混凝土碱-骨料反应长期膨胀变形预测模型研究进展

碱-骨料反应被称为混凝土的“癌症”,是影响混凝土寿命的重要因素。对于已经使用活性骨料的混凝土结构,如何预测碱-骨料反应引起的混凝土长期变形,并合理评价结构的整体安全性,是工程密切关心的问题。回顾了混凝土碱-骨料反应长期变形预测模型的研究进展,将现有模型归为宏观膨胀的数学拟合模型、结构宏观变形的唯象学模型、基于骨料膨胀的模型、考虑碱-硅酸反应(ASR)凝胶的模型、考虑物质迁移的模型等五大类,并分析了各种模型的优缺点和适用范围。认为ASR长期膨胀变形预测模型需重点考虑碱离子向骨料内部的扩散、SiO₂的溶解及凝胶的组成,且需根据岩相分析来选择“反应环”模型或“凝胶袋”模型。     

碱-硅反应产物的微观形貌特征研究

选取4种具有代表性的活性硅质岩石,在80℃,1 mol/L NaOH溶液中浸泡7 d和14 d,采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱仪（EDS）,对其碱-硅反应（ASR）产物的微观形貌性状和组成进行深入研究。通过ASR产物与混凝土芯样中的水泥水化产物的对比分析,确定了ASR产物的典型微观形貌,为准确诊断混凝土ASR的发生提供了重要的科学依据。     

关于碱-硅酸反应复合抑制剂组分优选的研究分析

本文采用三元二次正交旋转组合试验,按照快速砂浆棒法,研究粉煤灰、矿渣、硫酸铝等三个因素共同作用对碱-硅反应的影响规律,通过对试件膨胀率的回归分析及效应分析,得出了以膨胀率为因变量Y的三元二次回归方程及粉煤灰、矿渣和硫酸铝这三个因素对碱-硅反应的抑制作用以及它们的交互作用,结果得出混凝土膨胀率最低时的因素组合,可为类似研究提供借鉴。     

磷渣抑制集料碱硅酸反应的试验研究

进行磷渣抑制集料ASR的试验研究,结果表明,磷渣可以抑制集料的ASR膨胀,其抑制效果随着磷渣掺量的增加而提高,复掺粉煤灰可以提高磷渣抑制ASR的抑制率。认为从磷渣抑制ASR的能力、抑制ASR膨胀的程度以及抑制ASR膨胀的工程安全性等3个方面可以对掺磷渣抑制ASR的有效性进行评估。对磷渣抑制ASR的效果进行评估,结果表明,掺40%的磷渣可以有效地抑制活性集料ASR的膨胀。     

深层裂隙发育型膨胀土边坡变形演化特征研究

深层原生裂隙在膨胀土地层中普遍存在,沿裂隙面的深层滑动是膨胀土边坡失稳的重要模式。为掌握深层裂隙性失稳模式下膨胀土高边坡的变形演化特征,开展了高边坡开挖卸荷的现场原型试验。由试验测得了从稳定发展至破坏过程中边坡的水平位移,获得了滑裂面几何形态,进而推导了深层裂隙性失稳模式的力学机制;采用位移速率幂指数作为边坡变形演化趋势的量化参数,分析了开挖速率及降雨对边坡变形状态的影响;按变形发展快慢趋势,将边坡变形划分为缓慢稳定、缓慢失稳、短时失稳和快速失稳4种状态类别,并提出定量判别阈值;根据不同变形状态下边坡的位移速率及其幂指数的分布规律,提出了适用于膨胀土深层裂隙性滑坡的预警方法。所得成果为膨胀土边坡变形控制和滑坡预警提供了理论和试验依据。     

水工混凝土碱-骨料反应研究综述

自从1940年美国T.E.Stanton首先发现混凝土碱-骨料反应问题以来,碱-骨料反应已成为全球性混凝土工程毁坏的重要原因之一。针对这个问题,已经开展了大量的研究工作。概述了水工混凝土碱－骨料反应的危害和研究的重要性,系统阐述了混凝土碱－骨料反应原理和分类、碱－骨料反应试验方法及创新,以及使用非活性骨料、控制混凝土总碱量、控制湿度、掺入抑制材料和化学外加剂等预防碱－骨料反应的综合措施,提出了碱－骨料反应研究方面有待进一步解决的问题并给出了相关建议。     

