混凝土在建筑工程中扮演着重要角色,但其反碱问题一直困扰着工程师们。为了有效控制混凝土的反碱现象,可以通过在混凝土中掺入多种材料来实现。
1. 矿物掺合料
硅灰是一种火山灰性材料,主要由硅酸盐组成。添加适量硅灰可以有效降低反碱的影响,因为硅灰可与水泥中的高碱成分反应,减少其与骨料中可反应二氧化硅的反应性。硅灰的细小颗粒能够填充混凝土中的孔隙,提高混凝土的密实性,降低水和盐分的渗透,从而进一步抑制反碱的发生。煅烧陶土也是一种常用的矿物掺合料,其成分类似于火山灰,能够良好地与水泥反应,对反碱也具有一定的抑制效果。
2. 粉煤灰
粉煤灰是一种由燃烧煤炭产生的工业副产品,含有丰富的二氧化硅。其掺加可以在一定程度上减少反碱的影响,但需注意选用低碱粉煤灰,以确保有效性。粉煤灰的加入还可以改善混凝土的工作性和长期强度。
3. 低碱水泥
选择低碱水泥也是控制反碱的有效方法。市场上有一些专门配制的低碱水泥,这类水泥的碱含量较低,能够有效降低混凝土中出现反碱的风险。在设计混凝土配合比时,尽量选择低碱水泥,并在必要时进行实验来确定反碱的影响。
4. 控制水胶比
水胶比(水与水泥的比值)是影响混凝土抗反碱能力的一个重要因素。较低的水胶比可以提高混凝土的密实性,降低水分渗透,进而减少碱离子和可反应二氧化硅的接触机会。在实际工程中,设计和施工过程中要严格控制水胶比。
5. 外加剂
在混凝土中加入外加剂,如减水剂和超级减水剂,可以减少混凝土中的水分需求、提高和易性,同时保持较低的水胶比。有些外加剂还能够提高延展性和抗裂性能,从而间接降低反碱的风险。
6. 骨料选择
反碱的发生与所用骨料的性质密切相关。建议在选择骨料时,尽量选择不含可反应二氧化硅的骨料,或者经过处理后的骨料,如经过洗涤、筛分等工序后去除有反应性的颗粒。在施工前可以对骨料进行反应性测试,以确保其安全性。
7. 养护时间
通过增加养护时间,使混凝土的干燥时间延长,增加空气中的二氧化碳与氢氧化钙在混凝土内部反应的几率和时间,使生成的碳酸钙留在混凝土内部,从而减少氢氧化钙的析出。
8. 混合凝胶材料
在混凝土中添加配置的混合凝胶材料,使氢氧化钙在未析出之前就发生反应,从而减少氢氧化钙的生成。
9. 活性材料
通过掺入外加剂或活性材料,如硬脂酸盐、丙烯酸盐等有机外加剂以及自然界的硅藻土、粒化矿渣、超细粉煤灰、硅灰和具有吸附性的集料,可以使氢氧化钙与其它组合成稳定成份,或被集料吸附,不再迁移至混凝土外表面,进而达到预防泛碱的目的。
10. 酸洗法
当按照上述措施处理后经过使用又出现泛碱现象时,一般简单易行的办法是用酸洗法。其做法是用1:9~10(盐酸:水)的稀盐酸清洗。在清洗前先用水润湿泛碱部位的表面,然后用稀释盐酸清洗,约30分钟后能发挥作用,这时再用大量清水冲洗干净表面即可。
11. 压力喷砂法
对于泛碱现象,也可用压力喷砂法除白,用干燥的压力细砂粒冲击,直至露出混凝土新的表面。
12. 人工清除
当泛碱现象不严重时,也可进行人工清除,用钢刷或砂纸即可摩擦掉。泛白的现象随着使用时间的延长即使不去人工清除也会自然消失。
13. 硫酸盐腐蚀环境
在我国某些地区,如青海、山西、内蒙古、天津、河北、山东等省市,变电站基础都存在着硫酸盐腐蚀,尤其是盐湖地区,硫酸根离子的含量更高,经常伴随着“泛碱”现象的产生。针对这种情况,可以通过掺入一定量的粉煤灰、矿粉以及硅粉来进行实验,以改善混凝土的抗泛碱性能。
14. 硫酸钠溶液浸泡试验
通过硫酸钠溶液浸泡试验,可以观察混凝土表面的变化,并称量“碱”的质量,从而判断不同配合比方案混凝土试块的防泛碱能力。试验结果表明,水胶比小的配合比方案,其泛碱量较小,抗泛碱性能也随之提高。
15. 渗水高度试验
渗水高度试验可以间接反映混凝土试块内部的孔隙情况。试验结果表明,水胶比小的配合比方案其渗水高度较小,掺入硅灰较多的配合比其渗水高度也较小,进一步证明了硅灰对于改变混凝土的致密性有很大的影响。
通过在混凝土中掺入矿物掺合料、粉煤灰、低碱水泥、控制水胶比、使用外加剂、选择适当的骨料、增加养护时间、添加混合凝胶材料、掺入活性材料、采用酸洗法或压力喷砂法清除泛碱、以及针对硫酸盐腐蚀环境进行特殊处理等方法,可以有效控制混凝土的反碱现象,提高混凝土的耐久性和使用寿命。