李黨義，李曦，張慶鵬

（1.中建五局混凝土公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410000 2.中建五局三公司西北分公司興隆大廈項(xiàng)目部，陜西 渭南 714000）

1 前言

本文論述項(xiàng)目地處我國(guó)西北地區(qū)，該項(xiàng)目規(guī)劃建筑面積80000m3，樓高 168 米。主樓 39 層，其中地下 2 層，裙樓 4層。設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)號(hào)最高為 C60。

初期在基礎(chǔ)施工過(guò)程中，項(xiàng)目方即遇到高標(biāo)號(hào)混凝土因工作性能損失過(guò)快而造成的施工停滯。多方查找原因未果，損失甚巨。后經(jīng)專家實(shí)地勘察，查明原因如下。

強(qiáng)度及坍落度是砼非常重要的兩個(gè)關(guān)鍵性的指標(biāo)，不同的生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)的過(guò)程中因?yàn)楣に嚨牧鞒碳霸牧线x擇的不同,生產(chǎn)出來(lái)的水泥性能差別很大，這樣就直接的影響到了砼的使用效果及砼的性能，當(dāng)砼坍落度很小時(shí)，搗實(shí)以及泵送都變的非常的困難；當(dāng)砼產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水時(shí)，搗實(shí)以及泵送也變的非常的困難；一旦砼不能達(dá)到規(guī)定的砼標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度級(jí)別，就很容易出現(xiàn)建筑物的耐久性及安定性問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)不同廠家水泥進(jìn)行適配處理以及對(duì) AAR 進(jìn)行分析，探討水泥中堿的含量多少對(duì)混凝土強(qiáng)度、坍落度以及外加劑對(duì)水泥的影響，這樣可以對(duì)水泥廠家生產(chǎn)高堿水泥有一定的指導(dǎo)作用。

2 水泥中堿含量對(duì)砼性能及減水劑的減水率影響作用

堿在水泥中含有很多種不同的存在形態(tài)，堿的含量對(duì)減水劑減水率具有很大的影響。通過(guò)大量試驗(yàn)顯示，水泥里堿的含量越高，減水劑減水率就會(huì)越低，這就說(shuō)明水泥里的堿含量對(duì)減水劑有“毒化”效果。大量實(shí)踐也表明，水泥里堿的含量越多，砼單位的用水量就越大，與此同時(shí)，高堿水泥里面的砼表面很容易產(chǎn)生白色的沫狀，砼很容易發(fā)生泌水的現(xiàn)象，外加劑適應(yīng)高堿水泥是很難的。

水泥里的堿含量對(duì)砼的性能有很大的影響，主要表現(xiàn)在下面幾點(diǎn)：①砼的坍落度損失開(kāi)始加大，水泥里的堿含量越高的時(shí)候，砼的坍落度的損失就表現(xiàn)的越明顯，為了確保有利施工的進(jìn)行以及可泵送性的順利實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)砼的時(shí)候外加劑里的緩凝的成分應(yīng)該相應(yīng)的增加。②發(fā)生砼假凝的現(xiàn)象。砼發(fā)生假凝現(xiàn)象是一種很不正常的早期的固化現(xiàn)象，在很短的時(shí)間里用水拌合物料，砼就表現(xiàn)出來(lái)凝結(jié)的現(xiàn)象，但是通過(guò)劇烈的攪拌之后，砼卻恢復(fù)了塑性并且發(fā)生了正常的凝結(jié)現(xiàn)象。假凝現(xiàn)象的出現(xiàn)和很多因素都有關(guān)系，除了水泥里石膏摻量太大產(chǎn)生假凝的現(xiàn)象之外，水泥里面堿的含量很高時(shí)，通過(guò)反應(yīng)，產(chǎn)生鉀石膏的結(jié)晶加速變大，也可能是發(fā)生假凝現(xiàn)象的一種原因。除此之外，水泥里堿的含量很高的時(shí)候，還可能造成砼早期的強(qiáng)度提升而后期的強(qiáng)度變低，還可能發(fā)生堿-骨料的反應(yīng)等現(xiàn)象，相應(yīng)的造成預(yù)分解窯發(fā)生結(jié)皮的重要的一個(gè)因素就是堿循環(huán)富集，所以現(xiàn)在很多國(guó)家都在努力的去生產(chǎn)低堿的水泥。

