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摘要：我国建筑行业正处于快速发展阶段，混凝土应用量逐渐递增，混凝土耐久性与建筑工程质量息息相关，碱集料反应对其耐久性存在较大不利影响。据此，本文介绍了碱集料反应原理，分析了碱集料反应下混凝土耐久性的不利发展情况，同时在碱含量控制、集料选用、混凝土施工等方面分析了有效防治碱集料反应影响的策略，以保障混凝土性能。
关键词：碱集料反应；混凝土耐久性；不利影响；防治策略
引言：碱集料反应常见于混凝土工程中，对混凝土耐久性有严重不利影响，主要为当混凝土中融入碱性分子，骨料、活性矿物、水泥等会发生化学反应。凝胶材料在混凝土中遇水会进一步膨胀，致使混凝土结构开裂，耐久性减弱。混凝土在保障工程项目质量方面发挥着重要作用。因此，对此进行探究具有实际意义。
一、碱集料反应原理分析
混凝土碱集料反应是指混凝土内部活性矿物骨料与其孔隙内部碱溶液的反应。具体来讲，若水、活性矿物骨料与碱溶液共存于混凝土内就容易引起碱集料反应情况。反应类型主要包括碱硅、碱硅酸盐以及碱碳盐酸三种反应。混凝土中水泥遇水，水化后会产生氢氧化钙，它可以与集料中的钾、钠进行反应，继而产生氢氧化钙或者氢氧化钾[1]。在水化起始阶段，活性骨料附近会出现胶凝物质与氢氧化钙，推动碱集料反应出现，若矿物成分不同其反应也会存在差异。
氢氧化钠、氢氧化钾浓度也会影响碱集料反应对混凝土的影响。一般来说，低浓度影响较小，对混凝土的破坏不高；高浓度持续反应则会严重破坏混凝土结构。当然高浓度的情况下需要经过一段持续过程，才会出现结构开裂等问题。
二、碱集料反应对混凝土耐久性的影响分析
从前文所述反应原理中可得而知碱集料反应主要有三种表现。其一，碱硅酸反应形式，即ASR，于1940年被人们发现，反应原理是水泥、碱性物质、骨料内部的二氧化硅进行的缓慢反应，会形成碱硅凝胶，该凝胶凝固后体积较化学反应之前大，吸水性极强，且吸水后体积会膨胀三倍以上。该反应形式高发于混凝土薄弱部位，容易导致混凝土结果开裂，同时便于有害物质进一步侵蚀混凝土结构，导致该反应加速，形成恶性循环，消减混凝土耐久性。其二，碱碳酸盐反应形式，即ACR，于1957年被人们发现，该形式的碱集料反应原理与碱硅酸反应原理存在较大不同，其反应原理是水泥、骨料中碳酸盐（例如，碳酸镁）进行反应形成水镁石，再经由水镁石与水反应而出现膨胀，最后混凝土结构内出现膨胀应力，引发其出现开裂问题，消减混凝土耐久性。其三，碱硅酸盐反应形式，反应原理是水泥、活性硅酸盐（例如，页硅酸盐），若环境较为潮湿则会与空气中水分子、二氧化碳气体等产生反应，该形式的反应比之上述两种类型的反应对混凝土结构的破坏程度较弱，且反应也较慢[2]。这三种形式的反应尤以碱硅酸反应最普遍，也是防止的重点。
碱集料反应主要对混凝土的不利影响表现为其表面出现混乱裂缝，抑或是在骨料周围形成反应链。在有些情况下，裂缝部位会产生胶凝。加上碱集料反应会出现膨胀继而导致混凝土结构无规则开裂。且碱集料反应导致的开裂多为沿着钢筋向发展。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆研究者在研究防治碱集料反应中多从耐久性角度出发，有助于预防碱集料反应出现。
三、防治碱集料反应对混凝土耐久性影响的策略分析
（一）科学控制碱含量
1.基于水泥碱含量
混凝土耐久性减弱是影响工程质量的重要原因，而其耐久性由受到水泥中碱同活性矿物质的反应，因此，在配置混凝土的过程中加强对碱含量的控制力度，以及活性矿物质数量有利于防治其影响。依据国家相关规定，水泥碱含量应当小于0.6%，其内部碱含量根据氧化钠量进行计算，即 。
2.基于混凝土碱含量
