高性能混凝土性能

高性能混凝土性能
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HPC的性能相对于传统混凝土而言当然应当是优异的。

我们分以下几个方面来讨论。

高性能混凝土的工作性
高性能混凝土的体积稳定性
高性能混凝土的耐久性
高性能混凝土的力学问题
高性能混凝土的高温性能
、高性能混凝土的工作性
高性能混凝土的优良工作性，既包括传统混凝土拌和物工作性中的流动性、黏聚性（抗离析
性）和泌水性等方面，又包括现代混凝土为适应泵送、免振等施工要求而要求的大流动性、坍落度保留好等方面。

为使硬化后的混凝土具有较高的强度和密实性，与普通混凝土相比，高性能混凝土中胶凝材
料用量可能增大，除水泥外，往往还要加入1-2种矿物外加剂，同时使用高效减水剂，在较
低水胶比下获得高流动性，因此拌和物的黏性增大，变形需要一定的时间。

高性能混凝土的流变性仍近似于宾汉姆体。

可以用屈服剪切应力和塑性黏度两个参数来表达
其流变性能，而在实际工程中采用变形能力和变形速度来反映高性能混凝土的工作性更为合理。

宾汉姆体模型
19活年*E「宾汉姆提出了宾汉姆体流变模型，如图1.7阮示。

骑柞用力P小于重物- !面|刖的摩撩力时，弹簧作弾性件後*重物不产生移动；当尸等于摩凍力时，弹簧中的应力」「不住而嗫物杵连续的运动*此时的作用力尸所产生的应力即为柿服应力叭乜如果没冇油 |存在，这就是圣维南塑性固体.但由于皇子后面连着一个油壶，所以觀性变形的速度取决蚊液体的甑性黏度.
新拌混凝土的流变学参数
用宾汉姆体描述新拌混凝土流变学特性时，屈服值（屈服应力）是最重要的参数。

屈服值是使材料发生变形所需的最小应力。

坍落度值越小，表明混凝土拌合物的屈服值越大，在较小的应力作用下越不易变形。

影响混凝土屈服值的主要因素有用水量和化学外加剂。

②塑性黏度
是反映作用应力与流动速度之间关系的参数。

坍落度大致相同，塑性黏度大，混凝土拌合物流动和变形速度慢。

胶凝材料用量多的混凝土，其塑性黏度有增大的趋向。

特别是使用塑化剂减少单位体积用水量时，黏性较不掺塑化剂且坍落度相同的混凝土拌合物明显增大，造成泵压增大，可泵性变差。

高性能混凝土工作性的测定方法
坍落度与坍落流动度
V型漏斗试验
U形充填性试验装置
J■环试验
L形流动仪及测试指标试验
dde l arrard在1998年提岀了改进坍落度法力图6 1.该谁竇在传统坍落度峯础上增加了- 坍落淹简后滑板下降20mm所需时间T. 谏装■适
力和8S性潞度变化的情况.
宜鸿试坍活睫120-260mm 的混
田6・1改进坍落度试验示意
图⑴
a等在1993年提岀了坍落流动度试验方法.广泛应用在自密实r散混凝土工作性的测试上。

该方法在刚性、不吸水的底板上
放
£坍落度筒后.混凝土自由坍落.测试混凝土水平扩展值和混凝土扩展到直径50cm时的时间T50。

T50—般在2〜7s.该方法还定性评价混凝土的稳定性•
我国在进行高性能混凝土研究时，常常采用混凝土完全坍开后，测定坍落度和坍落流动度，即混
羅土水平流动圆圈的直径.
二、V形漏斗试验
土扩展到直艮50cn 2〜
7s ・该方法还定|
我国在进行岛* 凝土完全坍开后，鴻 凝上水
平流动圆圈的 V 形漏斗测试方 填充
能力和防止离析 浆流
动度的截锥试验,
V 形漏斗离425"
m m
5 7
置坍落度筒，提起坍落度筒后・混豪土自由坍席.
二、V 形漏斗i
X65
■
75mm
°在V 形漏斗的下部有-个150mm 髙的矩形截面（也有用圆 °混凝土
装满漏斗，不加插捣和振动。

