Влияние щелочной реакции на бетон

Реакция щелочной силика (ASR) может звучать как медленный процесс, но ее влияние на бетонные конструкции может быть разрушительным с течением времени. Известный как «конкретная болезнь», ASR спокойно ослабляет структуры, вызывая трещины, деформации и в конечном итоге сталкиваясь с жизнью. Понимание того, как ASR разрабатывает и влияет на бетон, имеет решающее значение для инженеров, строителей и команд по техническому обслуживанию, стремящихся создать прочную и безопасную инфраструктуру.

Как развивается щелочная реакция в бетоне

ASR начинается, когда щелочи ¹ (натрий и калий) из цемента реагируют с кремнеземом, обнаруженным в определенных типах заполнителя в присутствии влаги . Реакция производит гель ^из щелочного кремнезема , который поглощает воду и расширяется , создавая внутреннее давление внутри бетона.

Стадии разработки:

1. Инициирование : ионы щелочных и реактивные кремнезема вступают в контакт в влажных условиях.
2. Гелевое образование : набухший гель образуется вокруг агрегатных частиц.
3. Расширение и растрескивание : внутреннее давление вызывает микротрещины, которые растут со временем.
4. Прогрессивное ухудшение : трещины расширяются, что позволяет больше проникновения влаги, ускорение повреждения.

Без вмешательства ASR может продолжаться десятилетиями , постепенно ослабляя бетон.

Общие симптомы и признаки повреждения ASR

Наблюдение ранних признаков ASR имеет решающее значение для предотвращения серьезных структурных проблем. Хотя ASR начинается глубоко внутри бетона, в конечном итоге появляются видимые симптомы.

Типичные симптомы:

• Карта трещин ³ : случайные сетевые поверхностные трещины.
• Эксудация геля ⁴ : белый или темный гель просачивается сквозь трещины.
• Защита поверхности ⁵ : Пласти более легкого или более темного бетона.
• Расширение и деформация : видимое искажение стен, тротуаров или мостовых палуб.
• Выпад : локализованные поверхностные извержения.

Поймать эти симптомы на ранней стадии может помочь спланировать стратегии восстановления до того, как наступит тяжелые ухудшения .

Долгосрочное влияние на структурные показатели

Если ASR остается неконтролированным, это может привести к серьезным долгосрочным проблемам ⁶ , влияющих на безопасность, функцию и продолжительность жизни бетонных конструкций.

Эффекты включают:

• Потеря грузоподъемности ⁷ : Микротрезки уменьшают способность бетона нести нагрузки.
• Коррозия подкрепления ⁸ : Трещины позволяют воде и хлоридам достигать арматуры.
• Снижение долговечности : повышенная проницаемость приводит к повреждению мороза и химической атаке.
• Сборы обслуживания : мосты, дороги и плотины могут потребовать закрытия для крупного ремонта.

В тяжелых случаях ASR может вызвать раннюю эксплуатацию критической инфраструктуры задолго до ее предполагаемого срока службы проектирования.

Стратегии профилактики и смягчения

К счастью, ASR можно предотвратить и даже управлять, если он обнаруживается рано. Профилактика фокусируется на контроле ингредиентов, необходимых для реакции.

Методы профилактики:

• Используйте низкокальной цемент : держите уровни щелочи ниже критических порогов.
• Выберите нереактивные агрегаты : выполните петрографические обследования перед использованием.
• Добавьте дополнительные цементные материалы (SCM) : такие материалы, как летучая зола, кремнезем или шлак, связывают щелочи и снижают реакционную способность.
• Управление воздействием влаги : используйте гидроизоляционные мембраны или покрытия.

Смягчение для существующих структур:

• Литиевые обработки , чтобы замедлить реакцию.
• Инъекция трещины с помощью эпоксидных смол для структурной стабилизации.
• Системы управления влажностью, чтобы голодать гель воды.

Планирование ASR во время проектирования и мониторинга для него во время срока службы обеспечивает более безопасные и более длительные бетонные конструкции .

Заключение

Реакция щелочной силика-это тихая, но мощная угроза долговечности. Понимая, как развивается ASR, распознавая ранние признаки и используя стратегии интеллектуальной профилактики, инженеры могут продлить срок службы бетонных конструкций и снизить затраты на техническое обслуживание. ASR напоминает нам, что даже в массивных структурах самые маленькие химические реакции могут иметь огромные воздействия с течением времени.