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[摘 要]碱集料反应是指混凝土内部的碱与集料中某些活性成分之间的反应。目前常用的抑制碱集料反应的方式有：控制混凝土中的总碱含量、选择使用集料、掺混合材料等。本文通过工程实例具体说明采用磨细矿渣来抑制碱集料以及在应用过程中应该注意的一些问题，并介绍了磨细矿渣在抑制碱集料反应方面的机理。
[关键词]低碱水泥，矿渣，碱集料反应，混凝土
中图分类号：TU528.041 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0050-01
1 引言
碱-集料反应（Alkali-Aggregate Reaction，AAR）是指混凝土内部的碱（Na2O或K2O）与集料中某些活性成分之间的反应，按照反应机理不同分为碱-硅酸反应（Alkali-Silica Reaction，ASR）和碱-碳酸盐反应（Alkali-Carbonate Reaction，ACR）。碱集料反应一般在混凝土浇筑成型后多年逐渐反应，反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生内部应力，膨胀开裂，在外观上表现为在少钢筋约束部位为网状裂缝，一般可以看到从裂缝溢出白色或透明胶体的痕迹。
碱硅酸反应是碱集料反应的主要形式。碱硅酸反应是指混凝土中碱与集料中的活性氧化硅发生反应，生成碱硅酸类。碱硅酸类呈白色凝胶固体，且具有强烈吸水膨胀特征，引起混凝土产生不均匀膨胀而开裂，从而影响混凝土结构强度。
抑制碱集料反应的方式有控制混凝土中的总碱含量、选择使用集料、掺混合材料等，其中掺混合材比较常用。混合材包含粉煤灰、磨细矿渣以及火山灰。
2.工程概述
南亚某国水电站项目位于喜马拉雅山的造山运动带，工程附近的岩石主要砂岩、页岩和泥岩组成。根据相关试验结果，只有砂岩满足混凝土骨料强度要求。由于该砂岩具有潜在的碱骨料反应特性，根据对当地低碱水泥、粉煤灰及矿渣的经济分析，最终采用掺磨细矿渣替代部分水泥的方案来抑制碱骨料反应。
3 集料碱活性检测
集料岩相分析试验结果表明，该砂岩含有7%的硅石、2%的火山岩组分及5%的硅质粘土岩，表明该岩石具有潜在的碱骨料反应特性。
依據ASTMC-1260，将试验用砂与高碱普通硅酸盐水泥按照标准级配拌制，然后进行进行快速砂浆棒试验，14天的膨胀率达到0.14%，21天的膨胀率达到0.18%，28天的膨胀率达到0.26%，说明该岩石具有碱骨料反应特性。
4 矿渣及抑制碱集料反应试验
矿渣是炉炼铁熔融残余物质的在骤冷时，来不及结晶而形成的玻璃态物质。呈细粒状。矿渣经磨细后，是水泥常用的活性混合材料。
磨细矿渣抑制碱集料反应的机理主要是：（1）磨细矿渣降低了水泥石溶液中钾、钠离子的浓度和PH值，而且随着矿渣掺量的增加，它们的降幅越明显。（2）磨细矿渣的填充作用和火山灰反应，提高了混凝土的致密性，使碱离子活动能力大大降低。（3）火山灰反应生成的C-S-H凝胶，增加了结合钾、钠离子的能力。
本工程项采用的两家公司的矿渣技术指标试验结果见表1。
对两个厂家的产品按照ASTMC441进行了效能试验，在该试验中，水泥的碱含量增加至1%。试验结果显示，掺入磨细后的矿渣，对砂浆棒膨胀的减少率为80%左右，满足≥75%的规范要求。说明磨细矿渣对碱骨料反应具有明显的抑制作用。试验结果见表2。
考虑到矿渣替代水泥对混凝土强度的影响，将两个厂家的矿渣按照掺量30%和40%按照ASTMC1260进行了快速砂浆棒试验。四个试验结果显示14d的膨胀值最大值为0.09%，满足小于0.1%的规范要求。最后工程采用35%的矿渣掺量进行配合比设计
4 结语
本项目根据经济比选，最后选择矿渣来抑制碱骨料反应，取得了明显效果。由于用矿渣替代水泥对混凝土强度有不利影响，在配制高标号混凝土时，可以考虑用控制混凝土总碱含量或掺粉煤灰的方法来抑制碱骨料反应。另外掺矿渣后，混凝土后期强度将有所提高，为更好的利用混凝土的后期强度，可以考虑将混凝土强度龄期由28天提高为90天。
参考文献
[1] ACI 221.1R-98， State-of-the-Art Report on Alkali-Aggregate Reactivity[s].
[2] ASTM C1260 Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregate （Mortar-Bar Method） [s].
[3] ASTM C441 Standard Test Method for Effectiveness of Mineral Admixtures or Ground Blast-Furnace Slag in Preventing Excessive Expansion of Concrete Due to the Alkali-Silica Reaction[s].
