堿集料反應(yīng)對(duì)混凝土耐久性的影響與防治

摘 要：當(dāng)前建筑領(lǐng)域中，對(duì)混凝土材料的應(yīng)用十分廣泛，混凝土的耐久性等性能，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量將產(chǎn)生直接影響。堿集料反應(yīng)是混凝土耐久性的一個(gè)主要影響因素，為保證混凝土的結(jié)構(gòu)安全和性質(zhì)穩(wěn)定，需要對(duì)堿集料反應(yīng)做出有效的防治。因此，首先需要對(duì)堿集料反應(yīng)的主要原理加以明確，分析了影響堿集料反應(yīng)的主要因素，采取了有效的預(yù)防措施，確保了混凝土性能的穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)的安全。

關(guān)鍵詞：堿集料反應(yīng)；混凝土；耐久性；影響；防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.010

0 前言

堿集料反應(yīng)，是混凝土材料中比較容易發(fā)生的一種化學(xué)反應(yīng)，主要是混凝土當(dāng)中及環(huán)境中可能滲入的堿性成分，混凝土骨料與堿活性礦物組分的反應(yīng)主要發(fā)生在混凝土凝固后。混凝土凝固后，凝膠材料發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，吸水膨脹，導(dǎo)致混凝土的損傷和開裂等。在當(dāng)前很多混凝土結(jié)構(gòu)建筑物當(dāng)中，這種現(xiàn)象是造成結(jié)構(gòu)破壞的一個(gè)重要因素，因此必須受到足夠的重視和有效的防治。

1 堿集料反應(yīng)的基本原理

混凝土結(jié)構(gòu)的堿骨料反應(yīng)主要是混凝土中的活性礦物骨料和混凝土孔隙中的堿溶液。當(dāng)混凝土中同時(shí)存在水、可溶性堿性物質(zhì)和活性礦物骨料時(shí)，可能發(fā)生堿骨料反應(yīng)。主要反應(yīng)類型有堿硅反應(yīng)、堿硅酸鹽反應(yīng)和堿碳酸鹽反應(yīng)[1]。水泥在水化之后，會(huì)有少量有利氫氧化鈣，能夠和集料中的鈉長石、鉀長石反應(yīng)，形成氫氧化鈉或氫氧化鉀。同時(shí)，在水泥水化初期，骨料周圍會(huì)存在膠凝物和氫氧化鈣附著層。而氫氧化鈣和長石反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化鈉和氫氧化鉀，為堿集料反應(yīng)提供了可能。氫氧化鈉和氫氧化鉀能夠與活性礦物集料發(fā)生反應(yīng)，但在不同礦物成分中，發(fā)生的反應(yīng)也有所不同。

另外，不同濃度的氫氧化鈉和氫氧化鉀條件下，反應(yīng)類型也會(huì)不同。如果濃度較低，一般不會(huì)造成嚴(yán)重的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，但如果濃度較高，反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，不僅可以中和硅顆粒表面和微孔中的氫離子，還會(huì)破壞硅與氧之間的鍵合，導(dǎo)致硅顆粒結(jié)構(gòu)疏松。隨著反應(yīng)的深入和到達(dá)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，產(chǎn)生堿性硅膠，然后吸收微孔中的水分，膨脹。然而，周圍的混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)硬化，當(dāng)體積膨脹受到約束時(shí)，會(huì)產(chǎn)生膨脹應(yīng)力。一旦超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂，進(jìn)而破壞混凝土結(jié)構(gòu)。由于反應(yīng)中的體積膨脹變化，會(huì)受到混凝土孔隙含水率的影響，所以可以通過做好防水護(hù)理，減少水分向混凝土中的滲入，以降低膨脹盈利。堿硅酸鹽反應(yīng)原理和堿硅反應(yīng)相似，但反應(yīng)速度更慢。

2 堿集料反應(yīng)的主要因素

堿集料反應(yīng)的形成，有很多影響因素，包括水泥堿度、混凝土水灰比、活性骨料特性、混凝土孔隙度、環(huán)境溫濕度等。水泥研究表明，水泥含堿量將直接影響堿集料反應(yīng)中的膨脹程度，含堿量越高，膨脹體積將會(huì)越大。所以，對(duì)于混凝土中的含堿量標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同工程類型及環(huán)境條件，分別設(shè)置了具體的限制。在普遍情況下，混凝土含堿量不應(yīng)超過每立方米310千克，所以施工人員容易將這一數(shù)值作為具體限制，但是仍需要考慮具體情況?；炷了冶葘?huì)對(duì)堿集料反應(yīng)造成較為復(fù)雜的影響，較大的水灰比會(huì)增加混凝土孔隙率，增加水分子擴(kuò)散移動(dòng)速度，會(huì)促進(jìn)堿集料反應(yīng)。但是，大水灰比增大孔隙率，會(huì)相應(yīng)的降低孔隙水堿液濃度，而減緩堿集料反應(yīng)。在具體的施工中，要結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮[2]。

