堿骨料反應的分類(lèi)和機理

　　1、堿硅酸反應1940年美國加利福尼亞州公路局的斯坦敦，首先發(fā)現堿骨料反應，引起世界混凝土工程界的重視，這種反應就是堿酸反應。堿硅酸反應是水泥中的堿與骨料中的活性氧化硅成分反應產(chǎn)生堿硅酸鹽凝膠或稱(chēng)堿硅凝膠，堿硅凝膠固相體積大于反應前的體積，而且有強烈的吸水性，吸水后膨脹引起混凝土內部膨脹應力；而且堿硅凝膠吸水后進(jìn)一步促進(jìn)堿骨料反應的進(jìn)展，使混凝土內部膨脹應力增大，導致混凝土開(kāi)裂，發(fā)展嚴重的會(huì )使混凝土結構崩潰。

　　能與堿發(fā)生反應的活性氧化硅礦物有蛋白石，玉髓、鱗石英、方英石、火山玻璃及結晶有缺欠的石英以及微晶、隱晶石英等，而這些活性礦物廣泛存在于多種巖石中，因而迄今為止，世界各國發(fā)生的堿骨料反應絕大多數為堿硅酸反應。

　　2、堿碳酸鹽反應1955年加拿大金斯敦城人行路面發(fā)生大面積開(kāi)裂，懷疑是堿骨料反應，用美國ASTM標準的砂漿棒法和化學(xué)法試驗，屬于非活性骨料。后經(jīng)研究，斯文森于1957年提出一種與堿硅酸反應不同的堿骨料反應—堿碳酸鹽反應。

　　一般的碳酸巖—石灰石和白云石是非活性的，只有象加大金斯敦這種泥質(zhì)石灰質(zhì)白云石，才發(fā)生堿碳酸鹽反應。

　　堿碳酸鹽反應的基理與堿硅反應完全不同，在泥質(zhì)石灰質(zhì)白云石中含粘土和方解石較多，堿與這種碳酸鈣鎂反應時(shí)，將其中白云石（MgCO3）轉化為水石Mg（OH）2，水鎂石晶體排列的壓力和粘土吸水膨脹，引起混凝土內部應力，導致混凝土開(kāi)裂。

　　堿碳酸鹽反應在斯文森提出后，在美國的印地安納，弗吉尼亞、衣華達等州和其它國家也發(fā)現有這種類(lèi)型的反應，近幾年在我國的山東省和山西省也發(fā)現有過(guò)這種類(lèi)型的反應。

　　3、堿硅酸鹽反應1965年基洛物對加拿大的諾發(fā)，斯科提亞地方的混凝土膨脹開(kāi)裂進(jìn)行研究發(fā)現：

　?。?）形成膨脹巖石屬于粘土質(zhì)巖、千枚巖等層狀硅酸鹽礦物；

　?。?）膨脹過(guò)程較堿硅酸反應緩慢得多；

　?。?）能形成反應環(huán)的顆粒非常少；

　?。?）與膨脹量相比析出的堿硅膠過(guò)少。

　　又進(jìn)一步研究，發(fā)現諾發(fā)。斯科提亞地方的堿性膨脹巖中，蛭石類(lèi)礦物的基面間沉積物是可浸出的，在沉積物被浸出后吸水，使基面間距由10A°增大到12A°致使體積膨脹，引起混凝土內部膨脹應力；因此認為這類(lèi)堿骨料反應與傳統的堿硅酸反應不同，并命名為堿硅酸鹽反應。對此，國際學(xué)術(shù)界有爭論。我國學(xué)者唐明述對此也進(jìn)行研究，他從全國各地收信了上百種礦物及巖石樣品，從礦物和巖石學(xué)角度詳細研究了其堿活性程度。研究表明，所有層狀結構的硅酸鹽礦物如葉蠟石、蛇紋巖、伊里石、綠泥石、云母、滑石、高嶺石、蛭石等均不具堿活性，有少數發(fā)生堿膨脹的，經(jīng)仔細研究，其中均含有玉髓、微晶石英等含活性氧化硅性氧化硅礦物，從而證明這仍屬于堿硅酸反應。這一結論與基洛特起初發(fā)現的四個(gè)特點(diǎn)也并不矛盾。這個(gè)研究報告在第8屆國際堿骨料反應學(xué)術(shù)會(huì )議上發(fā)表后，得到許多知名學(xué)者的贊同。但由于這種反應膨脹進(jìn)程緩慢，用常規檢驗堿硅酸反應的方法無(wú)法判斷其活性；因此，在進(jìn)行骨料活性和堿骨料反應膨脹檢驗時(shí)，還必須與一般堿硅酸反類(lèi)型有所區別。

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