混凝土总碱含量的控制

关键词：混凝土；碱含量；控制 

中图分类号：tu755文献标识码： a 文章编号：2095-2104（2012）08-0020-02 

 

前言：混凝土碱含量是指混凝土中等当量氧化钠的含量，以kg/m3计；混凝土原材料的碱含量是指原材料中等当量氧化钠的含量,以重量百分率计。混凝土原材料中的碱含量过高时, 可能发生碱集料反应, 引起混凝土结构的破坏。工程中应从混凝土的原材料选择开始仔细考虑碱集料反应, 严格预防碱集料反应的发生。混凝土内部发生碱集料反应破坏与否, 除了与水泥碱含量有关外, 更重要的是与混凝土中的总碱含量有关。以混凝土原材料中的总碱含量作为控制标准是切实可行和更为可靠的。下面结合西宁南绕城公路十一标工程实际, 提出了混凝土总碱含量的控制措施, 在保证混凝土施工质量前提下, 尽可能地降低工程造价。 

1.混凝土碱含量过高的危害及特征 

混凝土中碱含量过高，主要特征是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。 

（1） 碱含量过高所产生的混凝土裂缝与钢筋数量、分布情况有关。钢筋限制，约束作用强的混凝土，裂缝往往发生在平行于约束力的方向，既顺筋方向。无筋或少筋的混凝土，裂缝往往呈网状，裂缝网接近六边形，在较大的六边形之间，还可在发展出小裂缝。 

（2） 很多情况下可看到混凝土裂缝处溢出半透明的乳白色或黄褐色胶体，也有茶褐色和黑色胶体，长时间干燥后变为粉状物，这是混凝土碱含量过高的产物，这些胶体会对混凝土中的钢筋产生腐蚀作用，引起钢筋锈蚀与冻融循环，破坏混凝土内在质量。 

（3）混凝土工程碱含量过高导致混凝土工程产生整体变形，移位等病像，如有些长度大的结构物的伸缩缝被顶实甚至膨胀，有的桥梁支点因膨胀增长而错位，有的横向结构在两端限制的条件下因膨胀而产生弯曲，扭动等现象。 

 

某桥梁碱含量过高破坏图 

控制混凝土碱含量是防止碱集料反应的有效措施。碱集料反应有3个不可或缺的条件:① 混凝土中碱含量过高。混凝土碱含量越高,发生碱集料反应的可能性越大。②所用集料内含活性物质。一些有代表性的活性集料发生碱集料反应的危险性最大。③ 必须有水份存在。这是发生碱集料反应的必要条件之一。干燥条件下, 混凝土几乎不发生碱集料反应。处于高湿度环境下的混凝土发生碱集料反应的速度较大。 

2.混凝土工程碱含量控制措施 

西宁南绕城十一标工地试验室根据《公路桥涵施工技术规范》jtg/t50-2011中对混凝土碱含量的规定（每立方米混凝土的总碱含量，对一般桥涵不宜大于3.0kg/m3，对特大桥、大桥和重要桥梁不宜大于1.8 kg/m3）结合工程实际情况，严格控制混凝土总碱含量，确保了混凝土工程的内在质量。 

c50普通砼配合比及各种原材料碱含量汇总和计算如下表： 

材料名称 水泥 砂 碎石 水 减水剂 

每方材料用量（kg） 465 711 1161 152 5.12 

材料碱含量（%） 0.56 / / / 3.6 

计算材料碱含量（kg） 2.604 / / / 0.1843 

总碱量（kg） 2.788 

规范规定值（kg/m3） ＜3kg/m3 

结论 合格 

在不考虑水和集料含碱的条件下，根据以上计算得知c50用于桥梁混凝土总碱含量2.788 kg/m3小于3 kg/m3要求，其中水泥提供2.604 kg/m3，其余主要由外加剂提供，同样原理计算该工程的其他混凝土配合比的碱含量也同样合格。本工程均使用低活性骨料，以降低混凝土中碱含量指标，使之不发生或少发生碱集料反应，从而确保混凝土工程的质量。碱含量被称作混凝土癌症，一旦发生就难以控制，严重影响混凝土结构的耐久性。因此，需要预先防止发生。防止的方法主要从五个方面着手： 

（1）使用非活性骨料。可对骨料专门进行碱活性测试，或根据以往的调查结果选用骨料。集料中活性集料的百分比越大, 发生碱集料反应的破坏也越大。当使用活性集料时, 碱含量与碱集料反应的速度呈大致的线性关系, 比如碱含量越高, 越易发生碱集料反应。 

（2）控制混凝土的总含碱量低于3.0kg/m³。碱的来源包括水泥、外加剂、拌合水和骨料，其中水泥和外加剂是主要来源。 

（3）采用低碱水泥或降低水泥用量。可掺粉煤灰或矿粉等材料，取代一部分水泥，降低混凝土碱含量，增加混凝土的和易性，降低成本。 

（4）水灰比。水灰比越大, 混凝土内部孔隙率也越大, 碱在水溶液中的迁移速度也增大, 所以如果具备碱集料反应发生的条件时, 其反应速度也加快。减小水灰比可以大幅度降低混凝土渗透性, 从而降低混凝土的渗水性, 因而发生碱集料反应的可能性也必然会减小。 

（5）隔绝水和湿空气的来源。如果担心混凝土工程发生碱骨料反应的部位能有效地隔绝水和空气的来源，也可以取得缓和碱骨料反应对工程损害的效果。 

通过以上五种方法尽量预防碱骨料反应和控制混凝土中总碱含量，保证工程质量。 

3.结语与建议 

在施工中通过对混凝土配合比的计算，使得混凝土中总碱含量得到控制，从而减少了混凝土的开裂破坏因素，提高了混凝土的有效寿命。同时在施工中还需制定详细的施工工艺，加强管理，严格按规范要求进行。 

（1）对重要工程和特殊工程结构，当采用非活性骨料时可以不限制混凝土碱含量；当采用活性骨料时应严格限制碱含量，采用低碱原材料，或采用可靠的抑制措施。 

（2）对处于干燥环境中的重要工程结构和一般结构可不限制混凝土的碱含量。 

（3）由于集料的差异，用一个指标简单的控制混凝土碱含量的做法是不行的，需要把混凝土碱含量的限度与集料的性能结合起来，这是一个十分重要的发展趋势。 

总之，碱-骨料反应是可以预防的。对于重要、重大工程等，往往还得多种措施同时采用，确保混凝土工程的质量，为进一步提高工程建设质量，还需所有路桥事业工作者共同努力。