打开底部小门，混凝土从漏斗 F 人下部容器中。

记录所有混凝土从漏斗中完全流出的时间如它表示 【充能力。

对自密实混凝土，流出时间小于10s 。

混凝土静置5min 后, ，形漏斗中，记录流出时间$，流出时间增加得越多，表示混凝土越 按照下列公式计算平均流动速度v m 和流动通过指数Sfo
二
0.01 _2・05
Vm =
(0. 065X0. 075)X^" 5
高性能混凝土的工作性
(6-1) (6-2)
nW
图6・5圆底U形充填试验装置图6*
平底U形流动试验装
置
JX % ▼ - --
u形充填性试脸方法由「I本研制'适用于测试大流动性和水下不分% 工作性用U 形管可同时测定混凝上的屈服应力、塑性黏度以及混凝土扌・填能力和间隙通过能九U形充填性试验装置有平底的和圆底的两种，用i 作便于观察混褫土流动悄况。

图6 5为一圆底U形装曾，用于评定混凝土的模板中靠自身质■充填的可能性。

流动的障碍为配制在圆底中央的3 形圆钢，其净间距为35mm.混凝土从_侧装满,打开活门,通过障碍济测量所通过的混凝土高度和粗集料臥用以评价充填性•充填离度应不图&6为一平底的U形装置,用以测定混凝土的流动性。

该装置各部分出断面为lOOmrnXlOOrnrn,连接处的内侧角为斜面，以便于流动.垂fiF 沟冲排013mm的钢筋，钢筋间拒为50mm。

混凝土从该装琏的一侧倒人流动性而
在另一侧上升,从该侧角的底董出距离H.
聘二JF高性能混董土
的性能
Orimet试验、V7
6-8卜环试验装置刃矩形断血（30mn 环上钻破装瞅钢筋间距为最划士，钢筋间距躺落流动度同时进彳的中央，提起坍?
筋间賦与Orirn 行试验时，把世上方。

st®s：
旭陌 VI m V UVllllll ZX ^Ullllll 八 叭
环上钻孔安装钢筋•钢筋长100mm. _* 钢筋间距为最大集料粒径的3倍.对纤包 土.钢筋间距
为纤维最大长度的1〜3倍,
行试验时.把这些装置放在环的中央、J- 上
方。

测量混凝土流过钢筋最后停下的 从四个方
向测试钢筋内外混凝土的高度差，混凝土的通过能力越强， 有.无J •环时扩展度的差也可以作为填充能力的一个指标。

八、L 形流动仪及测试指标试验
1.日本L 形流动仪
E 本采用L 形流动仪进行高性能混i
II 流动度同时进行试验时・把坍落度
的中央.提起坍落度筒后・混凝土水平 筋间隙。

与OHmet 试验、V 形漏斗试鉴
图6・8 J •环试验装置⑴
流动加行斛能混就土工作側评价，对不同的矿物检俐m 进行评价，取得了较好的试验结果。

仪如图6・9所式规定。

通常100mm M
;(100mm X
f3«g
拒35mm。

从
层装触料,
-UUJOOC
札»±
响水平部
分】处20cm
和询声渡
鶴两翊的
时黑航动
图6・9 L形觸仪试齡賈（日本）
乙uumm 八 m 界I q wj x 门・”■ X ■亠 为12mm 的钢筋.间距35mm 。

从 垂直部分的上门分两层装满试料・ 每层捣固5下。

拨起隔板・混凝土 试料从下部侧面开口向水平部分 流动。

分别在距幵口处20cm 和 40cm 处设置红外线或趙声波传感 器，测量试料流过此两点间的时 间丁20和八o ，计算试料的
流动速
度；流动停止后，量测两端垂直部分的高度
比H 2/H l , H 2 0.85,该方法能够反映混凝土的剪应力和黏度。