3 AAR對(duì)混凝土的影響

對(duì)混凝土的耐久性影響很大的一個(gè)關(guān)鍵性的因素就是AAR，由于它的膨脹作用造成的混凝土的工程發(fā)生的嚴(yán)重破壞給越來(lái)越多的國(guó)家造成了不利的影響，為此付出了慘重的代價(jià)。研究 AAR 并對(duì)其進(jìn)行防治的問(wèn)題已經(jīng)被越來(lái)越多的國(guó)家重視起來(lái)?；炷烈l(fā)生 AAR，必須具備三個(gè)條件：①集料必須具備潛在的活性；②混凝土的孔溶液達(dá)到一定高的堿度數(shù)；③混凝土的環(huán)境是高濕度的?；炷猎谑褂没钚缘募系臅r(shí)候，使用堿含量低于百分之零點(diǎn)六的低堿的水泥或者將堿的含量控制在一定的范圍內(nèi)，這些措施被公認(rèn)為防止混凝土產(chǎn)生 AAR 破壞的一個(gè)很好的方法。有的混凝土的集料富含很高的堿量，以前都認(rèn)為這些堿只會(huì)在混凝土里面溶出來(lái)很少的一部分，可以忽略對(duì) AAR 的影響，但是在很多工程里發(fā)現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象，雖然使用的是低堿的水泥，可是還是會(huì)有 AAR 的破壞現(xiàn)象發(fā)生并且伴隨著產(chǎn)生很多的可溶性堿存在于混凝土的孔溶洞里，這些事實(shí)情況的出現(xiàn)，讓人開(kāi)始考慮集料堿的析出可能會(huì)促進(jìn) AAR 的膨脹。混凝土主要的組成部分就是集料，集料里的堿析出雖然很少，但是仍然可引起混凝土里孔溶液的堿含量大量的增加，這些問(wèn)題才出現(xiàn)，使AAR 的研究領(lǐng)域發(fā)起了對(duì)集料堿的析出進(jìn)行評(píng)估這一問(wèn)題的研究。

不同的含堿礦物的里面都存在著集料里面的堿，集料不同，含堿礦物的類型及含量等也存在著很大的差距，混凝土里析出的堿的含量自然也存在著很大的差距，這就對(duì)客觀的評(píng)估集料堿的析出對(duì) AAR 產(chǎn)生什么樣的影響作用帶來(lái)很多麻煩，這也是現(xiàn)階段為什么針對(duì)不同的集料進(jìn)行了不同的研究，但卻一直不能達(dá)到一致認(rèn)同的最關(guān)鍵因素。

4 水灰比對(duì)砼的耐久性性能產(chǎn)生的影響

砼在外界長(zhǎng)久的具備經(jīng)久耐用的性質(zhì)就叫做砼的耐久性，它包括了抗凍、抗蝕、抗?jié)B、抗碳化的能力等。砼密實(shí)度和砼耐久性具有很密切的關(guān)系，而影響砼的密實(shí)度很重要的一個(gè)因素就是水灰比。

砼抵擋壓力水或者其他的流體的滲透性能就叫做砼抗?jié)B性。滲透系數(shù)可反映滲透的性能好壞。滲透的系數(shù)越小，砼抗?jié)B透性能就越好。對(duì)水化程度相同的水化石，決定滲透性的就是水灰比，因?yàn)楫?dāng)水灰比比較大的時(shí)候，水泥在水化的時(shí)候會(huì)留下很多的毛細(xì)孔，在低水灰比水泥石里，毛細(xì)孔被凝膠體分隔或填充。

砼抵抗住凍融發(fā)生循環(huán)作用的能力就是砼抗凍性。砼孔隙里面的水結(jié)成冰，體積發(fā)生膨脹致使砼開(kāi)裂產(chǎn)生破壞就是砼凍害。砼水灰比越大，產(chǎn)生的孔隙率就越大，填充的水分就可能很多，這樣對(duì)抗凍性就會(huì)非常的不利。

砼如果不密實(shí)，外部的介質(zhì)就會(huì)通過(guò)毛細(xì)管道路以及內(nèi)部的孔隙侵入硬化的水泥漿里面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生砼腐蝕現(xiàn)象。這樣可以產(chǎn)生物質(zhì)，這種物質(zhì)易溶于水，或者產(chǎn)生不同的化合物，體積也就隨之發(fā)生膨脹，砼隨著也就發(fā)生破壞。水灰的比值是孔隙的特征及砼密實(shí)度受到影響最主要的因素。

除此之外，水灰比還嚴(yán)重的影響砼碳化速率，砼的碳化可產(chǎn)生致密的附著表面的方解石的微結(jié)晶層，這樣可以增加砼的抗壓性能，從這點(diǎn)看砼的碳化應(yīng)該是有利的。但是隨著砼的碳化的進(jìn)行，PH值會(huì)變小，當(dāng)PH的值低于10的時(shí)候，水泥漿會(huì)發(fā)生碳化，鋼筋就會(huì)銹蝕，強(qiáng)度就會(huì)降低，生了銹的鋼筋，體積自然就會(huì)變大，砼的保護(hù)層就容易引起破壞，從這點(diǎn)看，砼的碳化又是有害的。隨著水灰比的增加，砼碳化速率是跟著加快的，原因就是當(dāng)水灰比開(kāi)始增加的時(shí)候，形成毛細(xì)孔的結(jié)構(gòu)更多，砼碳化的速率加快。

