淺談混凝土中堿—集料反應(yīng)的分析與控制

侯進(jìn)

摘 要：堿集料反應(yīng)（ARR）是混凝土內(nèi)部堿與集料中某些組份之間的反應(yīng)，是混凝土安全性受到影響的主要因素之一，所以要求我們應(yīng)該加強(qiáng)集料堿活性的研究測(cè)試工作，使堿集料反應(yīng)在工程中得到有效抑制，延長(zhǎng)工程的使用壽命。文章從堿活性檢測(cè)及其影響因素，預(yù)防措施，反應(yīng)機(jī)理等方面進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：堿集料；水泥混凝土；分析

前言

混凝土在使用期間，會(huì)由于環(huán)境中的水、氣體及其所含侵蝕介質(zhì)的侵入，產(chǎn)生物理和化學(xué)反應(yīng)而逐漸破壞。混凝土耐久性實(shí)質(zhì)就是抵抗這種破壞的作用力，為了防止和避免因?yàn)閴A——集料反應(yīng)造成工程破壞的損失，采取相應(yīng)的防治措施是非常必要的。

由于我國(guó)過去的水泥含堿量一般不高，一般土建工程在以往的工程建設(shè)中沒有發(fā)現(xiàn)堿骨料反應(yīng)對(duì)工程損害的情況報(bào)告。結(jié)果許多設(shè)計(jì)、施工工程技術(shù)人員對(duì)堿集料反應(yīng)問題沒有引起重視；再加上近年來，我國(guó)水泥含堿量的增加、水泥用量的逐步提高，以及含堿外加劑的大面積使用，增加了堿——集料反應(yīng)破壞的可能性，因此對(duì)混凝土用砂石料堿性問題，必須引起足夠的重視。

1 堿——集料反應(yīng)的類別

1.1堿——硅酸反應(yīng)

堿——硅反應(yīng)簡(jiǎn)稱ASR，是指堿與集料中活性二氧化硅反應(yīng)，之后產(chǎn)生堿——硅酸鹽凝膠或稱堿硅凝膠，它具有強(qiáng)烈的吸水性，吸水后膨脹才生混凝土內(nèi)部膨脹應(yīng)力，結(jié)果導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，發(fā)展嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)崩潰，對(duì)安全造成影響。

1.2 堿——碳酸鹽反應(yīng)

堿——碳酸鹽反應(yīng)簡(jiǎn)稱ACR，是指堿與集料中活性-碳酸鹽反應(yīng)。

2 堿集料反應(yīng)的發(fā)生原因分析

2.1 水泥、混合材、外加劑等原材料和拌和水水中較高的含堿量，或者混凝土處于有堿滲入的環(huán)境中。

2.2 集料中含有一定數(shù)量的堿活性成分。

2.3 潮濕環(huán)境，可以供應(yīng)反應(yīng)物吸水膨脹時(shí)所需的水分。

3 堿——集料試驗(yàn)方法

堿——集料反應(yīng)試驗(yàn)方法目前國(guó)外以美國(guó)ASTM有關(guān)集料試驗(yàn)方法具有權(quán)威性。交通部《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ058-2000）編制了三個(gè)方法：“巖相法”、 “砂漿長(zhǎng)度法”和“抑制骨料堿活性效能檢驗(yàn)”。

巖相法檢驗(yàn)是確定哪些集料可能與水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)集料中下列材料含量為1%或更少時(shí)即有可能成為有害反應(yīng)的集料，這些材料基本上都是含活性二氧化硅的礦物。巖相法的優(yōu)點(diǎn)在于能確知被檢驗(yàn)的集料屬于什么巖石。其中含有什么礦物？是判斷集料有無活性最基本的方法。

砂漿長(zhǎng)度法檢驗(yàn)是鑒定水泥中的堿與活性集料間的反應(yīng)所引起的膨脹是否具有潛在危害的可能性。將集料破碎成一定粒徑，按一定比例與水泥制成砂漿長(zhǎng)條，定期測(cè)長(zhǎng)，當(dāng)膨脹率半年不超過0.1%或3個(gè)月不超過0.05%，即可評(píng)為非活性集料。

抑制集料堿活性效能檢驗(yàn)是以高活性的硬度玻璃砂為標(biāo)準(zhǔn)的條件下評(píng)定或優(yōu)選水泥品種、混合材及外加劑的抑制效能。檢定砂漿膨脹率14d不超過0.02%，56d不超過0.06%即可認(rèn)為符合安全的要求。

4 堿集料反應(yīng)的特征

受堿——集料反應(yīng)膨脹開裂的工程從外觀上看主要是表面裂縫、變形和滲出物。表面裂縫在少鋼筋約束的部位為表現(xiàn)形式為網(wǎng)狀裂縫，在受鋼筋約束的部位表現(xiàn)形式多為沿主鋼筋方向上開裂；在一般情況下可以看到從表面裂縫處溢出白色或透明肢體的痕跡。

