Name: how moisture cracks alkali-reactive concrete
Uploaded: 2024-11-07T14:48:46.000Z
Duration: 1 min 26 s
Channel: JoVE

אגרגטים מכילים באופן טבעי מינרלים סיליקסיים המגיבים עם הידרוקסידים אלקליין מאלקליות מלט.
ג'ל הסיליקה האלקלי שנוצר מושך מים ומתנפח, אשר מוגבל על ידי משחת המלט סביבו, מה שמוביל ללחץ פנימי, הגורם לעיסת המלט להיסדק ולשבש, עדות להתפשטות.
ההתרחבות נובעת בחלקה מהלחץ ההידראולי האוסמוטי של תגובת הסיליקה ולחץ הנפיחות של מוצרים מוצקים.
גודלם של החלקיקים הסיליקסיים משפיע על קצב התגובה, כאשר חלקיקים עדינים גורמים להתפשטות תוך שבועות, בעוד שלחלקיקים גדולים יותר עשויות לקחת שנים לגרום נזק.
התקדמות התגובה האלקלית-אגרגטית מושפעת מגורמים כמו נקבוביות צבירה, תכולת אלקליות צמנטית, מים בעיסה וחדירות משחת מלט.
תגובה זו מתרחשת בעיקר על פני הבטון תחת לחות מתמשכת או במהלך מחזורי הרטבה וייבוש, במיוחד בטמפרטורות שבין 50 ל-100 מעלות פרנהייט.
אם קשה להימנע משילובים מזיקים של צמנט-אגרגטים, מומלץ לשלב פוזולן ולפחות 30% אגרגטים גסים של אבן גיר לפי מסה. שימוש במלט אלקלי נמוך מסייע גם להפחית את תגובות האגרגטים האלקליים.

תגובה אלקלית-אגרגטית בבטון

Alkali Aggregate Reaction in Concrete

<div dir="rtl">
התגובה האלקלית-אגרגטית בבטון מתרחשת כאשר מינרלים סיליקטיים טבעיים באגרגטים מגיבים עם הידרוקסידים אלקליים שמקורם באלקליים של המלט. תגובה זו יוצרת ג'ל אלקלי-סיליקטי, אשר סופג מים, מתנפח ומגדיל את נפחו. כאשר נפח זה מוגבל על ידי המשחה הצמנטית שמסביב, נוצרים לחצים פנימיים שגורמים לסדקים ולהפרעות במבנה הבטון. היקף ההתפשטות והנזק יכולים להיות מיוחסים בחלקם ללחץ ההידראולי האוסמוטי של התגובה האלקלי-סיליקטית וללחץ ההתנפחות של המוצרים המוצקים שנוצרים.

קצב התגובה מושפע מגודל חלקיקי הסיליקה; חלקיקים קטנים יותר יכולים לגרום להתפשטות בתוך מספר שבועות, בעוד שחלקיקים גדולים יותר עלולים לקחת שנים עד שיגרמו לנזק דומה. גורמים נוספים המשפיעים על התקדמות התגובה כוללים את נקבוביות האגרגטים, תכולת האלקליים בצמנט, כמות המים במשחה והחדירות של העיסה הצמנטית. תגובה זו מתרחשת בעיקר על פני הבטון בתנאי לחות מתמשכים או במהלך מחזורי הרטבה וייבוש, במיוחד בטמפרטורות שבין 10 ל-37.78 מעלות צלזיוס. כדי לצמצם תגובות אלו, מומלץ להשתמש בצמנט בעל תכולת אלקליים נמוכה, לשלב פוצולנים בתערובת, ולהשתמש לפחות ב-30 אחוז אגרגטים גסים של אבן גיר לפי משקל בתערובת הבטון.
</div>

אגרגטים מכילים באופן טבעי מינרלים סיליקסיים המגיבים עם הידרוקסידים אלקליין מאלקליות מלט.
ג'ל אלקלי סיליקה שנוצר מושך מים ...

Education

JoVE Core

Civil Engineering

הנדסה אזרחית

Unit 1

יחידה 1

Permeability of Concrete

חדירות בטון

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחי מפתח ומושגים

how moisture cracks alkali-reactive concrete

Alkali-aggregate reaction in concrete can weaken a structure when siliceous minerals in the aggregate react with alkaline hydroxides from cement. The reaction makes an alkali-silica gel, which pulls in water and swells. As the gel expands inside the rigid cement paste, it creates pressure that can crack and disrupt the concrete.

