反应在,开,开裂的同时,，,，经常出现,局,局部膨胀，,使,使裂缝两侧,的,的混凝土出,现,现高低错位,和,和不平整。,网状裂缝,(lifng),第三十四页,，,，共六十一,页,页。,顺筋裂缝,(lifng),集料,(j lio),开裂,钢筋及裂缝,(lifng),方向,第三十五页,，,，共六十一,页,页。,部位特征：,碱,碱,集料反应破,坏,坏的一个明,显,显的特征就,是,是越潮湿的,部,部位反应越,强,强烈,(qin, li),，膨胀和开,裂,裂破坏越明,显,显；对于碱,硅酸反应引,起,起的破坏，,越,越潮湿的部,位,位其凝胶析,出,出等特征也,越,越明显。,空气中的相,对,对湿度大于,85%,， 或混凝,土,土直接与水,接,接触就有可,能,能,(knng),产生碱骨料,。,。,第三十六页,，,，共六十一,页,页。,7.3.5,碱集料反应,的,的影响因素,及,及预防措施,（,1,）影,响,响因,素,素,活性,二,二氧,化,化硅,(rynghugu),与碱,含,含量,的,的关,系,系,第三,十,十七,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,1.6,1.2,0.8,2.0,0.4,0,10,30,20,40,50,砂浆的膨胀（,%,）,活性硅的含量（,%,）,碱,-,氧化硅反应与集料中,SiO,2,含量的关系,第三,十,十八,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,北京,地,地区,常,常见,(chnjin),岩石,碱,碱活,性,性检,定,定表,类,岩石类别,6个月膨胀量（）,活性判定及活性矿物,1,长英沉积岩,0.218,活性（微晶晶体受伤）,2,长英岩浆岩,0.042,非活性（花岗岩）,3,条状硅质岩,0.254,活性（微晶隐晶）,4,块状硅质岩,0.236,活性（微晶隐晶）,5,中酸岩浆岩,0.078,非活性,6,中基岩浆岩,0.071,非活性,7,碳酸岩,0.151,活性（微晶）,8,硅质碳酸岩,0.207,活性（微晶）,第三,十,十九,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,如果碱含量低于,0.6%,膨胀不会发生,水泥中碱含量对,ASR,引起的破坏的影响,碱含,量,量,(h,nli,ng),第四,十,十页,，,，共,六,六十,一,一页,。,。,混凝土中的碱含量与其膨胀的关系,反应,性,性集,料,料,(j,li,o),的特,性,性,随着,反,反应,性,性集,料,料含,量,量的,增,增加,，,，混,凝,凝土,的,的反,应,应膨,胀,胀量,加,加大,；,；,集料,粒,粒度,(l,d),：粒,度,度,(l,d),过大,或,或过,小,小都,能,能使,反,反应,膨,膨胀,量,量减,小,小，,中,中间,粒,粒度,(l,d),（,0.150.6mm,）的,集,集料,引,引起,的,的膨,胀,胀量,最,最大,，,，因,为,为此,时,时反,应,应性,集,集料,的,的总,表,表面,积,积最,大,大；,反应,性,性集,料,料的,孔,孔隙,率,率对,膨,膨胀,量,量有,影,影响,，,，多,孔,孔集,料,料能,减,减缓,碱,碱,-,集,料,料,反,反,应,应,。,。,第,四,四,十,十,一,一,页,页,，,，,共,共,六,六,十,十,一,一,页,页,。,。