
堿骨料反應是混凝土原材料中的水泥、外加劑、混合材和水中的堿(Na2O或K2O)與骨料中的活性成分反應,在混凝土澆筑成型后若干午(數年至二、三十年)逐漸反應,反應生成物吸水膨脹使混凝土產生內部應力,膨脹開裂、導致混凝士失去設計性能。由于活性骨料經攪拌后大體上星均勻分布。所以一且發生堿骨料反應、混凝土內各部分均產生膨脹應力,將混凝土自身脹裂、發展嚴重的只能拆除,無法補救,因而被稱為混凝土的。
混凝土堿-骨料反應是一個非常緩慢的過程,甚至可達幾十年之久,但是其一旦發生就很難阻止,所以應在具體使用前通過科學的手段進行檢驗檢測,獲得骨料中的相關成分數據,對混凝土堿-骨料反應發生的可能性進行預判,以選擇更加合適的骨料應用于實際工程建設當中。而碎石骨料作為混凝土中占比較大的材料之一,更需要通過檢測排除不符合設計及使用要求的產品,以**工程項目的安全性。
檢測骨料堿活性的方法有巖相法、化學法、砂漿棒法、壓蒸法、混凝土棱柱體法和巖石柱法等,其中巖相法是較基本的方法,基于礦物學、晶體光學,利用偏光顯微鏡、掃描電鏡等儀器,鑒定骨料的巖石種類、結構構造及礦物成分,能夠判斷骨料中是否含有堿活性的巖石礦物。本事例側重于集料的巖相分析。
巖相法是通過肉眼和顯微鏡對骨料進行觀察,以鑒定骨料的巖石種類、結構構造及礦物成分,確定骨料是否含有堿活性礦物、堿活性礦物的類別以及堿活性礦物占骨料的重量百分含量,從而定性評定骨料的堿活性。在通過肉眼觀察的方法對骨料進行預先判別時,如果不易分辨,也可以用錘將骨料敲碎并觀察其斷面。
在使用巖相法對碎石等礦物進行分析時,如果顯微鏡分辨有一定困難時,還可借助于掃描電鏡、X-衍射分析、差熱分析、紅外光譜分析等手段,對礦物作出判斷。
1 堿活性骨料反應及其危害
堿活性骨料指可與水泥或混凝土中的堿離子發生化學反應并產生體積膨脹的骨料。堿活性骨料反應主要包括堿-硅酸及堿-硅酸鹽反應和堿-碳酸鹽反應兩類。
(1)堿-硅酸反應是指水泥中的堿(K 2 O、Na 2 O)與骨料中的活性SiO 2 反應產生堿硅凝膠。堿硅凝膠不僅固體體積大于反應前的體積,而且具有強烈的吸水性,其吸水膨脹后,在混凝土內部產生膨脹應力,導致混凝土開裂;此外,堿硅凝膠吸水后會進一步促進堿骨料反應的發展,使混凝土內部膨脹應力繼續增大,發展嚴重的會使混凝土結構崩潰。
堿-硅酸鹽反應則是水泥中的堿(K 2 O、Na 2 O)與某些層狀硅酸鹽骨料反應,使層狀硅酸鹽層間距離增大,骨料膨脹而造成混凝土膨脹和開裂
(2)堿-碳酸鹽反應的機理與堿-硅酸反應完全不同。在泥質、灰質白云巖中,含黏土和方解石較多,水泥中的堿(K 2 O、Na 2 O)與骨料中的碳酸鈣鎂發生反應,將其中的白云石(MgCO 3 )轉化為水鎂石(Mg(OH) 2 ),水鎂石晶體排列的壓力以及黏土吸水膨脹,均會在混凝土內部產生膨脹應力,導致混凝土開裂。這種破壞在混凝土芯樣的表現為:在混凝土中形成與骨料相連的網狀裂紋,骨料有時會開裂,其裂紋會延伸到周圍的漿體中去,裂紋能延伸到另一顆骨料,有時也會從另一未發生反應的骨料邊緣通過。
2 堿活性骨料判別
國內目前現行的各類行業標準或規范,對堿活性骨料的判別和試驗,主要參考ASTM的相關規范制定。
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