既有混凝土结构碱集料反应耐久性评定.pdf
《既有混凝土结构碱集料反应耐久性评定.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《既有混凝土结构碱集料反应耐久性评定.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、2 0 1 5 年 第 4期 (总 第 3 0 6 期) N u mb e r 4 i n 2 0 1 5 【 T o t a l No 3 0 6 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 4 0 1 0 既有混凝土结构碱集料反应耐久性评定 孙彬 ,王景 贤 , 邸小坛 ,韩继云 ( 中国建筑科学研究院, 北京 1 0 0 0 1 3 ) 摘要:随着既有结构混凝土碱集料反应问题不断出现, 对既有混凝土结构碱集料反应耐久性检
2、测技术与评定方法进行研究。 通过试验研究与理论分析, 提 出了既有结构混凝土中可溶性碱含量确定方法 ; 根据耐久性极限状态的确定原则 , 提出了既有结构 碱集料反应耐久性极 限状态标准 ; 根据碱集料反应条件和耐久性损伤特点, 给出了既有结构混凝土碱集料反应耐久性评定方法; 结合实际工程应用 , 对其可行性和有效性进行验证。 关键词:既有结构; 混凝土 ; 碱集料反应; 耐久性 ; 评定 中图分类号 : T U 5 2 8 0 1 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 3 7 0 4 As s e s s me n t o f
3、a l k a l i a g g r e g a t e r e a c t i o n o f e x i s t i n g c on c r e t e s t r u c t u r e s d u r a b i l i t y SUN Bh 2,W ANG J i n g xi a n,DIXi a o t a n ,HAN J i yu n ( C h i n a Ac a d e my o f B u i l d i n g R e s e a r c h, B e i j i n g 1 0 0 0 1 3, Ch i n a ) Abs t r ac t: W i t h
4、 p r o b l e ms of a l k a l ia g g r e g a t e r e a c ti o n o f e x i s ti ng c o nc r e s t r u c t u r e s , r e s e a r c h on d e t e c tio n t e c h n i q u e a n d a s s e s s me nt me t h o ds o f d u r a b i l i t y f o r a l k a l i a g g r e g a r e a c ti on o f e x i s t i n g c o n c
5、 r e s t r u c t ur e wa s d e v e l o p e d By e x p e rime n t a l s t u dy a n d t h e o r e t i c a l a n a l y s i s, me t h o d f o r d e t e r mi n i n g s o l u b l e a l k a l i c o n t e n t i n e x i s t i ng c o n c r e t e s t r u c t u r e wa s p u t f o r ward Ac c o r d i n g t o t h
6、e d e t e r mi n i n g p rin c i p l e o f d u r a bi l i t y l i mi t s t a t e, c rit e r i a o f d u r a b i l i t y l i mi t s t a t e f o r a l ka l ia g gr e g a t e r e a c tio n o f e x i s tin g s tr u c t u r e s wa s s u g g e s t e d Ac c o r d i n g to c o n d i tio n s a n d d u r a b
