小浪底工程碱骨料反应控制 -凯发官网入口

第 23卷第 5期 水 利 水 电 科 技 进 展 2003年 10 月 小浪底工程碱骨料反应控制 蒋素芬 (水 利部小浪底工 程咨询有限公 司 ， 河南 济源454681) 摘要 ： 小浪底混凝土工程约 337 万 m 3， 采用黄河连地滩天然砂砾石作骨料 ， 经勘查活性骨料 占47％ 以上． 为有效控制混凝土原材料的碱与骨料中活性成分发生碱骨料反应， 采用低碱水泥和掺 20％ 一30％低钙、 低碱 ⅱ级粉煤灰 的方法， 使混凝土的含碱量低于 3 ks／ m 3的控制标准 ， 有效地控制 了碱 骨料反应 ． 关键词： 混凝土碱骨料反应； 混凝土碱含量； 小浪底水利枢纽 中图分类号： tv42 2 文献标识码 ： b 文章编号 ： 1006- 7647(2003)05- 0041-02 碱骨料反应是混凝土原材料中的水泥 、 外加剂 、 混合材和水 中的碱 ( na20 或 k2o) 与骨料 中的活性 成分反应 ， 其反应是一种缓慢过程 ， 在混凝土浇注成 型后若干年逐渐反应 ， 生成物吸水膨胀体积可增大 3倍 ， 使混凝土产生 内应力 ， 膨胀开裂、 崩坏 ， 导致混 凝土失去设计性能 ． 混凝土的碱骨料反应类型大体 分三种 ： 碱一 硅酸反应 、 碱— 碳 酸盐反应 、 碱一 硅酸盐反 应 ． 迄今为止 ， 世界各国发生的碱骨料反应绝大多数 为碱一 硅酸反应 ， 通称为碱骨料反应( 简称 从 r) ． 从 r 导致混凝土建筑物 的开裂破坏 ， 在 国内外 已有 许 多 实 例 ． 较 有 名 的美 国 派 克 坝 ( parter dam)是 1938 年建成 的一座 98m高 的混凝 土拱坝 ， 建成 2 年后 ， 即在 1940 年就发现 大坝产 生严 重裂 缝 ． 这引起 了美 国工程界和科学界 的充分重视 ， 并进 行了大量的研究工作 ， 结果证实 ， 大坝的破坏是由于 采用安山岩等具有活性 的砂石料和含碱量较高的波 特兰水泥 ， 这些活性骨料与水泥 中的碱产生化学反 应 ， 引起 了混凝 土恶性膨 胀 ， 从 而造 成 了大 坝的裂 缝 ． 从此将混凝土 中的活性骨料 与水泥 中碱 的化学 反应正式称 为 从 r ． 在 以后 的英 国、 法 国、 前 苏联、 加拿大、 南非等国家的水工建筑物也都有 从 r 的报 道 ． 据 1985 年全 国水工混凝土耐久性调查 ， 在我 国 已建的大型水 电站混凝土大坝 中， 存在有活性骨料 的有 4 座 ， 占调查工程总数 的 12． 5％． 如丰满 电站 ， 建坝已 4o 多年 ， 经查 明， 当时采用的粗骨科组成 中， 活性骨料有流纹岩、 安山岩 、 凝灰岩 、 闪长岩筹 ， 占骨 料的 14％ 35％， 而使用的水泥主要是 当时大 同洋 灰公 司 ( 现 在 的松 花 江 水 泥厂 ) 生 产 ， 含 碱 量 在 0． 95％ 一1． 57％， 属于高碱水泥 ， 4o 年 以后钻取混凝 土芯样观察分析 ， 发现 了骨料 与砂浆结合处产生 了 从 r ， 但试 验证实 ， 因为活 性骨料 引起 的膨胀 率很 小 ， 所 以至今仍未发现大坝混凝土整体的膨胀破坏 ， 只是在坝前 水位变化 区有 局部混 凝土表 面脱落现 象 ， 但还需长期观测 ． 由上述可以看 出， 从 r 问题在 国外 和国内都存 在 ， 有些工程已经出现 了 从 r 的破坏 ． 因此 从 r 问 题是水工混凝土耐久性的一个重要问题 ， 必须 给予 充分重视 ． 1小浪底工程 从 r 试验 一般， 发生 aar 必须具备三个条 件 ： ① 混凝土 中的骨料具有活性 ， 并超过一定数量 ； ②混凝土中有 定数量的可溶性碱 ； ③具有潮湿的环境 ． 三个条件 缺一不可 ． 一旦混凝 土的原材料 中含有一定量的活 性骨料 ， 又使用高碱水泥而又没有采取什么措施 ， 那 么对水工建筑物来说 ， aar 是不可避免 的． 在小浪底工程初步设计阶段 ， 选定黄河连地滩 天然砂砾石作混凝土骨料 场( 距坝址 9 km) ， 岩相法 鉴定结果表明 ， 连地滩料 场中活性骨料和可疑活性 骨料有 l 3 种 ， 占连地滩骨料总量 的 47． 3％， 活性骨 料主要有石英砂岩 、 玄武岩 、 安 山岩 、 流纹岩等 ， 属于 asr 类型， 通过不掺与掺加粉煤灰对比试验 ， 粉煤灰 对活性骨料膨胀有 明显 的抑制效果 ． 在小浪底工程 上游 130km处， 同在黄河上的三门峡水利枢纽工程 是 1960 年建成的混凝土重力坝 ， 两个工程都在豫西 地 区， 地质背景基本相 同， 工程上所用 的砂石料成分 一作者简介 ： 蒋素芬 ( 1963一 ) ， 女 ， 浙 江东 阳人 ， 工程师 ， 从事工程技术管理工作 ·4 1 · ■ 一 明豳 l 一 __ 一 维普资讯 http://www.cqvip.com