公路工程高性能混凝土碱一骨料反应试验研究.pdf
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1、2 0 1 2年 第 3期 (总 第 2 6 9期 ) N u mb e r 3 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 6 9) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 眦0RETI CAL RES EA=E H d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 2 0 3 0 1 1 公路工程高性能混凝土碱一 骨料反应试验研究 付向红 ( 安阳工学院 土木与建筑工程学院,河南 安阳 4 5 5 0 0 0 ) 摘要: 碱一 骨料反应是影响混凝土耐久性的主要因素之一。 正确判定骨料的碱活性是防治碱骨料反应的重要
2、步骤。 对安阳地区配制高 性能混凝土所采用的粗细骨料进行了岩相法测试, 得出含有碱硅活性成分。 采用快速砂浆棒法, 得出砂浆棒的膨胀率大于规定值, 判定其 为碱硅活性集料。 对该地区选择粗细骨料提供参考依据, 也为进一步采取抑制碱一 集料反应措施提供依据。 关键词: 碱一 骨料反应; 岩相法;快速砂浆棒法; 碱活性集料 中图分类号 : T U5 2 8 0 l 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 3 5 0 3 E xpe r i men t a l s t udy of al k a l i - agg r eg et e
3、 r e a c t i on ab out h i gh-p er f or m a nc e c onc r e t e u se d i n hi ghwa y e ngi ne e r i ng F U Xi a n g - h o n g ( A n y a n g In s t i t u t e o f T e c h n o l o g y S c h o o l o f C i v i l a n d Ar c h i t e c t u r a l E n g i n e e ri n g, An y ang 4 5 5 0 0 0 , C h i n a ) Ab s t
4、 r a ct: Al k a l i - a g g r e g a t e r e a c t i o n i s o n e i mp o r t a n t f a c t o r o f i n fl u e n c i n g c o n c r e t e d u r a b i l i t y I t i s a i mp o r t a n t p r o c e d ure t o j u d g e a l k a l i - r e a c ti v e o f a g g r e g a t e _ A g g r e g a t e ma t e r i a l s
5、 u s e d i n h i g h p e r f o r man c e c o n c r e t e i n a n y a n g r e g i o n a r e d e t e c t e d b y p e t r o g r a p h y an d t h e r e s u l t i s tha t i t c o n t a i n s al k a l i - s i l i c o n r e a c t i v e c o mp o s i t i o n s E x p ans i b i l i ty o f mo g a r - b a r i s
6、g r e a t e r than s p e c i fi e d v a lu e wh e n i t i s t e s t e d t h ou g h r a p i d mo r t a r - b a r me tho d T h e c o n c l u s i o nh a s r e f e r en c ev a l u e t o s e l e c t a g g r e g a t ema t e ria l s andp r o v i d e ba s i sf o r t a k i n gme asu r e st 0r e s tra ina l k
