碱骨料反应对水工混凝土的影响

摘要：水利工程中，混凝土施工是常见的工程项目，混凝土是由多种材料按一定比例混合而成，由于水泥与水混合后会发生一定的反应，骨料的碱性在反应中对混凝土的性质会产生一定影响，特别是水工建筑物，受碱骨料反应的影响更大一些，如果不加注意，很可能给建筑物带来危险，本文主要比较了水工混凝土与普通混凝土的差异，同时分析了在碱骨料反应方面对混凝土产生的不同影响，希望在施工中能够提供有益的参考。

关键词：混凝土；碱骨料；反应；胶凝材料

中图分类号： TV431 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.03.024

近些年来，我国水利事业取得了巨大的进步，国家在水利方面投资力度不断加大，一些大型水利工程纷纷上马建设。在水利工程建设施工过程中，越来越对碱骨料的反应问题开始重视，因为工程建设中不断现出因碱骨料的反应而引发的工程质量问题，所以很多工程在开工建设前都要进行碱活性试验，根据试验结果得出一些科学数据，采取积极有效的防范措施。但在实践中，很多实验都是采取普通混凝土的研究结果来进行的，而水工混凝土与普通混凝土有许多的不同，分析此结果就会导致一些错误的认识，从而产生错误的决策，给水工混凝土建设埋下隐患，所以在实践中一定要认清这个现实。

1水工混凝土与普通混凝土的差异

1.1 骨料粒径不同

水利工程项目很多都是大型的工程，所以对骨料的要求与普通混凝土不同，相对一般骨料粒径都较大，最大骨料粒径可达15厘米，而且占有很高的比例，基本上8～15厘米粒径的骨料能占到总骨料的1/3左右。而普通混凝土的骨料粒径都相对较小，一般在4厘米以下，而一些水泥制成品的骨料粒径还要小一些，基本都在2厘米以下。

1.2混凝土强度等级不同

水工混凝土的强度一般都不太高，除了特殊的部位，多数工程的强度等级都很低，特别是一些重力坝强度更低一些。而普通混凝土则要求强度要高一些，这在工程设计时，其标准是不相同的。

1.3胶凝材料用量不同

由于水工混凝土的近水性，从水化热的角度考虑，一般胶凝材料用量都比较少，不超过200公斤/立方米，这一点不同于普通混凝土，普通混凝土对胶凝材料要求较多，一般都在300公斤/立方米以上，有的能达到400公斤/立方米。

1.4 所处环境不同

水工建筑物具备近水的特殊性，长期处于潮湿的环境中运行，混凝土会长期饱水。另外水工建筑都体积庞大，内部水分难以蒸发出去，而且由于毛细管的作用，浸水的地下部分，会将一些水分导到上部，整体混凝土的含水量要大很多。而普通建筑物混凝土常处于地上部分，多数情况下都是处于干燥状态，干湿状态受环境变化影响。

1.5寿命要求较长

水利工程是百年大计，工程量和投资较大，建设周期较长，多数对于工程的寿命要求都比较长，而且由于水工建筑的重要作用，一般都要求具备良好的耐久性，这也是水工混凝土不同于一般普通混凝土的地方。

2混凝土强度与碱骨料反应破坏的关系

在一般情况下，水工混凝土的強度都不太高，基本上混凝土都是以900天龄期作为强度设计标准，而普通混凝土基本上都是28天龄期强度，所以在强度方面，水工混凝土与普通混凝土是有很大区别。在混凝土发生反应时，骨料与碱接触，骨料会产生膨胀，而硬化的水泥石则对骨料有一个约束，制约骨料的膨胀，同时硬化水泥石也会受到拉应力的作用，如果拉应力过强，超过水泥石硬度，就会引发水泥石的开裂。水泥石强度低，抗拉性能就越差，受骨料的膨胀影响就越大，很容易导致开裂。而水工混凝土的强度要远低于普通混凝土的强度，对于抵抗碱骨料的反应膨胀能力较弱。在施工中，常常通过降低胶凝材料用量来达到控温防裂的目的，因为降低胶凝材料用量可以减少混凝土的产热量，使水化热升温降低。胶凝材料的使用，一方面为碱骨料提供碱，另一方面硬化水泥石作为连续相对碱骨料反应膨胀起到约束作用。现在多数水泥在生产过程中都采用了窑外分解技术，水泥的碱含量普遍提高，在混凝土总碱含量中胶凝材料所提供的碱量对于反应有很大的影响，所以水工混凝土的胶凝材料用量远低于普通混凝土的用量。

3潮湿条件对碱骨料反应膨胀的影响

碱骨料发生反应，一是要有活性骨料的存在；二是要在混凝土中有一定数量的碱；三是要有水的参与，这个三条件是碱骨料反应的必备条件。在碱骨料反应中，水是碱离了化的基础，碱性物质只有离子化才能够较容易地骨料中活性组分发生反应，形成反应物。水泥石中的碱溶解在水中形成金属离子，这些离子通过水的流动才能够迅速在活性骨料表面形成扩散，与之结合发生反应。碱硅反应所形成的反应产物是碱硅凝胶， 这种碱硅凝胶具有极强的吸水性， 而且吸水后产生较大的膨胀，所以水是碱骨料反应膨胀的直接原因，潮湿条件下水工混凝土更易发生碱骨料反应而膨胀。

4结语

水工混凝土与普通混凝土有很大差异，在骨料粒径大小、强度高低、胶凝材料的使用及工程所处环境的湿度等方面都不尽相同，而且使用寿命也差异较大，这些方面的不同之处，决定了水工混凝土的碱骨料反应膨胀的发生要比普通混凝土大很多。在施工之前的碱骨料试验，往往采用普通混凝土的标准进行，这样得出的数据并不能真正反映水工混凝土的真实情况，往往得出不正确的数据指标，以此为决策是不科学的。在实践中，骨料粒径越大，碱骨料反应越慢，可如果一旦有碱骨料反应发生，则易产生集中的应力而产生开裂。在水工混凝土施工中，要注意骨料粒径的选择、胶凝材料的用量、潮湿条件等方面的控制，尽量减少碱骨料反应，避免水工混凝土因碱骨料反应而产生的危险。

作者简介：马佳佳，本科学历，公主岭市水产技术推广站，工程师，研究方向：水利工程。