在混凝土的各种组成成分中,水泥是含碱量最多的部分。这一发现对于理解混凝土的碱骨料反应及其预防措施具有重要意义。
水泥的碱含量
水泥作为混凝土的主要胶结材料,其碱含量对混凝土的总碱量有决定性影响。水泥中的碱主要包括总碱、可溶性碱和有效碱。尽管有效碱含量是衡量水泥对SiO2活性的更好指标,但由于其不确定性,通常将总碱视为有效碱。研究表明,水泥中的碱含量随着水泥用量的增大而增加,C70等级的水泥引入的碱含量最大,达到混凝土总碱含量的81%~94%。
外加剂的碱含量
除了水泥,外加剂也是混凝土中碱的重要来源。外加剂中的碱均为可溶性碱,均视为有效碱。随着混凝土外加剂掺量的增加,引入的碱含量也增加。例如,C70混凝土中外加剂引入的碱含量是C20的两倍多。与水泥相比,外加剂引入的碱含量占比较小,通常不超过混凝土总碱含量的1%。
掺合料的碱含量
掺合料如粉煤灰和矿渣粉也含有一定量的碱。粉煤灰的碱含量通常取其实测值的1/6,而矿渣粉的碱含量可取实测值的1/2。这些掺合料虽然能改善混凝土性能,但其引入的碱量也不容忽视。随着粉煤灰用量的减少,引入的碱含量也相应减小。
水的碱含量
拌合水也是混凝土中碱的来源之一。拌合水中的碱全部为水溶性碱,均能参与碱骨料反应。与水泥和外加剂相比,拌合水引入的碱量通常较小。
碱骨料反应的影响
碱骨料反应是混凝土中碱与骨料中活性矿物反应的结果,导致混凝土膨胀、开裂和强度降低。为了防止这种反应,必须对混凝土中的总碱量进行控制。对于重要结构或潮湿环境中的混凝土构筑物,混凝土中的含碱量不得超过3.0kg/m³(以当量Na2O计)。
水泥是混凝土中含碱量最多的成分。了解这一点对于预防碱骨料反应、确保混凝土结构的耐久性和安全性至关重要。未来研究可以进一步探讨如何降低水泥中的碱含量,以及开发更有效的碱骨料反应抑制措施。