• / 7
  • 下载费用:3 金币  

检测3碱-骨料反应抑制技术研究(加常胜).doc

关 键 词:
检测 骨料 反应 抑制 技术研究 常胜
资源描述:
1碱-骨料反应抑制技术研究中铁十七局集团第二工程有限公司 加常胜 宗争归摘 要:针对目前多数地方混凝土开裂情况分析,普遍是因碱-骨料反应产生膨胀所引起,为此需要通过抑制碱-骨料反应来满足混凝土质量要求,达到设计指标。实践证明,掺和一定量的粉煤灰可大幅度降低骨料的膨胀率,从而有效地起到抑制骨料碱活性的作用,特别是对混凝土的耐久性起到良好的作用。关键词:混凝土、骨料碱活性、碱-骨料反应、碱-骨粒反应的危害、抑制-碱骨料反应、矿物掺和料(粉煤灰) 、预防措施。1.概述混凝土的使用已成为全国可持续发展中重要的组成部分,特别是高速铁路的快速发展,对混凝土的质量提出了更高的要求。所以如何提高混凝土质量工作,已成为全国乃至全世界的重中之重。2.混凝土混凝土是现代社会中不可缺少的建筑材料,无论是铁路、公路、防洪、灌溉、发电、供水还是环境生态等建设项目的修建,都离不开混凝土建筑物。由于水泥、外加剂、掺和料、骨料以及拌合水和环境介质中往往含有一定量的碱,对具有碱活性的骨料,就很容易发生混凝土碱骨料反应,造成混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏,给国家及社会带来了极大的损害。3.混凝土用骨料碱活性3.1 骨料碱活性骨料碱活性是指骨料中的某些矿物在一定条件下与混凝土中的碱(K 2O、Na 2O)发生化学反应,导致混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏的特性。通过快速砂浆棒法,来评定骨料的碱活性。其原理是将骨料和硅酸盐水泥混合制成的砂浆试件置于 80℃、1N NaOH 溶液中,定期测定试件的长度,依据试件 14 天龄期时的长度膨胀率,评定骨料的碱活性。3.2 碱-骨料反应碱-骨料反应主要有碱-硅酸盐反应和碱-碳酸盐反应以及二者并存的反应。以下是单一对只存在碱-硅酸盐反应活性骨料进行的研究。著名理论碱-骨料反应也叫碱硅反应,是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分(二氧化硅)发生化学反应,生成物吸水膨胀,使混凝土产生内应力,引起混凝土开裂的现象。碱-骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的,它不仅使混凝土结构的强度大大降低,而且由于出现裂缝,加剧了环境水及其它介质的腐蚀和冻融等破坏作用,从而大大缩短了混凝土建筑物的使用寿命,碱-骨料反应时间较为缓慢,短则几年,长则几十年才能被发现,因此碱-骨料反应被称为混凝土的“癌症” 。所以研究混凝土骨料碱活性及抑制碱-骨料反应试验就显的尤为重要。23.3 碱-骨料反应发生的条件发生碱骨料反应需要具有三个条件:首先是混凝土的原材料水泥、掺和料、外加剂和水中含碱量高;第二是骨料中有相当数量的碱活性成分;第三是混凝土所处环境为潮湿环境,有充分的水分或湿空气供应,骨料碱活性的存在是混凝土发生碱骨料反应的首要条件,因此对骨料碱活性的检验在判断混凝土是否存在碱骨料反应显的极其重要。在检验骨料碱活性的各类方法中,快速砂浆棒法可以再短时间内检验出骨料的碱活性,从而为工程的施工设计提供依据和保障。并且快速砂浆棒法于 1994 年被美国和加拿大定为标准方法,应用该方法所得结果与工程使用记录具有很好的一致性。4.混凝土碱-骨料反应的危害碱-骨料反应(简称 AAR)是指混凝土原材料中的水泥、骨料、外加剂、掺和料和拌合水中的碱性物质(Na2O 或 K2O)与骨料中碱活性矿物成分发生化学反应,生成膨胀物质(或吸水膨胀物质),从而使混凝土在浇筑成型若干年后,内部逐渐产生自膨胀应力,造成混凝土从内向外延伸开裂的损毁现象.