堿骨料反應(yīng)裂縫是指由于混凝土發(fā)生堿骨料反應(yīng)而導(dǎo)致的開裂。
具有如下特點(diǎn):
(1)如果混凝土不受約束(無筋或少筋)的情況下,堿骨料反應(yīng)裂縫呈網(wǎng)狀(龜背紋),裂縫網(wǎng)接近六邊形,裂縫從網(wǎng)結(jié)點(diǎn)三分岔開,夾角約120°,在較大的六邊形之間還可以再發(fā)展出小裂縫。
(2)當(dāng)堿骨料反應(yīng)受到鋼筋或外力的約束時,其膨脹力將垂直于約束力的方向,而膨脹裂縫則平行于約束力的方向,出現(xiàn)順筋裂縫。
(3)大體積無筋混凝土的堿骨料反應(yīng)膨脹裂縫的深度可達(dá)數(shù)十厘米,寬度可達(dá)25px左右。
(4)鋼筋混凝土的堿骨料膨脹裂縫的深度一般不會超過保護(hù)層厚度,寬度多為(0.3~0.5)mm。
(5)堿骨料反應(yīng)裂縫通常伴隨有滲出物,多為半透明的乳白色或黃褐色,有時也呈茶褐色或黑色。
(6)與收縮產(chǎn)生的網(wǎng)狀裂縫有相似處,但收縮裂縫出現(xiàn)的時間較早,多在施工后若干天內(nèi)。而堿骨料反應(yīng)裂縫則出現(xiàn)較晚,多在施工后數(shù)年甚至10~20年后。

堿骨料反應(yīng)裂縫
堿骨料反應(yīng)裂縫出現(xiàn)的原因有以下幾點(diǎn):
(1)骨料中的活性硅與水泥水化反應(yīng)生成的堿性材料、或外加劑中含有的堿性材料、或外界帶入的堿性材料(如養(yǎng)護(hù)水、地下水、臨近結(jié)構(gòu)中的堿溶液等)發(fā)生緩慢的膨脹性化學(xué)反應(yīng),將可能逐漸導(dǎo)致混凝土開裂。
(2)堿-硅反應(yīng)的結(jié)果將會形成一種膨脹性的膠凝體,這個膠凝體會吸收結(jié)構(gòu)其它部分的水分,這將導(dǎo)致局部膨脹同時還伴隨著產(chǎn)生了張應(yīng)力,最終造成結(jié)構(gòu)的完全破壞。
(3)在某些情況下,碳酸鹽類巖石參與到與堿發(fā)生的化學(xué)發(fā)應(yīng)中,結(jié)果將產(chǎn)生有害的膨脹并引起開裂。這些有害的堿-碳反應(yīng)主要與粘性土的白云灰?guī)r密切相關(guān),這些白云灰?guī)r具有非常細(xì)的紋理結(jié)構(gòu)(隱晶質(zhì)的)。受影響的混凝土呈現(xiàn)出網(wǎng)狀裂縫。這種反應(yīng)與堿-硅反應(yīng)的不同之處在于裂縫中不存在膠凝體的堆積。
預(yù)防措施:
(1)控制水泥含堿量。
(2)控制混凝土含堿量。
(3)控制使用堿活性骨料。
(4)使用能抑制堿骨料反應(yīng)的摻合料,如粉煤灰、礦渣、硅粉等。
(5)使用引氣劑,緩解堿骨料反應(yīng)帶來的膨脹壓力。
(6)隔絕水、空氣的來源。
日本的做法:
堿骨料反應(yīng)條件是在混凝土配制時形成的,即配制的混凝土中只有足夠的堿和反應(yīng)性骨料,在混凝土澆筑后就會逐漸反應(yīng),在反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)量吸水膨脹和內(nèi)應(yīng)力足以使混凝土開裂的時候,工程便開始出現(xiàn)裂縫。這種裂縫和對工程的損害隨著堿骨料反應(yīng)的發(fā)展而發(fā)展,嚴(yán)重時會使工程崩潰。有人試圖用阻擋水分來源的方法控制堿骨料反應(yīng)的發(fā)展,例如日本從大孤到神戶的高速公路松原段陸地立交橋,橋墩和梁發(fā)生大面積堿骨料反應(yīng)開裂,日本曾采取將所有裂縫注入環(huán)氧樹脂,注射后又將整個梁、橋墩表面全用環(huán)氧樹脂涂層封閉,企圖通過阻止水分和濕空氣進(jìn)入的方法控制堿骨料反應(yīng)的進(jìn)展,結(jié)果僅僅經(jīng)過一年,又多處開裂。因此世界各國都是在配制混凝土?xí)r采取措施,使混凝土工程不具備堿骨料反應(yīng)的條件。
措施詳解:
1、控制水泥含堿量自1941年美國提出水泥含量低于0.6%氧氣化鈉當(dāng)量(即Na2O+0.658K2O)為預(yù)防發(fā)生堿骨料反應(yīng)的安全界限以來,雖然對有些地區(qū)的骨料在水泥含量低于0.4%時仍可發(fā)生堿骨料反應(yīng)對工程的損害,但在一般情況下,水泥含量低于0.6%作為預(yù)防堿骨料反應(yīng)的安全界限已為世界多數(shù)國家所接受,已有二十多個國家將此安全界限列入國家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。許多國家如新西蘭、英國、日本等國內(nèi)大部分水泥廠均生產(chǎn)含堿量低于0.6%的水泥。加拿大鐵路局則規(guī)定,不訟是否使用活性骨料,鐵路工程混凝土一律使用含堿量低于0.6%的低堿水泥。
2、控制混凝土中含堿量由于混凝土中堿的來源不僅是從水泥,而且從混合材、外加劑、水,甚至有時從骨料(例如海砂)中來,因此控制混凝土各種原材料總堿量比單純控制水泥含堿量更重要。對此,南非曾規(guī)定每立方米混凝土中總堿量不得超過2.1kg,英國提出以每立方米混凝土全部原材料總堿量(Na2O當(dāng)量)不超過3kg,已為許多國家所接受。
3、對骨料選擇使用如果混凝土含堿量低于3kg/m3,可以不做骨料活性檢驗(yàn),如果水泥含堿量高或混凝土總堿量高于3kg/m3,則應(yīng)對骨料進(jìn)行活性檢測,如經(jīng)檢測為活性骨料,則不能使用,或經(jīng)與非活性骨料按一定比例混合后,經(jīng)試驗(yàn)對工程無損害時,方可按試驗(yàn)規(guī)定的比例混合使用。
4、摻混合材摻某些活性混合材可緩解、抑制混凝土的堿骨料反應(yīng)。根據(jù)各國試驗(yàn)資料,摻S——10%的硅灰可以有效的抑制堿骨料反應(yīng),據(jù)悉冰島自 1979年以來,一直在生產(chǎn)水泥時摻5—7.5%硅灰,以預(yù)防堿骨料反應(yīng)對工程的損害。另外摻粉煤灰也很有效,粉煤灰的含堿量不同,經(jīng)試驗(yàn),即使含堿量高的粉煤灰,如果取代30%的水泥,也可有效地抑制堿骨料反應(yīng)。另外常用的抑制性混合材還有高爐礦渣,但摻量必須大于50%才能有效地抑制堿骨料反應(yīng)對工程的損害,現(xiàn)大美、英、德諸國對高爐礦渣的推薦摻量均為 50%以上。
5、隔絕水和濕空氣的來源如果在擔(dān)心混凝土工程發(fā)生堿骨料反應(yīng)的部位能有效地隔絕水和空氣的來源,也可以取得緩和堿骨料反應(yīng)對工程損害的效果。
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