以上可以看出，在確保要求的坍落度前提下，要盡量減小水灰比值，這樣砼的耐久性才會(huì)更持久。

5 外加劑對(duì)砼性能的影響

將膠結(jié)材料（有機(jī)的、無(wú)機(jī)的以及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合的）、顆粒狀的集料及一定的情況下加入礦物的摻合料及化學(xué)的外加劑組分組成混合料，經(jīng)過(guò)硬化的形成具堆聚結(jié)構(gòu)類型的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料被稱為混凝土，簡(jiǎn)寫(xiě)成砼。砼的外加劑是在砼攪拌前或者攪拌中加入用來(lái)改善硬化砼及新拌砼性能的某些材料。摻量一般都是很小，卻能提升砼的耐久性以及強(qiáng)度，減少水泥的用量，減小了建筑物的尺寸長(zhǎng)度，進(jìn)而達(dá)到改善環(huán)境、節(jié)約能耗的作用。

6 試驗(yàn)方法及配合比，以及水泥中堿量的測(cè)定、水泥性能和混凝土的性能檢測(cè)

用硅灰和沸石復(fù)合作用而成的水泥混合材，用透氣的方法可測(cè)出磨細(xì)沸石的比的表面積是 600 平方米每千克。試驗(yàn)的方法是采用快速砂漿棒法，這是一種很好的評(píng)價(jià)堿集料反應(yīng)的抑制效果方法，試件的配制應(yīng)該選用百分之二十的永定河的活性集料以及百分之八十的由標(biāo)準(zhǔn)砂所組成的集料，永定河的集料粒徑為 0.3 至 0.6 毫米時(shí)，配制出試件具有最大的膨脹率，故應(yīng)該選用這樣的集料。成型后的水泥應(yīng)該帶模在標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護(hù)箱里養(yǎng)護(hù)一天，脫模并且測(cè)出原始的長(zhǎng)度，隨后放在水溫八十度的水里養(yǎng)護(hù)一天，水和試件的體積比是四比一，從水里取出試件迅速測(cè)長(zhǎng)度，此時(shí)測(cè)出的就是基準(zhǔn)長(zhǎng)度。然后再將試件放入 80 度的水溫以及 1M 氫氧化鈉溶液里面養(yǎng)護(hù) 14 天，堿液和試件的體積比也是四比一，在一定的齡期，去測(cè)定試件的長(zhǎng)度以及計(jì)算其膨脹率。

水泥里的堿的種類可分為三種：可溶性堿、有效堿及總堿量。用酸溶法可測(cè)定總的堿量，這種測(cè)出的是水泥里所有堿總的數(shù)量。把水泥全部放入水中，經(jīng)過(guò)充分的攪拌，能夠溶出的堿就是可溶性堿，又稱為水溶性堿。當(dāng)水泥硬化了以后，存在硬化水泥漿里面孔溶洞里的堿才叫有效堿。大量的試驗(yàn)及實(shí)踐證明，孔溶液里堿的含量高低 AAR 膨脹反應(yīng)有密切的關(guān)系，若能降低孔溶液里面堿的含量就能抑制 AAR 的發(fā)生，進(jìn)而影響到砼的性能。

通過(guò)大量試驗(yàn)顯示，加入硅灰及沸石粉，水泥比的表面積會(huì)相應(yīng)增加，水泥安定性都合格， 凝結(jié)的時(shí)間也正常，只是標(biāo)準(zhǔn)的稠度 用水量稍微有些增加，抗折的強(qiáng)度會(huì)稍微降低，抗壓的強(qiáng)度會(huì)明顯的提高，這就說(shuō)明了，加入硅灰及沸石對(duì)于水泥的物理性能的各項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有什么不好的影響作用。

新拌的混凝土主要就是檢查坍落度以及粘聚性這兩個(gè)指標(biāo)，大量試驗(yàn)表明，在具有一樣的配合比的前提下，摻硅灰以及沸石的由水泥配備的混凝土，坍落度有所增加，并且粘聚性能非常的好，混凝土的強(qiáng)度也不同程度的有所提高。

7 結(jié)語(yǔ)

高堿的水泥，可造成砼的坍落度的損失加快、減水劑減水率也有所降低，并且還增加了外加劑適應(yīng)水泥的難度，用硅灰及沸石復(fù)合而成的水泥混合材，能夠有效的降低水泥孔溶洞里有效堿量以及水泥里可溶性的堿量，抑制了堿-集料反應(yīng)膨脹造成的破壞性。硅灰及沸石對(duì)砼的性能沒(méi)有不好的影響，關(guān)鍵就是高堿會(huì)對(duì)砼性能造成影響。所以在使用高堿水泥配制砼的時(shí)候應(yīng)該先加入外加劑做水泥適應(yīng)性的試驗(yàn)，適應(yīng)之后才能使用。于此同時(shí)，采取預(yù)防抑制堿-集料反應(yīng)有限措施輔助進(jìn)行。

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