Word版本，下載可自由編輯水工混凝土的堿骨料反應(yīng)問題下面是我給大家?guī)黻P(guān)于水工混凝土的堿骨料反應(yīng)問題的相關(guān)內(nèi)容，以供參考。

1、水工混凝土與一般混凝土的差異

從混凝土的堿骨料反應(yīng)行為考慮，水工混凝土與一般混凝土至少存在以下5個方面的差異：

(1)骨料粒徑較大。水工混凝土最大骨料粒徑普通為150mm，而且所占的比例較高，80～150mm骨料大約占骨料總量的30％以上。而一般混凝土最大骨料粒徑普通不超過40mm，一些水泥制品的骨料粒徑甚至不超過20mm。

(2)混凝土強(qiáng)度等級較低。除了一些特別部位外，水工混凝土的強(qiáng)度等級普通較低。特殊是重力壩，混凝土強(qiáng)度等級更低。以三峽主體工程為例，大壩內(nèi)部混凝土90d齡期的設(shè)計強(qiáng)度僅為15MPa，大壩外部混凝土90d齡期的設(shè)計強(qiáng)度僅為20MPa，水位變化區(qū)外部混凝土90d齡期的設(shè)計強(qiáng)度僅為25MPa。而一般混凝土28d齡期的設(shè)計強(qiáng)度普通為30～40MPa。60MPa以上的高強(qiáng)混凝土也已經(jīng)較普遍地被采納。道路混凝土28d齡期的設(shè)計強(qiáng)度普通也在30MPa以上。

(3)膠凝材料用量較少。因為考慮到水化熱，除了特別部位外，水工混凝土的膠凝材料用量通常較低，普通不超過200kg/m3。而一般混凝土膠凝材料用量都在300kg/m3以上，甚至超過400kg/m3。

(4)長久處于濕潤環(huán)境中。因為水工建造物的特別性，水工混凝土普通長久處于飽水狀態(tài)。即便是在水上部份，因為水工建造物體積特殊大，內(nèi)部的水份難以蔓延蒸發(fā)，僅僅因為膠凝材料的水化而消耗掉一部分拌合水，這是十分有限的。而且因為毛細(xì)管作用，下部的水也會蔓延上來。而對于一般混凝土，因為大部分建造物都處于地面以上，它們的干濕狀態(tài)受環(huán)境控制。在一些干燥地區(qū)，混凝土可能較長時光地處于干燥狀態(tài)。即便在一些多雨濕潤地區(qū)，混凝土也很難保持在飽水狀態(tài)下。

(5)壽命要求較長。水工建造物普通投資較大，建設(shè)期較長，因此，普通要求有較長的使用壽命。同時，因為水工建造物的特別重要性，通常對耐久性要求較高。三峽工程從1993年破土動工，到2023年結(jié)束，需花費17年的建設(shè)期。僅工程建設(shè)投資就高達(dá)500多億元。而且三峽大壩一旦浮現(xiàn)問題，將會殃及長江下游的七省一市，其后果是不堪設(shè)想的。在這些方面，其它混凝土工程是無法與水電工程相比的。因此，水電工程所要求的使用壽命普通較長。三峽工程的使用壽命要求長達(dá)數(shù)百年。而建工、道路等部門對混凝土使用壽命的要求普通為100年。特殊是道路混凝土，使用壽命僅要求40年。由于即便混凝土不發(fā)生堿骨料反應(yīng)，路面經(jīng)20～30年的磨損，局部沖擊，基礎(chǔ)不勻稱沉陷等因素，也需重建。從上述分析可以看出，在這5個方面，水工混凝土與一般混凝土有相當(dāng)大的差異，這也將導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)行為的較大差異。

2、骨料粒徑對堿骨料反應(yīng)膨脹及開裂的影響

在骨料粒徑對堿骨料反應(yīng)膨脹的影響方面，目前普遍認(rèn)為，對于硅質(zhì)骨料，當(dāng)骨料粒徑為0.15～0.80mm時砂漿棒的膨脹值最大。當(dāng)骨料粒徑增大時，砂漿棒的膨脹值顯著減小。還發(fā)覺，當(dāng)有粗骨料存在時，砂漿棒的膨脹將受到粗骨料的限制。從這些討論來看，似乎可以認(rèn)為水工混凝土比一般混凝土更平安。但更深化的討論卻表明，這種熟悉是不正確的。

