2015年二級建造師《公路工程》復習資料（17）

　　堿骨料反應的分類和機理

　　1、堿硅酸反應1940年美國加利福尼亞州公路局的斯坦敦，首先發(fā)現(xiàn)堿骨料反應，引起世界混凝土工程界的重視，這種反應就是堿酸反應。堿硅酸反應是水泥中的堿與骨料中的活性氧化硅成分反應產(chǎn)生堿硅酸鹽凝膠或稱堿硅凝膠，堿硅凝膠固相體積大于反應前的體積，而且有強烈的吸水性，吸水后膨脹引起混凝土內(nèi)部膨脹應力；而且堿硅凝膠吸水后進一步促進堿骨料反應的進展，使混凝土內(nèi)部膨脹應力增大，導致混凝土開裂，發(fā)展嚴重的會使混凝土結構崩潰。

　　能與堿發(fā)生反應的活性氧化硅礦物有蛋白石，玉髓、鱗石英、方英石、火山玻璃及結晶有缺欠的石英以及微晶、隱晶石英等，而這些活性礦物廣泛存在于多種巖石中，因而迄今為止，世界各國發(fā)生的堿骨料反應絕大多數(shù)為堿硅酸反應。

　　2、堿碳酸鹽反應1955年加拿大金斯敦城人行路面發(fā)生大面積開裂，懷疑是堿骨料反應，用美國ASTM標準的砂漿棒法和化學法試驗，屬于非活性骨料。后經(jīng)研究，斯文森于1957年提出一種與堿硅酸反應不同的堿骨料反應—堿碳酸鹽反應。

　　一般的碳酸巖—石灰石和白云石是非活性的，只有象加大金斯敦這種泥質石灰質白云石，才發(fā)生堿碳酸鹽反應。

　　堿碳酸鹽反應的基理與堿硅反應完全不同，在泥質石灰質白云石中含粘土和方解石較多，堿與這種碳酸鈣鎂反應時，將其中白云石（MgCO3）轉化為水石Mg（OH）2，水鎂石晶體排列的壓力和粘土吸水膨脹，引起混凝土內(nèi)部應力，導致混凝土開裂。

　　堿碳酸鹽反應在斯文森提出后，在美國的印地安納，弗吉尼亞、衣華達等州和其它國家也發(fā)現(xiàn)有這種類型的反應，近幾年在我國的山東省和山西省也發(fā)現(xiàn)有過這種類型的反應。

　　3、堿硅酸鹽反應1965年基洛物對加拿大的諾發(fā)，斯科提亞地方的混凝土膨脹開裂進行研究發(fā)現(xiàn)：

　　（1）形成膨脹巖石屬于粘土質巖、千枚巖等層狀硅酸鹽礦物；

　?。?）膨脹過程較堿硅酸反應緩慢得多；

　?。?）能形成反應環(huán)的顆粒非常少；

　?。?）與膨脹量相比析出的堿硅膠過少。

　　又進一步研究，發(fā)現(xiàn)諾發(fā)。斯科提亞地方的堿性膨脹巖中，蛭石類礦物的基面間沉積物是可浸出的，在沉積物被浸出后吸水，使基面間距由10A°增大到12A°致使體積膨脹，引起混凝土內(nèi)部膨脹應力；因此認為這類堿骨料反應與傳統(tǒng)的堿硅酸反應不同，并命名為堿硅酸鹽反應。對此，國際學術界有爭論。我國學者唐明述對此也進行研究，他從全國各地收信了上百種礦物及巖石樣品，從礦物和巖石學角度詳細研究了其堿活性程度。研究表明，所有層狀結構的硅酸鹽礦物如葉蠟石、蛇紋巖、伊里石、綠泥石、云母、滑石、高嶺石、蛭石等均不具堿活性，有少數(shù)發(fā)生堿膨脹的，經(jīng)仔細研究，其中均含有玉髓、微晶石英等含活性氧化硅性氧化硅礦物，從而證明這仍屬于堿硅酸反應。這一結論與基洛特起初發(fā)現(xiàn)的四個特點也并不矛盾。這個研究報告在第8屆國際堿骨料反應學術會議上發(fā)表后，得到許多知名學者的贊同。但由于這種反應膨脹進程緩慢，用常規(guī)檢驗堿硅酸反應的方法無法判斷其活性；因此，在進行骨料活性和堿骨料反應膨脹檢驗時，還必須與一般堿硅酸反類型有所區(qū)別。

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