总碱含量对混凝土工程的影响

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1、总碱含量对混凝土工程的影响客户服务室：张向文（2009年7月发表于山东交通学院学报）摘要：目前公路桥涵混凝土工程中，对原材料的碱含量和碱骨料反应要求严格了，对于总碱含量的控制要求也越来越严格，本文就针对混凝土中总碱含量展开分析。关键词：碱骨料反应、总碱含量、碱活性、反应行为、超细粉等 ThetotalalkalicontentoftheconcreteworksAbstract:Theconcretehighwaybridgeproject,therawmaterialofalkaliandalkaliaggregatereactionhasbeendemandin

2、gfortotalcontrolofthealkalimoreandmorestrictonthisarticleforthetotalalkalicontentinconcretetoanalyze.Keywords:alkaliaggregatereaction,withatotalalkali,alkali-activeresponse,ultra-finepowder 1．前言目前除了一些特殊厂房等采用钢结构，其他结构物还是以混凝土为主要原材料。现在工程中的混凝土结构还存在很多问题，其中碱骨料反应的控制就是一项，且该项所导致后期开裂的严重后果已逐渐被人们所认

3、识，虽然在一切公路桥涵工程中均对混凝土的原材料碱含量和碱骨料反应等进行了试验，但是在实际中碱骨料反应行为的影响还是没有得到具体的落实。引起混凝土破坏的内因是碱骨料反应(AAR),造成的破坏范围大，损坏重,开裂后将诱发其他诸多破坏因素,且难以阻止其继续发展,因而有人把碱骨料反应称为混凝土的癌症。混凝土中的碱类和集料的活性物质发生化学反应，使混凝土发生不均匀膨胀，产生裂缝，并有强度和弹性模量的下降等不良现象，从而缩短混凝土的寿命，危及工程安全。本文就混凝土总碱含量在不考虑外界环境的影响因素通过物理、力学和化学的角度分析并实例说明工程中混凝土的碱含量超标问题，最后提出预防

4、和控制措施。2．碱骨料反应原理及具体要求2.1从化学因素分析：活性骨料、碱和水进行化学反应，在混凝土内骨料与水泥石的界面上生成硅酸盐凝胶，此胶体状从周围介质中吸水膨胀（体积可增大3倍），在混凝土内部产生较大的膨胀压和渗透压（可达3-4兆Mpa），致使混凝土发生裂缝和破坏。反映方程式为：SiO2+2ROH+nH2O→R2SiO3(n+1)H2O           (R为Na或K)2.2碱与某些层状硅酸盐集料，与水泥水化生成ROH相作用后，使层状硅酸盐层距离由10（埃）增大到12（埃），集料发生膨胀，造成开裂，由于岩石结构、种类和质量因素，膨胀发生慢，但后果较为严重。

5、2.3用细观力学的方法分析，硬化水泥石是基体相，当骨料与碱发生反应时，骨料产生膨胀，而硬化水泥石则约束骨料的膨胀，与此同时，硬化水泥石将受到一个拉应力，当这个拉应力超过硬化水泥石的抗拉强度时，将发生开裂，由此得出以下判据：（εp-εm）/[1+Ep（1/k2-1）/Em]

6、5从碱骨料反应角度讲，混凝土中的胶凝材料有着两方面的作用：一是为碱骨料反应提供碱；二是硬化水泥石作为连续相对碱骨料反应膨胀起约束作用。胶凝材料所提供的碱是混凝土碱含量的主要来源，但是胶凝材料也不允许少，胶凝材料越少，约束力越弱，混凝土的膨胀将越大，就越容易开裂。2.6在碱骨料反应过程中水的作用：一是碱离子化的基础；二是运输碱的载体；三是碱骨料反应膨胀的源泉。2.7碱能促进水泥混凝土的收缩开裂，从保证混凝土的耐久性和体积稳定性看，限制外加剂含碱量是控制混凝土总碱量的重要手段之一。2.8碱骨料反应具有膨胀、速度、潮湿三大特征，引起混凝土开裂、剥落，并在此部位积聚较多的白

7、色浸出物，引起钢筋的锈蚀和冻融循环，对结构物的使用性能造成影响。受碱骨料反应膨胀开裂的工程从外观上看，在少钢筋约束的部位为网状裂缝，在受钢筋约束的部位多沿主筋方向开裂，在很多情况下可以看到从裂缝溢出白色或透明胶体的痕迹。在同一工程中潮湿部位发展严重也是其外观特征之一。最后判断还需要从受害的工程取芯样鉴定。2.9公路桥涵水泥混凝土碱含量具体要求：每立方米混凝土的总碱含量，对一般桥涵不宜大于3.0kg/m3，对于特殊大桥、大桥和主要桥梁不宜大于1.8kg/m3，当处于严重受侵蚀的环境，不得使用有碱活性反应的骨料；且在工程中尽量使用低碱水泥（水泥中碱含量不得大于0.6