7、i l i t y d a ma g e c ha r a c t e ris tic s o f a l k a l ia g g r e ga t e r e a c ti o n, d ur a b i l i t y a s s e s s me n t me tho d o f a l k a l i a g g r e ga t e r e a c t i on wa s g i v e n f o r e x i s ti n g c o n c r e t e s t r u c t ur e s Co mb i n e d wi th a p r a c tic a l e
8、ng i n e e rin g a pp l i c a t i o n, f e a s i bi l i t y a n d v a l i di t y we r e v e r i fie d Ke y wor ds: e x i s t i n g s t r uc t ur e; c o n c r e t e; a l ka l ia g g r e ga t e r e a c t i on; d u r a bi l i t y; a s s e s s me n t 0 引言 自1 9 4 0年美国首先发现并证实碱集料反应对混凝土 工程破坏以来 , 在世界各地 的大坝、
9、桥梁 、 公路 、 机场 、 港 口 及工业 民用建 筑等工 程相继 出现 了各类 破坏案 例。 1 9 6 6 年德 国北部拉彻威 尔高速公路 上一座新建不久 的桥梁受 碱集料反应严重破坏 , 进行 了重建 ; 南非开 普顿地 区 1 9 7 6 年 以来 已有近半数混凝土工程发 生碱集料破坏 ; 丹麦混凝 土委员会调查结果显示建成 l 0年内的建筑物 即有不 同程 度 的碱集料反应迹象 。 建国以来 , 我 国水泥工业 以生产高 混合材水泥为 主, 在 1 9 7 0年 以前 , 混凝 土强度 等级较低 , 单位立方米水 泥用量较少 , 且很少使用外 加剂 , 故在 1 9 8 0 年以前
10、未见关 于碱集 料反应 的工程报 道。 1 9 8 4年 制订不 掺 昆 合材的硅酸盐水泥标准后 , 由于这种水泥早期强度发 展快 , 在重点工程 和冬期施工工程 中应用较 多, 产 量逐年 增加 , 加上混凝土技术的发展 , 单位立方 米水 泥用量增 多, 而华北 、 西北地 区生产 的水泥含碱量 偏高 , 又使用 含碱外 加剂 , 在这种情况 下, 只要骨料 中含 有一定量 的碱 活性成 分 , 就有发生碱集 料反应 的可 能 , 因而从 2 0世纪 9 0年代 初开始 , 中国国内陆续 出现碱集料 反应损害 的报道 。 建 于 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 9 2 5 1 9 8
11、4年的北京 内蒙古宾馆是 国内高层建筑结构 工程碱集 料反应损坏的首例; 建于 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 , 于 1 9 9 3 年盖梁 已全 部顺筋开 裂; 北 京朝 阳门立交桥 、 西直门立交桥 、 丰台体育中心也发现有不 同程度 的碱集料 反应损坏 ; 天津八里 台立交桥碱集料反应损坏不 亚于北京 的三元桥 。 由于早期建设 的工程忽视 了碱集料反应对工程 结构的危 害, 在有碱活性骨料地 区 , 将 存在着严 重的碱集 料反应隐患 。 为有效预 防和避免此类工程事故的发生 , 存在上述耐 久性损伤
12、或潜在危害 的既有结 构迫切需要一套 完善的检 ?贝 4 技术和评定方法。 本研究提出一套针对既有结构混凝 土 碱集料反应耐久性评定 方法 , 并结合一工程 实例 , 对该方 法 的可行性进行验证 。 1 既有结构混凝 土碱 集料反应耐 久性检测 1 1 环境条件调 查 通过现场调查确定所处 的环境类别 , 判定是否有足够 的环境湿度诱发碱集料反应 , 潮湿或干湿交替的环境中的 混凝土易发生碱集料反应。 37 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 结构损伤状 况及特征调查 碱集料反应是 混凝土 中的碱与某些 活性集料之 间发 生化学反应引起的结构开裂 。 一般
