毛 勇 劉 兵

（廣州南航工程監(jiān)理有限公司）

近年來, 世界各地資料統(tǒng)計(jì)顯示, 因混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性遭到嚴(yán)重?fù)p害所造成的損失是非常大的,這說明耐久性問題突顯嚴(yán)峻。因此, 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題是一個(gè)十分重要而迫切需要解決的問題?；炷恋哪途眯灾校炷恋穆然锖蛪A的總含量的控制非常關(guān)鍵。

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2010）3.5.3 耐久性設(shè)計(jì)規(guī)定：設(shè)計(jì)使用年限為50 年的混凝土結(jié)構(gòu)。

鋼筋銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的一個(gè)主要問題。首先，鋼筋銹蝕直接造成鋼筋截面減小，使承載力下降，極限延伸率減少；其二，鋼筋銹蝕產(chǎn)物的體積比鋼筋銹蝕前的大很多，達(dá)原體積的2～3 倍，體積膨脹壓力可使鋼筋外圍混凝土形成拉應(yīng)力，出現(xiàn)順筋開裂；其三，鋼筋銹蝕造成鋼筋與混凝土的咬合力下降；因此，銹蝕降低混凝土的耐久性，對(duì)建筑和構(gòu)筑物的承載力、功能性造成嚴(yán)重影響。

混凝土中氯離子是造成鋼筋銹蝕的主要因素，氯離子含量增高，銹蝕出現(xiàn)的可能性和發(fā)生程度也會(huì)越高?；炷林械穆入x子主要以下面幾種方式帶入：①水泥；②砂、石；③拌合水；④各種摻合料；⑤混凝土外加劑。控制帶入的氯離子含量，就要從上述幾個(gè)方面控制。

《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175—1999 第6條規(guī)定九項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，未能給出氯化物含量限制。在什么情況下為不含氯化物的水泥？如何控制水泥中的氯化物含量？江蘇等地出臺(tái)的地方性的商品、預(yù)拌混凝土的質(zhì)量管理規(guī)定，除檢測(cè)水泥強(qiáng)度和安定性外，還要檢測(cè)水泥中的氯化物含量，目的是控制水泥中氯化物的含量。

《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52—2006 第3.1.10 條要求：①對(duì)鋼筋混凝土用砂，氯離子含量不得＞0.06%(干砂的質(zhì)量百分率計(jì))；②對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土用砂，氯離子含量不得＞0.02%(干砂的質(zhì)量百分率計(jì))。

《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63—2006）規(guī)定符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749 的飲用水可以滿足本標(biāo)準(zhǔn)要求，能用于混凝土生產(chǎn)。

對(duì)于外加劑的氯離子含量要進(jìn)行控制，對(duì)控制混凝土中的氯離子總量也要限定總量?！痘炷镣饧觿?yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119—2003 第2.2.3 條要求，對(duì)含氯離子、硫酸根等離子的外加劑要符合本規(guī)范和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。但其中含“氯化物”外加劑將如何界定沒有明確規(guī)定。目前，我國現(xiàn)行混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于氯離子的含量有明確規(guī)定限值的只有JC476—2001《混凝土膨脹劑》，其氯離子規(guī)定限值為0.05%，其他類型的混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于氯離子的限制方法是依照生產(chǎn)企業(yè)的標(biāo)注值來控制其波動(dòng)值，或執(zhí)行上述提到的規(guī)定在應(yīng)用到混凝土?xí)r進(jìn)行總量限制。由于未有統(tǒng)一明確的標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)于“有氯”和“無氯”的界限未有明確，對(duì)工程質(zhì)量的控制帶來了難度。參照歐洲的標(biāo)準(zhǔn)EN934-2—2001 規(guī)定，對(duì)“有氯”和“無氯”的鑒定限值為0.1%。

混凝土堿集料反應(yīng)是指混凝土中的堿（包括外界滲入的堿）與集料中的堿活性礦物成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成混凝土的膨脹開裂等表象, 是影響混凝土耐久性最主要的因素之一。當(dāng)配制混凝土?xí)r，使用了含有堿活性礦物成分的砂、石集料，就會(huì)與混凝土中的堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成某種凝結(jié)的膠體，與水接觸后體積膨脹會(huì)使混凝土發(fā)生脹裂破壞。堿溶液會(huì)滲入集料在破碎加工時(shí)所形成的裂隙中發(fā)生反應(yīng), 使集料受內(nèi)脹力作用而破壞。

1 堿集料反應(yīng)分為

1.1 堿- 硅酸反應(yīng)

⑴20 世紀(jì)30 年代，美國加州等地的許多公路、橋梁等大體積的混凝土出現(xiàn)異常膨脹、開裂。美國斯坦頓經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生的原因是水泥中的堿和集料中的活性SiO2發(fā)生反應(yīng)。

⑵千枚巖、硬砂巖、蛭石等集料與混凝土中NaOH 或KOH 發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)與堿-硅酸反應(yīng)雷同，但膨脹較小，集料附近看不見反應(yīng)環(huán)，仍然把他看成堿-硅酸反應(yīng)。

1.2 堿- 碳酸鹽反應(yīng)

泥質(zhì)和灰質(zhì)白云石含粘土和方解石較多, 混凝土中的堿與其中的碳酸鎂發(fā)生反應(yīng)，生成物（氫氧化鎂）造成混凝土膨脹開裂。在加拿大康沃爾等地曾發(fā)生過泥質(zhì)白云石引起的混凝土破壞。

