关于混凝土工程碱集料反应,在国外早已经引起相当的重视,我国在20世纪90年代初,发现有些立交桥、铁路桥梁、机场跑道及一些工业与民用建筑也受到混凝土碱集料反应的破坏,引起了国家有关部门的高度重视,尤其是近几年,国家有关部门相继制定了一些预防混凝土碱集料反应的政策与法规。这些法规对于施工企业积极开展防止混凝土的碱集料反应的活动,起到极大的指导作用。下面是鲁班乐标带来的关于混凝土工程中的碱集料反应的主要内容介绍以供参考。
碱集料有哪些反应、碱是从哪里来、混凝土碱活性集料的种类、混凝土结构工程按所处环境如何分类以及混凝土碱集料反应预防措施等等,是我们最为关注的问题。
(1)混凝土的碱和环境中可能掺入的碱与混凝土集料(砂、石等)中的碱活性矿物成分,在混凝土固化后缓慢地发生化学反应,产生胶凝物质吸收水分后会发生膨胀,最终导致混凝土从内向外延伸开裂和损毁的现象,简称“AAR”。它严重影响了混凝土的正常寿命,破坏了混凝土的内部质量,危及到了工程结构的安全,也危害了人民生命和财产的安全。这种现象可以说是混凝土碱集料反应的结果。
(2)既然是混凝土中的碱在起到破坏作用,那么它是从哪里来的呢?这就引申出混凝土中的碱含量的问题,混凝土中的碱含量是来自水泥、各种化学外加剂及矿粉掺合料的游离钾、钠离子量之和。以当量Na2O计,单位为kg/m3,也就是:混凝土碱含量=水泥碱含量(等当量Na2O百分含量×单方水泥用量)+外加剂碱含量+掺合料中有效碱含量。
(3)混凝土碱活性集料的种类
混凝土中的集料,主要是指砂、石集料,它们的内部含有能与混凝土中的游离钾、钠发生化学反应的成分,其反应生成吸水膨胀的岩石或矿物,称之为碱活性集料,它的分类是以按砂浆棒长度膨胀法进行试验,视其膨胀量的大小分为四种:
1)A种:非碱活性集料,膨胀量小于或等于0.02%;
2)B种:低碱活性集料,膨胀量大于0.02%,小于或等于0.06%;
3)C种:碱活性集料,膨胀量大于0.06%,小于或等于0.1%;
4)D种:高碱活性集料,膨胀量大于0.1%。
(4)混凝土结构工程按所处环境分类:
既然碱来自混凝土的组成材料,同时又不可避免,这就需要了解混凝土工程所处的环境是如何分类,以方便施工中采取积极的预防措施。
Ⅰ类工程:干燥环境,不直接接触水、空气相对湿度长期低于80%的工业与民用建筑工程。如居室、办公室、非潮湿条件下生产的工业厂房、仓库等建筑。
Ⅱ类工程:潮湿环境,直接与水接触的混凝土工程:干湿交替环境,潮湿土。如水处理工程、水坝、水池、桥墩、护坡;混凝土桥梁、公路路面、飞机跑道、铁道轨枕、地铁工程、隧道、地下构筑物、建筑物地下室或基础工程等。
Ⅲ类工程:外部有供碱环境、并处于潮湿环境。如处于高含碱地区的混凝土工程,接触为融化冰雪而铺洒盐碱的城市混凝土道路、桥梁、下水道工程,以及处于盐碱化学工业污染范围内的工程。
(5)混凝土碱集料反应预防措施:
我们了解了混凝土所接触的环境种类和对混凝土中与碱起化学反应集料分别按膨胀量的大小进行分类。因此在混凝土结构施工中,为了预防混凝土的碱集料反应,在施工中应遵循如下的要求:
1)在Ⅰ类环境施工的工程中,可不采取预防混凝土碱集料反应的措施,但结构混凝土的外露部分需采取有效的防水措施,如涂饰涂料或粘贴饰面砖等。
2)对于在Ⅱ类环境施工的工程,对混凝土中的碱含量有如下要求:
a.应当优先选用低碱水泥、低碱掺合料及低碱或无碱型外加剂。
b.使用非碱活性集料(A种)配制的混凝土,其混凝土的含碱量不受限制。
c.使用低碱活性集料(B种)配制的混凝土,其混凝土的含碱量不应超过5kg/m3。
d.使用碱活性集料(C种)配制的混凝土,其混凝土的含碱量不应超过3kg/m3。
e.高碱活性集料(D种)严禁使用在Ⅱ、Ⅲ类环境施工的工程上。
3)对于Ⅲ类环境的工程,除采取Ⅱ类环境时的预防措施外,还要防止环境中的碱渗入混凝土中,如采取做防水层的隔离措施,否则应使用非碱活性集料(A种)配制混凝土。
预防混凝土的碱集料反应以上只谈到一些原则,要想比较详细的了解和深入探讨这个问题,请看阅有关的技术资料和技术规程。但要注意承建工程建设的施工企业,在承接Ⅱ、Ⅲ类环境中的混凝土工程时,必须承担所施工程20年内不发生混凝土碱集料反应损害的施工责任。
(6)预防混凝土碱集料反应使用的材料及其他的一些规定:
1)对于使用在Ⅱ、Ⅲ类环境工程中的水泥、砂、石、外加剂、掺合料等混凝土中的组成材料,进场时必须有相关的技术监督部门或法定检测单位出具的检测报告,对碱含量和集料活性需做出明确的结论。
2)使用商品混凝土及外购混凝土制品,应向厂家提出预防混凝土碱集料反应的要求。在商品混凝土或混凝土制品出厂时,必须向用户提供材料的碱含量、碱活性等级,并对混凝土中的总碱含量做出评估。
3)在Ⅱ、Ⅲ类环境中施工时,施工企业必须有预防混凝土碱集料反应的技术措施,对使用的配合比、混凝土强度试验报告和混凝土碱含量评估等资料,必须齐全,真实存档备案。
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