混凝土的腐蚀

在老旧基础设施的混凝土构件上看到裂缝网络和浸出迹象是很常见的。有趣的是，到目前为止，还没有因北美ASR开裂而导致结构倒塌的报道。然而，问题是是否需要管理混凝土结构中的ASR裂缝。在这篇文章中，我们将研究混凝土中的腐蚀和碱-硅反应的综合效应。

什么是ASR?

ASR是活性二氧化硅矿物(通常在集料中)与混凝土孔隙溶液中的碱性颗粒(水泥中的Na2O、K2O)之间的化学反应。这个反应需要水才能发生。这种反应的产物被称为碱-硅胶，它填补了微结构内部的空隙(如微裂缝、气孔等)。ASR凝胶在与水接触时会发生明显的膨胀;这会产生很高的内部拉应力，导致混凝土内部进一步开裂。

ASR如何加速混凝土的腐蚀?

氯化物引起的腐蚀是钢筋混凝土结构耐久性问题的主要原因。在正常情况下，混凝土覆盖提供保护钢筋。然而，过度加载引起的结构裂缝，以及恶劣环境加载(腐蚀、ASR、冻融)所产生的裂缝会加剧这种情况。事实上，碱-硅反应形成的裂缝可以为氯离子(来自海水或除冰剂)等侵袭性离子进入混凝土创造直接路径。简而言之，受ASR影响的混凝土覆盖层在提供对钢筋的保护方面效果较差。在这种情况下，ASR可以显著提高腐蚀活性。

“霸占效应”呢?

ASR有两种相互矛盾的影响;我已经在前一节讨论了消极的一面。然后是故事积极的一面。结构工程师最近确定的积极因素与某些混凝土构件的承载能力有关。例如，这种自拉应力在混凝土梁的受压区产生了自预应力条件，此处弯曲钢筋的数量比受拉区要低。这种现象被称为“霸占效应”。这样可以提高截面的延性、强度;然而，它并不能提高组件的耐久性。