如前所述,含堿量是影響堿集料反應(yīng)的重要因素之一,混凝土中的堿含量與水泥用量相關(guān),還與集料中礦物成分的種類及其活性程度相關(guān)。

2 堿集料反應(yīng)條件和預(yù)防措施

2.1 堿集料反應(yīng)條件

混凝土中的堿集料破壞須具備三個(gè)要素：一是配制混凝土?xí)r由拌合料帶入一定量的堿，二是有一定的量與堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性材料，三是在濕度大環(huán)境里，能提供反應(yīng)集料遇水膨脹所需水分。具備上述條件，才能導(dǎo)致堿集料反應(yīng)對(duì)混凝土的破壞。

2.2 堿集料反應(yīng)對(duì)工程破壞的預(yù)防方法

⑴限定水泥含堿量?！豆杷猁}水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175—1999 第6.9 條要求，水泥中堿的含量須按N2O+0.658K2O 計(jì)算值表示，如選用活性集料時(shí)，須提供低堿的水泥，水泥中的堿含量不得＞0.6%。

⑵限定混凝土中含堿量。選擇低堿水泥，也會(huì)造成堿集料反應(yīng)。因混凝土中堿的來源較廣，不僅有水泥，還有外加劑、拌合料、水等材料中帶入，因此，限定混凝土總堿量比單純限定水泥含堿量更為重要。

⑶對(duì)集料選擇。因活性集料是發(fā)生堿集料反應(yīng)的必要條件，因此，凡處在濕度大的環(huán)境中的混凝土工程、室外混凝土工程、接觸融雪鹽的混凝土工程，均應(yīng)選用無害的集料，以避免混凝土工程受堿集料反應(yīng)而破壞。

《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52—2006 第3.1.19 條規(guī)定：對(duì)長期處在潮濕環(huán)境中的重要混凝土結(jié)構(gòu)用砂，必須采用砂漿棒（快速法）或砂漿強(qiáng)度法進(jìn)行集料的堿活性檢驗(yàn)。限定混凝土中的堿含量不得＞3kg/m3或采取有效辦法來抑制堿集料的反應(yīng)。第3.2.8 規(guī)定：對(duì)長期處在潮濕環(huán)境下的重要結(jié)構(gòu)混凝土中的碎石或卵石必須進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)，首先應(yīng)采用巖相法檢驗(yàn)堿活性集料的品種、類型和數(shù)量。如果在集料中檢驗(yàn)出SiO2時(shí)，就應(yīng)進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)方法即快速砂漿棒法和砂漿強(qiáng)度法；如判定集料存在潛在堿-碳酸鹽反應(yīng)危害時(shí)，不宜作混凝土集料；當(dāng)判定集料存在潛在的堿-硅酸反應(yīng)危害時(shí)，應(yīng)控制混凝土中的堿含量不得超過3kg/m3。

⑷拌活性拌合料。有些活性拌合料能減緩、抑制混凝土的堿-硅酸反應(yīng)。從各國的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，加入水泥質(zhì)量的5%～10%的硅灰、加入30%的粉煤灰、加入50%的高爐礦渣，都能很好地抑制堿-硅酸反應(yīng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。我國的商品混凝土大多加比例較高的粉煤灰，可有效地抑制堿集料反應(yīng)。應(yīng)注意的是，粉煤灰比例過高，往往會(huì)導(dǎo)致混凝土早期強(qiáng)度增長緩慢。

⑸摻用引氣劑。摻引氣劑使混凝土具有4%～5%的含氣量，能容納一定量的反應(yīng)產(chǎn)物，減小堿集料反應(yīng)所產(chǎn)生的膨脹壓力。

⑹控制混凝土外加劑的含堿量?！痘炷镣饧觿?yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119—2003 第2.2.4 條規(guī)定，意思是，混凝土與水相接觸或者處在濕度大的環(huán)境里，若采用堿活性集料時(shí)，外加劑帶進(jìn)的堿含量（以當(dāng)量氧化鈉計(jì)）不宜＞1kg/m3。

3 我國基建工程的堿集料反應(yīng)問題

20 世紀(jì)70 年代，水泥工業(yè)生產(chǎn)方法改為干法生產(chǎn)方法以來，導(dǎo)致水泥含堿量大增，尤其是80 年代后期，為充分利用工業(yè)棄物，將高堿窯灰拌入水泥里，使水泥里的堿量大大增加。后來，一些廠家生產(chǎn)出純硅酸鹽水泥，使用該類的水泥拌和混凝土，若不檢測(cè)集料活性的話，就會(huì)造成隱患即堿集料反應(yīng)后果。還有，我們要高度重視的是從七十年代后期開始，我國使用的混凝土早強(qiáng)劑多以硫酸鈉為主，使用的防凍劑也以硝酸鈉、亞硝酸鈉、碳酸鉀等為多，在這些早強(qiáng)劑、防凍劑中存在著可溶性的鈉、鉀離子，從而會(huì)造成混凝土中的總含堿量大量增加，使堿集料反應(yīng)對(duì)工程的破壞產(chǎn)生潛在的危害。

目前，在工程建設(shè)中水泥的用量將會(huì)大大增加，而其他的水泥品種以及各種類型的外加劑等情況也會(huì)發(fā)展變化，堿集料反應(yīng)對(duì)工程的破壞有可能成為重大的潛在危害，工程技術(shù)人員必須對(duì)此潛在危害給予高度重視，采取有效辦法，防止堿集料反應(yīng)對(duì)工程結(jié)構(gòu)造成危害。