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

응집체에는 자연적으로 시멘트 알칼리의 알칼리성 수산화물과 반응하는 규산질 미네랄이 포함되어 있습니다.
형성된 알칼리 실리카 겔은 물을 끌어당기고 팽창하며, 이는 주변의 시멘트 페이스트에 의해 제약되어 내부 압력을 유발하여 시멘트 페이스트가 균열되고 파괴되는 원인이 되며, 이는 팽창에 의해 입증됩니다.
팽창은 부분적으로 알칼리-실리카 반응의 삼투압 수압과 고체 생성물의 팽창 압력에 기인합니다.
규산질 입자의 크기는 반응 속도에 영향을 미치며, 미세한 입자는 몇 주 안에 팽창을 일으키는 반면 큰 입자는 손상을 일으키는 데 몇 년이 걸릴 수 있습니다.
알칼리-골재 반응의 진행은 골재 다공성, 시멘트 알칼리 함량, 페이스트 내 수분 및 시멘트 페이스트 투과성과 같은 요인의 영향을 받습니다.
이 반응은 주로 지속적인 수분 하에서 또는 습윤 및 건조 주기 동안, 특히 화씨 50도에서 100도 사이의 온도에서 콘크리트 표면에서 발생합니다.
유해한 시멘트-골재 조합을 피하는 것이 어려운 경우 포졸란과 질량 기준으로 최소 30%의 석회석 굵은 골재를 통합하는 것이 좋습니다. 저알칼리 시멘트를 사용하면 알칼리 응집체 반응을 줄이는 데도 도움이 됩니다.

콘크리트의 알칼리 골재 반응

Alkali Aggregate Reaction in Concrete

콘크리트의 알칼리-골재 반응은 골재의 천연 실리카질 광물이 시멘트 알칼리에서 유래한 알칼리 수산화물과 반응하는 것을 포함합니다. 이 반응은 물을 흡수하고 부풀어 오르며 부피가 증가하는 알칼리-실리카 겔을 형성하는데, 이는 주변 시멘트 페이스트에 의해 제한되어 콘크리트에 균열을 내고 파괴하는 내부 압력을 생성합니다. 팽창과 손상의 정도는 부분적으로 알칼리-실리카 반응의 삼투압 유압과 형성된 고체 생성물의 팽창 압력에 기인할 수 있습니다.


 반응 속도는 규산질 입자의 크기에 영향을 받습니다. 미세한 입자는 몇 주 만에 팽창을 일으킬 수 있는 반면, 큰 입자는 비슷한 손상이 나타나기까지 몇 년이 걸릴 수 있습니다. 골재의 다공성, 시멘트의 알칼리 함량, 페이스트의 물의 양, 시멘트 페이스트의 투과성과 같은 요인은 모두 이 반응의 진행에 영향을 미칩니다. 이 반응은 일반적으로 연속적인 습기가 있는 콘크리트 표면이나 습윤 및 건조 주기 동안, 특히 섭씨 10도에서 37.78도 사이의 온도에서 발생합니다. 이러한 반응을 완화하려면 저알칼리 시멘트를 사용하고, 포졸란을 통합하고, 콘크리트 혼합물에 질량 기준으로 최소 30%의 석회석 굵은 골재를 사용하는 것이 좋습니다.

응집체에는 자연적으로 시멘트 알칼리의 알칼리성 수산화물과 반응하는 규산질 미네랄이 포함되어 있습니다.
형성된 알칼리 실리카 겔은 물을 끌어당깁니다 ...

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제1단원

Permeability of Concrete

콘크리트의 투수성

KEY TERMS AND CONCEPTS

주요 용어 및 개념

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

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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

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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.

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