堿骨料反應對水工混凝土的影響

摘要：水利工程中，混凝土施工是常見的工程項目，混凝土是由多種材料按一定比例混合而成，由于水泥與水混合后會發生一定的反應，骨料的堿性在反應中對混凝土的性質會產生一定影響，特別是水工建筑物，受堿骨料反應的影響更大一些，如果不加注意，很可能給建筑物帶來危險，本文主要比較了水工混凝土與普通混凝土的差異，同時分析了在堿骨料反應方面對混凝土產生的不同影響，希望在施工中能夠提供有益的參考。

關鍵詞：混凝土；堿骨料；反應；膠凝材料

中圖分類號： TV431 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.03.024

近些年來，我國水利事業取得了巨大的進步，國家在水利方面投資力度不斷加大，一些大型水利工程紛紛上馬建設。在水利工程建設施工過程中，越來越對堿骨料的反應問題開始重視，因為工程建設中不斷現出因堿骨料的反應而引發的工程質量問題，所以很多工程在開工建設前都要進行堿活性試驗，根據試驗結果得出一些科學數據，采取積極有效的防范措施。但在實踐中，很多實驗都是采取普通混凝土的研究結果來進行的，而水工混凝土與普通混凝土有許多的不同，分析此結果就會導致一些錯誤的認識，從而產生錯誤的決策，給水工混凝土建設埋下隱患，所以在實踐中一定要認清這個現實。

1水工混凝土與普通混凝土的差異

1.1 骨料粒徑不同

水利工程項目很多都是大型的工程，所以對骨料的要求與普通混凝土不同，相對一般骨料粒徑都較大，最大骨料粒徑可達15厘米，而且占有很高的比例，基本上8～15厘米粒徑的骨料能占到總骨料的1/3左右。而普通混凝土的骨料粒徑都相對較小，一般在4厘米以下，而一些水泥制成品的骨料粒徑還要小一些，基本都在2厘米以下。

1.2混凝土強度等級不同

水工混凝土的強度一般都不太高，除了特殊的部位，多數工程的強度等級都很低，特別是一些重力壩強度更低一些。而普通混凝土則要求強度要高一些，這在工程設計時，其標準是不相同的。

1.3膠凝材料用量不同

由于水工混凝土的近水性，從水化熱的角度考慮，一般膠凝材料用量都比較少，不超過200公斤/立方米，這一點不同于普通混凝土，普通混凝土對膠凝材料要求較多，一般都在300公斤/立方米以上，有的能達到400公斤/立方米。

1.4 所處環境不同

水工建筑物具備近水的特殊性，長期處于潮濕的環境中運行，混凝土會長期飽水。另外水工建筑都體積龐大，內部水分難以蒸發出去，而且由于毛細管的作用，浸水的地下部分，會將一些水分導到上部，整體混凝土的含水量要大很多。而普通建筑物混凝土常處于地上部分，多數情況下都是處于干燥狀態，干濕狀態受環境變化影響。

1.5壽命要求較長

水利工程是百年大計，工程量和投資較大，建設周期較長，多數對于工程的壽命要求都比較長，而且由于水工建筑的重要作用，一般都要求具備良好的耐久性，這也是水工混凝土不同于一般普通混凝土的地方。

2混凝土強度與堿骨料反應破壞的關系

在一般情況下，水工混凝土的強度都不太高，基本上混凝土都是以900天齡期作為強度設計標準，而普通混凝土基本上都是28天齡期強度，所以在強度方面，水工混凝土與普通混凝土是有很大區別。在混凝土發生反應時，骨料與堿接觸，骨料會產生膨脹，而硬化的水泥石則對骨料有一個約束，制約骨料的膨脹，同時硬化水泥石也會受到拉應力的作用，如果拉應力過強，超過水泥石硬度，就會引發水泥石的開裂。水泥石強度低，抗拉性能就越差，受骨料的膨脹影響就越大，很容易導致開裂。而水工混凝土的強度要遠低于普通混凝土的強度，對于抵抗堿骨料的反應膨脹能力較弱。在施工中，常常通過降低膠凝材料用量來達到控溫防裂的目的，因為降低膠凝材料用量可以減少混凝土的產熱量，使水化熱升溫降低。膠凝材料的使用，一方面為堿骨料提供堿，另一方面硬化水泥石作為連續相對堿骨料反應膨脹起到約束作用。現在多數水泥在生產過程中都采用了窯外分解技術，水泥的堿含量普遍提高，在混凝土總堿含量中膠凝材料所提供的堿量對于反應有很大的影響，所以水工混凝土的膠凝材料用量遠低于普通混凝土的用量。

3潮濕條件對堿骨料反應膨脹的影響

堿骨料發生反應，一是要有活性骨料的存在；二是要在混凝土中有一定數量的堿；三是要有水的參與，這個三條件是堿骨料反應的必備條件。在堿骨料反應中，水是堿離了化的基礎，堿性物質只有離子化才能夠較容易地骨料中活性組分發生反應，形成反應物。水泥石中的堿溶解在水中形成金屬離子，這些離子通過水的流動才能夠迅速在活性骨料表面形成擴散，與之結合發生反應。堿硅反應所形成的反應產物是堿硅凝膠， 這種堿硅凝膠具有極強的吸水性， 而且吸水后產生較大的膨脹，所以水是堿骨料反應膨脹的直接原因，潮濕條件下水工混凝土更易發生堿骨料反應而膨脹。

4結語

水工混凝土與普通混凝土有很大差異，在骨料粒徑大小、強度高低、膠凝材料的使用及工程所處環境的濕度等方面都不盡相同，而且使用壽命也差異較大，這些方面的不同之處，決定了水工混凝土的堿骨料反應膨脹的發生要比普通混凝土大很多。在施工之前的堿骨料試驗，往往采用普通混凝土的標準進行，這樣得出的數據并不能真正反映水工混凝土的真實情況，往往得出不正確的數據指標，以此為決策是不科學的。在實踐中，骨料粒徑越大，堿骨料反應越慢，可如果一旦有堿骨料反應發生，則易產生集中的應力而產生開裂。在水工混凝土施工中，要注意骨料粒徑的選擇、膠凝材料的用量、潮濕條件等方面的控制，盡量減少堿骨料反應，避免水工混凝土因堿骨料反應而產生的危險。

作者簡介：馬佳佳，本科學歷，公主嶺市水產技術推廣站，工程師，研究方向：水利工程。