由于骨料的广泛分布,混凝土一旦发生碱-骨料反应,破坏将是整体性的,碱-骨料反应往往与钢筋锈蚀、冷热干湿、冻融破坏等因素综合作用,导致混凝土工程使用寿命显著缩短,严重的可使混凝土完全丧失使用功能.由于碱-骨料反应造成的破坏范围大,又难以阻止其继续发展,且不易修复,因此,被称为混凝土的癌症。据了解,我国某机场混凝土跑道已发现碱-骨料反应开裂,某大型城市公路立交桥建成刚 5年,其潮湿部位开裂已经取样证实为碱-骨料反应。由于近几年来我国水泥外加剂等情况的发展变化,混凝土碱-骨料反应问题已构成我国土建工程的一大潜在危害,希望我国的建筑、市政、交通等有关混凝土工程的设计、施工工程技术人员对此问题给予应有的重视,采取可能做到的各种措施,预防碱-骨料反应对工程的损害。5.抑制碱-骨料反应5.1 工程概述新建兰新铁路第二双线甘青段 LXS-17 标位于甘肃省河西走廊地区,线路全长 104.679km,其中路基长 99.641km,占线路全长的 95%。主要经过地区为戈壁、荒滩,区内地表荒芜,气候异常干燥,沙尘天气频繁,当地合格的骨料资源严重匮乏,为了预防骨料的碱活性对工程的破坏,针对兰新铁路,通过快速砂浆棒法对混凝土骨料碱活性及抑制碱骨料反应进行研究。5.2 对骨料碱活性进行研究5.2.1 试验采用快速砂浆棒法对兰新铁路 17 标段碎石的活性进行研究。试验用石料分别取自 DK1023 料源、DK1068 料源、DK1087 料源(其中此三个料源经检测,均为只具有碱-硅酸盐反应活性的骨料) ,分别用 A1、A2、A3 表示,试验采用水泥为:葛洲坝P.O42.5 级低碱水泥,该水泥的碱含量为 0.58%,不足的碱通过氢氧化钠补足。成型的试件在从测基长后算起,分别测出 3d、7d、14d、28d、56d、120d 龄期其长度变化,结果见下表 1,图1。3表 1 石料快速砂浆棒法碱活性试验结果膨胀率/%样品名称3d 7d 14d 28d 56d 120dA1 0.016 0.112 0.163 0.228 0.282 0.315A2 0.021 0.143 0.216 0.274 0.327 0.412A3 0.013 0.124 0.198 0.257 0.306 0.395图 1 石料试件不同龄期膨胀率效果图从图 1 可以看出石料随着龄期的增长,膨胀率也逐渐增大。但 A1 的膨胀率随龄期的增长,膨胀率上升逐渐变缓慢,特别在 56d 后,膨胀率没有明显上升。由快速砂浆棒法可知,A1 的14d 膨胀率为 0.163%,大于 0.1%且小于 0.2%,随着龄期的增长至 28d 时,膨胀率为 0.228%,大于 0.2%,还需要进一步的研究。石料 A2,14d 膨胀率为 0.216%,大于 0.2%,随着龄期的增长,膨胀率明显增大,石料 A3 膨胀率类似于石料 A2 变化趋势,需要进一步的研究。5.3 对抑制碱-骨料反应进行的研究5.3.1 通过掺入粉煤灰来抑制碱-骨料反应进行研究。石料还取上述 3 个料场石料,分别还用 A1、A2、A3 表示,水泥同上,通过快速砂浆棒法试验进行,对三种石料分别掺胶凝材料总量的 10%、15%、20%、25%、30%、35%的粉煤灰取代水泥,粉煤灰取用武汉鸿世家Ⅰ级粉煤灰。成型的试件在从测基长后算起,分别测出3d、7d、14d、28d、56d、120d 龄期其长度变化,结果见下表 2、3、4,图 2、3、4。