2. L 形流动仪
针对高性能混凝土拌和物的流变特性，为了能综合及 速度，以及在流动过程中的成分能否保持均匀性，清华|
128
P 试鼻万庐丄皿t J 八电叨叭兀刊琢累。

弔1
豐:;壽落;驚驚常是f 长方柱箱权横截面积戈 平響黑芽囂驚需在左讪中跻总鬣 衿物在自重的作用下，自动下沉并向水平方向流动.
图6・10 I .形St 动仪,中国丿
住戶彷L 形滾动仪可同时测定以下指杯，以综台反映混凝tr
制筋
/
7*^ ---------------- ------------ ■ • •
200mm
400mm
800mm
图6-9 I.形流动仪试」
高掺量粉煤灰HPC的工作性比基准混凝土会有很大程度的改善和提高高掺量粉煤灰HPC选用的粉煤灰一般属优质灰，粒度细、比表面积大、玻璃微珠含量高，能起到分散水泥颗粒絮凝体和对混凝土混合料的润滑作用。

由于优质灰烧失量小，需水量小，因而在单位用水量不变的情况下，在一定范围内随掺灰
量增加，这种润滑作用大大加强，使得混合料的流动性增强，坍落度增大，坍落度损失减小。

粉煤灰的细微颗粒在水泥浆体中还能较好地吸附水并扩散水层形成凝聚结构，从而限制固体颗粒下沉和水上升，减少混合料的泌水量。

在一定范围内随着掺灰量增加水泥浆体中的吸附水、扩散水层和形成凝聚结构的作用加强，使混合料的泌水减少，粘聚性和保水性变好。

粉煤灰比重较水泥轻，其在高掺量粉煤灰混凝土中胶凝材料数量要比基准水泥混凝土多，而
胶凝材料的浆体体积增加，将使混凝土有较好的塑性和粘性坍落度损失也会随着掺灰量增加而改善。

硅灰和磨细矿粉对复合胶凝材料浆体
流变性能的影响
在水泥中加入10%的硅灰可以显著增大浆体的屈服剪切应力和塑性黏度。

磨细矿粉对浆体的影响是屈服剪切应力明显增大，而塑性黏度显著减少。

掺加磨细矿粉的细度不宜过高，宜为比表面4200cm2/g-4500cm2/g。

、高性能混凝土的体积稳定性低水胶比与矿物细粉掺和料的大量掺入使高性能混凝土的硬化结构与普通混凝土有很大不同，反映在体积变化上就是自收缩大，主要发生在早期；水分向周围环境散失而引起的干燥收缩相对来说较小。