(1)從骨料粒徑來看，盡管砂漿棒的膨脹隨骨料粒徑的增大而減小，但這種影響僅僅是當(dāng)骨料粒徑小于2.5mm時是顯著的。當(dāng)骨料粒徑超過2.5mm時，這一影響則不顯著。況且在水工混凝土中，也存在著較多的細(xì)骨料。假如這些細(xì)骨料是活性的話，仍然可能發(fā)生較嚴(yán)峻的堿骨料反應(yīng)，產(chǎn)生較大的膨脹。從這一點看，盡管水工混凝土的最大骨料粒徑可以比一般混凝土大好幾倍，但這并不足以使人們產(chǎn)生平安感。

(2)從粗骨料對砂漿膨脹的作用來看，粗骨料可以約束砂漿的膨脹，但這是有條件的。這一條件就是在堿的作用下，粗骨料的自由膨脹小于砂漿的自由膨脹。在混凝土中，假如細(xì)骨料和粗骨料都是非活性的，這就不存在著堿骨料反應(yīng)問題。假如細(xì)骨料是活性的，而粗骨料是非活性的，在這種條件下，明顯粗骨料的自由膨脹小于砂漿的自由膨脹。因此，粗骨料約束砂漿的膨脹是可能的。因為水工混凝土中粗骨料含量多于一般混凝土，因而，在水工混凝土中，這種約束作用則較強(qiáng)，使得混凝土表現(xiàn)出較小的膨脹。但是，這種約束作用是以兩相變形的不全都性為前提的。這種變形的不全都性勢必在界面產(chǎn)生拉應(yīng)力。假如這一拉應(yīng)力超過界面的抗拉極限，粗骨料周圍則會產(chǎn)生周邊縫。粗骨料粒徑越大，周邊縫也將越長。這些較大缺陷的存在也將影響混凝土的許多性能。假如細(xì)骨料是非活性的，而粗骨料是活性的話，明顯粗骨料的自由膨脹大于砂漿的自由膨脹。因而，粗骨料不能約束砂漿的膨脹。相反，而是砂漿約束粗骨料的膨脹。在這種條件下，粗骨料越多，混凝土的膨脹也越大。水工混凝土中的粗骨料含量是較多的，因而可能造成較大的危害。假如粗、細(xì)骨料都是活性的，普通而言，在早齡期，砂漿的自由膨脹大于粗骨料的自由膨脹，粗骨料可能約束砂漿的膨脹。但在晚齡期，粗骨料的自由膨脹可以超過砂漿的自由膨脹。此時，粗骨料不再約束砂漿的膨脹，反而增進(jìn)砂漿的膨脹。因此，粗骨料對堿骨料反應(yīng)膨脹的作用僅僅是延緩。

(3)從混凝土的開裂來看，對于不同粒徑的骨料，膨脹與開裂也是不全都的。曾經(jīng)發(fā)覺，對于0.15～0.80mm的骨料，當(dāng)試件的膨脹率為0.175%時，用立體顯微鏡觀看試件，在試件表面沒有找到任何裂紋。當(dāng)試件的膨脹率達(dá)到0.247%時，在部分試件表面觀看到裂紋。假如用5～10mm的骨料，試件的膨脹率不到0.040%時，全部試件都觀看到裂紋。這表明骨料粒徑較大時，盡管試件的膨脹率減小，但卻更簡單開裂。由此看來，試件的膨脹率隨骨料粒徑增大而減小并不意味著平安性提升。緣由在于：當(dāng)粗骨料粒徑較小時，堿骨料反應(yīng)所產(chǎn)主的膨脹應(yīng)力能夠較勻稱地分布在試件中，因而不一定產(chǎn)生開裂。但當(dāng)骨料粒徑較大時，堿骨料反應(yīng)所產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力則較強(qiáng)地集中在骨料周圍，局部應(yīng)力可能超過基體相的抗拉極限，因而產(chǎn)生開裂。水工混凝土的骨料粒徑是較大的，一旦發(fā)生堿骨料反應(yīng)，這種應(yīng)力集中也將較強(qiáng)，因而開裂的可能性也較大。從上述分析可以看出，在水工混凝土中骨料粒徑較大，而且數(shù)量較多。盡管這些大骨料與堿的反應(yīng)較慢，而且在適當(dāng)?shù)臈l件下可以約束砂漿的膨脹，但這并不意味著水工混凝土比其它混凝土更平安。恰恰相反，無論是從粗骨料對砂漿的作用來分析，還是從混凝土的開裂來分析，正是因為水工混凝土中的骨料粒徑較大，而且數(shù)量較多，一旦發(fā)生堿骨料反應(yīng)，水工混凝土將比一般混凝土更簡單破壞。

