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浅谈水泥混凝土总碱含量的测算与骨料碱含量的测定

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2016/12/20 13:39
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一、水泥混凝土简介 
  水泥混凝土又称水凝混凝土,由水泥(包括矿粉,粉煤灰等胶凝材料)、骨料(砂、石、陶粒等)、水和其他添加剂按照合适的比例在一定条件下混合配制成的具有石材性质的人工材料。 
  水泥混凝土中的碱-骨料反应也叫碱硅反应,是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应,碱-骨料反应引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象给混凝土工程带来的危害是相当严重的。因碱-骨料反应时间较为缓慢,短则几年,长则几十年才能被发现。因此,作为目前最广泛使用的大宗建筑材料,必须注意预防混凝土工程的各种潜在质量问题,特别是预防水泥混凝土的碱-骨料反应和钢筋锈蚀危害。需要严格控制水泥混凝土所用各种原材料的碱含量和氯离子含量,使混凝土工程不具备碱骨料反应的条件,以确保混凝土工程的耐久性等质量技术指标。 
  其主要措施有:1、控制水泥含碱量:一般情况下骨料在水泥中含量低于0.6%作为预防碱骨料反应的安全界限;2、控制混凝土中含碱量:以每m3混凝土全部原材料总碱量(Na2O当量)不超过3kg;3、对骨料选择使用:如果混凝土含碱量低于3kg/m3,可以不做骨料活性检验,如果水泥含碱量高或混凝土总碱量高于 3kg/m3,则应对骨料进行活性检测、如经检测为活性骨料、则不能使用,或经与非活性骨料按一定比例混合后,经试验对工程无损害时,方可按试验的比例混合使用;4、掺混合材:根据各国试验资料。掺(5-10)%的硅灰可以有效的抑制碱骨料反应,另外掺粉煤灰也很有效、粉煤灰的含碱量不同,经试验,即使含碱量高的粉煤灰、如果取代30%的水泥,也可有效地抑制碱骨料反应。另外常用的抑制性混合材还有高炉矿渣、但掺量必须大于50%才能有效地抑制碱骨料反应对工程的损害、现在美、英、德诸国对高炉矿渣的推荐参量均为50%以上。 
  二、水泥混凝土总碱含量的测定与计算 
  按照CECS53:93混凝土碱含量限值标准的规定,混凝土的总碱含量计算公式可阐述为: 
  Zj=Sj+Ej+Mj+Pj (1) 
  式中Zj表示1m3混凝土的总碱含量(kg/ m3); 
  Sj表示1m3混凝土中由水泥引入的碱含量(kg/m3); 
  Ej表示1m3混凝土中由外加剂引入的碱含量(kg/m3); 
  Mj表示1m3混凝土中由掺合料引入的碱含量(kg/m3); 
  Pj表示1m3混凝土中由骨料和拌合水引入的碱含量(kg/m3),但需要注意的是此时的拌合水为海水,骨料为受到海水作用的砂石。 
  (1)式表示的是1m3混凝土中由各种混凝土混合之后而引起的有效总碱的含量。当对式(1)中参量进行逐一测定时,混凝土混合比中各种原材料碱含量的测定方法分别是: 
  a.水泥、掺合料和混凝土膨胀剂应当按照GB/T176-1996水泥化学分析方法进行测定。测试时选用原子吸收分光光度仪法,即首先分别用 K2O 和 Na2O 标准溶液绘制工作曲线, 然后在同样仪器和操作条件下测试待测样品中的 K2O 和 N a2O 的吸光度, 扣除试剂空白值后,在工作曲线上查得 K2O 和 Na2O 的含量,实际上就是水泥的总碱含量; 
  b.化学外加剂总碱量应当按照GB/T8077-2000混凝土外加剂匀质性试验方法进行测定。即测量外加剂试样0.5g-5.0g,利用电位测定仪或酸度仪测定滴定终点,进而测定出氯离子的含量; 
  c.当拌合水为海水,骨料为受到海水作用的砂石时,其引入混凝土的有效碱应当按下述(2)式进行计算,即先测出拌和水和骨料的氯离子含量,然后再按(2)式计算出1m3混凝土中由骨料和拌合水引入的碱含量((kg/m3) 
  Pj=0.76(B*Bc+W*Wc) (2) 
  式中B表示骨料用量((kg/m3); 
  Bc表示骨料氯离子含量%; 
  W表示拌合水用量(kg/m3); 
  Wc表示拌合水的氯离子含量%。 
  测定时当拌和用水采用海水时应当首先依据JGJ063-2006混凝土用水标准测定其氯离子含量,然后再折算为相当于海水中的氯化钠NaCl和氯化钾KCl所引入的相等含量的氧化钠Na2O的量。 
  三、水泥混凝土骨料碱含量的测定 
  依照C E C S 53:93混凝土碱含量限值标准的说明,对于骨料碱含量的测定可以首先按照或参照G B/T 14684-2001建筑用砂中氯化物含量的测定方法步骤,进行试样处理和试样溶液的制备,由此测出骨料中氯离子的含量,然后由式子Pj=0.76B*Bc折算出由氯离子含量引入的有效碱含量。以这种方法测得的即是以氯化钠NaCl形式所存在的碱含量。而这样测得本地混凝土所用骨料由氯离子含量引入的碱含量结果多数为零。 
  或者还可以利用JG J 063-2006《混凝土用水标准》中提到的拌和水加入之后而引起的碱含量变化计算方式来对骨料砂、骨料石试样的浸取液进行碱含量的测定,在此基础上测定出由于骨料加入而引起的有效碱含量增加量。该方法的主要步骤是取一定量的水泥试样,在马弗炉中熔融消解之后制备成一定浓度的溶液,然后利用原子吸收中的火焰光度法测定溶液中钾离子、钠离子的含量,进而计算出试样中氧化钾以及氧化钠的含量,按照一定的转化比例计算骨料碱含量,这种方法的计算一般适用于含量在0.1%~8.0%的试样。 
  同样也可以参照G B/T 1 76-1 996硫酸-氢氟酸溶样的火焰光度计法进行骨料碱含量的测定。在JC/T 622-1996《硅酸盐制品用砂》(7)中规定氧化钾、氧化钠的测定按照G B 176进行,氯化物的测定按G B/T l4684进行。那么参照此项规定,混凝土中的骨料碱含量的测定方法也应按照G B/T 176-1996进行。以这种方法测得的结果即为样品的总碱量。 
  四、结论 
  上述这些测试方法各有道理和依据,然而其测试出的结果却大相径庭。因此,为了保证水泥混凝土的质量,同时也为了完善对水泥混凝土质量上的监督检验依据,迫切需要有明确的水泥混凝土用砂、石碱含量的检测方法标准,只有这样,对水泥混凝土中总碱含量以及骨料碱含量的测定才能更加统一。 

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