碱 一硅 酸 反 应 对 混 凝 土 力 学 性 能 的 影 响 刘晨霞，陈改新，王秀军，孔祥芝 (中国水利水电科 学研究 院 流域水循环模拟与调控 国家重点实验室 ，北京 100038) 摘要 ：采用实 际工程 活性骨料 ，并参照工程配 合 比，成型混凝土抗 压 、劈拉 、抗弯 和轴 向拉 伸试 验试件 。经过 28d标准养护后 ，移入温度 60+1℃，相对 湿度为 90％～95％的养 护箱 中 ，使碱 一骨料反应加速进行 。在混凝土达到 不同的膨胀量时取出 ，进 行力学性 能测试 。结果 表明 ，混凝 土的劈 裂抗 拉强度、抗 弯强度 和轴 向抗拉强度 随碱一 骨料反应膨胀量 的增 大而降低 。用相对动 弹性 模量表征混凝 土的损伤 ，根据混凝土力学 性能和损伤量的对应关 系 ，初步得 出了ASR混凝 土的力学性能衰减模 型。 关键词 ：碱一硅酸反应 ；预测模 型；损伤量 中图 分 类 号 ：TV431 文 献 标 识 码 ：A 1 研究背景 碱 一骨 料反 应 (AlkaliAggregateReaction简 称 AAR)是 指 硬化 混凝 土 中的碱 与 骨料 中的活 性矿 物 发 生 化学 反 应 ，导 致混 凝 土发 生 膨 胀 、开裂 甚 至 破 坏 的 现象 。碱 一骨 料 反 应 类 型 主要 有 碱 一硅 酸 反应 (Alkali—silicaReaction简称 ASR)和碱 一碳 酸 盐反 应 (Alkali—carbonateReaction简 称 ACR)。 自 20世 纪 40 年代 美 国首次 发现 碱一骨料 反应 (AAR)以来 ，先后在 加拿 大 、法 国 、南 非 、英 国等地 区都 发现 了 AAR 引起 的混凝 土裂 缝 和破 坏…。AAR是 引起混 凝 土耐 久性 下 降 的主 要原 因之一 ，因为 AAR的危 害不 仅 在 于使 混凝 土 结构 的承载 力 降低 ，而且 还 引发 裂缝 ，加剧 了环境 水及 其 它介 质 的腐 蚀 和冻 融 等破 坏 作 用 ，从 而大 大缩 短混 凝 土建 筑 物 的使用 寿命 。AAR被 认为 是 混凝 土 的“癌 症 ”，潜伏 期长 ，一旦 发 生 ，无法 治愈 ，难 于补救 处理 。 尽 管 自Stanton 首次 发 现 AAR以来 ，各 国学者 知道 了 AAR并 对其 进 行 了大量 研究 ，但 大 部分 研 究 主要是 针对 AAR的机制 和抑 制 AAR膨 胀 的措施 。而对 AAR造成 的混凝 土 损伤及 对力 学性 能影 响的 研 究却 非 常有 限 。此外 ，大量 公 开 的研究 资 料 主要 涉及 的是 砂 浆而 非混 凝 土 。 由于 ACR远 没有 ASR 普遍 ，近年 来对 AAR的研 究 主要集 中在 ASR方 面 。我 国混凝 土 工程 使用 的骨料 中有 许多 是硅 质骨 料 或 含硅 质 矿 物 的骨 料 ，本 文所 涉 及 的 AAR问题 均 是关 于 ASR的。温 度 是碱 一骨 料反 应 的 主要 影 响 因 素 ，作 者通 过研 究 碱一硅 酸反 应速 率 常数 与养 护温 度之 间 的关 系 ，用等 效 时 间公 式 估算 出试 验所 用 砂 岩骨 料混 凝土 60~C膨胀 1个 月 相 当于 20℃膨 胀 5年 左右 。因此 ，本文 参 照工程 实 际配合 比 ，成 型抗 压 、劈 拉 、抗 弯 和轴 向拉伸 试 验试 件 ，试 件拆 模 后放 在 温度 为 20+1℃，相对 湿 度 95％以上 的养护 室 养 护 28d，然后 移 入 温度 为 60+1oC，相对 湿 度 为 90％～95％的养 护箱 中 ，使 AAR加 速 进行 ，、在 混凝 土 达 到不 同的膨 胀量 时取 出 ，进 行混 凝 土力 学性 能试 验 ，研 究 AAR膨 胀和 混凝 土损 伤 及力 学性 能 变化 之 间 的关系 ，以期 为受 AAR损 害混凝 土 的老化 程度 和安 全性评 估提 供基本 资料 。 2 混凝 土原材料 和配合 比 2．1 原材 料 试 验所 用水 泥为 42．5中热 硅酸盐 水泥 ，水 泥 的化 学成 分见 表

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