[4] D. Hooton，C. Richard Donnelly， An Assessment of the Effectiveness of Blast-furnace Slag in Counteracting the Effects of Alkali-Silica Reaction[j].
[关键词]低碱水泥，矿渣，碱集料反应，混凝土
中图分类号：TU528.041 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0050-01
1 引言
碱-集料反应（Alkali-Aggregate Reaction，AAR）是指混凝土内部的碱（Na2O或K2O）与集料中某些活性成分之间的反应，按照反应机理不同分为碱-硅酸反应（Alkali-Silica Reaction，ASR）和碱-碳酸盐反应（Alkali-Carbonate Reaction，ACR）。碱集料反应一般在混凝土浇筑成型后多年逐渐反应，反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生内部应力，膨胀开裂，在外观上表现为在少钢筋约束部位为网状裂缝，一般可以看到从裂缝溢出白色或透明胶体的痕迹。
碱硅酸反应是碱集料反应的主要形式。碱硅酸反应是指混凝土中碱与集料中的活性氧化硅发生反应，生成碱硅酸类。碱硅酸类呈白色凝胶固体，且具有强烈吸水膨胀特征，引起混凝土产生不均匀膨胀而开裂，从而影响混凝土结构强度。
抑制碱集料反应的方式有控制混凝土中的总碱含量、选择使用集料、掺混合材料等，其中掺混合材比较常用。混合材包含粉煤灰、磨细矿渣以及火山灰。
2.工程概述
南亚某国水电站项目位于喜马拉雅山的造山运动带，工程附近的岩石主要砂岩、页岩和泥岩组成。根据相关试验结果，只有砂岩满足混凝土骨料强度要求。由于该砂岩具有潜在的碱骨料反应特性，根据对当地低碱水泥、粉煤灰及矿渣的经济分析，最终采用掺磨细矿渣替代部分水泥的方案来抑制碱骨料反应。
3 集料碱活性检测
集料岩相分析试验结果表明，该砂岩含有7%的硅石、2%的火山岩组分及5%的硅质粘土岩，表明该岩石具有潜在的碱骨料反应特性。
依據ASTMC-1260，将试验用砂与高碱普通硅酸盐水泥按照标准级配拌制，然后进行进行快速砂浆棒试验，14天的膨胀率达到0.14%，21天的膨胀率达到0.18%，28天的膨胀率达到0.26%，说明该岩石具有碱骨料反应特性。
4 矿渣及抑制碱集料反应试验
矿渣是炉炼铁熔融残余物质的在骤冷时，来不及结晶而形成的玻璃态物质。呈细粒状。矿渣经磨细后，是水泥常用的活性混合材料。
磨细矿渣抑制碱集料反应的机理主要是：（1）磨细矿渣降低了水泥石溶液中钾、钠离子的浓度和PH值，而且随着矿渣掺量的增加，它们的降幅越明显。（2）磨细矿渣的填充作用和火山灰反应，提高了混凝土的致密性，使碱离子活动能力大大降低。（3）火山灰反应生成的C-S-H凝胶，增加了结合钾、钠离子的能力。
本工程项采用的两家公司的矿渣技术指标试验结果见表1。
对两个厂家的产品按照ASTMC441进行了效能试验，在该试验中，水泥的碱含量增加至1%。试验结果显示，掺入磨细后的矿渣，对砂浆棒膨胀的减少率为80%左右，满足≥75%的规范要求。说明磨细矿渣对碱骨料反应具有明显的抑制作用。试验结果见表2。
考虑到矿渣替代水泥对混凝土强度的影响，将两个厂家的矿渣按照掺量30%和40%按照ASTMC1260进行了快速砂浆棒试验。四个试验结果显示14d的膨胀值最大值为0.09%，满足小于0.1%的规范要求。最后工程采用35%的矿渣掺量进行配合比设计
4 结语
本项目根据经济比选，最后选择矿渣来抑制碱骨料反应，取得了明显效果。由于用矿渣替代水泥对混凝土强度有不利影响，在配制高标号混凝土时，可以考虑用控制混凝土总碱含量或掺粉煤灰的方法来抑制碱骨料反应。另外掺矿渣后，混凝土后期强度将有所提高，为更好的利用混凝土的后期强度，可以考虑将混凝土强度龄期由28天提高为90天。
参考文献
[1] ACI 221.1R-98， State-of-the-Art Report on Alkali-Aggregate Reactivity[s].
[2] ASTM C1260 Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregate （Mortar-Bar Method） [s].
[3] ASTM C441 Standard Test Method for Effectiveness of Mineral Admixtures or Ground Blast-Furnace Slag in Preventing Excessive Expansion of Concrete Due to the Alkali-Silica Reaction[s].
[4] D. Hooton，C. Richard Donnelly， An Assessment of the Effectiveness of Blast-furnace Slag in Counteracting the Effects of Alkali-Silica Reaction[j].