浅谈碱集料反应试验及其在京沪高铁工程中的应用

近年来，碱集料的反应遍布于水利大坝、公路、铁路等等各类建筑工程，对工程造成了严重的破坏，国内外的科学家们也在研究探讨有效的抑制措施。本文通过对碱集料的试验操作，主要介绍京沪高铁三标碱集料反应试验项目和内容。

硅灰类型对碱集料反应的影响及机理分析

采用快速砂浆棒法研究了原状硅灰和增密硅灰对活性骨料碱集料反应(AAR)的影响,采用岩相法分析了增密硅灰发生反应后的形貌及膨胀开裂现象。结果表明:原状硅灰可以明显地抑制活性骨料发生AAR,增密硅灰则会加剧碱硅酸反应(ASR);原状硅灰颗粒微小,在砂浆中分散均匀,主要发生火山灰反应,消耗砂浆孔溶液中的碱,降低孔溶液的pH值,且形成的低钙硅比C-S-H凝胶还能进一步捕捉体系中的碱,从而抑制发生AAR;增密硅灰中的部分颗粒难以在砂浆搅拌过程中充分破碎和分散,会与碱发生ASR而非火山灰反应,形成的ASR凝胶吸水膨胀,加剧了活性骨料的AAR和膨胀。

基于Arrhenius方程预测既有构件混凝土材料的潜在AAR安全性

针对具有潜在碱集料反应(AAR)影响的既有构件混凝土,探索了基于Arrhenius方程描述的反应动力学原理快速预测其AAR安全性的方法。以碱含量分别为2.99、3.89 kg/m^3两组混凝土为对象,综合混凝土材料组成与孔溶液碱度、芯样试体实验室快速膨胀数据拟合和Arrhenius模型寿命计算,结果表明:养护温度和养护液碱度对混凝土试体的膨胀具有明显的促进作用;根据高温、高碱条件下快速膨胀试验和拟合结果,可以获取混凝土在实际孔溶液碱度和常温条件下的膨胀速率常数和预期服役寿命;碱含量分别为2.99、3.89 kg/m^3的两组混凝土,其AAR风险预测结果有显著差别。建立混凝土AAR性能快速试验方法和优化基于AAR反应动力学的寿命预测模型是发展基于性能的混凝土AAR耐久性设计和评估的发展方向。

箍筋弯曲部断裂分布对RC长梁受剪性能影响

[目的]探究碱集料反应(AAR)导致的箍筋弯曲部断裂劣化对RC长梁抗剪性能的影响.[方法]采用人工方法模拟箍筋弯曲部断裂,通过三点加载调查试验梁宏观受剪性能,并在试验的基础上使用有限元软件Diana模拟试验梁的受剪承载行为.[结果]研究结果表明:相比完好梁,支点附近箍筋下端弯曲部断裂以及箍筋下端弯曲部全部断裂的缺陷梁的受剪承载力分别下降了10.0%和12.6%;仅加载点附近箍筋下端弯曲部断裂的缺陷梁下降了0.1%;支点附近箍筋下端和加载点附近箍筋上端弯曲部均断裂的缺陷梁则下降了18.6%.[结论]支点附近箍筋下端弯曲部断裂弱化了拱机制,降低了混凝土抗剪贡献;加载点附近箍筋上端弯曲部断裂降低了侧肢在与主斜裂缝相交位置的抗拉力,从而减弱了箍筋参与桁架机制的抗剪贡献,而下端弯曲部断裂对抗剪的影响并不明显;当支点附近箍筋下端弯曲部和加载点附近箍筋上端弯曲部同时断裂时,拱机制和桁架机制均受到削弱,承载力下降最为显著.