我国建设工程标准文件中对混凝土碱含量进行了规定，对于非潮湿环境、普通工程、非重要结构则不予以限制；对于特殊工程限制为3.0kg/ ，对于潮湿环境下，普通工程限制为3.5kg/ ；对于重要工程限制为3.0kg/ ；对于特殊结构限制为2.1kg/ 。而若是处于碱环境下则应当限制为3.0kg/ 。另外，对于既重要又特殊的工程则选择应用非活性矿物质。
（二）集料选择应用防治
我国活性集料种类较多且分布复杂，想要进行有效防治应当对施工实际位置展开调研，明确施工区域活性集料情况。结合建设工程条件尽量应用非活性集料，科学选择集料。需要注意的是应当避免在石子中混入白云石碎石，它会强化混凝土在反应阶段的水化程度，继而导致体积膨胀，破坏混凝土结构。该情况虽和碱集料反应关系不大，但却会影响混凝土耐久性。此外，使用集料时若存在下述材料应当保证应用大于1%，因为若不足1%则会破坏混凝土结构，包括二氧化硅、玉骨髓、安山岩、种酸性火山玻璃等。若集料包括氧化铝、氧化钾、氧化钠、钾长石等物质会提高碱应力。若集料中包括微晶石英同样会提高碱集料反应。鉴于集料性能的复杂性，有必要结合实际工程需求科学选择。
（三）混凝土施工防治
在施工过程中加强控制有利于提高混凝土质量，保障其耐久性，防治碱集料反应影响，具体而言，可以通过密集振捣，加强养护避免出现由于养护问题而出现的干缩、温度裂缝，继而将外部水分隔离于混凝土之外，继而避免出现碱集料反应后进行吸水进一步加强反应引起过度膨胀。从混凝土应用方面进行探究，应当尽可能将其应用于干燥环境中，尽量避免在潮湿环境或者干湿交替环境下使用混凝土，也有助于防治碱集料反应。若施工条件相对复杂，则可以设置防水层或者加设水涂层，例如，应用LH101渗透型防水液作用于混凝土结构表面，该涂料能够在不出现涂膜、不影响混凝土结构、不改变其外部状态、不改变颜色的情况下深入混凝土中，继而形成不溶于水的结晶物质，出现反毛细孔，构成防水层，提高防水效果，发挥防治碱集料反应的效果。能够有效阻止酸、碱、盐等侵入，提高混凝土抗冻融、抗腐蚀、削弱反应速度的能力，从而从整体上增强混凝土耐久性。此外，还应当加强对混凝土的养护，防治温度、干缩裂缝，阻隔外界水渗透到混凝土内，继而缓解碱集料反应。
（四）掺混合材料防治
掺入一些活动性质的混合材料能够达到缓解或者阻却混凝土碱集料反应的效果，具体可结合国际社会试验资料，例如，掺入5%到7.5%的硅灰，能够达到抑制反应的效果。再比如，掺入粉煤灰也具有该效果，即便掺入碱含量较高的粉煤灰代替30%水泥，也能够达到抑制效果。又比如，可以掺入高炉矿渣，该材料成本低在实践中应用较广泛，需要注意的是只有当掺入量在50%以上时才能够达到抑制碱集料反应的效果，目前，美国、英国等发达国家对于掺入该物质量均推荐高于50%。此外，还开展混凝土工程时还应当采取相关措施隔绝水、空气，以避免碱集料反应，保障混凝土耐久性。
总结：综上所述，碱集料反应对混凝土工程会产生严重不利影响，有必要采取防治措施控制碱含量，提高碱含量控制科学性与合理性。另外，为了最大程度上避免碱集料反应，相关人员还应当加强对碱集料自身的研究，包括安全使用方法、条件等，在做好控制工作的同时提高资源利用率，促进企业持续发展。
参考文献：
[1]张茂花,谢发庭,张文悦.Cl~-渗透和碱集料反应作用下纳米混凝土的耐久性[J].哈尔滨工业大学学报,2019,51(02):166-171.
[2]侯芳,宋来东.既有混凝土结构碱集料反应耐久性评定[J].江西建材,2016(06):216+221.
论文作者:马丽萍
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/8
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