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    微硅粉对混凝土碱骨料反应的预防

    碱骨料反应是指水泥中的碱性氧化物(Na2O或K2O)与骨料中的活性二氧化硅发生化学反应,在骨料表面生成复杂的碱——硅酸凝胶,其吸水后会产生很大的体积膨胀(体积可增大3倍以上),从而导致混凝土产生膨胀开裂而破坏。碱骨料反应使混凝土的强度等性质发生显著变化,抗拉强度约降低30%~50%。由于抗拉强度降低,混凝土产生裂缝,对含筋量少的混凝 土可能导致结构失去抗拉能力,引起钢筋抗剪、粘结强度降低,从而导致结构物的破坏。碱骨料反应开始是在30年代美国西部地区的堤坝、公路、桥梁等混凝土结构物发生异常膨胀,产生裂缝而发现的。进入70年代后,不断从欧洲、南非等地传来碱骨料反应引起的结构损伤报告,碱骨料反应作为个世界性的普遍问题被提了出来 。在日本海沿岸,许多港湾建筑、桥梁等,建成后不到1年的时间,混凝土表面开裂、剥落,钢筋锈蚀外露,主要原因是碱骨料反应。北京的三元立交桥桥墩,建成后不到两年,个别地方发生“人字形”的裂纹,也是碱骨料反应的结果。对受碱骨料反应破坏的结构物修补起来比较困难 ,效果也比较差,因此最好的办法是积极地采取预防措施。

    在混凝土中掺加微硅粉,对碱骨料反应有明显的预防控制作用。微硅粉添加量为5%~10%时混凝土的膨胀量可减少10%~20%,其控制效果根据反应性骨料及微硅粉的种类而不同。实验研究表明,微硅粉对碱骨料反应的控制作用主要表现在以下几个方面:

    (1)加微硅粉后,由于微硅粉颗粒很细,拌制混凝土时需增加用水量,结果改变了混凝土中的空隙率缓和了局部压力。

    (2)微硅粉比表面积大,可吸附碱离子,降低了混凝土细孔溶液中氢氧离子的浓度,生成含钙量高的非膨胀性凝胶体。氢氧离子的浓度降到某一限度以下时不发生碱骨料反应。

    (3)添加微硅粉后,由于其粒径小,所以它最先和水化氢氧化物反应,生成的未硬化碱——硅酸凝胶充填于孔隙结构中,并且反应要消耗一定量的碱骨料反应需要的氢氧化钙,使氢氧化钙均匀分布,从而控制了有害膨胀。

    微硅粉对碱骨料反应的预防控制作用,有效提高了混凝土的耐久性,延长结构物的使用寿命。同时也是减少混凝土的生产量,实现减轻环境负荷的重要途径 。

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