强度等级高时温度收缩比较大。

高性能混凝土的早期收缩大、早期弹性模量增长快，抗拉强度并无显著提高，比徐变变小等因素共同导致了高性能混凝土，特别是高强混凝土的早期抗裂性差。

由于水泥石内部的自干缩而产生的收缩.高性能混凝土的水胶比低:当低于0.3. 时水泥石中的水泥不能完全水化，在凝结硬化过程中，末水化的水泥进一步水化时。

吸取水泥石中毛细孔中水份。

使毛细管产生自真空，在毛细管内部产生负压，从而使硬化水泥石产生自收缩。

自收缩应力大于水泥石的抗拉应力时。

水泥石（或混凝土）产生裂纹。

水胶比越低，掺合料越细时，这种情况越严重。

高性能混凝土由于自干缩并由此产生的自动收缩使混凝土产生早期裂纹，与长期的干燥收缩是不同的，必细把两者区别开来，才能了解高性能混凝土开裂的本质并采取相应的借施。

自收缩主要发生在3 d 内, 1d 内自收缩愈大。

这种裂纹可以通过尽快地给混凝土提供附加水而得到降低。

混凝土自收缩影响因素
水泥的矿物成分与水泥类型水泥继续水化是自收缩的根本原因。

C3A 的影响最大。

水胶比
水胶比越低，自收缩越大。

矿物细粉掺和料组成、活性、细度与自收缩大小有密切关系。

集料
集料起骨架作用，对限制自收缩有利。

初凝后尽可能快地脱模，而且立刻用水养护混凝土的表面。

混凝土浇注入模后，尽快用水养护各个表面。

为了抑制自收缩必须重视早期养护,初凝后立即用内衬塑料绒钢模或透水模板供水。

用饱水轻质多孔集料或多孔活性细掺料进行“自养护”。

掺加粉煤灰或掺入适量的可控制膨胀速度的膨胀剂、保水外加剂和减缩剂。

选择适宜的水泥品种，尽可能选用低C3A和C4AF,高C2S的水泥。

改善高强高性能混凝土收缩性能的措施
1. 低掺量的钢纤维能有效阻止混凝土中裂纹的扩展，明显降低混凝土的收缩开裂趋势。

2. 粉煤灰对高强高性能混凝土的收缩有明显的降低作用，抗开裂能力明显提高。

3. UEA-H 膨胀剂掺量为6-8%时，能够起到很好的补偿收缩效果。

4•减缩剂SRA的掺量为2%时高强高性能混凝土的3天和28天总收缩分别减少41%和27%。

三、高性能混凝土的耐久性
混凝土的耐久性是它暴露在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。

混凝土的耐久性是一个综合性概念，它包括的内容很多，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性、抗碱集料反应、抗氯离子渗透等方面。

随着高性能混凝土的发展，人们越来越来重视混凝土的耐久性，耐久性指标成为混凝土配合比设计的重要指标之一。

黄士元先生指出：高性能混凝土的耐久性是针对具体环境的耐久性。

混凝土的抗冻性能
冻融破坏机理：
混凝土是多孔材料，若内部含水，水在负温下体积膨胀约9％，而水泥浆体和骨料
在低温下收缩，以致水分接触位置将膨胀，而融解时体积又将收缩，在这种冻融循环作用下，混凝土结构受到结冰体积膨胀造成的静水压力和因冰水蒸汽压的差别推动未冻结水向冻结区迁移所造成的渗透压力，当这两种压力所产生的内应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会产生裂缝，多次冻融循环使裂缝不断扩展直到破坏。

抗冻性试验方法快冻法和慢冻法是目前国际上同时存在的两种混凝土抗冻性检测方法。

美国、日本、加拿大等国采用快冻法，而东欧国家仍采用慢冻法。

我国在20世纪50〜60年代采用慢冻法，60
年代中后期水工、港工部门相继开展了快冻法的试验研究，目前港工和水工部门直接采用快冻法，并列入了部颁混凝土试验规程(JTJ 225—87 和DL/T5150—2001)
慢冻法
试件在标准条件下养护28d，并在达到规定龄期前4d要将冻融试件放入15〜20C的水中浸泡，而对比试件仍在标准养护室中养护。

慢冻法的循环制度是于规定温度下在冷冻箱的空气中冻结4h(冻结温度为-15〜-20C )，然后取出在恒温水槽中融4h, —冻一融为一个循环。

试件尺寸：100mm x 100mm x 100mm
快冻法
养护28d，试验前泡水4d。

快冻法的冻融温度均以试件中心温度为准，冻结温度为-15〜-17C,
融化温度为5〜8C, —个冻融循环为2〜4h。

试件在冻融过程中，均在饱水状态下进行。

试件尺寸：100mm x 100mm x 400mm
慢冻法存在的不足之处：
(1) 试验周期长，一个循环至少8h, 一般要10h左右；
(2) 试验工作量大，由于慢冻法采用抗压强度作评定指标，因此试验时按规定要成型较多的试件，包括冻融试件和对比试件，加之慢冻法基本是人工操作，人员昼夜值班，因此试验工作量很大。

(3) 试验误差大，失重率是慢冻法的一个评定指标，但试验中往往出现随冻融循环的增加试
件质量反而增大的情况，有时甚至强度损失率达25％时，失重率仍为负值。

而且慢冻试件
的基准试件不是一组，而是一批试件，成型过程中试件强度的误差就直接影响对比结果。

因此在试验过程中，强度损失率也出现忽高忽低的情况，使试验结果难于处理。

快冻法比慢冻法有较强的冻融破坏能力，但由于两种方法采用不同的评定指标和测试方法，加之慢冻法本身试验误差较大，因此，快、慢冻之间很难找到一个较为准确的相关关系。

随着混凝土耐久性要求的提高和快速冻融设备的普及，快冻法将是评定混凝土抗冻融性能更适合的方法。

混凝土抗除冰盐剥蚀性能
除了受冻融破坏以外，寒冷地区的混凝土还会受到除冰盐的侵蚀，导致混凝土表面粗糙，凹坑及剥落。

盐类剥蚀机理通常解释为以下几点:
1) 渗透压增大导致混凝土孔隙饱和吸水度提高，结冰压增大；
2) 盐的结晶压力；
3) 盐的浓度梯度使受冻时因分层结冰产生应力差。