4表 2 石料快速砂浆棒法抑制碱-骨料反应试验结果膨胀率/%样品名称3d 7d 14d 28d 56d 120d14d 膨胀抑制率/%A1 0.016 0.112 0.163 0.228 0.282 0.315 /A1-10 0.010 0.014 0.021 0.032 0.051 0.067 87.1A1-15 0.008 0.011 0.017 0.026 0.038 0.054 89.6A1-20 0.006 0.009 0.012 0.018 0.029 0.044 92.6A1-25 0.003 0.005 0.009 0.015 0.021 0.038 94.5A1-30 0.002 0.003 0.006 0.012 0.018 0.025 96.3A1-35 0.002 0.002 0.005 0.011 0.016 0.034 96.9图 2 石料试件不同龄期膨胀率效果图表 3 石料快速砂浆棒法抑制碱-骨料反应试验结果膨胀率/%样品名称3d 7d 14d 28d 56d 120d14d 膨胀抑制率 /%A2 0.021 0.143 0.216 0.274 0.327 0.412 /A2-10 0.012 0.026 0.034 0.046 0.068 0.093 84.3A2-15 0.009 0.018 0.026 0.041 0.060 0.087 88.0A2-20 0.008 0.013 0.022 0.037 0.051 0.066 89.8A2-25 0.005 0.009 0.017 0.031 0.045 0.052 92.1A2-30 0.001 0.004 0.008 0.015 0.021 0.032 96.3A2-35 0.000 0.004 0.007 0.014 0.020 0.032 96.85图 3 石料试件不同龄期膨胀率效果图表 4 石料快速砂浆棒法抑制碱-骨料反应试验结果膨胀率/%样品名称3d 7d 14d 28d 56d 120d14d 膨胀抑制率/%A3 0.013 0.124 0.198 0.257 0.306 0.395 /A3-10 0.010 0.022 0.034 0.043 0.058 0.087 82.8A3-15 0.008 0.019 0.031 0.039 0.053 0.081 84.3A3-20 0.006 0.015 0.022 0.034 0.046 0.070 88.9A3-25 0.003 0.010 0.015 0.030 0.041 0.064 92.4A3-30 0.001 0.002 0.009 0.019 0.031 0.054 95.5A3-35 0.001 0.001 0.008 0.018 0.030 0.052 96.0图 4 石料试件不同龄期膨胀率效果图由上表数据及图形对比分析,石料 A1,未掺粉煤灰时骨料 14d 的碱活性为 0.163,当掺粉煤灰 10%时,14d 龄期膨胀率为 0.021,降低率为 87.1%。特别是当粉煤灰掺量为 30%时,14d 龄期膨胀率为 0.006,显著降低了膨胀率,降低率为 96.3%。粉煤灰掺量继续增大到 35%时,14d6龄期膨胀率为 0.005,抑制效果变化变缓慢,降低率为 96.9%;石料 A2,未掺粉煤灰时骨料 14d的碱活性为 0.216,当掺粉煤灰 10%时,14d 龄期膨胀率为 0.034,降低率为 84.3%。当粉煤灰掺量为 30%时,14d 龄期膨胀率为 0.008,显著降低了膨胀率,降低率为 96.3%。粉煤灰掺量继续增大到 35%时,14d 龄期膨胀率为 0.008,抑制效果变化变缓慢,降低率为 96.8%;石料 A3,未掺粉煤灰时骨料 14d 的碱活性为 0.198,当掺粉煤灰 10%时,14d 龄期膨胀率为 0.034,降低率为 82.8%。当粉煤灰掺量为 30%时,14d 龄期膨胀率为 0.009,显著降低了膨胀率,降低率为95.5%。粉煤灰掺量继续增大到 35%时,14d 龄期膨胀率为 0.008,抑制效果变化变缓慢,降低率为 96.0%。此后虽随龄期的增长,膨胀还在继续增大,但变化很小且趋于稳定。综上所述,掺入粉煤灰对抑制碱-骨料反应效果非常明显,并且掺量越大其膨胀率越小,粉煤灰抑制效果就越明显,尽管随着龄期的增长,膨胀还在继续发生,但基本趋于稳定。考虑到混凝土的强度和耐久性,选择掺量为 30%左右为最佳掺量,可以满足工程建设要求。