集料碱硅酸反应知道吗粉煤灰掺量对集料碱

碱集料反应(AAR)是指混凝土内部的有效碱与集料中的活性二氧化硅发生的化学膨胀反应。通常被称之为混凝土的“癌症由于它反应进行缓慢,在短时间内不容易被察觉。但一旦发生将给混凝土工程带来严重的危害和经济损失。按照反应的类型可以分为碱硅酸反应(ASR)与碱碳酸盐反应(ACR),不过大部分膨胀破坏案例主要以碱硅酸反应为主我国从90年代开始,陆续在全国各地的立交桥及工程中相继发现了因碱集料所引起的工程破坏案例。北京的三元桥建立于90年代,工程中使用的是当地具有碱活性的砂石,混凝士的碱含量已经超过国际控制标准每立方米混凝土中碱含量高达15kg。在建成后的不久就出现了明显的裂缝,尤其是桥台和梁上的开裂,经分析是由于碱集料反应引起的膨胀和钢筋锈蚀开裂的耦合作用。近年来,我国高碱水泥占有很大的比例,许多水泥厂生产的水泥碱含量超标,导致许多水泥用于新建混凝土工程中引发碱集料反应危害。活性集料主要分布在北京、天津、山西、河北、东北地区、西北地区、东部地区以及长江流域等,因此深入总结和研究碱集料反应显得至关重要。高性能预应力混凝土构件大量的使用以及水泥碱含量的大幅度提高和活性骨料大量用于混凝土结构工程中在不久的将来,国内的碱集料反应破坏案例将呈现高趋势发展。各国学者在碱集料反应预防上采用了大量的增施和方法,一般通过隔绝反应发生的条件来预防,而利用矿掺合料是预防碱集料反应最有效和经济的方法,既可以利用当地的工业废渣,又可以节约资源间。掺加矿物掺合料还能改善混凝土的性能,节约水泥的用量,提高混凝土的耐久性。本试验研究了粉煤灰对不同活性集料碱-硅酸反应(ASR)膨胀的抑制作用。

1.2基准试件的膨胀率和配合比设计

从表4可知,6种集料中只有互助石和城南石28d的膨胀率小于0.1%,可以认为是没有潜在活性的集料,其他4种集料28d的膨胀率均大于0.1%,具有潜在的碱活性危害,针对这4种集料试验过程中采用粉煤灰抑制的方法进行试验研究。以高碱水泥与活性的集料制成的砂浆试件为基准试件,与掺有粉煤灰的砂浆试件为对比试件,做同龄期膨胀率比较,定期测试膨胀率的变化。从图1可以看出,互助砂基准试件56d的膨胀率达到0.%,属于高活性的集料,随着龄期的延长试件膨胀率逐渐增大,其他三种集料在28d之前增长比较快速,在28d之后基本趋于平稳。从试件外观上看,表面出现了明显的裂缝和翘曲,用直尺和放大镜可以测定裂缝宽度达到0.5mm,裂缝长度达到10mm。说明试件在高温高碱下试件内部产生了很大的膨胀应力使试件表面产生裂缝。

灰掺量达到30%时,其56d膨胀值均小于0.1%,说明掺粉煤灰能够降低集料发生膨胀和开裂,并且随着粉煤灰掺量的不断增加,砂浆试件膨胀率越低。1.4粉煤灰掺量和不同龄期膨胀率的关系针对互助砂、多巴砂、多巴石、城南砂4种集料,以粉煤灰掺量取代水泥的质量,分别得到相同龄期下不同集料的膨胀率与粉煤灰掺量的关系,见图3。从图3中我们可以看出4种不同活性的集料随着粉煤灰掺量的增大,膨胀率越低,呈下降折线。对于活性较高的互助砂为例,掺量越大,下降的幅度越大。其他3种集料下降的幅度比较平缓。从结果可以发现,掺少量的粉煤灰的砂浆膨胀率在前期比不掺粉煤灰膨胀率高,随着龄期的增长,抑制率逐渐降低。这是因为掺量较少的粉煤灰不能完全抑制ASR反应,在前期有时会促进反应的发生。不同地区的集料的活性、成分和结构构造不一样,则集料发生碱硅酸反应的过程和反应膨胀不同,同时发生碱集料反应所需的碱含量也不同0。数据表明,粉煤灰能够有效抑制集料碱硅酸反应的膨胀。

结论:

(1)集料的活性、组分、结构构造不一样,则集料发生反应膨胀以及所需碱含量也不同,粉煤灰对不同集料的抑制效果不同。(2)粉煤灰的掺入能够改变体系中的碱含量,优先与混凝土中的可溶性碱发生反应形成致密结构,阻止集料的侵蚀,抑制碱集料反应的发生(3)根据试验结果推荐工程采用20%以上的粉煤灰掺量可以有效抑制西宁城南、多巴、互助地区砂石集料的碱集料反应。打赏有惊喜!打赏后加


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