Betonin alkalikiviainesreaktioihin vaikuttavista tekijöistä

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202009304152
Title: Betonin alkalikiviainesreaktioihin vaikuttavista tekijöistä
Author: Ruoho, Tiina
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202009304152
http://hdl.handle.net/10138/319777
Thesis level: master's thesis
Discipline: Geologia
Abstract: Alkalikiviainesreaktioiden aiheuttama rapautuminen on Suomessa nykyään tunnistettu betonin vaurioitumisprosessi. Alkalikiviainesreaktiot (AKR) ovat betonia vaurioittavia reaktioita, jotka tapahtuvat sementtipastan alkalihydroksidien (NaOH ja KOH) ja betonin kiviaineksen piidioksidin välillä. Alkalihydroksidit liuottavat piidioksidin kiderakenteen, jolloin piidioksidi hydroksyloituu piihapoksi. Hydroksyloitunut piidioksidi (eli piihappo) voi myös epäpuhtauksien läsnä ollessa muodostaa kovalenttisia sidoksia ja saostua piihappogeeliksi. Piihappogeelin laajeneminen johtaa betonin sisäisten jännitystilojen kasvamiseen, ja lopulta betonin halkeiluun. Betonissa käytettävän luonnonkiviaineksen reaktiivisuus muodostuu sen murtopinnan atomitason ominaisuuksista. Reaktiivisen mineraalin pinnan tasapainotila on epävakaa, ja kiderakenteessa on virheitä tai kiderakenne on puutteellinen. Käytännössä kaikki suomalaisen betonin kiviaineksena käytettävät kivilajit ovat silikaattimineraalien heterogeenisiä seoksia, joiden pintojen ominaisuudet muodostuvat erilaisissa kivilajeja muodostavissa geologisissa prosesseissa. Hitaasti jäähtymällä kiteytyneet kivilajit ovat tasapainoisempia, kuin alhaisen asteen metamorfoituneet kivilajit. Laadukkaan betonin kiviaineksen luokittelu perustuu geologisiin ominaisuuksiin ja lujuusmäärityksiin, mutta havaintojen perusteella laadukkaaksi luokiteltu kiviaines voi myös aiheuttaa alkalikiviainesreaktioita. Kosteudelle alttiiseen betonirakenteeseen on työn havaintojen perusteella suositeltavaa valita tasapainotilaltaan vakaata kiviainesta, käyttää matala-alkalista sementtiä ja lisäaineena lentotuhkaa, masuunikuonaa tai mikrosilikaa.The weathering of concrete by alkali-aggregate reaction is a process of deterioration recognized also in concrete manufactured in Finland. Alkali-aggregate reactions (AAR) are deleterious reactions between the alkali hydroxides (NaOH and KOH) in cement paste and silicon dioxide in aggregate used in concrete. The alkali hydroxide in cement paste will dissolve the crystal structure of silicon dioxide, and the dissolved silicon dioxide hydroxylates to orthosilicic acid. In the presence of impurities, the orthosilicic acid can form covalent bonds and coagulate to form silica gel. The expansion caused by swelling of highly hygroscopic silica gel will lead to excess of yield stress and thus deleterious cracking of concrete. The atomic features of fracture surfaces in natural aggregates will determine their reactivity in concrete. The surface in reactive mineral has unstable equilibrium and has crystallographic defects or insufficient crystal structure. Practically all natural aggregates used in Finnish concrete are heterogeneous mixtures of silicate minerals. The surface features of silicate minerals are composed in various rock forming geological processes. Rocks that are crystallized by slow cooling have more stable equilibrium than rocks that have undergone a low metamorphosis. The geological features and strength measurements are the base of good quality natural aggregate ratings. On the grounds of observations, even the high quality aggregates can cause deleterious alkali-aggregate reactions. It is recommendable to use aggregates that have stable equilibrium state, a low alkalinity cement and additives such as fly ash, blast-furnace slag or silica fume to concrete structures exposed to moisture.
Subject: alkalikiviainesreaktio
betoni
sementti
kiviaines
piidioksidi
kvartsi


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
thruoho_gradu.pdf 2.308Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record