3、混凝土強(qiáng)度與堿骨料反應(yīng)破壞的關(guān)系

與其它混凝土相比，在通常狀況下，水工混凝土所要求的強(qiáng)度是較低的。而且水工混凝土通常是以90d齡期的強(qiáng)度作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，而其它混凝土通常是以28d齡期的強(qiáng)度作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。這表明水工混凝土在強(qiáng)度方面與其它混凝土有相當(dāng)大的差別?；炷翉?qiáng)度的差別在較大程度上反映了混凝土中硬化水泥石強(qiáng)度的差別。水工混凝土強(qiáng)度較低表明水工混凝土中硬化水泥石的強(qiáng)度較低。用細(xì)觀力學(xué)的辦法分析，硬化水泥石是基體相。當(dāng)骨料與堿發(fā)生反應(yīng)時，骨料產(chǎn)生膨脹，而硬化水泥石則約束骨料的膨脹。與此同時，硬化水泥石將受到一個拉應(yīng)力。當(dāng)這一拉應(yīng)力超過硬化水泥石的抗拉強(qiáng)度時，將發(fā)生開裂。

濕潤條件對堿骨料反應(yīng)膨脹的影響

堿骨料反應(yīng)發(fā)生的三個須要條件是：活性骨料的存在，混凝土中含有一定數(shù)量的堿，以及在混凝土中含有足夠的水份。在堿骨料反應(yīng)過程中水有三個作用：水是堿離子化的基礎(chǔ)。眾所周知，堿元素是十分活潑的，在水中，它很簡單形成堿離子。正是這種堿離子才干較簡單地與骨料中活性組分反應(yīng)，進(jìn)入骨料中去，形成反應(yīng)產(chǎn)物。假如以固—固相反應(yīng)的形式完成堿骨料反應(yīng)，那是相當(dāng)困難的。水是輸送堿的載體。水泥石中的堿溶解在水中后形成堿金屬離子，這些堿金屬離子在水溶液中能夠快速地蔓延到活性骨料的表面，與之發(fā)生反應(yīng)。假如沒有水的存在，水泥石中的堿是不簡單到達(dá)骨料表面的。水是堿骨料反應(yīng)膨脹的源泉。堿硅反應(yīng)所形成的反應(yīng)產(chǎn)物是堿硅凝膠，這種堿硅凝膠具有極強(qiáng)的吸水性，而且吸水后產(chǎn)生較大的膨脹。假如沒有水的存在，堿硅干凝膠是不產(chǎn)生體積膨脹的。如此看來，水在堿骨料反應(yīng)過程中起到相當(dāng)重要的作用。而恰恰是在這一方面，水工混凝土具備了極其優(yōu)越的條件。水工建造物普通長久處于水中，在這種環(huán)境下，混凝土的拌和水是不行能蒸發(fā)而失去的。固然，因為水泥的水化作用，可以消耗掉一部分拌和水，但外部的水可以利用水泥石的孔源源不斷地給以補(bǔ)充。因此，水工混凝土可以長久處于飽水狀態(tài)。這一“優(yōu)越”的條件經(jīng)常是其它混凝土所望塵莫及的。在這樣的條件下，混凝土中一旦存在著活性骨科和足夠數(shù)量的堿，它們便會充分地發(fā)揮其潛能去破壞混凝土結(jié)構(gòu)。由此看來，從環(huán)境條件上講，水工混凝土具有更大的危急性。

