我国混凝土中的碱集料反应

介绍了我国已发现的混凝土中活性集料分布及碱集料反应（Ａｌｋａｌｉａｇｇｒｅｇａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎ—ＡＡＲ）的破坏事例．这包括碱硅酸反应（Ａｌｋａｌｉｓｉｌｉｃａｒｅａｃｔｉｏｎ—ＡＳＲ）和碱碳酸盐反应（Ａｌｋａｌｉｃａｒｂｏｎａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎ—ＡＣＲ）．叙述了大型混凝土工程，如立交桥、机场和预应力混凝土铁路桥梁受ＡＡＲ破坏的典型事例，并叙述了确证ＡＡＲ的综合判定方法．

碱－白云石反应及碱－碳酸盐岩反应的膨胀机理

应用分析电镜／能谱仪（ＡＥＭ／ＥＤＳ）和薄膜试样分析技术，研究了与碱反应前后活性碳酸盐岩的结构和组成变化，采用ＥＤＳ定量分析测定了白云石晶体中的Ｃａ／Ｍｇ（Ｃ）的分布，从理论上求出了碱－白云石反应碱溶液的ｐＨ临界值与白云石的组成Ｃ有关。认为采取降低混凝土溶液ｐＨ值的措施不能保证以活性碳酸盐岩作集料的混凝土的耐久性，提出碱－碳酸盐岩反应膨胀机理是：固相产物吸水肿胀加上产物水镁石和方解石晶体生长及重排产生的结晶压力。膨胀值的大小不仅取决于碱－白云石反应进行的程度，而且取决于产物的晶粒尺寸和结晶度。

碱—碳酸盐岩反应的快速鉴定法

在唐明述等的小砂浆棒快速鉴定硅酸类集料碱活性方法的基础上,采取增大集料粒径和试体尺寸的措施,提出了鉴定碳酸盐岩碱活性的快速法—小混凝土柱压蒸法和岩石柱压蒸法,并就本方法的各种试验条件进行了系统研究。此方法具有高灵敏度、快速、方便且行之有效等特点。通过 SEM/EDS、XRD和热分析研究表明,在压蒸条件下碱对岩石渗透和碱—白云石反应被大大加速,导致了碱性压蒸条件下的试体膨胀。

我国的碱活性集料与碱—集料反应

本文综合介绍我国一些地区的碱活性集料及碱-集料反应,特别是着重介绍北京地区的情况,以供混凝土施工技术人员及有关部门参考。在我国采取积极措施防止混凝土工程发生减-集料反应的破坏作用具有重大经济效益和社会效益。

北京地区集料地质特征及碱活性

根据北京地区地质特征以及对集料碱活性鉴定与微观观察的结果,发现该地区粗集料中含有相当一部分碱活性集料,且有的活性较高。活性集料主要是其中的硅质灰岩还有部分中酸性火成岩。细砂没有碱活性。使用这些集料建造的混凝土工程及制品有的确发生了碱——集料反应。通过研究分析发现活性集料分布地区较广,龙凤山、南口以南碱活性集料含量较多,在北京东北、西北部可能开采到活性低的或非活性集料。但尚须进一步深入考察。

北京地区混凝土集料的碱活性及碱-集料反应

本文主要介绍北京地区部分混凝土集料碱活性的鉴定结果,以及北京市个别混凝土工程发生碱-集料反应的诊断结果。现有资料表明,北京地区存在大量碱活性集料。这些集料会与水泥中的碱发生化学反应,使混凝土膨张开裂,从而对混凝土工程的物理力学性能及耐久性等造成不良影响,这将导致重大经济损失,应当引起有关部门的重视。

我国首例混凝土结构碱骨料反应破坏的研究

采用岩相法、压蒸法、Ｘ射线分析、扫描电镜和能谱分析、差热分析和化学分析等多种测试分析手段，对我国某电厂冷却塔混凝土破坏原因进行了全面的分析研究，确证了该混凝土破坏原因主要是混凝土发生了严重的碱骨料反应。

碱—碳酸盐反应和pH值

热力学计算表明,碱—碳酸盐反应的AG_(298)~0=-12.19kJ。这是去白云石化反应得以进行的化学推动力。文中列出了计算所得的白云石稳定区和不稳定区的范围。由此得出,溶液中的pH愈高,CO_3^(2-)浓度愈低,则白云石愈不稳定。这就从理论上阐明了为什么水泥中碱含量愈高,碱—碳酸盐反应愈烈,膨胀破坏作用就愈大。混合材掺量很高时,才能显著降低水泥石液相中的pH值,从而缓和碱—碳酸盐反应。这再一次证明碱—碳酸盐反应与去白云石化密切相关。实验和理论证明,碱—碳酸盐反应是由于去白云石化在原地产生,这种局部化学反应和结晶压是引起膨胀的根本原因。要抑制碱—碳酸盐反应,防止混凝土工程遭受破坏,最根本的途径是采用高混合材掺量的低碱水泥。

