堿集料反應對混凝土耐久性的影響與防治

摘 要：當前建筑領域中，對混凝土材料的應用十分廣泛，混凝土的耐久性等性能，對建筑結構質量將產生直接影響。堿集料反應是混凝土耐久性的一個主要影響因素，為保證混凝土的結構安全和性質穩定，需要對堿集料反應做出有效的防治。因此，首先需要對堿集料反應的主要原理加以明確，分析了影響堿集料反應的主要因素，采取了有效的預防措施，確保了混凝土性能的穩定和結構的安全。

關鍵詞：堿集料反應；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，是混凝土材料中比較容易發生的一種化學反應，主要是混凝土當中及環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主要發生在混凝土凝固后。混凝土凝固后，凝膠材料發生緩慢的化學反應，吸水膨脹，導致混凝土的損傷和開裂等。在當前很多混凝土結構建筑物當中，這種現象是造成結構破壞的一個重要因素，因此必須受到足夠的重視和有效的防治。

1 堿集料反應的基本原理

混凝土結構的堿骨料反應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。當混凝土中同時存在水、可溶性堿性物質和活性礦物骨料時，可能發生堿骨料反應。主要反應類型有堿硅反應、堿硅酸鹽反應和堿碳酸鹽反應[1]。水泥在水化之后，會有少量有利氫氧化鈣，能夠和集料中的鈉長石、鉀長石反應，形成氫氧化鈉或氫氧化鉀。同時，在水泥水化初期，骨料周圍會存在膠凝物和氫氧化鈣附著層。而氫氧化鈣和長石反應產生的氫氧化鈉和氫氧化鉀，為堿集料反應提供了可能。氫氧化鈉和氫氧化鉀能夠與活性礦物集料發生反應，但在不同礦物成分中，發生的反應也有所不同。

另外，不同濃度的氫氧化鈉和氫氧化鉀條件下，反應類型也會不同。如果濃度較低，一般不會造成嚴重的混凝土內部結構破壞，但如果濃度較高，反應持續進行，不僅可以中和硅顆粒表面和微孔中的氫離子，還會破壞硅與氧之間的鍵合，導致硅顆粒結構疏松。隨著反應的深入和到達結構內部，產生堿性硅膠，然后吸收微孔中的水分，膨脹。然而，周圍的混凝土結構已經硬化，當體積膨脹受到約束時，會產生膨脹應力。一旦超過混凝土的抗拉強度，就會導致結構開裂，進而破壞混凝土結構。由于反應中的體積膨脹變化，會受到混凝土孔隙含水率的影響，所以可以通過做好防水護理，減少水分向混凝土中的滲入，以降低膨脹盈利。堿硅酸鹽反應原理和堿硅反應相似，但反應速度更慢。

2 堿集料反應的主要因素

堿集料反應的形成，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中的膨脹程度，含堿量越高，膨脹體積將會越大。所以，對于混凝土中的含堿量標準，根據不同工程類型及環境條件，分別設置了具體的限制。在普遍情況下，混凝土含堿量不應超過每立方米310千克，所以施工人員容易將這一數值作為具體限制，但是仍需要考慮具體情況。混凝土水灰比將會對堿集料反應造成較為復雜的影響，較大的水灰比會增加混凝土孔隙率，增加水分子擴散移動速度，會促進堿集料反應。但是，大水灰比增大孔隙率，會相應的降低孔隙水堿液濃度，而減緩堿集料反應。在具體的施工中，要結合實際情況綜合考慮[2]。

反應性骨料的特性影響混凝土堿骨料的反應，如骨料用量、骨料分級粒度、骨料礦物等。一般情況下，增加活性骨料的含量會增加混凝土的活性膨脹。團聚體粒徑對反應過程也有影響，中間粒徑為0.15mm～0.6mm。容易形成最大的總表面積，因而反應膨脹量也最大。混凝土和砂漿的孔隙，能夠使膠體吸收水產生的膨脹應力得到緩解，進而減輕堿集料反應。孔隙率適當增大，減少了反應膨脹量，特別是微孔，可以達到更好的緩沖劑效果。因此，空氣可以被適當地引入建筑中，從而減少膨脹量。水是堿集料反應的重要條件，所以反應會受到環境濕度影響。通常低溫下，堿集料反應會增加，不過如果相對濕度不足85%，在沒有外界供水的情況下，混凝土反應膠體吸水膨脹也會減緩或停止。

3 堿集料反應的防治措施

實際施工中，應積極采取有效措施防治堿集料反應。使用低堿性水泥，降低了混凝土細孔溶液的堿度。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。使用摻合料的時候，要做好鋼筋銹蝕的預防，保證粉煤灰的質量和混凝土的稠度和強度。如需添加硅粉，應同時添加高效減水劑，以延緩混凝土需水量的增加。做好骨料質量控制工作，對于容易引起反應的骨料，應盡可能避免使用。在混凝土結構的施工、使用當中，應積極改善環境條件。確保混凝土施工質量，保證振搗嚴實，避免蜂窩麻面。

做好養護工作，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。在使用混凝土結構時，需要盡量保持干燥，避免頻繁的干濕交替。可以使用憎水或防水涂層，在混凝土結構表面，應用高效透水高效防水液，可以在混凝土內部形成鏈狀結晶，并發生抗毛細孔隙現象，進而形成防水疏水反應層，從而提高混凝土表面的防水效果。同時還不會對混凝土外觀顏色造成影響。這樣，混凝土結構可形成非膜式滲透型防水功能，達到結構防水一體化的效果。這種方法可以防止水被用作腐蝕混凝土的載體，進而阻止各類腐蝕性介質的滲入。另外，還能夠將混凝土抗凍融、抗風化能力提高，更有效的緩解堿集料反應，使混凝土的性能和結構穩定得到保證。

4 結論

對于混凝土結構性能安全來說，堿集料反應是一個比較重要的影響因素，是造成混凝土內部缺陷和開裂的主要原因之一。很多原因都會造成混凝土的堿集料反應，進而影響混凝土的耐久性。在混凝土結構的施工、養護、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的發生，以保證混凝土結構及性能的安全。

參考文獻：

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

[2]盧都友，呂憶農.加強基礎研究 確保機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構、建筑工程材料等方面研究。