Diagnostyka i oceny uszkodzeń betonu spowodowanych reakcjami AAR – cz. I

Trzeci typ reakcji opisano jako „reakcję alkalia – krzemiany”, ale obecnie jest to rozpoznawane jako szczególna (powolna/późna) forma ASR.

Reakcja alkalia – krzemionka, ASR, zachodzi w betonie pomiędzy alkaliami z roztworu porowego z zaczynu cementowego i niektórymi formami krzemionki (krzemionki bezpostaciowej) jako składnika kruszywa. Prowadzi ona do powstania żelu alkaliczno-krzemianowego, który może prowadzić do powstania zmiennej ekspansji, uszkadzającej beton.

Reakcja alkalia – węglany, ACR, w betonie jest reakcją chemiczną pomiędzy niektórymi drobnoziarnistymi, ilasto-wapiennymi kruszywami dolomitowymi w betonie i alkaliami z roztworu porowego z zaczynu cementowego. Reakcja może spowodować pęcznienie betonu i wywierać siły wewnętrzne na jego elementy, które mogą następnie prowadzić do pękania i uszkodzenie betonu [17-19]. ACR różni się od ASR dwuetapowością przebiegu reakcji: dedolomityzacją, czyli rozpadem skały dolomitowej, rozluźnieniem jej tekstury i większej podatności na penetrację roztworów zawierających alkalia. Drugi etap jest tożsamy z ASR, tzn. wystąpienie reakcji alkalia – krzemionka bezpostaciowa, która występuje w strukturze skały węglanowej, a była niedostępna przed wystąpieniem reakcji dedolomityzacji.

W przypadku ACR nie wykryto żelu za pomocą klasycznej mikroskopii optycznej. Jednak nowoczesne techniki (SEM i EPMA) ujawniły, że kryptokrystaliczny kwarc i produkt reakcji ASR w postaci żelu krzemionkowego występują również jako produkt ACR w krzemionkowych skałach węglanowych zarówno w warunkach polowych, jak i laboratoryjnych w otwartych przestrzeniach utworzonych przez dedolomityzację [20]. A więc ekspansja jest w zasadzie spowodowana przez ASR.

Warunki wystąpienia reakcji AAR i uszkodzenia betonu.

Występują, jeżeli są spełnione cztery warunki:

• krytyczna ilość reaktywnego składnika,
• wystarczająco wysoka alkaliczność wody porowej,
• wystarczająca wilgotność w betonie i jego otoczeniu,
• wystarczająca koncentracja portlandytu.

Jeśli którykolwiek z powyższych warunków nie jest spełniony, uszkodzenie betonu z powodu AAR może nie wystąpić.

Objawy wystąpienia AAR

Informacje ogólne

Kilka czynników może być odpowiedzialnych za uszkodzenia betonu w konstrukcji, w tym: oddziaływanie siarczanów, reakcje AAR, zamrażanie-rozmrażanie i nadmierne przeciążanie konstrukcji. W celu dokonania oceny przyczyn uszkodzenia betonu w konstrukcji należy wziąć pod uwagę wszystkie możliwe mechanizmy, które mogły przyczynić się do pogorszenia stanu lub uszkodzenia. W celu potwierdzenia lub wykluczenia wystąpienia reakcji AAR należy przeprowadzić odpowiednie badanie, składające się z inspekcji na miejscu i badań laboratoryjnych. Wszystkie oznaki pękania o różnej skali w strukturze betonu powinny być traktowane jako wczesne symptomy rozwijających się reakcji AAR.

Galeria