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抗渗及抗冻砼碱集料活性反应 　　摘要:本文阐述了什么是砼的碱集料活性反应,砼的碱集料活性反应的条件、类型、影响,同时分析了水泥中的碱、混合材中掺入其他活性材料、添加剂中碱、对骨料选择以及拌和水的存在形式,从而提出预防碱集料反应发生的主要办法。实现抗渗及抗冻砼等工程设计的时代课题。 　　关键词:砼 抗渗性 抗冻性 碱集料活性反应危害 防止办法 　　 　　一、什么是砼的碱集料活性反应 　　 　　砼的碱集料活性反应,是指砼原材料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱性氧化物与所用集料中的活性成分反应,在砼浇筑成型后很长的若干年逐渐反应,反应后生成的结晶物质容易吸水膨胀,使砼产生内部应力而膨胀开裂,导致砼失去设计性能而影响抗渗及抗冻的功能。由于碱活性集料经搅拌后大体上呈均匀分布,所以一旦发生碱集料活性反应,砼内各部分均产生膨胀应力,使砼自身膨胀,发展严重的只能拆除,无法补救,因此加强抗渗及抗冻砼的碱集料活性反应研究。及其采取必要的措施去预防碱集料活性反应的发生已成为工程的时代课题。 　　 　　二、砼碱集料活性反应发生的条件 　　 　　砼碱集料活性反应发生的条件有:一是碱、碱集料和水;二是砼中含有活性的碱性氧化物如二氧化硅、氧化钠等,它们在和氧化钙结晶度越好,砼中含有的活性越小,二氧化硅的结晶缺陷越弱,碱活性的膨胀率要小,对砼的伤害越小,反之越大;三是潮湿的环境,有充足的水分或湿气。 　　 　　三、砼碱集料活性反应类型 　　 　　3.1碱硅酸反应 　　碱硅反应是集料的活性硅成分和水泥中碱之间的反应。砼中含有二氧化硅,活性的二氧化硅分为定形的二氧化硅和无形的隐晶质、微晶质及玻璃质的二氧化硅,这些活性材料存在于蛋白石或玉髓、燧石、硅质石灰石、流纹石、安山凝灰岩与千纹岩中。由于形成了碱硅凝胶,集料界面发生蚀变。这种胶体是“无限膨胀型”的,在吸水后有增加体积的趋向。此胶体受到周围水泥净浆的制约,产生它的内应力,导致水泥浆的膨胀、开裂和破坏。通常我们认为,只有在水泥中的总碱量较高,同时集料中又含有活性二氧化硅的情况下,在水作为媒介的前提下,才会发生上述有害???应。碱集料反应通常进行得很慢,所引起的破坏往往经过若干年后才能表现出来。水分存在是碱集料反应必不可缺少的条件之一,由自然水引发的砼的渗透性对碱集料反应影响有很大。如果是在干湿和冻融交替的情况下,碱活性反应得到加速,提高温度也将使反应加速。 　　3.2碱硅酸盐反应 　　1965年基洛物对加拿大的诺发?斯科提亚地方的砼膨胀开裂进行研究发现:“(1)形成膨胀岩石属于粘土质岩、千枚岩等层状硅酸盐矿物;(2)膨胀过程较碱硅酸反应缓慢得多;(3)能形成反应环的颗粒非常少;(4)与膨胀量相比析出的碱硅胶过少。” 　　又进一步研究,发现诺发?斯科提亚地方的碱性膨胀岩中,蛭石类矿物的基面间沉积物是可浸出的,在沉积物被浸出后吸水,使基面间距由10A°增大到12A°致使体积膨胀,引起砼内部膨胀应力;因此认为这类碱骨料反应与传统的碱硅酸反应不同,并命名为碱硅酸盐反应。对此,国际学术界有争论。我国学者唐明述对此也进行研究,他从全国各地收信了上百种矿物及岩石样品,从矿物和岩石学角度详细研究了其碱活性程度。研究表明,所有层状结构的硅酸盐矿物如叶蜡石、蛇纹岩、伊里石、绿泥石、云母、滑石、高岭石、蛭石等均不具碱活性,有少数发生碱膨胀的,经仔细研究,其中均含有玉髓、微晶石英等含活性氧化硅性的氧化硅矿物,从而证明这仍属于碱硅酸反应。这一结论与基洛特起初发现的四个特点也并不矛盾。这个研究报告在第8届国际碱骨料反应学术会议上发表后,得到许多知名学者的赞同。但由于这种反应膨胀进程缓慢,用常规检验碱硅酸反应的方法无法判断其活性;因此,在进行骨料活性和碱骨料反应膨胀检验时,还必须与一般碱硅酸反类型有所区别。通过差热分析(DTA)和测长结果表明,白云石的反应速率是随着白云质岩石的膨胀速率增加而增长的,它们均是集料碱性pH值的增函数;pH值越高,反应越快,膨胀也越大。当溶液pH值低于12时,反应速率几乎趋于零;相应地,岩石也几乎不发生膨胀。 　　3.3 其它碱集料反应 　　当集料中含有硫酸盐时,会与硬化水泥浆发生反应,使砼产生侵蚀。受硫酸盐侵蚀的砼表面呈稍白特征色,损坏通常先从棱角开始,随后进一步开裂与剥落,致使砼呈脆性和松散状态。一般情况下,侵蚀速度随硫酸根离子浓度提高而加快,但在硫酸根离子浓度达到一定值时(约为0.5%～1%),侵蚀随浓度提高而加快的速度减缓。其次,除硫酸盐浓度之外,砼侵蚀的速度还取决于水泥反应中失去硫酸盐可获得的补充速度,当砼一侧处于含硫酸盐水的压力之下时,侵蚀速度将最大。相反,当砼被完全埋置,则侵蚀情况将缓和得多。 　　 　　四、砼碱集料对碱活性反应的危害 　　 　　许多