,RILEM,（,国,国,际,际,材,材,料,料,(c,ili,o),与,建,建,筑,筑,构,构,造,造,研,研,究,究,实,实,验,验,所,所,联,联,合,合,会,会,）,）,标,标,准,准,中,中,根,根,据,据,集,集,料,料,所,所,含,含,活,活,性,性,组,组,分,分,的,的,类,类,型,型,及,及,其,其,含,含,量,量,对,对,其,其,进,进,行,行,分,分,类,类,：,：,集,料,料,中,中,含,含,有,有,1%,或,更,更,多,多,的,的,蛋,蛋,白,白,石,石,类,类,高,高,活,活,性,性,的,的,组,组,分,分,时,时,，,，,集,集,料,料,为,为,活,活,性,性,；,；,集,料,料,中,中,不,不,含,含,有,有,蛋,蛋,白,白,石,石,或,或,类,类,似,似,的,的,高,高,活,活,性,性,组,组,分,分,，,，,并,并,且,且,组,组,成,成,中,中,含,含,有,有,95%,以,上,上,的,的,被,被,认,认,定,定,(r,nd,ng),为,非,非,活,活,性,性,组,组,分,分,时,时,，,，,集,集,料,料,为,为,非,非,活,活,性,性,；,；,集,料,料,中,中,含,含,有,有,活,活,性,性,组,组,分,分,，,，,但,但,活,活,性,性,组,组,分,分,的,的,含,含,量,量,介,介,于,于,非,非,活,活,性,性,与,与,活,活,性,性,集,集,料,料,含,含,量,量,之,之,间,间,的,的,集,集,料,料,为,为,潜,潜,在,在,碱,碱,活,活,性,性,集,集,料,料,。,。,水,胶,胶,比,比,水,胶,胶,比,比,大,大,，,，,混,混,凝,凝,土,土,的,的,孔,孔,隙,隙,度,度,增,增,大,大,，,，,各,各,种,种,离,离,子,子,的,的,扩,扩,散,散,及,及,水,水,的,的,移,移,动,动,(y,d,ng),速,度,度,加,加,大,大,，,，,会,会,促,促,进,进,碱,碱,-,集,料,料,反,反,应,应,发,发,生,生,；,；,另,一,一,方,方,面,面,，,，,混,混,凝,凝,土,土,水,水,胶,胶,比,比,大,大,其,其,孔,孔,隙,隙,量,量,大,大,，,，,又,又,能,能,减,减,少,少,孔,孔,隙,隙,水,水,中,中,碱,碱,液,液,浓,浓,度,度,，,，,因,因,而,而,减,减,缓,缓,碱,碱,-,集料反,应,应。,第四十,二,二页，,共,共六十,一,一页。,掺合料,硅灰掺量对碱骨料膨胀率的影响,第四十,三,三页，,共,共六十,一,一页。,粉煤灰,对,对混凝,土,土膨胀,率,率的影,响,响,(yngxing),time(m),第四十,四,四页，,共,共六十,一,一页。,化学,(huxu,),掺加,剂,剂,第四,十,十五,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,相对湿度低于,80,，膨胀很小,相对湿度对,ASR,破坏的影响,环境,(hunj,ng),相对,湿,湿度,第四,十,十六,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,混凝,土,土表,面,面,(biomin),涂层,第四,十,十七,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,（,2,）,碱,-,集料,(j,li,o),反应,的,的预,防,防措,施,施,选用,掺,掺加,混,混合,材,材料,的,的水,泥,泥,在拌,制,制混,凝,凝土,时,时掺,加,加质,量,量,(zhling),较好的粉,煤,煤灰或其,他,他混合材,料,料,限制或禁,止,止钠盐外,加,加剂的使,用,用,适当降低,水,水灰比,使用非活,性,性集料,控制混凝,土,土总碱量,：,：,水泥含碱,量,量（,R,2,O0.6%,），以混,凝,凝土的体,积,积为基础,，,，,R,2,O 3kg/m,3,，但控制,碱,碱含量并,不,不能有效,抑,抑制碱碳,酸,酸盐反应,，,，故需杜,绝,绝使用含,活,活性碳酸,盐,盐骨料。,掺加引气,剂,剂,在混凝土,表,表面涂层,等,等。,对于一般,ASR,活性的集,料,料，碱含,量,量小于,3.5%,的粉煤灰,的,的掺量在,30%,以上时或,碱,碱含量小,于,于,1.0%,的矿渣在,大,大于,50%,时能有效,抑,抑制,ASR,。但对于,ACR,活性集料,，,，粉煤灰,、,、矿渣和,硅,硅灰难以,防,防止,(fngzh),其,ACR,破坏。,第四十八,页,页，共六,十,十一页。