微硅粉對混凝土堿骨料反應的預防

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堿骨料反應是指水泥中的堿性氧化物(Na2O或K2O)與骨料中的活性二氧化硅發(fā)生化學反應，在骨料表面生成復雜的堿——硅酸凝膠，其吸水后會產(chǎn)生很大的體積膨脹(體積可增大3倍以上)，從而導致混凝土產(chǎn)生膨脹開裂而破壞。堿骨料反應使混凝土的強度等性質(zhì)發(fā)生顯著變化，抗拉強度約降低30%～50%。由于抗拉強度降低，混凝土產(chǎn)生裂縫，對含筋量少的混凝 土可能導致結(jié)構(gòu)失去抗拉能力，引起鋼筋抗剪、粘結(jié)強度降低，從而導致結(jié)構(gòu)物的破壞。堿骨料反應開始是在30年代美國西部地區(qū)的堤壩、公路、橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)物發(fā)生異常膨脹，產(chǎn)生裂縫而發(fā)現(xiàn)的。進入70年代后，不斷從歐洲、南非等地傳來堿骨料反應引起的結(jié)構(gòu)損傷報告，堿骨料反應作為個世界性的普遍問題被提了出來 。在日本海沿岸，許多港灣建筑、橋梁等，建成后不到1年的時間，混凝土表面開裂、剝落，鋼筋銹蝕外露，主要原因是堿骨料反應。北京的三元立交橋橋墩，建成后不到兩年，個別地方發(fā)生“人字形”的裂紋，也是堿骨料反應的結(jié)果。對受堿骨料反應破壞的結(jié)構(gòu)物修補起來比較困難 ，效果也比較差，因此最好的辦法是積極地采取預防措施。

在混凝土中摻加微硅粉，對堿骨料反應有明顯的預防控制作用。微硅粉添加量為5％～10％時混凝土的膨脹量可減少10％～20％，其控制效果根據(jù)反應性骨料及微硅粉的種類而不同。實驗研究表明，微硅粉對堿骨料反應的控制作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)加微硅粉后，由于微硅粉顆粒很細，拌制混凝土時需增加用水量，結(jié)果改變了混凝土中的空隙率緩和了局部壓力。

(2)微硅粉比表面積大，可吸附堿離子，降低了混凝土細孔溶液中氫氧離子的濃度，生成含鈣量高的非膨脹性凝膠體。氫氧離子的濃度降到某一限度以下時不發(fā)生堿骨料反應。

(3)添加微硅粉后，由于其粒徑小，所以它最先和水化氫氧化物反應，生成的未硬化堿——硅酸凝膠充填于孔隙結(jié)構(gòu)中，并且反應要消耗一定量的堿骨料反應需要的氫氧化鈣，使氫氧化鈣均勻分布，從而控制了有害膨脹。

微硅粉對堿骨料反應的預防控制作用，有效提高了混凝土的耐久性，延長結(jié)構(gòu)物的使用壽命。同時也是減少混凝土的生產(chǎn)量，實現(xiàn)減輕環(huán)境負荷的重要途徑 。