13、碱集料反应造成的破坏 常会损伤集料 , 裂缝 多从集 料延伸至浆体 , 有时还能 明显 观察到集料颗粒裂开或边缘被撕裂 。 在混凝土保护层或无 钢筋等限制 的较 弱部位 , 碱集 料反应 引起 的裂缝 呈地 图 状 ; 在混凝土限制力均匀 的部位 , 碱集料 反应引起 的裂缝 分布也均匀 ; 在钢筋混凝土结构 限制力大的部位 , 碱集料 反应引起 的裂缝常沿与限制力平行 的方向发展。 在水的作用下 , 混凝土中碱集料 反应 的产物碱硅凝胶 可沿着裂缝渗 流出 , 凝胶 多半 为半 透明 的乳 白色或黄褐 色 , 在流经裂缝 、 孔 隙的过程 中吸收钙、 铝 、 硫等化合物也 可变为茶褐色以至黑
14、色, 流 出凝胶 多有较湿润的光泽 , 长 时间干燥后变为无定形粉状物。 在现场收集渗 出物 , 依靠 电子显微镜加上能谱分析和 x光衍射分析 , 可 以测得集料 周围白色胶状物的化学成分 , 如含有钾 、 钠元素 , 则属碱集 料反应特征 , 这是发生碱集料反应 的直接证 明。 1 3混凝土 中可溶性碱量检测 参与碱集料反应 的碱往往是混凝 土中可溶性的碱 , 文 献 1 0 研究提 出了测定既有 结构混凝土 中可溶性碱量 的 检测方法。 在结构实体上钻取混凝土芯样, 按 C E C S 0 3 : 2 0 0 7 钻 芯法检测混凝土强度 技术规 程 用岩 石切割机 加工成强 度检验用芯样试
15、件 。 将混凝土芯样在室温条件下 自然干燥 2 4 h 后称重 , 用游 标卡 尺 量取 芯样 的直 径和 高度 , 计算 芯样表干状态下的密度 。 将芯样破碎 , 剔除石子 , 用电子天 平准确称量其中石子的重量 , 计算每立方米可测试组分 的 质量 : M : 二 f 11 m 、 式中: M可测试组分的质量, k g ; m芯样质量 , g; p 芯样密度 , m ; G芯样 中骨料质量 , g 。 将剔除石 子 的样 品缩分 至 1 0 0 g , 研磨 至 全部 通过 0 0 8 i n l y l 方孔筛, 用磁铁吸出样品中金属铁屑。 将样品置 于( 1 0 5 5 ) o f烘箱
16、 中烘 干至恒重 , 取 出后放入 干燥器 中 冷却至室温备 用 。 按照 G B T 1 7 6 1 9 9 6 水 泥化 学分析 方法 中 4 5条和 6 - 3 1条绘制用于火焰光度计法 的工作 曲线。 准确称取 2 5 0 g ( 精确至 0 O 1 g ) 样品放入 5 0 0 mL锥 形瓶 中, 加入 3 0 0 m L蒸馏水 , 用振荡器振荡 3 h或 8 0 水浴锅 中用磁力搅拌器搅 拌 2 h , 然后在弱真空条件下用 布氏漏斗过滤, 将滤液转移到一个 5 0 0 m L容量瓶 中, 加水 至刻度 。 用火焰 光度 计按 仪器 使用 规程进 行 测定 , 测得 检流计读数。
17、与此同时用蒸馏水做空 白样 品, 扣除空 白样 品的检流计读数后 , 从工作 曲线查 得氧化钾 、 氧化钠 的毫 克数 。 混凝土中可溶性碱量按式 ( 2 ) 进行计算 : 38 A M xXs = a ) O ( 2) 式中: A 混凝土 中可溶性碱量 , ; x 。 样品中可溶性氧化钠 当量 的质量 分数 , 即 样品中可溶性碱含量 , 。 n = o+0 6 5 8 ,。 ( 3) C xS K 70 1 0 0 ( 4 ) C x S 。 。 。 ( 5 ) 式中: x 。 样品中可溶性氧化钾的质量分数 , ; x ,。 样品中可溶性氧化钠 的质量分数 , ; C 在工作 曲线上查得
18、每 1 0 0 m L被测定溶液 中 氧化钾 的含量, m g ; 在工作 曲线 上查得 每 1 0 0 m L被测定溶液 中 氧化钠 的含量 , m g ; m 样品质量 , g 。 1 4 骨料活性检 测 将混凝土芯样破碎后 , 取 出其 中的粗集料 , 对集料 活 性进行检测 。 目前 , 鉴定 集料碱 活性 的方法 很多 , 有岩 相 法 、 化学法 、 砂浆棒法 、 岩石柱体法 、 混凝土柱法等。 根据集 料活性各种检测方法的特点 , 既有结构混凝 土的集料活性 应结合 岩相法和快速砂浆棒法进行检测和判定。 检测分析 步骤如下 : ( 1 ) 在评定结构中钻取 混凝土 芯样 , 采用