反應(yīng)性骨料的特性影響混凝土堿骨料的反應(yīng)，如骨料用量、骨料分級(jí)粒度、骨料礦物等。一般情況下，增加活性骨料的含量會(huì)增加混凝土的活性膨脹。團(tuán)聚體粒徑對(duì)反應(yīng)過程也有影響，中間粒徑為0.15mm～0.6mm。容易形成最大的總表面積，因而反應(yīng)膨脹量也最大。混凝土和砂漿的孔隙，能夠使膠體吸收水產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力得到緩解，進(jìn)而減輕堿集料反應(yīng)。孔隙率適當(dāng)增大，減少了反應(yīng)膨脹量，特別是微孔，可以達(dá)到更好的緩沖劑效果。因此，空氣可以被適當(dāng)?shù)匾虢ㄖ?，從而減少膨脹量。水是堿集料反應(yīng)的重要條件，所以反應(yīng)會(huì)受到環(huán)境濕度影響。通常低溫下，堿集料反應(yīng)會(huì)增加，不過如果相對(duì)濕度不足85%，在沒有外界供水的情況下，混凝土反應(yīng)膠體吸水膨脹也會(huì)減緩或停止。

3 堿集料反應(yīng)的防治措施

實(shí)際施工中，應(yīng)積極采取有效措施防治堿集料反應(yīng)。使用低堿性水泥，降低了混凝土細(xì)孔溶液的堿度。在水泥中，如硅灰、礦渣、粉煤灰等外加劑，以降低混凝土的堿度，堿集料反應(yīng)得到控制。如果水泥含堿量過高，必須更加重視摻合料的添加。使用摻合料的時(shí)候，要做好鋼筋銹蝕的預(yù)防，保證粉煤灰的質(zhì)量和混凝土的稠度和強(qiáng)度。如需添加硅粉，應(yīng)同時(shí)添加高效減水劑，以延緩混凝土需水量的增加。做好骨料質(zhì)量控制工作，對(duì)于容易引起反應(yīng)的骨料，應(yīng)盡可能避免使用。在混凝土結(jié)構(gòu)的施工、使用當(dāng)中，應(yīng)積極改善環(huán)境條件。確?；炷潦┕べ|(zhì)量，保證振搗嚴(yán)實(shí)，避免蜂窩麻面。

做好養(yǎng)護(hù)工作，避免溫度裂縫或干縮裂縫，減少混凝土外水滲入，從而減輕堿骨料反應(yīng)。在使用混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，需要盡量保持干燥，避免頻繁的干濕交替?？梢允褂迷魉蚍浪繉樱诨炷两Y(jié)構(gòu)表面，應(yīng)用高效透水高效防水液，可以在混凝土內(nèi)部形成鏈狀結(jié)晶，并發(fā)生抗毛細(xì)孔隙現(xiàn)象，進(jìn)而形成防水疏水反應(yīng)層，從而提高混凝土表面的防水效果。同時(shí)還不會(huì)對(duì)混凝土外觀顏色造成影響。這樣，混凝土結(jié)構(gòu)可形成非膜式滲透型防水功能，達(dá)到結(jié)構(gòu)防水一體化的效果。這種方法可以防止水被用作腐蝕混凝土的載體，進(jìn)而阻止各類腐蝕性介質(zhì)的滲入。另外，還能夠?qū)⒒炷量箖鋈?、抗風(fēng)化能力提高，更有效的緩解堿集料反應(yīng)，使混凝土的性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定得到保證。

4 結(jié)論

對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)性能安全來說，堿集料反應(yīng)是一個(gè)比較重要的影響因素，是造成混凝土內(nèi)部缺陷和開裂的主要原因之一。很多原因都會(huì)造成混凝土的堿集料反應(yīng)，進(jìn)而影響混凝土的耐久性。在混凝土結(jié)構(gòu)的施工、養(yǎng)護(hù)、使用等過程中，需要采取有效的防治措施，控制混凝土堿集料反應(yīng)的發(fā)生，以保證混凝土結(jié)構(gòu)及性能的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]李西利.耐久性混凝土堿集料反應(yīng)的機(jī)理與防治[J].投資與合作，2012（02）：174.

[2]盧都友，呂憶農(nóng).加強(qiáng)基礎(chǔ)研究 確保機(jī)制砂石混凝土耐久性[J]. 混凝土世界，2011（04）：68-72.

作者簡介：楊冰鶴（1998-），男，黑龍江哈爾濱人，本科在讀，主要從事建筑工程結(jié)構(gòu)、建筑工程材料等方面研究。