碱-硅酸反应对混凝土力学性能的影响.pdfVIP

第10卷 第2期 中国水利水 电科学研究院学报 v。1．10No．2 2012flE6fiJ JournalofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch J “。，2012 文章编号 ：1672—3031(2012)02—0105—07 碱一硅酸反应对混凝土力学性能的影响 刘晨霞，陈改新，王秀军，孔祥芝 (中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控 国家重点实验室，北京 100038) 摘要：采用实际工程活性骨料，并参照工程配合比，成型混凝土抗压、劈拉、抗弯和轴向拉伸试验试件。经过 28d标准养护后 ，移入温度60+1℃，相对湿度为90％～95％的养护箱 中，使碱一骨料反应加速进行 。在混凝土达到 不同的膨胀量时取出，进行力学性能测试 。结果表明，混凝土的劈裂抗拉强度、抗弯强度和轴 向抗拉强度随碱一 骨料反应膨胀量的增大而降低。用相对动弹性模量表征混凝土的损伤，根据混凝土力学性能和损伤量的对应关 系，初步得 出了ASR混凝土的力学性能衰减模型。 关键词 ：碱一硅酸反应 ；预测模型；损伤量 中图分类号 ：TV431 文献标识码 ：A 1 研究背景 碱一骨料反应 (AlkaliAggregateReaction简称AAR)是指硬化混凝土 中的碱与骨料 中的活性矿物发 生化学反应 ，导致混凝土发生膨胀 、开裂甚至破坏的现象 。碱一骨料反应类型主要有碱一硅酸反应 (Alkali—silicaReaction简称ASR)和碱一碳酸盐反应 (Alkali—carbonateReaction简称ACR)。自20世纪40 年代美国首次发现碱一骨料反应 (AAR)以来 ，先后在加拿大、法国、南非 、英国等地区都发现了AAR 引起 的混凝土裂缝和破坏…。AAR是引起混凝土耐久性下降的主要原 因之一 ，因为AAR的危害不仅 在于使混凝土结构 的承载力降低 ，而且还引发裂缝 ，加剧 了环境水及其它介质的腐蚀和冻融等破坏 作用 ，从而大大缩短混凝土建筑物的使用寿命 。AAR被认为是混凝土的 “癌症”，潜伏期长 ，一旦发 生 ，无法治愈 ，难于补救处理。 尽管 自Stanton 首次发现AAR以来 ，各 国学者知道 了AAR并对其进行了大量研究，但大部分研 究主要是针对AAR的机制和抑制AAR膨胀的措施 。而对AAR造成的混凝土损伤及对力学性能影响的 研究却非常有限。此外 ，大量公开的研究资料主要涉及的是砂浆而非混凝土。由于ACR远没有ASR 普遍 ，近年来对AAR的研究主要集 中在ASR方面。我国混凝土工程使用 的骨料中有许多是硅质骨料 或含硅质矿物的骨料 ，本文所涉及的AAR问题均是关于ASR的。温度是碱一骨料反应的主要影响因 素 ，作者通过研究碱一硅酸反应速率常数与养护温度之间的关系 ，用等效时间公式估算出试验所用 砂岩骨料混凝土60~C膨胀 1个月相当于20℃膨胀 5年左右 。因此 ，本文参照工程实际配合 比，成型抗 压 、劈拉 、抗弯和轴 向拉伸试验试件 ，试件拆模后放在温度为20+1℃，相对湿度95％以上的养护室 养护28d，然后移入温度为60+1oC，相对湿度为90％～95％的养护箱 中，使AAR加速进行 ，、在混凝土 达到不 同的膨胀量时取 出，进行混凝土力学性能试验 ，研究AAR膨胀和混凝土损伤及力学性能变化 之间的关系 ，以期为受AAR损害混凝土的老化程度和安全性评估提供基本资料 。 2 混凝土原材料和配合 比 2．1 原材料 试验所用水泥为42．5中热硅酸盐水泥 ，水泥的化学成分见表 1。 收稿 日期 ：2011-09—29 作者简介 ：刘晨霞(1977一)，女 ，工程师 ，主要从事水工材料研究。E—mail：liucx@iwhr．com 一 105 — 碱一硅酸反应对混凝土力学性能的影响 刘晨霞 陈改新 王秀军 孔祥芝 依据 《水泥压蒸安定性试验方法》(GB／T750)，对42．5中热硅酸盐水泥进行 了的压蒸膨胀率检 验 ，检测结果为0．023％，满足 《水工混凝土试验规程》(SL352—2006)“2．37骨料碱活性检验”中对水泥 压蒸膨胀率小于0．2％的要求 。