微矽粉對混凝土鹼骨料反應的預防

鹼骨料反應是指水泥中的鹼性氧化物(Na2O或K2O)與骨料中的活性二氧化矽發生化學反應·✘·◕↟，在骨料表面生成複雜的鹼――矽酸凝膠·✘·◕↟，其吸水後會產生很大的體積膨脹(體積可增大3倍以上)·✘·◕↟，從而導致混凝土產生膨脹開裂而破壞•◕₪✘·。鹼骨料反應使混凝土的強度等性質發生顯著變化·✘·◕↟，抗拉強度約降低30%～50%•◕₪✘·。由於抗拉強度降低·✘·◕↟，混凝土產生裂縫·✘·◕↟，對含筋量少的混凝 土可能導致結構失去抗拉能力·✘·◕↟，引起鋼筋抗剪↟₪▩✘、粘結強度降低·✘·◕↟，從而導致結構物的破壞•◕₪✘·。鹼骨料反應開始是在30年代美國西部地區的堤壩↟₪▩✘、公路↟₪▩✘、橋樑等混凝土結構物發生異常膨脹·✘·◕↟，產生裂縫而發現的•◕₪✘·。進入70年代後·✘·◕↟，不斷從歐洲↟₪▩✘、南非等地傳來鹼骨料反應引起的結構損傷報告·✘·◕↟，鹼骨料反應作為個世界性的普遍問題被提了出來 •◕₪✘·。在日本海沿岸·✘·◕↟，許多港灣建築↟₪▩✘、橋樑等·✘·◕↟，建成後不到1年的時間·✘·◕↟，混凝土表面開裂↟₪▩✘、剝落·✘·◕↟，鋼筋鏽蝕外露·✘·◕↟，主要原因是鹼骨料反應•◕₪✘·。北京的三元立交橋橋墩·✘·◕↟，建成後不到兩年·✘·◕↟，個別地方發生“人字形”的裂紋·✘·◕↟，也是鹼骨料反應的結果•◕₪✘·。對受鹼骨料反應破壞的結構物修補起來比較困難 ·✘·◕↟，效果也比較差·✘·◕↟，因此最好的辦法是積極地採取預防措施•◕₪✘·。

在混凝土中摻加微矽粉·✘·◕↟，對鹼骨料反應有明顯的預防控制作用•◕₪✘·。微矽粉新增量為5％～10％時混凝土的膨脹量可減少10％～20％·✘·◕↟，其控制效果根據反應性骨料及微矽粉的種類而不同•◕₪✘·。實驗研究表明·✘·◕↟，微矽粉對鹼骨料反應的控制作用主要表現在以下幾個方面₪₪▩↟：

(1)加微矽粉後·✘·◕↟，由於微矽粉顆粒很細·✘·◕↟，拌制混凝土時需增加用水量·✘·◕↟，結果改變了混凝土中的空隙率緩和了區域性壓力•◕₪✘·。

(2)微矽粉比表面積大·✘·◕↟，可吸附鹼離子·✘·◕↟，降低了混凝土細孔溶液中氫氧離子的濃度·✘·◕↟，生成含鈣量高的非膨脹性凝膠體•◕₪✘·。氫氧離子的濃度降到某一限度以下時不發生鹼骨料反應•◕₪✘·。

(3)新增微矽粉後·✘·◕↟，由於其粒徑小·✘·◕↟，所以它最先和水化氫氧化物反應·✘·◕↟，生成的未硬化鹼――矽酸凝膠充填於孔隙結構中·✘·◕↟，並且反應要消耗一定量的鹼骨料反應需要的氫氧化鈣·✘·◕↟，使氫氧化鈣均勻分佈·✘·◕↟，從而控制了有害膨脹•◕₪✘·。

微矽粉對鹼骨料反應的預防控制作用·✘·◕↟，有效提高了混凝土的耐久性·✘·◕↟，延長結構物的使用壽命•◕₪✘·。同時也是減少混凝土的生產量·✘·◕↟，實現減輕環境負荷的重要途徑 •◕₪✘·。