,（,1,）检验方,法,法,岩相法：,岩,岩相法一,直,直是作为,(zuwi),骨,料,料,碱,碱,活,活,性,性,鉴,鉴,定,定,的,的,首,首,选,选,方,方,法,法,，,，,其,其,缺,缺,点,点,是,是,得,得,不,不,到,到,活,活,性,性,组,组,分,分,含,含,量,量,与,与,膨,膨,胀,胀,率,率,的,的,定,定,量,量,关,关,系,系,化学方法：,150300,m,集料,+1N NaOH,80,下，,24h,测,NaOH,减少量则可得,SiO,2,溶解量,该方法不能用于碱碳酸盐反应,砂浆棒法：,ASTMC227-71,，集料,(j lio),与含,1%R,2,O,水泥混合制,成,成砂浆，,14d,的砂浆膨胀,率,率小于,0.1%,，则骨科是,无,无害的，膨,胀,胀率大于,0.2%,，则表明骨,料,料具有潜在,碱,碱活性；膨,胀,胀率在,0.1%,和,0.2%,之间为可疑,骨,骨料。,7.3.6,检验,(jinyn),方法及判定,第四十九页,，,，共六十一,页,页。,砼棱柱法：,3105kg/m,3,，,sl=80,10mm,的混凝土试,件,件（,75mm75mm350mm,），在相对,湿,湿度,95%,以上的条件,下,下测量试件,长,长度变化,.,如试件,1,年龄期的膨,胀,胀率等于或,超,超过,(chogu),0.04%,，则骨料判,定,定为具有潜,在,在活性，膨,胀,胀率小于,0.04%,时，则判定,为,为非活性骨,料,料,（,2,）,AAR,的综合判定,(pnd,ng),方法,尽管,AAR,的过程比较,复,复杂，但现,在,在已经掌握,了,了这一反应,的,的特征和判,别,别方法,(fngf),。,AAR,的明显迹象,是,是：混凝土,结,结构表面出,现,现,网状裂缝或,特,特有的龟裂,和,和纵向裂缝,，,，以及淤积,于,于混凝土裂,缝,缝和空隙中,的,的玻璃状或,白,白色凝胶盐,析,析。,混凝土硅质,集,集料的边缘,出,出现白色反,应,应环，是,AAR,的典型特性,之,之一,。,第五十页，,共,共六十一页,。,。,1,）肉眼或用,立,立体显微镜,观,观察,再用偏反光,显,显微镜观察,光,光薄片,.,一般,AAR,造成的,破坏常会,(chnghu),损伤集料颗,粒,粒，裂缝多,从,从集料延伸,至,至浆体。有,时,时还能明显,观,观察到集料,颗,颗粒裂开，,或,或边缘被撕,裂,裂,。因冰冻、盐,腐,腐蚀、钢筋,锈,锈蚀、化学,腐,腐蚀、碳化,、,、机械荷载,等,等不会使集,料,料颗粒受到,损,损伤。,这是区分,AAR,与其他破坏,因,因素。,第五十一页,，,，共六十一,页,页。,2,）,依靠电子显,微,微镜加上能,谱,谱分析可以,(ky),测得,碱硅酸盐凝,胶,胶,的化学成分,。,。这是发生,AAR,的直接证明,。,。破坏的工,程,程芯样中集,料,料含有活性,二,二氧化硅（,如,如玉髓等）,，,，反应后经,能谱鉴定,确证,碱硅酸盐凝,胶,胶的存在,。,集料,(j lio),中玉髓,(c),集料,(j lio),能谱,Si ;(d),碱硅酸凝胶,第五十二页,，,，共六十一,页,页。,西直门原老,桥,桥,在,1999,年春拆除,(chich),前留影,7.3.7,案例,(n l,),分析,第五十三页,，,，共六十一,页,页。,显微镜下的,碱,碱硅胶,(ujio),第五十四页,，,，共六十一,页,页。,加拿大,Mactaquac,水电站（,不哈罗,(h lu),水电站）,第五十五页,，,，共六十一,页,页。,加拿大,Mactaquac水,电,电站,该电站建于1964-1980年,，,，是加拿大,大,大西洋省第2大水电站,，,，1977,年,年电站发现,机,机组产生位,移,移，对此开,展,展了大量的,研,研究，当时,主,主要怀疑是,由,由于不均匀,沉,沉降、水压,力,力、涡轮机,的,的膨胀、混,凝,凝土自身体,积,积变形和岩,石,石挤压等原,因,因引起。直,到,到1982,年,年，经过众,多,多国际专家,的,的共同研究,，,，确认是由,于,于混凝土碱,骨,骨料反应,(f,nyng),所造,成,成。