蒸养对混凝土中碱——集料反应的影响

温度对碱一集料反应的影响遵循Arrhenius方程,混凝土制品初期养护能大大加速其中的碱-集料反应,80℃10小时的蒸养会使得碱-集料反应程度相当于20℃下养护数月的结果。蒸气养护还使得混凝上膨胀静止期大为缩短,促进碱-集料反应膨胀的发展。

石灰岩碱活性的研究及其在某大型电站工程中的应用

对广西红水河岩滩地区石灰岩中夹杂的燧石结构及不连续燧石条带鉴定的结果证明,这种燧石SiO_2含量大都在75%以上,主要以颗粒细小的微晶石英存在,其中镶嵌着细晶方解石,还有部分为玉髓。这种微晶石英的晶体中存在大量结构缺陷,具有碱活性。还根据工程的具体情况,提出了使用活性集料的条件。

碱－碳酸盐岩反应的膨胀机理

应用分析电镜／能谱仪（ＡＥＭ／ＥＤＳ）和薄膜试样分析技术，研究了与碱反应前后活性碳酸盐岩的结构和组成变化。根据研究结果把碱－碳酸盐岩反应膨胀机理归为：固相产物吸水肿胀和产物水镁石和方解石晶体生长和重排产生的结晶压力。膨胀值的大小取决于产物层的表观体积。

快速法用于鉴定国外集料的碱活性

用压蒸快速法鉴定集料的碱活性于1983年用英文发表之后,在国内外引起关注。本文着重介绍采用该法鉴定日本和加拿大集料碱活性的试验结果。

混凝土碱含量过高将导致严重碱骨料反应

目前大家一致认为碱骨料反应与每立米混凝土中碱含量密切相关。总碱量愈高碱骨料反应愈严重。一般认为碱含量小于3kg/m^3(以等当量Na_2O计,下同)问题不大。南非则以小于1.8kg/m^3为安全的,1.8～3.3kg/m^3为具有可疑危害的,大于3.8kg/m^3为有害的。也有个别资料谈到有的活性骨料要总碱量超过5kg/m^3才是不安全的。

两种燧石的碱活性及其矿物学特征

江南燧石和红水河燧石具有不同的碱活性，但其α石英在晶体结构上没有明显的差异。两种燧石碱活性的不同是由于江南燧石含有沥青质，沥青质的存在抑制了碱－集料反应的进行。

从岩石学矿物学研究碱—集料反应

本文采用快速压蒸测长法研究了各种岩石和矿物的碱活性.岩石包括各种岩浆岩、沉积岩和变质岩.矿物包括各种结构的硅酸盐矿物,如岛状、链状、架状和层状硅酸盐.并用x-射线、光学显微镜、电子显微镜研究了反应程度和变化.结果表明,层状结构的硅酸盐矿物、如粘土类、云母类、蛭石、绿泥石等并不产生碱性膨胀.有些千枚岩、泥板岩和硬砂岩之所以膨胀是由于其中含有玉髓或共生、新生的微晶石英,而不是由于其中含有层状结构的硅酸盐.因此碱—集料反应分成两类,即碱—硅酸盐反应和碱—碳酸盐反应.所谓的碱—硅酸盐反应可能是不存在的.这一结论对于碱—集料反应的分类以及鉴定集料的碱活性均有理论意义和实际意义。、

石英的显微结构与碱活性

在所有碱一集料反应事例中,硅质集料引起的破坏最多。蛋白石、典型的玉髓碱活性最高、粗晶石英为非活性。但是介于二者之间的微晶石英、具有波状消光的石英是否具有碱活性,则很不确定。例如,Dolav-Mantuani认为波状消光角小于15°为非活性石英。

论混凝土碱-集料反应

本文介绍了碱-集料反应的类型、事例以及怎样鉴定发生碱-集料反应的活性集料的方法,提出了使用碱活性集料时应注意的问题。可供混凝土工程建设的参考。一、碱-集料反应简介水泥中的碱与混凝土中的某些集料会发生化学反应,引起混凝土膨胀、开裂,甚至破坏,称为碱-集料反应。自1940年美国的 T.E.Stanton 发现了由碱-集料反应引起混凝土工程破坏以来,对这方面的研究得到了广泛的重视。到1986年已召开了七次国际性碱-集料反应会议。

混凝土碱—集料反应的综合判定

混凝土的开裂破坏原因是多方面的。必须深入地综合研究才能肯定破坏是否是碱-集料反应所引起。本文对工程中的破坏试体取样用光学显微镜、电镜、x-射线分析、能谱分析等进行了仔细研究,并将试体中集料取出进行膨胀试验。根据反应产物的成分,集料反应进行碱的富集,试块内部的开裂以及集料中含有玉髓等特征判定发生了碱-集料反应的破坏作用,同时测长试验也证实集料具有明显的碱的活性。通过综合分析确证破坏是由于碱-集料反应引起的。