6、使用壽命要求與堿骨料反應(yīng)的關(guān)系

因為水電工程的巨額投資，較長的建設(shè)期，以及它的特別重要性。因而對水電工程有較長的使用壽命要求，這是非常正確的。對于大型水電工程，使用壽命應(yīng)當(dāng)?shù)竭_(dá)數(shù)百年。然而，也正是因為這一較長的使用壽命要求，為堿骨料反應(yīng)贏得了足夠的時光。普通來說，堿骨料反應(yīng)是一個較緩慢的過程，需要一個較長的時光。對于一些慢膨脹活性骨料，這一時光會更長。歐洲、北美等地浮現(xiàn)的堿骨料反應(yīng)破壞，通常也是建成后十幾年，甚至二十幾年后才浮現(xiàn)。英國澤西島的Val-de-da-Mare大壩建于1960年6月至8月，1970年～1971年冬天發(fā)覺因為堿骨料反應(yīng)而開裂。英格蘭西南部的3個水電站也是在建成十幾年才發(fā)覺混凝土地基因為堿骨料反應(yīng)而開裂的。美國的布克壩建于1922年，10年后發(fā)生較嚴(yán)峻的堿骨料反應(yīng)。加拿大魁北克省的博赫爾洛依斯水電站建于1928年，從20世紀(jì)40年月后間續(xù)發(fā)覺壩體因堿骨料反應(yīng)而浮現(xiàn)嚴(yán)峻的地圖狀開裂，并導(dǎo)致壩體各部位發(fā)生不同程度的位移，壩體北側(cè)平均每年向北移動1.7mm，進(jìn)水系統(tǒng)平均每年向下游移動1.9mm。法國的Chambon壩建于1929年～1934年間，1958年才浮現(xiàn)混凝土變形，1970年～1972年平均高度增長3.5mm·年，1976達(dá)到膨脹最高峰，大約為140μm/m·年，現(xiàn)已因堿骨料反應(yīng)而破壞，不能繼續(xù)使用，打算重建]。假如混凝土的使用壽命僅要求20年，一些問題可能被掩蓋掉，或者稍實行一些措施，堿骨料反應(yīng)還沒有造成嚴(yán)峻破壞，建造物已經(jīng)重建。但對于水電工程，這樣的要求是不夠的。在水電工程建設(shè)中，對堿骨料反應(yīng)必需要有更清晰的熟悉，哪些措施可以抑制堿骨料反應(yīng)，哪些措施僅僅是延緩堿骨料反應(yīng)，對于一些抑制措施，能夠抑制到什么程度，能否從根本上杜絕堿骨料反應(yīng)，等等。需要舉行更深化的討論。切不行一看到膨脹減小了，甚至減小到規(guī)定的判據(jù)以下了，就斷定不會發(fā)生堿骨料反應(yīng)。這樣的結(jié)論可能會留下無窮的后患，切不行掉以輕心。

7、結(jié)束語

上述比較了水工混凝土與一般混凝土的差異，并分析這些差異對堿骨料反應(yīng)的影響。利用比較發(fā)覺，在骨料粒徑、混凝土強(qiáng)度、膠凝材料用量、混凝土所處的環(huán)境以及建造物使用壽命要求等方面，水工混凝土與一般混凝土有相當(dāng)大的差異。這些差異以不同方式影響著水工混凝土堿骨料反應(yīng)膨脹的行為。較大的骨料粒徑使堿骨料反應(yīng)變慢，但若發(fā)生堿骨料反應(yīng)，則易產(chǎn)生應(yīng)力集中。較低的混凝土強(qiáng)度和較少的膠凝材料用量使得水工混凝土具有較弱的反抗堿骨料膨脹反應(yīng)的能力。水工混凝土所處的濕潤環(huán)境為堿骨料反應(yīng)制造了優(yōu)