5.3.2 粉煤灰对碱活性抑制原理分析碱-骨料反应中氢氧化钙起着重要的作用,首先,氢氧化钙维持水泥水化产物的高浓度,从而减弱了水泥对钠离子、钾离子、氢氧根离子的亲和力,推动他们与活性骨料的反应;其次,氢氧化钙起缓冲液的作用,即当部分钠离子、钾离子、氢氧根离子与骨料反应后,因有氢氧化钙存在,可始终维持水泥石液相的高 PH 值;最后,活性二氧化硅与氢氧化钙生成的不溶物可以进一步阻止二氧化硅的溶出。因粉煤灰的掺入减少了混凝土中的有效碱含量,又将有限的碱吸引到粉煤灰的颗粒表面,使其表面获得钠离子、钾离子,生成 RCSH 凝胶,从而减少或避免了碱参与碱骨料反应的机率,可以概括为粉煤灰对碱的物理稀释、吸附。同时粉煤灰的掺入使氢氧化钙的含量降低,削弱了氢氧化钙对碱骨料反应的促进作用,缓解了钙矾石膨胀的生成,改善了界面的密实性。因而粉煤灰的加入起到有效地抑制碱骨料反应膨胀的作用。6.碱骨料反应的预防措施碱骨料反应条件是在混凝土配制时形成的,即配制的混凝土中只有足够的碱和反应性骨料,在混凝土浇筑后就会逐渐反应,在反应产物的数量吸水膨胀和内应力足以使混凝土开裂的时候,工程便开始出现裂缝。这种裂缝和对工程的损害随着碱骨料反应的发展而发展,严重时会使工程崩溃。有人试图用阻挡水分来源的方法控制碱骨料反应的发展,例如笔者见过的日本从大孤到神户的高速公路松原段陆地立交桥,桥墩和梁发生大面积碱骨料反应开裂,日本曾采取将所有裂缝注入环氧树脂,注射后又将整个梁、桥墩表面全用环氧树脂涂层封闭,企图通过阻止水分和湿空气进入的方法控制碱骨料反应的进展,结果仅仅经过一年,又多处开裂。因此世界各国都是在配制混凝土时采取措施,使混凝土工程不具备碱骨料反应的条件。 1、控制混凝土中含碱量。实践中发现有时水泥碱含量在 0.6%以下时也发生了碱骨料反应的破坏,其原因在于混凝土中其他组分,如外加剂、拌和水、掺和料等会引入碱,而且外界环境可能通过扩散或对流等各种物理化学方法向混凝土持续不断地提供碱,所以目前在各国的标准和具体实践中均对混凝土中的总碱含量做了限制,一般认为小于 3kg/m3 时比较安全。因此控7制混凝土各种原材料总碱量比单纯控制水泥含碱量更重要2、在混凝土中掺入适量的粉煤灰。经试验证明对掺入粉煤灰有效抑制了骨料的碱活性反应是完全可行的。3、提高混凝土的密实性。无论是碱硅反应、碱碳酸反应,还是硫酸盐侵蚀,水在其中起着至关重要的作用;混凝土越密实,抗渗能力就越强,环境介质也越难侵入。因此,必须保证足够的水泥用量或适当降低水灰比。实际生产中,在保证最小水泥用量的前提下,更倾向于控制水灰比,以控制混凝土的密实性。参考文献:[1]姜立刚,陈旭.混凝土骨料碱活性试验及控制措施.(中国水电第一工程局一分局,吉林 永吉 口前 132200)[2]贾兆武.粉煤灰抑制骨料碱活性反应的有效性研究.(中国水电顾问集团西北院工程科研实验分院,西安 710043)[3]吴定燕,方坤河,曾 力,刘永和,阮 燕.骨料碱活性及抑制措施研究.(武汉水利水电大学 湖北 武汉 430072)[4]丁 凯.PCCP 管芯混凝土碱含量控制和骨料碱活性抑制措施研究.(北京市南水北调工程建设管理中心 100097)[5]慈 军,李双喜,陈国新.骨料碱活性快速检验及抑制试验研究.(新疆农业大学 水利与土木工程学院,新疆 乌鲁木齐 830052)
展开阅读全文
1
  金牌文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:检测3碱-骨料反应抑制技术研究(加常胜).doc
链接地址:http://www.gold-doc.com/p-257278.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2014-2018 金牌文库网站版权所有
经营许可证编号:浙ICP备15046084号-3
收起
展开