4) 浓度大于20%的CaCI2水溶液，当环境温度超过30C时生成3CaO・ CaCI2・ 15H2O复盐而溶出，而低于30 C时生成的3CaO- CaCI2 - 15H2O复盐消耗Ca(OH)2的同时结晶析出，使混凝土结构产生剥蚀破坏。

混凝土盐冻剥蚀破坏的主要特征
(1) 破坏从表面开始，逐渐向内部发展，表面砂浆剥落、集料暴露，剥落层内部的混凝土保持坚硬完好；
(2 )这种破坏非常快，少则一冬，多则数冬可产生严重剥蚀破坏；
(3) 剥蚀表面及裂纹内可见白色粉末(NaCI晶体)；
(4) 由于除冰盐渗入混凝土中后很难排掉，因此，即使是停止撒除冰盐，混凝土仍将继续破坏直至盐污染混凝土层剥蚀完为止。

预防措施在材料设计和施工时，须考虑如下原则和技术参数：
(1) 掺引气剂，建议混凝土含气量大于5％；
(2) 控制水胶比，建议混凝土W/C 小于0.45；
(3) 不使用掺矿物材料量大的水泥或混凝土，特别是要禁止用掺石灰石的水泥，但建议掺适量的硅灰；
(4) 不使用吸水率和含泥量高的集料；
(5) 采用现浇混凝土或自然养护的构件，尽可能少用蒸养混凝土预制构件，特别是蒸养温度高的构件；
(6) 不要过分振捣和抹面，合理设置排水系统，禁止冰雪融化水直接排到其他部位混凝土表面。

对寒冷地区混凝土路面提出如下建议：
(1) 在没有采取预防技术措施的混凝土路面上停止撒除冰盐，包括南方受冻地区；
(2) 对要撒除冰盐的北方新建混凝土道路，一定要求要采取相应的综合防治技术措施，即使不撒除冰盐也要掺适量引气剂以提高路面的普通抗冻耐久性；
(3) 对要撒除冰盐的桥梁，在采取防治除冰盐破坏技术措施的同时，还要采取防治钢筋锈蚀的技术措施，如降低W/C 、加大保护层厚度等。

上图为某实际工程中因排水设计问题造成的盐冻破坏加剧的情况。

低凹处滞留的水结冰和除冰盐使用下的反复冻结，会加剧该位置的盐冻破坏。

结构的平面部位比垂直部位更容易受到冻融破坏。

无组织排水比有组织排水更容易岀现冻融破坏。

不恰当的抹面会造成表层混凝土的分层和表层含气量的损失，使其在除冰盐作用之前就可能产生层状剥落。

在除冰盐作用下,
其疏松的表面层和低的含气量导致的差的盐冻抵抗能力，使此类混凝土表现出极差的抗盐冻能力，但其本体的混凝土质量是好的和含气量是满足规范要求的。

以下是加引气剂后路面抗盐冻改善情况
混凝土抗渗性能
ASTM C1202标准试验方法、NEL法、RCM法
ASTM C1202标准试验方法
ASTM C1202
装置的设计原理：
是溶液中的离子在电场的加速下能够快速渗透过混凝土试件。

试件标准养护至28d 龄期后，在20 C± 2 C 的水中浸泡14d ，后在混凝土试件轴向施加 60V 直流电压，每隔
30min 读一次电流数，连续 6h ,共测13个点，按下式计算通过的电量 Q 值。