花岗闪长岩碱-骨料反应及其抑制试验研究

为解决碱-骨料反应问题,文中利用岩相法、砂浆棒快速法试验对天然骨料进行碱活性检验,并对碱骨料抑制措施有效性进行研究。研究结果表明,在混凝土中掺加粉煤灰可以抑制膨胀破坏,对提高水工建筑物的耐久性有着重要的意义。     

基于正交试验的碱-硅酸反应复合抑制剂的研究

基于三元二次正交旋转组合试验,采用快速砂浆棒法,测定试件膨胀率以及强度,得到以膨胀率为因变量Y的回归方程,分析了三因子共同作用对碱-硅酸反应的抑制作用以及相互之间的交互作用。结果表明:使膨胀率降低到0.1%的粉煤灰掺量至少为16%,膨胀率最低值0.045%相应的粉煤灰掺量为26.8%;矿渣掺量变化时对碱-硅酸反应抑制效果变化程度不明显,但膨胀率均小于规定要求,矿渣粉掺量可控制在20%~30%;粉煤灰与矿渣、粉煤灰与Al_2(SO_4)_3、矿渣与Al_2(SO_4)_3均对ASR膨胀率有正交互效应;得到其对碱-硅酸反应的影响规律及满足强度要求时的最佳因子组合,可为工程应用提供借鉴。     

“抑制碱骨料反应措施优化及长期有效性评价方法研究”科研项目

由于碱骨料反应是一个较缓慢的过程，有时需要几十年的时间混凝土才会出现裂纹引起破坏，因此被称为混凝土的“癌症”。水电工程较长的使用寿命和所处的潮湿环境为碱骨料反应提供了充分的时间和环境条件，使得水工混凝土在碱骨料反应方面比普通混凝土具有更大的危险性。     

全级配大体积混凝土碱骨料反应试验研究

为了模拟工程的实际情况，评估抑制碱骨料反应的长期有效性，成都院科研所结合锦屏一级水电站，在国内首次开展了全级配大体积混凝土碱骨料反应的试验研究。     

某服役32年立交桥顶板混凝土芯样碱骨料反应鉴别研究

某立交桥面板混凝土所用骨料具有碱活性且未采取碱活性抑制措施,服役32年后发现桥面板混凝土强度明显降低并存在开裂现象。为确定桥面板混凝土碱骨料反应状态,对典型部位的混凝土芯样开展了抗压强度测试、80℃残余膨胀试验、产物分析及微观分析等研究。结果显示：芯样混凝土抗压强度均低于设计值,部分已低至50%以下;在80℃加速养护的80 d内,芯样膨胀趋势明显,且径向膨胀率和轴向膨胀率均超过0.10%;弹性波波速呈下降的趋势,体积电阻率逐渐增大。染色分析表明部分骨料周围被染为棕黄色,疑似碱骨料反应产物;微裂纹分析显示芯样切片内部存在具有典型碱骨料反应特征的微裂纹。综合已有分析表明：该立交桥顶板混凝土存在典型的碱骨料反应损伤特征,未来发生较大残余膨胀并破坏的可能性较大。     

混凝土碱-骨料反应对五强溪船闸安全性的影响试验研究

通过船闸混凝土碱-骨料试验研究,检验碱含量是否满足相关标准要求。研究成果认为五强溪水电站永久性船闸工程混凝土目前没有明显表现出遭受到碱-骨料反应破坏的现象,将来也不会出现因碱-骨料反应而影响其耐久性的现象。     

田间尺度下土壤水流非均匀运动特征的染色示踪研究

根据碘和淀粉的显色反应原理对土壤优先流进行了示踪研究,开展了入渗水量深度分别为 20mm、40mm、60mm和80mm的4组染色示踪试验。通过对垂直剖面流动模式的分析和对整个试验区域入渗深度分布的统计分析,研究了土壤水流运动的非均匀特征与入渗初始条件和边条件之间的关系。研究结果表明：(1)土壤水流运动在剖面内和剖面之间均表现出明显的变异特征;(2)土壤初始含水率升高对土壤优先流的发展有明显的抑制作用、降低了入渗在剖面内和剖面间的变异程度;(3)随着入渗水量的增大,土壤水入渗的非均匀程度非线性减小,但过多的增大入渗水量对提高入渗均匀度的作用有限;(4)互相关函数分析可成功地用来研究土壤水流入渗变异特征的方向性、比较入渗在剖面内和剖面间变异程度的大小以及确定入渗区域中土壤优先流的可能最大宽度。