,电,电站,混,混凝,土,土骨,料,料来,源,源于,原,原坝,址,址厂,房,房引,水,水渠,开,开挖,的,的硬,砂,砂岩,，,，水,泥,泥含,碱,碱量0.72%，,当,当时,用,用美,国,国ASTM和,加,加拿,大,大CSA,标,标准,试,试验,方,方法,测,测试,，,，骨,料,料为,非,非活,性,性的,。,。但,是,是现,场,场测,试,试结,果,果是,每,每年,膨,膨胀120-150,，,经,经过,约,约40年,的,的运,行,行电,站,站进,水,水口,已,已经,长,长高,约,约7,英,英寸,。,。该,电,电站,是,是目,前,前世,界,界上,因,因AAR,产,产生,膨,膨胀,位,位移,最,最大,的,的电,站,站。,目,目前,采,采取,的,的措,施,施是,用,用钢,丝,丝锯,将,将厂,房,房坝,段,段切,割,割成6段,，,，而,且,且每3年,切,切割,一,一次,。,。将,电,电站,厂,厂房6台,机,机组,切,切割,成,成独,立,立单,元,元，,而,而且,每,每7,年,年切,割,割一,次,次。,自,自1982-2007,年,年用,于,于维,护,护因AAR造,成,成的,破,破坏,的,的费,用,用共,计,计12亿,加,加元,。,。预,计,计到2030,年,年，,该,该电,站,站将,不,不堪,服,服役,，,，计,划,划在,原,原坝,址,址重,建,建。,第五,十,十六,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,加拿,大,大,Mactaquac,水电,站,站,第五,十,十七,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,ASR,破坏,(p,hui),的铁,路,路轨,枕,枕,ASR,破坏,(p,hui),的桥,墩,墩,ASR,破坏,的,的防,护,护板,，,，并,导,导致,钢,钢筋,(g,ngj,n),锈蚀,破,破坏,第五,十,十八,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,第五,十,十九,页,页，,共,共六,十,十一,页,页。,作业,1,、混,凝,凝土,碱,碱集,料,料反,应,应定,义,义、,种,种类,(zhngli),。,2,、碱,集,集料,反,反应,的,的影,响,响因,素,素。,3,、碱,集,集料,反,反应,破,破坏,机,机理,。,。,4,、碱,集,集料,反,反应,的,的预,防,防措,施,施。,研究,方,方向,发生,条,条件,较,较为,复,复杂,，,，是,否,否有,共,共性,值,值得,深,深入,研,研究,检测,方,方法,之,之间,的,的统,一,一和,比,比较,值,值得,深,深入,研,研究,预防,碱,碱集,料,料几,种,种措,施,施的,综,综合,效,效果,值,值得,研,研究,碱集,料,料反,应,应与,其,其它,破,破坏,因,因素,(yns),之间的耦,合,合作用值,得,得深入研,究,究,机理还需,进,进一步研,究,究,第六十页,，,，共六十,一,一页。,内容,(nirng),总结,第7章,混,混凝土,长,长期耐久,性,性。去白,云,云石化反,应,应是一个,固,固相体积,减,减小的过,程,程，因此,去,去白。水,：,：空气中,的,的相对湿,度,度必须大,于,于85%,，,， 或混,凝,凝土直接,(zhji),与水接触,就,就有可能,产,产生碱骨,料,料。含粘,土,土质白云,石,石质石灰,石,石分布也,存,存在。混,凝,凝土及其,组,组成材料,的,的碱以等,当,当量Na2O（Na2O+0.658K2O,）,）计算：,。,。对于钢,筋,筋限制力,较,较大的区,域,域，裂缝,常,常常平行,于,于钢筋方,向,向。在外,部,部压应力,作,作用下，,裂,裂缝也会,平,平行于压,应,应力方向,。,。该电站,是,是目前世,界,界上因AAR产生,膨,膨胀位移,最,最大的电,站,站,第六十一,页,页，共六,十,十一页。,