混凝土集料膨胀反应-腐蚀专题

专题资料：: 大连理工大学; 北京科技大学
专题制作：: 国家材料环境腐蚀平台

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混凝土集料膨胀反应

当混凝土中掺杂含有氧化镁和硫酸盐集料或生石灰碎块时，在水分的缓慢作用下，这些集料吸水膨胀膨胀，体积增大2-4倍，会造成混凝土破坏。集料膨胀引起的混凝土破坏特征与碱集料反应破坏十分相似，一般是以膨胀碱料源为中心的网状或放射状裂纹。膨胀集料位于钢筋背后时，集料吸水膨胀后，可能将钢筋顶弯，出现局部的顺筋裂缝，严重时可能出现混凝土表层剥落和崩裂破坏；膨胀集料位于混凝土内部时，集料吸水膨胀后，可能造成混凝土的冲剪破坏。

在水泥浆中，碱的存在使PH值提高到13. 5~13. 9.一般来说，反应的第一阶段是OH-使活性二氧化硅发生水解形成碱一二氧化硅凝胶，接下来的搭接阶段是水被凝胶吸附，这使得体积增大。碱的主要来源是水泥，但其它来源也不容忽视。拌合水、海水、集料中可能的矿物组分（如伊利土、云母或长石）、地下水、化冰盐、以及外加剂都是碱的来源。

碱一硅酸盐膨胀反应是含有硬砂岩（含有长石或粘土的白砂石）和如蛙石一样分层的集料与碱反应的结果。页硅酸盐和其他矿物也能与碱溶液反应。在高PH值条件下，含有硅酸盐（沸石和粘土矿）的反应曾报道过，但这些反应对碱一集料膨胀的重要惫义仍不很清楚。

碱一碳酸盐反应与其他类型反应不同的地方在于受影响的混凝土不含很大量的二氧化硅凝胶，并且集料中并不存在遇到碱时产生膨胀的二氧化硅矿物。有关此反应机理的细节仍有争论。一种可能是膨胀由于氢氧化镁晶体在脱白云石作用发生的受制空间中生长和重排所致。另一种意见认为膨胀是由于隐晶石英（碱活性二氧化硅在石灰石中并不罕见）。