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碱-骨料反应对混凝土的危害及防护措施

文档作者：丁可张杉宁文档来源：江苏省建筑材料研究设计院有限公司		点击数：	更新时间： 2021年10月15日
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丁可，张杉宁：碱一骨料反应对混凝土的危害及防护措施
碱一骨料反应对琨凝土的危客及防护措袍
丁可，张杉宁
(江苏省建筑材料研究设计院有限公司，江苏南京210009)
摘要：碱一骨料反应是全球性的混凝土病害，对结构开裂具有重要影响。文章介绍了这种反应的成因及危
害，并提出了在新结构中预防碱一骨料反应的响应措施。
关键词：混凝土；碱一骨料反应；防护措施
Abstract：Alkali——aggregate reaction is a common cause of concrete cracking that results in significant damage
to concrete structures worldwide． This paper explains the mechanisms of alkali-aggregate reaction， its effects
on concrete and methods for preventing deterioration from this cause in new constructions．
Key words：concrete；alkali-aggregate reaction；methods of preventing deterioration
0 引言
混凝土的碱一骨料反应，是混凝土在固化以
后，混凝土中的粗骨料夹杂着碱反应的活性成分
时，混凝土所用的水泥又含有过多的可溶性碱
(钾、钠)，在骨料表面生成复杂的凝胶，凝胶不断
吸水肿胀，混凝土体积膨胀。碱一骨料反应是全球
范围的混凝土病害。近年来随着我国混凝土技术
的发展，水泥用量的增加，加之部分地区(如华北、
西北)生成的水泥含碱量偏高，在施工中又使用含
碱的外加剂，使碱一骨料反应病害(图1)给经济造
成巨大损失。
图1 碱一骨料反应引起的混凝土破坏
1 混凝土碱一骨料反应的条件及分类
1．1 碱一骨料反应的条件
混凝土工程发生碱一骨料反演必须具备以下3
个条件：①混凝土中必须含有过量的可溶性碱(如
Na2o、K2o)；② 混凝土在拌制过程中，骨料中必须
有一定数量碱活性分子(如非结晶SiO 、白云石等)
能与可溶性碱发生吸水膨胀的反应：③混凝土中的
凝胶被混凝土所包围，在遇水或潮湿环境时凝胶吸
水膨胀，会把混凝土胀裂。
1．2 碱一骨料反应的类型
依据参与碱集料反应的岩石种类及反应机理，
碱一骨料反应可以分为碱一硅反应、碱一硅酸盐反应
及碱一碳酸盐反应三大类：
(1)碱一硅反应
参与这种反应的有蛋白石、黑硅石、燧石、鳞石
英、方石英、玻璃质火山岩、变质石英等。其反应机
理如下：混凝土中的活性骨料与混凝土中的碱集料
反应：
2NaOH+SiO：---~NaO·SiO2·H20
当浓度较低时，不足以引起混凝土的破坏，一
般认为当含碱量小于0．6％时，可以不考虑碱一骨料
- 盎材型 -41—．
万方数据
丁可．张杉宁：碱一骨料反应对混凝土的危害及防护措施
反应。
(2)碱一硅酸盐反应
黏土质岩石及千板岩等骨料与混凝土中碱性
化合物反应属于碱一硅酸盐反应。这种反应引起缓
慢的体积膨胀，也能导致混凝土开裂．其反应性质
与碱一二氧化碳反应相似。
(3)碱一碳酸盐反应
碱一碳酸盐反应引起的混凝土破坏．目前归结
为脱白云石和白云石质石灰岩骨料引起的体积膨
胀。主要化学反应如下：
CaMg(CO3)2+2NaOH--~Mg(OH)2+CaCO3+Na2CO3
这类反应不是发生在颗粒与水泥浆的表面．而是发
生在集料颗粒的内部。这种水镁石Mg(OH)：晶体
排列的压力导致粘土吸水肿胀，引起内部应力，导
致混凝土开裂。
2 防止碱一骨料反应的措施
(1)采用低碱水泥，降低混凝土细孔溶液的碱
度
水泥的含碱量是影响碱集料反应的重要因素
之一。为了防止碱一骨料反应堆水泥。应该尽量采
用含碱量少的水泥。此外，应该控制混凝土中水、
外加剂和骨料中的总碱量。
(2)掺用粉煤灰等掺合料降低混凝土的碱性
掺用粉煤灰、矿渣、硅灰等掺合料都能降低混
凝土的碱性，从而控制碱集料反应。特别是当水泥
含碱量高于允许限值时更应掺加粉煤灰等掺合料。
例如掺入水泥重量5％一10％的硅灰即可有效地控
制碱一骨料反应及由此引起的混凝土的膨胀与损
坏，掺入水泥重量的20％～25％的粉煤灰也可取得
同样的效果。
(3)使用低活性骨料
骨料的活性及矿物成分也是混凝土产生碱一
骨料反应的重要因素。因此为防止碱一骨料反应就
应对集料的这一特征加以控制，特别是重要工程更
应注意选用无反应活性的骨料。如果对骨料无选
择的余地，则应采取前述的措施或在混凝土中掺有
- 42-
部分轻骨料，以减少碱一骨料反应的膨胀能量。
(4)掺用外加剂
如锂盐外加剂可有效地减少ASR膨胀破坏，
引气剂可使混凝土具有4％～5％的含气量，增加其
。中的细微孔隙，可以容纳一些反应物，从而缓解
碱一骨料反应的膨胀压力，减轻碱一骨料反应对工
程的损害。
(5)改善混凝土结构的施工及使用方法
保证混凝土结构的施工质量．防止因振捣不实
引起的蜂窝麻面以及因养护不当引起的干缩缝。防
止外界水分浸入混凝土，从而起到制止碱一骨料反
应的作用。
3 结语
由于近年我国水泥外加剂等的发展变化，混凝
土碱一骨料反应问题已构成我国土建工程的一大
潜在危害。建筑、市政、交通等有关混凝土工程设
计、施工工程技术人员对此问题应给予高度重视。
并采取各种措施。以预防碱一骨料反应对工程的损
害。
参考文献
[1]柳炳康，吴胜兴．工程结构鉴定与加固改造[M]．
北京：中国建筑工业出版社。2008．
[2]张冰华，赵更歧，曹力．混凝土碱一骨料反应的机
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【3]赵建军．混凝土碱一骨料反应的危害及预防[J]．
山西建筑，2003．
『41田永轩，赵庆合．混凝土碱一骨料反应问题及预
防措施fJ]．建筑与工程，2010．
第一作者：丁可(1982一)，男，本科，土木工程
专业。

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