5 堿骨料反應(yīng)的防治方法

堿骨料反應(yīng)基本上是在混凝土配制時(shí)候形成的，只要配制的混凝土的時(shí)候含有足夠的堿和反應(yīng)性骨料的存在，在混凝土澆筑時(shí)候就會(huì)逐漸反應(yīng)，隨著反應(yīng)產(chǎn)物的逐漸吸水引起的膨脹和其內(nèi)應(yīng)力能夠使混凝土產(chǎn)生開裂的時(shí)候，施工中便開始出現(xiàn)裂縫。且裂縫和對(duì)工程的損害隨著堿集料反應(yīng)的延續(xù)而進(jìn)一步發(fā)展，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使工程產(chǎn)生崩潰等病害。主要有以下幾種措施。

5.1 控制水泥含堿量

選用低堿水泥。我國(guó)《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》（GB175-1999）對(duì)水泥含堿量規(guī)定：若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中堿含量不得大于0.60%或由供需雙方商定。對(duì)于礦渣水泥、火山灰質(zhì)硅酸水泥、復(fù)合水泥等含堿量相對(duì)較低的水泥含堿量要求：若使用活性骨料要限制水泥中堿含量時(shí)，由供需雙方商定。

5.2 控制混凝土中堿的含量

因混凝土中堿的來源途徑有多方面，不僅是從水泥、而且從混合材、水、外加劑，甚至有時(shí)從粗細(xì)骨料中來，因而控制混凝土各種原材料總堿量比單純控制水泥含堿量更為合理和科學(xué)。

5.3 對(duì)骨料選擇使用

選擇堿活性含量較低的集料，倘若混凝土堿的含量低于3.5kg/m3，可以不做骨料活性檢驗(yàn)，如果水泥的堿含量高或混凝土總含堿量高于3.5kg/m3，則需對(duì)骨料進(jìn)行活性檢測(cè)試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果為活性骨料、則不可以使用，如果經(jīng)與非活性骨料按一定比例混合拌合后，經(jīng)試驗(yàn)對(duì)工程沒有損害時(shí)，方可按試驗(yàn)的比例混合使用。

5.4 使用礦物外加劑

使用某些活性礦物外加劑可抑制、緩解混凝土的堿集料反應(yīng)。目前廣泛使用的礦物外加劑有磨細(xì)礦渣、磨細(xì)粉煤灰、硅灰和沸石等，根據(jù)試驗(yàn)資料數(shù)據(jù)表明。摻（4-9）%的硅灰可以有效的抑制堿集料產(chǎn)生反應(yīng)。

5.5 使用堿集料反應(yīng)抑制劑

鋰鹽是堿-集料反應(yīng)有效的抑制劑，如在混凝土建筑表面噴灑鋰鹽，其中是摻加氫氧化鋰溶液后效果最好，其結(jié)果對(duì)于新舊混凝土中的控制堿集料反應(yīng)有很好的抑制效果，同時(shí)限制混凝土堿集料的進(jìn)一步膨脹。但由于鋰鹽價(jià)格較貴，因而該法成本較高，在國(guó)內(nèi)推廣使用可能有一定難度。

5.6 隔絕濕空氣和水的來源

在混凝土結(jié)構(gòu)表明對(duì)于可能發(fā)生堿集料反應(yīng)的部位，采取措施隔絕空氣和水的來源，同樣能夠緩和堿集料反應(yīng)對(duì)工程效果造成的危害。

6 結(jié)束語

一直以來混凝土中堿集料反應(yīng)是項(xiàng)復(fù)雜而又存在的課題，縱使施工過程中經(jīng)過了嚴(yán)密的部署，堿集料的反應(yīng)也是不可避免要發(fā)生的，但是經(jīng)過周密的控制，采取綜合措施使堿集料的反應(yīng)可以降到最低，最終使得混凝土的耐久性等各項(xiàng)性能得到保證，這點(diǎn)我們現(xiàn)在是可以做到的。在東北某機(jī)場(chǎng)跑道混凝土發(fā)現(xiàn)堿骨料反應(yīng)產(chǎn)生的開裂；南山市城市公路中立交橋，建成剛?cè)昶涑睗癫课患闯霈F(xiàn)開裂現(xiàn)象，經(jīng)取樣試驗(yàn)檢測(cè)證實(shí)為堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的不良結(jié)果。由于近幾年我國(guó)水泥外加劑等材料的發(fā)展變化之快和建設(shè)的大型混凝土工程越來越多，混凝土堿集料反應(yīng)問題已構(gòu)成我國(guó)土建工程領(lǐng)域的一大潛在危害，我們應(yīng)該積極采取可能做到的各種措施，預(yù)防堿集料反應(yīng)對(duì)工程的損害，從而提高工程的使用壽命。

參考文獻(xiàn)

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