橋梁病害及成因

      8 混凝土堿-集料反應(yīng)及裂縫
      混凝土堿-集料反應(yīng)是混凝土中某些活性礦物集料與混凝土孔隙中的堿性溶液之間發(fā)生的反應(yīng)。
      混凝土堿-集料反應(yīng)是對(duì)混凝土橋梁危害很大的一種病害，隨時(shí)間推移而呈現(xiàn)混凝土表面開裂，混凝土剝離和混凝土破壞現(xiàn)象。
      堿-集料反應(yīng)破壞最重要的現(xiàn)場(chǎng)特征之一是混凝土表面開裂。如果混凝土沒有施加預(yù)應(yīng)力，則混凝土堿-集料反應(yīng)產(chǎn)生的表面裂縫呈網(wǎng)狀，每條裂縫長約數(shù)厘米。剛開始時(shí)，裂紋從網(wǎng)節(jié)點(diǎn)呈三條放射狀裂紋，夾角約120°，起因于混凝土表面下的反應(yīng)集料顆粒周圍的凝膠或集料內(nèi)部產(chǎn)物的吸水膨脹。當(dāng)其他集料顆粒發(fā)生反應(yīng)時(shí)，便產(chǎn)生更多的裂紋，最終這些裂紋相互連通，形成網(wǎng)狀裂縫。

      預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件遭受嚴(yán)重的堿-集料反應(yīng)破壞時(shí)，其膨脹力將垂直于約束力的方向，在預(yù)應(yīng)力作用的區(qū)域裂縫將主要沿預(yù)應(yīng)力方向發(fā)展，形成平行于預(yù)應(yīng)力鋼筋的裂縫，在非預(yù)應(yīng)力作用的區(qū)域或預(yù)應(yīng)力作用較小的區(qū)域混凝土表面出現(xiàn)網(wǎng)狀開裂。
      在工程現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)，應(yīng)注意區(qū)別堿-集料反應(yīng)裂縫與混凝土收縮裂縫?；炷两Y(jié)構(gòu)的收縮裂縫也會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫，但出現(xiàn)時(shí)間較早，多在混凝土施工期內(nèi)，而堿-集料反應(yīng)裂縫出現(xiàn)較晚，多在施工后數(shù)年甚至十幾年以后；所處大氣環(huán)境越干燥，混凝土收縮裂縫就越大，而堿-集料反應(yīng)裂縫則是隨著大氣環(huán)境濕度增大而發(fā)展；在受約束的條件下，堿-集料反應(yīng)膨脹裂縫平行于約束的方向，而混凝土收縮裂縫則垂直于約束方向。
      混凝土堿-集料反應(yīng)引起混凝土開裂的同時(shí)有時(shí)出現(xiàn)引起混凝土局部膨脹，以致混凝土表面一條裂縫的兩個(gè)邊緣不在一個(gè)平面（混凝土表面）上，這是混凝土堿-集料反應(yīng)裂縫所特有的現(xiàn)象。

      堿-集料反應(yīng)生成的堿-硅酸凝膠有時(shí)候會(huì)由裂縫流到混凝土表面，新鮮的凝膠透明或呈淺黃色，外觀類似樹脂狀。脫水后，凝膠變成白色。

      混凝土結(jié)構(gòu)在受雨水沖刷后，構(gòu)件內(nèi)混凝土中的氫氧化鈣也會(huì)溶解流出，在空氣中碳化后成為白色，這可用稀鹽酸加以區(qū)別。混凝土結(jié)構(gòu)中的氯鹽、硫酸鹽和硝酸鹽等溶出時(shí)也會(huì)出現(xiàn)滲流物，這可以用水擦洗去掉，而混凝土中滲出的凝膠則不容易擦掉。
      堿-集料反應(yīng)的發(fā)生條件
      堿-集料反應(yīng)是混凝土組分中的水泥、外加劑、摻和料或拌合水中的可溶性堿和混凝土孔隙中及集料中能與堿反應(yīng)的活性成分在硬化混凝土中逐漸發(fā)生的一種化學(xué)反應(yīng)。
     （1）混凝土中有一定量的堿
      a. 配制混凝土?xí)r帶入的堿
      b. 外界環(huán)境中帶入的堿
     （2）混凝土中有相當(dāng)數(shù)量的活性集料
      參與這種反應(yīng)的集料有蛋白石、黑硅石、燧石、鱗石英、方石英、玻璃質(zhì)火山巖、玉髓及微晶或變質(zhì)石英等。
     （3）使用環(huán)境有足夠的潮濕度
      空氣中相對(duì)濕度是否大于80％，或者直接與水接觸。
      堿-集料反應(yīng)不同于其他混凝土病害，其開裂破壞是整體性的，且目前尚未有有效的修補(bǔ)方法，而其中的堿-碳酸鹽反應(yīng)的預(yù)防尚無有效措施。由于堿-集料造成的混凝土開裂破壞難以被阻止，因而被稱為混凝土的“癌癥”。半個(gè)多世紀(jì)以來，混凝土堿-集料反應(yīng)已經(jīng)在全世界近二十多個(gè)國家混凝土工程中造成了嚴(yán)重的損失。