The damage comes from both osmotic hydraulic pressure and the swelling of the solid reaction products. Particle size also matters. Fine siliceous particles can cause expansion in weeks, while larger particles may take years before the same kind of damage appears.

Several factors can speed or slow the reaction. These include the porosity of the aggregate, the alkali content of the cement, the amount of water in the paste, and the permeability of the cement paste. The reaction often shows up near the surface of concrete when moisture is present all the time or when the material goes through wetting and drying cycles, especially at temperatures between 50 and 100 degrees Fahrenheit.

Concrete can be protected by using low-alkali cement, adding a pozzolan, and including at least 30 percent limestone coarse aggregate by mass in the mix. These steps help limit the formation of the damaging gel and reduce the chance of cracking over time.

How Moisture Cracks Alkali-Reactive Concrete

how-moisture-cracks-alkali-reactive-concrete

permeability of concrete

Concrete Durability and Water Penetration

Concrete durability depends partly on how easily water and gases can move through it. This property, called permeability, is important for judging water-tightness and resistance to chemical attack in concrete structures. Permeability is measured with comparative lab tests. In a typical test, the sides of a concrete specimen are sealed, water pressure is applied to the top surface, and the amount of water that passes through is measured. The test is often run for about ten days until a steady...

sulfate attack on concrete

Concrete Damage from Sulfate Exposure

Concrete damage from sulfate exposure starts with a whitish discoloration, often first seen at the edges and corners. As the attack continues, the concrete can crack and spall. This deterioration happens when sulfates react with hardened concrete and create new compounds that take up more space than the materials they replace. Sulfates may enter concrete from soil, groundwater, or industrial effluents. Inside the concrete, they can form calcium sulfate and calcium sulfoaluminate. The reaction...

effect of sea water on concrete

Seawater Damage and Concrete Durability

Seawater can damage concrete by changing its chemistry, increasing porosity, and lowering strength. In marine settings, concrete is exposed to dissolved salts and repeated wetting, so its durability depends on how much water can enter the material. One major form of damage is the breakdown of ettringite and gypsum, two concrete minerals that can dissolve in seawater. As these materials are lost, the concrete becomes more porous. Salt can also crystallize inside pores, especially above the...

acid attack on concrete

Concrete Damage from Low pH Water

Concrete damage from low pH water happens when acids react with the hydrated cement paste. This reaction dissolves the paste, so the concrete becomes softer and weaker. The problem is often seen in chimneys, sewers, and industrial settings. The amount of damage depends on how acidic the water is. When pH falls below 6.5, the attack becomes more severe. A pH below 4.5 can cause major concrete damage. The rate of damage also depends on how fast hydrogen ions move through the cement gel. This...

alkali aggregate reaction in concrete

Alkali-aggregate reaction in concrete can weaken a structure when siliceous minerals in the aggregate react with alkaline hydroxides from cement. The reaction makes an alkali-silica gel, which pulls in water and swells. As the gel expands inside the rigid cement paste, it creates pressure that can crack and disrupt the concrete. The damage comes from both osmotic hydraulic pressure and the swelling of the solid reaction products. Particle size also matters. Fine siliceous particles can cause...

corrosion of reinforcement

Why Concrete Can Fail Around Rebar

Steel reinforcement in concrete can corrode when its protective environment changes. Fresh concrete is highly alkaline because of calcium hydroxide, with a pH of about 13. That high pH helps form a passive iron oxide layer on the steel surface, which slows corrosion. Over time, carbonation, chloride ingress, and cracking can weaken this protection. Concrete contains hydrated cement paste with salts, and it acts as an electrolyte. Different areas of the steel then behave as anodic and cathodic...

key terms and concepts

Learn how alkali-silica gel forms in concrete, why moisture makes it swell, and how low-alkali cement and pozzolans help reduce cracking.

How Moisture Cracks Alkali-Reactive Concrete | JoVE K12

JoVE Core Civil Engineering provides a foundational exploration of essential construction materials in civil engineering, focusing on bricks, stones, steel, wood, and concrete through easy-to-understand animated videos. This collection covers the properties, manufacturing processes, and practical applications of these materials. Additionally, the accompanied science-in-action videos demonstrate the research experiments performed in laboratories.

civil engineering

How Moisture Cracks Alkali-Reactive Concrete

Description

Transcript