水泥鹼含量對混凝土工程的影響

1 工程現狀

混凝土施工中當澆築地距離拌合站較遠時,易出現混凝土坍落度損失太大,嚴重偏幹難以澆築的現象。經分析主要是水泥與減水劑相容性較差,而水泥過高的含鹼量是導致水泥與減水劑相容性差的主要原因之一,會導致水泥混凝土緩凝失效,混凝土坍落度損失嚴重,和易性變差,嚴重影響混凝土澆築施工。

另外我國發現一些混凝土結構(橋樑、路面等)由於鹼集料反應導致產生了嚴重的開裂破壞事故。混凝土中鹼性物質和集料中活性物質SiO2發生鹼集料反應,嚴重時會導致混凝土不均勻膨脹破壞。而我國水泥生產技術相對較落後,由於原料限制,東北、華北和西北等地區水泥含鹼量相對較高。自1941年美國提出水泥含量低於0.6%氧氣化鈉當量(即Na2O+0.658K2O)為預防發生鹼骨料反應的安全界限,已為多數國家所接受,我國已經將此安全界限列入國家標準或規範。

2 水泥鹼含量對混凝土工程結構的影響

2.1 鹼含量對水泥質量的影響

水泥鹼含量指水泥中鹼物質的含量,用Na2O、K2O合計當量表達,即鹼量=Na2O+0.658K2O。水泥鹼含量較高時,水泥水化時產生的NaOH、KOH過多的消耗水泥中的石膏成分,破壞了水泥的緩凝機理,加快凝結硬化過程,需水量增加。因此,水泥鹼含量較高對水泥水化作用不利。

2.2 水泥鹼含量對減水劑和混凝土性能的影響

為了更好研究水泥鹼含量對混凝土性能的影響,這裡進行了對比試驗。

可以看出:水泥鹼含量越高,減水劑的減水率也小,水泥鹼含量>0.6%,減水劑減水率明顯變小。

試驗表明,水泥鹼含量較高嚴重影響水泥與減水劑的相容性能和適應性能。對於同種減水劑,水泥鹼含量越高,混凝土所需用水量必然越大,混凝土試件強度越低;水泥鹼含量>0.6%,混凝土還可能出現離散、泌水等現象。要保證水泥與減水劑的相容性良好,必然會加大對減水劑的調控難度,增加減水劑用量。

可以看出:水泥鹼含量高時,減水劑用量增大,混凝土拌合物坍落度損失越明顯。

試驗表明,水泥鹼含量較高時,混凝土拌合物性能差,坍落度損失較快,嚴重影響混凝土(尤其是泵送混凝土)澆築,對現場施工不利。且要保證初始坍落度,必然會提高減水劑用量或者用水量,導致混凝土成本增加,混凝土因加水強度不夠等問題,對工程管理和混凝土工程質量不利。

水泥鹼含量對混凝土工程的影響

2.3 水泥鹼含量對混凝土耐久性能的影響

鹼骨料反應指混凝土集料中某些活性礦物(活性氧化硅、活性氧化鋁等)與混凝土微孔中的鹼溶液產生的化學反應,其反應生成物體積增大,從而導致混凝土結構發生破壞。由於鹼集料反應一般是在混凝土成型後的若干年後逐漸發生,其結果造成混凝土耐久性下降,嚴重時還會使混凝土喪失使用價值,且由於反應是發生在整個混凝土中,這種反應造成的破壞既難以預防,又難於修救,被稱為混凝土的癌症。因此,水泥鹼含量較高易與活性骨料發生鹼骨料反應,致使混凝土龜裂,結構破壞,影響混凝土耐久性。因此,控制好水泥鹼含量可以抑制鹼骨料反應,確保混凝土結構後的期質量,挺高混凝土耐久性能。

2.4 加強對水泥鹼含量的控制

針對水泥鹼含量對混凝土工程的不利影響,確保砼拌合物性能良好,以此保證混凝土工程質量。首先,必須選擇合理的水泥、減水劑,採用低鹼水泥。其次,加強試驗檢測,嚴格控制水泥鹼含量。主要檢測方法:水泥化學成分分析,鹼含量小於0.6%;相容試驗,擴展度控制:出機350±20mm,1h大於300mm;水泥需水量試驗,一般控制在24%-28%範圍;以及骨料鹼活性試驗。另外,可以摻加抑制坍損的外加劑,如:石膏、聚磷酸鹽、酒石酸檸檬酸類外加劑等。

3 結語

通過以上對比試驗分析,水泥的鹼含量過高對混凝土工程的影響主要體現在以下幾個方面:

(1)水泥鹼含量較高,破壞了水泥的緩凝機理,需水量增加,對水化作用不利;

(2)水泥鹼含量較高,影響水泥與減水劑的相容性、適應性能。增加混凝土用水量,導致坍落度損失快,嚴重影響混凝土(尤其泵送混凝土)拌合性能,對現場施工不利;

(3)水泥鹼含量較高,容易與活性骨料發生鹼骨料反應,對混凝土耐久性不利。

針對目前混凝土工程的問題,需選擇合理的水泥廠家,加強對水泥鹼含量的控制,混凝土主體工程必須採用低鹼水泥。以此保證混凝土的順利澆築及工程質量。


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