鹼骨料反應

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鹼骨料反應是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞。

關於中國文字的起源主要有兩種觀點：起源於刻畫符號和「圖畫文字」起源說。我們現在已知的最早的文字是安陽殷墟出土的甲骨文。

目錄

名詞解釋

鹼骨料反應是指水泥中的鹼性氧化物含量較高時，會與骨料中所含的二氧化硅發生化學反應 ，並在骨料表面生成鹼-硅酸凝膠，吸水後會產生較大的體積膨脹，導致混凝土脹裂現象。

類型

鹼-骨料反應的類型主要為以下兩種

1、鹼-硅酸反應（Alkali-Silica Reaction，簡稱ASR），是指混凝土中的鹼與不定型二氧化硅的反應；

2、鹼-碳酸鹽反應（Alkali-Carbonate Reaction，簡稱ACR），是指混凝土中的鹼與某些碳酸鹽礦物的反應。

鹼-骨料反應是固相與液相之間的反應，起發生具備三個要素：Ⅰ鹼活性骨料；Ⅱ有鹼存在（K、Na等離子）；Ⅲ水。

有人試圖用阻擋水分來源的方法控制鹼骨料反應的發展，例如筆者見過的日本從大孤到神戶的高速公路松原段陸地立交橋，橋墩和梁發生大面積鹼骨料反應開裂，日本曾採取將所有裂縫注入環氧樹脂，注射後又將整個梁、橋墩表面全用環氧樹脂塗層封閉，企圖通過阻止水分和濕空氣進入的方法控制鹼骨料反應的進展，結果僅僅經過一年，又多處開裂。因此世界各國都是在配製混凝土時採取措施，使混凝土工程不具備鹼骨料反應的條件。

機理

鹼—硅酸反應(ASR）

反應機理：Na+(K+)+SiO₂+OH-→Na(K)-Si-Hgel

膨脹機理：吸水後的鹼硅酸凝膠體體積遠遠大於反應前固體體積，最大時體積可增大3倍以上，大量凝膠體在混凝土骨料界面區的積聚、膨脹，導致混凝土沿着界面產生不均勻膨脹、開裂。

鹼—碳酸鹽反應(ACR）

反應機理：鹼與白雲石發生反應,去白雲化。

(1)CaMg(CO₃)₂+2ROH=Mg(OH)₂+CaCO₃+R₂CO₃

(2)R₂CO₃+Ca(OH)₂=2ROH+CaCO₃

膨脹機理：Gillott：黏土吸水膨脹，從而造成破壞作用。一方面，R+、OH-和水等進入受限制的緊密空間產生膨脹，另一方面，固相反應產物的框架體積的增大以及水鎂石和方解石晶體生長形成的結晶壓，產生膨脹應力。

發生條件

(1) 混凝土中鹼含量：過量的Na2O(Na2O+0.66K2O)

來自水泥、外加劑、摻合料、骨料、拌合水等組分及周圍環境。

低鹼水泥：鈉、鉀含量小於0.6%的水泥稱為低鹼水泥。

發生鹼骨料反應的鹼含量範圍：高活性的硅質骨料(如蛋白石)，大於2.1kg/m3；中等活性的硅質骨料，大於3.0kg/m3;鹼—碳酸鹽反應活性骨料，大於1.0kg/m3。

(2) 鹼活性骨料

含活性二氧化硅的岩石分布很廣，鹼—碳酸鹽反應活性的只有黏土質白雲石質石灰石。充分掌握骨科鹼活性的情況，建立鹼活性骨料分布圖。

(3) 潮濕環境

現有的現場資料充分證明，絕大部分混凝土構築物在季節性氣候變化的暴露條件下，其內部的相對濕度足以維持膨脹性AAR，因此在沙漠地帶的大多數公路、大壩以及乾燥氣候條件下的橋面和柱也可能保持內部濕度而斷續發生膨脹反應。同時，在控制環境條件下，室內的大型混凝土構件也能長期維持適當的相對濕度。因此雖然水是鹼-骨料反應發生的必要條件之一，但是並沒有好的方法預防這一點。

影響因素

1）混凝土鹼含量

鹼含量越高，鹼骨料反應膨脹開裂越嚴重；硅質集料的活性越高，其「安全總鹼含量」越低。

2）活性骨料含量與尺寸：每種活性骨料都存在一個最不利摻量範圍，這與混凝土中活性SiO2/鹼含量有關

3）礦物摻合料：可有效抑制鹼骨料反應對混凝土的破壞。

4）環境溫度與濕度：高溫、高濕環境對鹼骨料反應有明顯加速作用。

5）其它因素：

摻入引氣劑，可在一定程度上減小鹼骨料反應膨脹；

骨料顆粒級配的影響：對於不同的活性二氧化硅含量，存在一個不同的最不利顆粒尺寸，此時的膨脹壓力最大。

受力狀態：受外約束力作用越大，膨脹開裂越小。