堿骨料反應(yīng)對(duì)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(xiàng)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(huì)發(fā)生一定的反應(yīng)，骨料的堿性在反應(yīng)中對(duì)混凝土的性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一定影響，特別是水工建筑物，受堿骨料反應(yīng)的影響更大一些，如果不加注意，很可能給建筑物帶來危險(xiǎn)，本文主要比較了水工混凝土與普通混凝土的差異，同時(shí)分析了在堿骨料反應(yīng)方面對(duì)混凝土產(chǎn)生的不同影響，希望在施工中能夠提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：混凝土；堿骨料；反應(yīng)；膠凝材料

中圖分類號(hào)： TV431 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.03.024

近些年來，我國(guó)水利事業(yè)取得了巨大的進(jìn)步，國(guó)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(shè)。在水利工程建設(shè)施工過程中，越來越對(duì)堿骨料的反應(yīng)問題開始重視，因?yàn)楣こ探ㄔO(shè)中不斷現(xiàn)出因堿骨料的反應(yīng)而引發(fā)的工程質(zhì)量問題，所以很多工程在開工建設(shè)前都要進(jìn)行堿活性試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出一些科學(xué)數(shù)據(jù)，采取積極有效的防范措施。但在實(shí)踐中，很多實(shí)驗(yàn)都是采取普通混凝土的研究結(jié)果來進(jìn)行的，而水工混凝土與普通混凝土有許多的不同，分析此結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致一些錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的決策，給水工混凝土建設(shè)埋下隱患，所以在實(shí)踐中一定要認(rèn)清這個(gè)現(xiàn)實(shí)。

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(xiàng)目很多都是大型的工程，所以對(duì)骨料的要求與普通混凝土不同，相對(duì)一般骨料粒徑都較大，最大骨料粒徑可達(dá)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(duì)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(qiáng)度等級(jí)不同

水工混凝土的強(qiáng)度一般都不太高，除了特殊的部位，多數(shù)工程的強(qiáng)度等級(jí)都很低，特別是一些重力壩強(qiáng)度更低一些。而普通混凝土則要求強(qiáng)度要高一些，這在工程設(shè)計(jì)時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)不同于普通混凝土，普通混凝土對(duì)膠凝材料要求較多，一般都在300公斤/立方米以上，有的能達(dá)到400公斤/立方米。

1.4 所處環(huán)境不同

水工建筑物具備近水的特殊性，長(zhǎng)期處于潮濕的環(huán)境中運(yùn)行，混凝土?xí)L(zhǎng)期飽水。另外水工建筑都體積龐大，內(nèi)部水分難以蒸發(fā)出去，而且由于毛細(xì)管的作用，浸水的地下部分，會(huì)將一些水分導(dǎo)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(shù)情況下都是處于干燥狀態(tài)，干濕狀態(tài)受環(huán)境變化影響。

1.5壽命要求較長(zhǎng)

水利工程是百年大計(jì)，工程量和投資較大，建設(shè)周期較長(zhǎng)，多數(shù)對(duì)于工程的壽命要求都比較長(zhǎng)，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(qiáng)度與堿骨料反應(yīng)破壞的關(guān)系

在一般情況下，水工混凝土的強(qiáng)度都不太高，基本上混凝土都是以900天齡期作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而普通混凝土基本上都是28天齡期強(qiáng)度，所以在強(qiáng)度方面，水工混凝土與普通混凝土是有很大區(qū)別。在混凝土發(fā)生反應(yīng)時(shí)，骨料與堿接觸，骨料會(huì)產(chǎn)生膨脹，而硬化的水泥石則對(duì)骨料有一個(gè)約束，制約骨料的膨脹，同時(shí)硬化水泥石也會(huì)受到拉應(yīng)力的作用，如果拉應(yīng)力過強(qiáng)，超過水泥石硬度，就會(huì)引發(fā)水泥石的開裂。水泥石強(qiáng)度低，抗拉性能就越差，受骨料的膨脹影響就越大，很容易導(dǎo)致開裂。而水工混凝土的強(qiáng)度要遠(yuǎn)低于普通混凝土的強(qiáng)度，對(duì)于抵抗堿骨料的反應(yīng)膨脹能力較弱。在施工中，常常通過降低膠凝材料用量來達(dá)到控溫防裂的目的，因?yàn)榻档湍z凝材料用量可以減少混凝土的產(chǎn)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(xù)相對(duì)堿骨料反應(yīng)膨脹起到約束作用?，F(xiàn)在多數(shù)水泥在生產(chǎn)過程中都采用了窯外分解技術(shù)，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(duì)于反應(yīng)有很大的影響，所以水工混凝土的膠凝材料用量遠(yuǎn)低于普通混凝土的用量。

3潮濕條件對(duì)堿骨料反應(yīng)膨脹的影響

堿骨料發(fā)生反應(yīng)，一是要有活性骨料的存在；二是要在混凝土中有一定數(shù)量的堿；三是要有水的參與，這個(gè)三條件是堿骨料反應(yīng)的必備條件。在堿骨料反應(yīng)中，水是堿離了化的基礎(chǔ)，堿性物質(zhì)只有離子化才能夠較容易地骨料中活性組分發(fā)生反應(yīng)，形成反應(yīng)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(dòng)才能夠迅速在活性骨料表面形成擴(kuò)散，與之結(jié)合發(fā)生反應(yīng)。堿硅反應(yīng)所形成的反應(yīng)產(chǎn)物是堿硅凝膠， 這種堿硅凝膠具有極強(qiáng)的吸水性， 而且吸水后產(chǎn)生較大的膨脹，所以水是堿骨料反應(yīng)膨脹的直接原因，潮濕條件下水工混凝土更易發(fā)生堿骨料反應(yīng)而膨脹。

4結(jié)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(qiáng)度高低、膠凝材料的使用及工程所處環(huán)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(yīng)膨脹的發(fā)生要比普通混凝土大很多。在施工之前的堿骨料試驗(yàn)，往往采用普通混凝土的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，這樣得出的數(shù)據(jù)并不能真正反映水工混凝土的真實(shí)情況，往往得出不正確的數(shù)據(jù)指標(biāo)，以此為決策是不科學(xué)的。在實(shí)踐中，骨料粒徑越大，堿骨料反應(yīng)越慢，可如果一旦有堿骨料反應(yīng)發(fā)生，則易產(chǎn)生集中的應(yīng)力而產(chǎn)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(yīng)，避免水工混凝土因堿骨料反應(yīng)而產(chǎn)生的危險(xiǎn)。

作者簡(jiǎn)介：馬佳佳，本科學(xué)歷，公主嶺市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，工程師，研究方向：水利工程。