Q 900 (I o 2I i 2I 2 L 2I 11 IJC)
由于高性能混凝土与普通混凝土相比，密实度高，电阻值增大，采用 ASTM C 12012方法在
测试原理和应用中也有局限性，主要有如下几点：
(1) 通过试件的电量与孔溶液中所有的离子相关，而并不只是氯离子；
⑵通电6h 过程中离子的扩散并没有达到稳定状态，即在短时间内电流难以达到稳定，测试 是处于非稳定状态的；
⑶对于低强度混凝土，孔隙率较大，试件的电阻很小，在
60V 电压下会产生的电流，导致
剧烈的电极反应和焦耳热，消耗一部分电量，测试电量并非混凝土试样消耗的电量。

(4)所测试结果不能定量说明混凝土抗氯离子渗透能力，特别是针对高强高性能混凝土，当 水灰比很小时，该方
法反映不出因混凝土矿物外加剂品种和比例发生变化导致的渗透性的差 别。

NEL 法
NEL 法是清华大学路新瀛教授基于离子扩散和电迁移基础上提出的试验方法，
实际是饱盐混
凝土电导率法。

NEL 法试验装置简图见下图。

基本原理是：首先把混凝土看成是固体电解
质，那么带电粒子在混凝土中的扩散系数与其偏电导
Nernst-Einstein 方程。

3%NaCl 溶液
试件
OJmol/LNaOH^ 液
/ ____________
C>100ffl7wx50m/H
有关系，即著名的
D= RT 八
"Wc
式中;D"分别是粒子的扩散系数、偏导
数、浓度*其单位分别是on;J虫S/OIL mo
Z为电荷数或者价数；
R为气体常数，为& 3Wmo}K）；
F为Faraday常数，为96 500C/no|
T为绝对温度（EO.
=tfF
式中;讪飜土的电导勒
淞子觥務瓠把式（2带入式（D可得到:
R0t
由式（3）可知确定某种粒子的扩散系数，必须先知道这种粒子的迁移数。

一种较为简便的方法是使得此值最大限度的趋近于 1.0o所以NEL法为了测定氯离子的扩散系数，先把混凝
土试件放入真空饱盐设备中用 4 mol/L的NaCI溶液真空饱盐使其达到氯离子的迁移数趋近
C
于1.0的假设，而且认为i就是孔溶液中氯离子浓度或者是所用盐溶液中氯离子
浓度。

这样只要测定饱盐后的混凝土的电导率
，再由Nernst-Einstein方程推算,就能得到氯离子在混凝土中的扩散系数。

电派襄直页电流
RCM法
RCM方法是一种测定混凝土中氯离子非稳态快速迁移的扩散系数的方法，用试验期间测得
的氯离子渗透深度来计算氯离子的扩散性，已经被列为北欧标准(NT Build 492)，也被列入中
国土木工程学会标准CCES 0-2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》。

试件采用50mm 厚的圆柱体试件。

非稳态快速氯离子电迁移测定法(RCM法)能快速测定，而且直接根据氯离子侵入混凝土深度
的测定值来导出扩散系数，而不是通过电量、电阻或电导的测定，优点较多，有被国际广泛
采用的趋向，为北欧标准NT Build 492采用，欧洲Duracrete的研究总结中基于这一方法提出了相应的标准试验方法，德国的ibactest，瑞士标准SIA262-1也采用了这种试验模式，但在细节上有所差异。

混凝土抗碱-集料反应
碱-集料反应指混凝土中的碱与集料中的活性组分之间发生的破坏性膨胀反应，是影响混凝
土安全性的最主要因素之一。

碱-集料反应包括碱確酸盐反应和碱-碳酸盐反应。

碱-集料反应必须具备如下三个条件：
(1) 配制混凝土时由水泥、集料(海砂)、外加剂和拌合水中带进混凝土中一定数量的碱，或者混凝土处于有碱渗入的环境中；
(2) 是有一定数量的碱活性集料存在；
(3) 是潮湿环境，可以供应反应物吸水膨胀时所需的水分。

