Реакция щелочного заполнителя в бетоне — типы, причины и последствия

Щелочно-агрегатная реакция (ЩАР) происходит, когда заполнители в бетоне реагируют с гидроксидами щелочи в бетоне, образуя гигроскопичный гель, который в присутствии влаги поглощает воду и вызывает расширение и растрескивание в течение многих лет. Эта щелочно-агрегатная реакция имеет две формы, а именно: щелочно-кремнеземистая реакция (ASR) и щелочно-карбонатная реакция (ACR).

Первая вызывает большее беспокойство, поскольку заполнители, содержащие различные формы кремнезема, очень распространены, тогда как вторая происходит редко из-за непригодности карбонатов для использования в бетоне.

Тем не менее, разрушение бетона, вызванное каждым типом щелочно-агрегатной реакции, схоже. Следует знать, что ни одна конструкция никогда не разрушалась из-за щелочно-агрегатных реакцийНо известны случаи, когда железобетонные конструкции разрушались из-за воздействия щелочно-агрегатных реакций.

Большинство конструкций, сильно растрескавшихся под воздействием AAR, подвержены атмосферным воздействиям или находятся в контакте с влажной почвой. Это объясняется тем, что для значительного расширения необходимо достаточное присутствие влаги. Кроме влаги, необходимо также высокое содержание щелочи в бетоне.

  • Условия для возникновения AAR
  • Источники щелочей в бетоне
    • 1. Цемент
    • 2. Агрегат
    • 3. Примеси
    • 4. Вода
    • 5. Щелочи извне бетона
  • Эффекты реакции щелочей с агрегатами
  • Испытания на реактивность агрегатов
  • Профилактические меры против AAR
  • Типы щелочно-агрегатных реакций

    Щелочно-кремнеземистая реакция (ASR)

    • Случайные трещины на карте, закрытые швы и сопутствующее отслаивание бетона являются индикаторами щелочно-кремнеземистой реакции.
    • Петрографическое исследование может идентифицировать щелочно-кремнеземистую реакцию.
    • Он встречается повсеместно, поскольку чаще всего встречаются заполнители, содержащие реакционноспособные кремнеземные материалы.
    • Реакция щелочи с кремнеземом создает достаточное экспансивное давление для разрушения бетона.
    • Растрескивание начинается в местах с частым поступлением влаги, например, вблизи ватерлинии в опорах, у земли за подпорными стенками, в опорах или колоннах, подверженных фитильному воздействию.
    • Его можно контролировать, используя соответствующие порции дополнительных цементирующих материалов, таких как кремнезем, летучая зола и молотый гранулированный доменный шлак.
    • Для уменьшения реакции щелочи с кремнеземом можно использовать соединения лития.

    Разрушение бетона из-за реакции щелочных агрегатов Разрушение бетона из-за щелочной реакции агрегатов

    Щелочно-карбонатная реакция (ЩКР)

    • Наблюдается в некоторых доломитовых породах.
    • Она может вызвать значительное расширение.
    • По сравнению со щелочно-кремнеземистыми реакциями, ACR встречается довольно редко, поскольку заполнители, подверженные этому явлению, менее распространены.
    • Использование дополнительных цементирующих материалов не предотвращает пагубное расширение из-за ACR.
    • Поэтому рекомендуется не использовать в бетоне заполнители, чувствительные к ACR.

    Условия возникновения AAR

  • Достаточное количество влаги,
  • Высокое содержание щелочи в бетоне
  • Показано, что если общее содержание щелочи в пересчете на эквивалент оксида натрия составляет менее 3 кг/м3, то расширение повреждений из-за AAR маловероятно, при условии, что в бетоне не присутствуют известные высокощелочные минералы, такие как опал и стекло.

    Источники щелочей в бетоне

    1. Цемент

    Все компоненты бетона могут
    вносить свой вклад в общее содержание щелочи в бетоне, но основным источником
    щелочи является цемент.

    2. Агрегат

    Агрегаты, содержащие полевые шпаты, некоторые
    слюды, стекловидные породы и стекло могут выделять щелочь в бетон. Морской вычерпанный песок,
    если он не промыт должным образом, может содержать хлорид натрия, который может способствовать
    значительное воздействие щелочи на бетон.

    3. Примеси

    Под добавками в контексте AAR в бетоне понимаются химические вещества, добавляемые в бетон на стадии смешивания. К ним относятся ускорители, водопонизители (пластификаторы), замедлители, суперпластификаторы, воздухововлекающие добавки и т.д. Некоторые химические вещества содержат соединения натрия и калия, которые могут способствовать увеличению содержания щелочи в бетоне.

    4. Вода

    Вода может содержать определенное количество щелочи.

    5. Щелочи из наружного бетона

    В районах с холодной погодой антиобледенительная соль содержит соединения натрия, которые могут увеличить содержание щелочи в поверхностном слое бетона. Почва, содержащая щелочь, также может увеличить содержание щелочи на поверхности бетона.

    Последствия реакции щелочи с заполнителем

  • Потеря прочности, жесткости, непроницаемости
  • Влияние на долговечность и внешний вид бетона
  • Преждевременное разрушение бетонных конструкций
  • Следовательно, снижается срок службы бетонной конструкции
  • Увеличиваются эксплуатационные расходы
  • Влияние реакции щелочных агрегатов на железнодорожный мост Влияние реакции щелочных агрегатов на железнодорожный мост
    Бетон очистных сооружений разрушился из-за реакции щелочных агрегатов Бетон очистных сооружений разрушился из-за реакции щелочных агрегатов

    Испытания на реактивность агрегатов

  • Петрографическое исследование (ASTM C 295, BS 812: часть 104)
  • Химический тест (ASTM C289)
  • Ускоренное испытание растворного бруса (ASTM C 1260, CSA A23.2 25A, DD 249: 1999)
  • Испытание бетонной призмы (ASTM C1293, CSA A23.2 14A, BS 812: часть 123)
  • Ускоренное испытание бетона на призму
  • Петрографическое исследование Петрографическая экспертиза

    Профилактические меры против AAR

  • Использование цемента с низким содержанием щелочи для ограничения содержания щелочи в бетоне
  • Использование цементозамещающих материалов, таких как PFA и GGBS в бетоне для снижения содержания щелочи в бетоне
  • Уменьшить доступ влаги и поддерживать бетон в достаточно сухом состоянии
  • Избегать использования реакционноспособного заполнителя, в противном случае должны быть приняты необходимые меры предосторожности для предотвращения влияния щелочно-агрегатных реакций.
  • Изменить свойства любого геля таким образом, чтобы он стал нерасширяющимся, например, с помощью солей лития.
  • Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Центрсельстрой