混凝土碱骨料反应混凝土碱骨料反应1940年,Stanton发现California,Bradley的公路AAR破坏碱－骨料反应(Alkali-aggregateReaction，AAR)：混凝土中混凝土中的碱的碱(Na(Na++、、KK++、、OHOH--))与具有碱活性的骨料发生的一种膨胀与具有碱活性的骨料发生的一种膨胀性化学反应性化学反应，混凝土的“癌症”混凝土的“癌症”。国内外概况国内外概况自自StantonStanton之后，美国其它州也相继发现之后，美国其它州也相继发现AARAAR破坏，目前美国破坏，目前美国有半数以上州发生了有半数以上州发生了AARAAR破坏；破坏；加拿大加拿大19531953年发现首例年发现首例AARAAR破坏事例，目前几乎遍及各省地区；破坏事例，目前几乎遍及各省地区；英国自英国自19751975年发现首例年发现首例AARAAR破坏事例，近期调查表明在破坏事例，近期调查表明在60006000座钢筋混凝土桥梁中座钢筋混凝土桥梁中,,有有165165座已确信受座已确信受AARAAR的破坏的破坏,,有有303303座被怀疑为座被怀疑为AARAAR所破坏；所破坏；丹麦早在丹麦早在5050年代调查全国年代调查全国431431座混凝土建筑物座混凝土建筑物,,其中其中3/43/4的建的建筑物遭受了不同程度的筑物遭受了不同程度的AARAAR破坏破坏;;法国北部调查了法国北部调查了19701970年后建成的年后建成的860860座桥座桥,,受受AARAAR破坏者为破坏者为123123座座,,占占14%14%；；中国在中国在19901990年后相继发现了立交桥、机场、大型预应力混凝土年后相继发现了立交桥、机场、大型预应力混凝土铁路桥梁和轨枕、工业及民用建筑因铁路桥梁和轨枕、工业及民用建筑因AARAAR而破坏。而破坏。AARAAR已成为混凝土工程的全球性灾害问题。已成为混凝土工程的全球性灾害问题。指无定形二氧化硅、隐晶质、微晶质和玻璃质二氧化硅。如:蛋白石、玉髓、隧石、受应力变型的石英。一、碱一骨料反应机理1、碱—硅酸反应定义：骨料中的活性二氧化硅活性二氧化硅与碱碱发生化学反应生成膨胀性碱硅胶，导致混凝土膨胀性开裂。指孔溶液中的Na+、K+、OH-，来自水泥、外加剂、环境等。＊取决于骨料中＊取决于骨料中SiOSiO22的结晶程度和混凝土中碱含量的结晶程度和混凝土中碱含量蛋白石玉髓反应机理：膨胀机理：吸水后的碱硅酸凝胶体体积远远大于反应前固体体积，最大时体积可增长3倍以上，大量凝胶体在混凝土骨料界面区的积聚、膨胀，导致混凝土沿着界面产生不均匀膨胀、开裂。2、碱—碳酸盐反应定义：某些骨料中的碳酸盐矿物某些骨料中的碳酸盐矿物与碱碱发生的化学反应引起混凝土的地图状开裂。指白云石与石灰石含量大致相等，粘土的质量含量约为5%一20%，白云石颗粒粒径约在50μm以下且被微晶方解石和黏土包围。指孔溶液中的Na+、K+、OH-，来自水泥、外加剂、环境等。反应机理：碱与白云石发生反应,去白云化(dedolomitization)。CaMg(CO3)2+2ROH=Mg(OH)2+CaCO3+R2CO3R2CO3+Ca(OH)2=2ROH+CaCO3去白云石化反应是一个固相体积减小过程，膨胀破坏如何产生?膨胀机理：GillottGillott认为：白云石晶体中包裹有干燥的黏土，去白云石化反应使菱形白云石晶体遭受破坏，使黏土暴露出来，黏土吸水膨胀，从而造成破坏黏土吸水膨胀，从而造成破坏作用。作用。唐明述院士唐明述院士认为：活性碳酸盐岩石的显微结构特征是：微晶方解石和网络状分布的粘土构成了这种岩心的基质，菱形白云石晶体彼此孤立地分布于其中。一方面，ＲＲ++、、OHOH--和水等进入受限制的紧密空间产生膨胀和水等进入受限制的紧密空间产生膨胀，这些离子之所以会挤入受限空间发生反应，主要是由于去白云化反应为自由能降低的过程，ΔG=-12.18kJ/mol。另一方面，去白云石化反应生成的水镁石和方解石晶体颗粒细小，这些颗粒间存在大量孔隙，使固相反应产物的框架体积大于反应物白云石的体积，在限制条件下，固相反应产物的框架体积的增大以及水镁石和方固相反应产物的框架体积的增大以及水镁石和方解石晶体生长形成的结晶压，产生膨胀应力解石晶体生长形成的结晶压，产生膨胀应力。3、碱—硅酸盐反应定义：碱与某些层状硅酸盐骨料反应，使层状硅酸盐层间距离增大，骨料发生膨胀，造成混凝土膨胀、开...