除冰盐
海雾随海风吹来附着
并渗入混凝土中等.
周国环境侵入
混凝土
原材料
我国在CECS53 93中规定了混凝土含碱量的算法:
W c K c W c W a K ca Wg O^W g^c W w P wc)
其中：Wc――水泥用量，kg/m3 ；
将钠或钾折算成 Na20时的系数;
外加剂中有效碱含量，％;
矿物外加剂对水泥的置换率，％; Kma --------------
矿物外加剂的碱含量，％；
集料中氯离子含量，％;
Wg
――集料用量，kg/m3 ;
W
――水的用量，kg/m3 ;
Kc
水泥碱含量，％;
K C
a
W a
外加剂掺量，％;
外加剂中钠（钾）盐含量，％; P wc
拌合水中氯离子含量，％;
目前国际上各国对混凝土碱含量的安全限值并不完全一致， 不得超过2.1kg ;新西兰规定单方混凝土总碱量不得超过 提出每方混凝土全部原材料总碱量不超过 我国依据混凝土工程环境条件规定防止碱集料反应的混凝土碱含量限值标准 3kg 。

如南非规定每方混凝土总碱含量 2.5kg ;日本、德国、加拿大、英国 。

控制混凝土原材料中的碱含量：
（1）水泥
在混凝土的各组分中水泥用量较大，它的含碱量的控制对混凝土总碱量至关重要。

生产应用掺大量混合材的水泥、以活性掺合料代替水泥均是有效措施。

（2）矿物外加剂
依据GB/T176标准可测定的矿物外加剂中的碱含量，但测出结果是其总碱量，而矿物外加剂在混凝土中只有部分碱能溶出并参与ASR或ACR反应，此部分碱称为有效碱。

英
国和加拿大的经验表明矿渣、硅灰、粉煤灰的碱溶出率分别为50%、50%、15%。

（3）化学外加剂
1）高效减水剂
以萘系高效减水剂而言，如混凝土中B= 300kg/m3，萘系高效减水剂掺量为
0.7%，则最少引进0.25kg的碱；B= 550kg/m3，萘系高效减水剂掺量为1.0%,则可引进1.02kg 的碱（此时外加剂中的氧化钠含量为18.55 % ）。

2）早强剂
主要成分为NaSO4的早强剂，其Na2O含量为48.4 %，而早强剂的掺量为水泥质量的1 %〜2%,若以水泥用量为300kg/m3计，则可引入Na2O含量为1.44〜2.88kg/m3。

3）膨胀剂
以明矶石为膨胀组分的膨胀剂会引入大量的碱。

明矶石的品位不同，其引入的碱
含量不同，大约在2.0%〜4.2%。

4）防冻剂及其他外加剂
防冻剂的组成多为早强组分+引气组分+防冻组分+减水组分。

但由于防冻剂牌号繁多，各组成比例变化大，对于其带入混凝土中的碱量难以准确计算。

在我国工程史上，由于
工期紧、冬季施工、任务多等原因曾经大量使用含碱的早强剂、防冻剂，使混凝土的碱性之高达到惊人的程度。

这些都会成为工程发生碱-集料反应破坏的隐患。

混凝土抗硫酸盐腐蚀
我国的硫酸盐含量非常丰富，在我国西部大开发政策以及人类建筑物向海洋扩展的趋势下，研究混凝土的硫酸盐侵蚀就尤为重要了。

硫酸盐大侵蚀机理可以归纳为以下几点：
1）硫酸盐结晶
硫酸盐对混凝土侵蚀作用极为复杂，其中包括化学和物理两方面，物理作用就是我
们通常说的盐结晶，如Na2SO4+10H2S Na2SO4 - 10H2O; MgSO4+7H2O~ MgSO4 • 7H2O。

由于吸水增加了结晶水，体积膨胀4〜5倍，造成结晶压力，引起裂缝，导致破坏。

这种破
坏常发生在干湿循环地区。

2）石膏
有观点认为是硫酸盐侵蚀的产物石膏体积膨胀1.2倍引起破坏。

Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O 宀CaS04 • 2H2O+NaOH ; Ca(OH)2+MgSO4+2H2O 宀CaS04・ 2H2O+Mg(OH)2。

3) 钙矶石3CaSO4 - 2H2O+3Ca - AI2O3+26H2O~3CaO • A12O3 • 3CaSO4- 32H2O。

钙矶石
的生成会导致体积增加约 2.5倍，产生膨胀应力，从而使混凝土开裂。