7、 a l i a g g r e g a t e r e a c t i o nf ur t he r Ke y wor ds : a lkali - a g gre g a t e r e a c t i o n; p e tro g r a ph y; r a p i d mo r t a r - b a r me t h o d; a lka l i - r e a c t i v e a g g r e g a t e 0 引言 2 1 世纪是我国经济和社会建设的重要阶段 , 也是全面推进 交通事业的关键时期。 我国的公路建设任务繁重 , 交通部提出 2 0 2 5 年前 , 全国基本
8、形成国家高速公路网。 目前 , 国内路面及桥 梁的主要结构形式为沥青路面和混凝土路面, 其中混凝土路面 占有相当大的密度。 在发展过程中暴露出混凝土桥梁的耐久性 问题。 混凝土结构耐久|l生是指结构在规定的使用年限内, 在各种 环境条件下 , 不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、 正常 使用性和可接受的外观的能力。 影响混凝土耐久性的主要因素 包括以下几类: 混凝土的碳化 ; 钢筋的锈蚀 ; 碱一 集料反 应 ; 冻融破坏; 化学侵蚀; 混凝土的表面磨损。 其中碱一 集 料反应( A l k a l i A g g r e g a t e R e a c t i o n , 简称 A AR
9、) 是影响混凝土耐 久性的重要因素之一。 例如: 建成于 1 9 8 4年的北京三元立交桥 , 1 9 8 9 年发现少量处于潮湿部位的混凝土柱、 梁端发生膨胀性开 裂 , 到 1 9 9 3年盖梁已全部顺筋开裂。 经了解, 该桥用的是具有 潜在碱活性的永定河碎卵石。 1 9 8 5年建成的天津八里台立交 桥 , 由于碱一 集料反应破坏, 现今已经进行了 2次大修处理。 因 此 , 我国混凝土结构物发生碱一 骨料反应破坏的危险性很大 1 】 。 1 碱一 集料反应的机理和分类 碱一 集料反应的是混凝土组成中的水泥外加剂、 掺合料或拌 和水中的可溶碱( 钾、 钠) 溶于混凝土孔隙液中, 与集料中
10、能与 碱反应的活性成分在混凝土硬化后逐渐发生的一种化学反应。 收稿 日期 :2 0 1 1 _ J 0 9 - o 5 基金项目:河南省科技计划重点攻关项目( 1 0 2 1 0 2 3 1 0 3 1 1 ) 反应生成物吸水膨胀, 使混凝土产生内应力 , 导致混凝土工程 开裂或变形等损坏, 称为碱一 集料反应。 一 般来说, 碱一 集料反应的按其反应机理以及集料中含有的 反应性成分, 可分为以下三种闭 : ( 1 ) 碱一 硅酸反应( Al k a l i S i l i c a R e a c t i o n , 简称 AS R) 是迄今 对工程破坏最多、 分布最广 、 研究最多的一种碱集
11、料反应。 碱一 硅酸反应是水泥混凝土微孔隙中的碱性溶液( 主要以 K OH、 Na O H形式存在) 与骨料中能与碱反应的二氧化硅矿物发生反应, 反应生成的碱硅凝胶吸水肿胀 , 产生的膨胀压力导致混凝土开 裂损坏 , 或胀大移位。 ( 2 ) 碱 碳酸盐反应( Alk a l i C a r b o n a t e R e a c t i o n , 简称 A C R) , 反应膨胀的骨料是碳酸盐岩, 反应而开裂的混凝土孔隙里不产 生凝胶 , 反应边较集料本身的密度还大。 ( 3 ) 碱罐 酸盐反应( Alka l i S i l i c a t e R e a c t i o n , 简称
12、AS R) , 导 致混凝土膨胀的骨料是硬砂岩、 千纹岩和黏土岩等。 反应膨胀的 速度非常缓慢, 反应环几乎分不出来 , 凝胶渗出很少。 2 碱一 集料检验程序 工程发生碱一 集料反应需要具有三个条件3 : 首先是混凝土 的原材料中含碱量高; 第二是骨料中有相当数量活性成分; 第三 是潮湿环境 , 有充分的水分或湿空气供应。 所以集料具有碱活性 是混凝土发生碱一 集料反应的必要条件之一。 鉴定集料是否具 有碱活性和碱活性程度是预防工程混凝土发生碱一 集料反应的 重要程序。 3 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 国内外判断碱一 集料反应的方法很多 , 其中岩相法
13、是所有 方法中首先必须进行的。 根据岩相法首先判断集料中是否具有 碱活性成分及其含量。 如果集料中不含碱活性成分, 则直接判断 该集料为非碱活性集料 , 即安全集料, 是制作混凝土构件的首 选集料。 如果含有碱活性成分, 则根据所含碱活性成分的性质采 取相应的试验方法, 进一步判断其活性程度 。 3 公路工程用高性能混凝土中所用骨料的碱 活性试验 安阳建工集团下属的预制构件厂以生产 C 5 0混凝土桥梁 预制构件为主, 针对该厂所采用的混凝土原材料 , 对其粗细骨 料进行了碱一 骨料反应试验研究。 3 1 材料 该厂混凝土用粗细骨料为: 水冶石子厂的碎石 , 泥块含量 为 0 3 ; 针片状颗
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