19、岩相 法分析 骨料是否含有活性 组分 , 若 无活性组分 , 直接判定 为无潜 在危害 ; 若有活性组分 , 再进行下一步试验分析 。 ( 2 ) 采用快速砂浆棒法 , 若能够判定集料 是无 害的或 具有潜在有害活性时 , 则不需要做进一步判定 ; 若判 定为 可疑集料 , 再进行下一步试验分析。 ( 3 ) 采用砂浆长度法或混凝土棱柱体试验方法对骨料 的碱活性作进行一步试验分析和判定 。 ( 4 ) 若怀疑骨料存在碳 酸盐碱 活性 时, 首选采 用岩石 柱法进行判定。 2耐久性极 限状 态标准 2 1 耐久性极限状态确定原 则 耐久性极 限状态定义为 , 结构或构件由耐久性损伤造 成某项性能
20、丧失而不能满足适用性要求的临界状态。 G B 5 0 1 5 3 -2 0 0 8 工程结构可靠性设计统一标 准 规 定 : 结构在环境作用下的正常使用极限状态限值或标志应 按下列原则确定 : ( 1 ) 结构构件 出现 尚未 明显 影响承 载力的表 面损伤 ( 即构件虽 已出现明显损伤 , 但构件承载力未明显降低 ) ; ( 2 ) 结构构件材料的性能劣化 , 使其产 生脆性 破坏的 可能性增大 。 结构耐久性极 限状态 的标 志或限值要依据环 境作用 机理与材料种类劣化与损伤形态确定 , 而且 应该能够满足 下述两个条件 : 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
21、( 1 ) 标志明显或限值可以比较方便的度量; ( 2 ) 对构件受影响的程度可以得到有效的控制。 2 2耐久性极限状 态标准 碱集料反应造成的破坏会损伤集料颗粒 , 裂缝从集料 延伸至水泥浆体 , 有时还能 明显观察到集 料颗粒 裂开或边 缘被撕裂 。 这一特征十分重要 , 因冻融 循环 、 盐腐蚀 、 钢筋 锈蚀 、 化学腐蚀 、 碳化、 机械荷载等不会使集料颗粒受到损 伤( 除非使用不抗冻的多孑 L 集料 ) 。 碱集料反应在混凝土表面产生杂乱无章的网状裂缝 , 特征照片见图 1 , 或在骨料颗粒周围出现反应环 , 部分会 在 裂缝处有胶凝类物质生成 。 在混凝土保护层或无钢筋约束 的部
22、位 , 因碱集 料反应 膨胀造 成 的开裂 呈无 规则 网状分 布 ; 在有钢筋约束 部位 , 碱集料反应 引起 的裂缝 常沿钢筋 方 向均匀分布。 图 1 碱集 料反 应混 凝土 表 面裂纹 形态 碱集料反应是 由于骨料参与反应 , 生成碱 一 硅酸盐凝 胶并 吸水产生膨胀力 , 属于骨料体积膨胀 引起 的水泥浆体 开裂 。 一段 时间以来 , 研 究人员主要是 以控制 碱集料反应 的发生作为耐久性设计 的措施。 这种理念用于设计 阶段控 制碱集料反应 的发生可能还是可行 的 , 但用 于耐久性状况 的评定可能偏严 了, 会造成不必要 的浪费和经济损 失。 以 混凝土具备发生 碱集 料反应
23、的必 要条件作为 耐久 性极 限 状态标准是否太严?以构件 出现 因碱 集料反应产 生的微 裂作为耐久性 极限状态 的标 志是否合适? 目前还存 在一 定 的争议。 一 些工程实例表明 , 某些混凝 土的碱集料反应引起 的 破坏并不像碱集料反应的研究者们描述的那么严重。 混凝 土 中虽然使用 了碱 活性骨料 , 也有很 高的碱含量 , 在特定 的试验条件下也会发生碱集料反应 , 甚至可 以观察到反应 环和反应凝胶 。 但是混凝土 自身的这 种“ 先天不足” , 往往 在其他的诱 因下产生 破坏 , 在正常 的大气环境条件下 ( 不 具备 高温 、 高 湿或蒸养 ) , 碱集料反 应发展 的速度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 既有 混凝土结构 集料 反应 耐久性 评定
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【ho****t】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【ho****t】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。