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徳世商砼干货分享‖如何预防混凝土发生碱骨料反应以及预防措施

所属分类:行业资讯    发布时间: 2024-09-09    作者:admin
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碱骨料反应是指混凝土中的碱与骨料中的活性成分发生化学反应,引起混凝土膨胀、开裂甚至破坏的现象。

 

一、反应类型


1. 碱-硅酸反应

- 混凝土中的碱与骨料中的活性二氧化硅发生反应,生成碱-硅酸凝胶。这种凝胶具有吸水肿胀性,会在混凝土内部产生膨胀应力,导致混凝土开裂。

2. 碱-碳酸盐反应

- 碱与骨料中的白云石等碳酸盐矿物发生反应,也会引起混凝土的膨胀破坏。


二、影响因素


1. 碱含量

- 混凝土中的碱主要来自水泥、外加剂等。碱含量越高,发生碱骨料反应的可能性越大。

2. 活性骨料

- 某些骨料,如蛋白石、玉髓、黑曜石等含有活性二氧化硅,容易与碱发生反应。

3. 湿度

- 适宜的湿度环境有利于碱骨料反应的进行。湿度太低,反应难以进行;湿度太高,可能会加速反应的速度。

4. 温度

- 温度升高会加快碱骨料反应的速度。

三、预防措施

 

1. 控制碱含量

- 选用低碱水泥,限制外加剂中的碱含量。

2. 选用非活性骨料

- 在混凝土配合比设计时,优先选用非活性骨料。

3. 掺加矿物掺合料

- 如粉煤灰、矿渣粉等,可以降低混凝土中的碱含量,抑制碱骨料反应。

4. 加强施工管理

- 保证混凝土的密实性,减少水分的渗入,避免混凝土长期处于潮湿环境中。

碱骨料反应会对混凝土产生以下严重危害:

一、裂缝与开裂

碱骨料反应会在混凝土内部产生不均匀的膨胀应力。随着反应的进行,这种应力不断累积,当超过混凝土的抗拉强度时,就会导致混凝土出现裂缝。裂缝可能首先在表面出现,逐渐向内部扩展,形成网状裂缝,严重影响混凝土的外观和结构完整性。

二、强度降低

裂缝的出现使得混凝土的受力截面减小,同时也破坏了混凝土的内部结构。这会导致混凝土的强度逐渐降低,无法承受设计荷载,影响结构的安全性和稳定性。例如,在桥梁、建筑物等重要结构中,强度降低可能会引发严重的安全隐患。

三、耐久性下降

碱骨料反应会使混凝土的孔隙率增加,抗渗性、抗冻性等耐久性指标显著下降。水分、氧气和其他有害物质更容易渗入混凝土内部,加速钢筋的锈蚀和混凝土的进一步破坏。在恶劣的环境条件下,如海洋环境、寒冷地区等,耐久性下降会更加明显,缩短混凝土结构的使用寿命。

四、维修成本增加

一旦混凝土出现碱骨料反应,需要进行及时的检测和维修。维修措施可能包括裂缝修补、结构加固等,这些都需要投入大量的人力、物力和财力。而且,维修后的混凝土结构可能仍然存在再次发生碱骨料反应的风险,需要进行长期的监测和维护,进一步增加了维修成本。


对于存在碱骨料反应的混凝土可以采取以下处理措施:

一、抑制反应继续进行

1. 涂覆防护层
- 在混凝土表面涂覆防水、防渗的防护层,如有机硅防水涂料、环氧树脂涂料等,阻止水分和碱的侵入,从而减缓碱骨料反应的速度。
2. 使用抑制剂
- 在混凝土中掺入碱骨料反应抑制剂,如锂盐、钡盐等,可以与碱反应生成不溶性产物,降低碱的活性,从而抑制碱骨料反应的发生。

二、修补受损混凝土

1. 表面修补
- 对于混凝土表面的裂缝和剥落,可以采用表面修补材料进行修复,如聚合物水泥砂浆、环氧砂浆等。这些材料具有良好的粘结性和抗渗性,可以有效地修复混凝土表面的损伤。
2. 压力灌浆
- 对于混凝土内部的裂缝,可以采用压力灌浆的方法进行修补。将水泥浆、环氧树脂浆等灌浆材料注入裂缝中,填充裂缝,提高混凝土的整体性和强度。

三、加固混凝土结构

1. 增加钢筋
- 在混凝土结构中增加钢筋,可以提高混凝土的承载能力和抗裂性能。对于因碱骨料反应而受损的混凝土结构,可以采用增加钢筋的方法进行加固。
2. 粘贴碳纤维布
- 碳纤维布具有高强度、高弹性模量和耐腐蚀等优点,可以有效地提高混凝土结构的承载能力和抗裂性能。对于因碱骨料反应而受损的混凝土结构,可以采用粘贴碳纤维布的方法进行加固。

四、拆除重建

如果混凝土结构因碱骨料反应而严重受损,无法通过上述方法进行修复和加固,则需要考虑拆除重建。在拆除重建时,应选用非活性骨料,控制混凝土中的碱含量,采取有效的预防措施,避免再次发生碱骨料反应。

检测混凝土中是否存在碱骨料反应可从以下几个方面进行

一、外观检查

1. 观察混凝土表面是否有网状裂缝、地图状裂缝或裂缝随时间不断发展。碱骨料反应引起的裂缝通常较宽,且可能出现渗漏水的情况。
2. 检查混凝土表面是否有剥落、起皮现象,这可能是由于碱骨料反应导致混凝土膨胀破坏了表面层。

二、岩相分析

1. 从混凝土中取样,通过显微镜观察骨料的矿物组成和结构。确定是否存在活性骨料,如含有蛋白石、玉髓、黑曜石等易与碱发生反应的矿物。
2. 分析骨料的颗粒形状、大小分布以及与水泥浆的界面情况,判断是否有碱骨料反应的特征。

三、化学分析

1. 测定混凝土中的碱含量。包括水泥、外加剂、掺合料等带入的碱。如果碱含量较高,发生碱骨料反应的风险相应增加。
2. 检测混凝土中是否有碱-硅酸凝胶等反应产物。可以采用化学分析方法,如红外光谱分析、热分析等技术来确定反应产物的存在。

四、膨胀试验
1. 采用混凝土棱柱体法或砂浆棒法进行膨胀试验。将混凝土试件或砂浆试件在一定条件下养护,定期测量其长度变化。如果试件发生明显的膨胀,可能是碱骨料反应引起的。
2. 膨胀试验需要在特定的温度和湿度条件下进行,以模拟实际工程中的环境。试验时间一般较长,通常需要几个月甚至几年才能得出较为准确的结果。

五、现场取芯检测

1. 在实际工程中,可以采用取芯法从混凝土结构中取出芯样。对芯样进行外观检查、岩相分析和化学分析等,判断是否存在碱骨料反应。
2. 还可以对芯样进行力学性能测试,如抗压强度、抗拉强度等,与未受碱骨料反应影响的混凝土进行对比,评估碱骨料反应对混凝土性能的影响程度。