细集料碱溶出对既有混凝土构件碱含量测定的影响

一、实验目的本次实验旨在通过火焰光度法测定水泥样品中的碱含量，了解水泥碱含量对混凝土工程的影响，确保混凝土结构的耐久性和安全性。

二、实验原理水泥碱含量是指水泥中可溶性碱（如Na2O和K2O）的含量。

过高或过低的碱含量都会对混凝土结构产生不利影响。

本实验采用火焰光度法测定水泥样品中的碱含量，通过测定样品中的钠和钾含量，根据化学计量关系计算出碱含量。

三、实验材料与设备1. 实验材料：- 水泥样品- 氢氟酸- 硫酸溶液- 盐酸溶液- 甲基红指示剂溶液- 热水- 氨水- 碳酸铵- 火焰光度计2. 实验设备：- 电子天平（精确至0.0001g）- 通风橱- 1000mL标准容量瓶（1个）- 500mL标准容量瓶（5个）- 10mL量筒（1个）- 25mL量筒（1个）- 100mL量筒（1个）- 200mL烧杯（1个）- 500mL烧杯（1个）- 胶头滴管、玻璃搅拌棒各一支- 快速滤纸- 铂金坩埚- 干燥器- 加热器- 漏斗四、实验步骤1. 称取0.5g水泥样品，放入铂金坩埚中。

2. 向坩埚中加入2mL氢氟酸，用玻璃棒搅拌，直至样品完全溶解。

3. 加入1mL硫酸溶液，继续搅拌，直至溶液透明。

4. 将溶液转移到100mL烧杯中，加入少量甲基红指示剂溶液，用氨水和碳酸铵调节pH值至甲基红变色。

5. 用热水浸取残渣，用快速滤纸过滤。

6. 将滤液转移到1000mL标准容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度。

7. 取10mL滤液，用火焰光度计测定钠和钾含量。

8. 根据测定结果，计算出水泥样品中的碱含量。

五、实验结果与处理1. 钠含量：X mg/L2. 钾含量：Y mg/L3. 碱含量：Z mg/L根据化学计量关系，计算公式如下：碱含量（Z）= 0.658 × 钠含量（X）+ 0.658 × 钾含量（Y）六、实验结果分析本次实验测得水泥样品中的碱含量为Z mg/L。

根据国家标准，水泥碱含量应小于0.60%。

因此，本次实验测得的水泥样品碱含量符合要求。

火焰光度计测定水泥中碱含量的影响因素分析摘要：碱骨料反应是影响混凝土工程安全性的重要因素，各国对混凝土中的总碱量都有明确的限制，特别是在重要结构和预应力混凝土中，都明确了水泥及外加剂碱含量的指标，这就要求我们对碱含量指标进行有效控制。

因此，我们在碱含量的分析中，克服影响因素，以能在不断试验中总结经验，且能够在日后的生产中起到更好的借鉴。

关键词：火焰光度计；碱-骨料反应；影响因素；常见故障引言在水泥化学分析中广泛的应用火焰光度计，它是将被测溶液喷射到燃烧的火焰上，被吸热激发，然后发射出相应的特征光谱，经干涉滤光片分光，取出所需测定的波长，由光电池将分光信号转换成电信号，经放大后，计算机将信号进行处理，直接转换成浓度显示。

在测定水泥中碱含量是以Na2o+0.658K2O 表示。

碱含量就是水泥中碱物质的含量，主要从水泥生产原材料带入。

碱含量高有可能产生碱-骨料反应，它的危害就是导致混凝土产生裂缝、体积膨胀呈蛛网状龟裂、工程结构损坏，因此水泥中碱含量的测定就尤为重要。

水泥样品经氢氟酸-硫酸蒸发处理除去硅，用热水浸取残渣，以氨水和碳酸铵分离铁、铝、钙、镁。

1检测过程操作要点1.1使用中火焰状态对仪器稳定性，重复性有较大影响。

并且，样品在燃烧之后会体现出谱线情况，且能够在滤光片之后减少杂散光造成的影响，以单一波长的光束所呈现，进而以光电池来呈现光能大小，以转换为电信号，且经过不断放大，会由液晶显示屏将样品浓度显示出来。

所以，要以石油液化气以燃料进行应用。

主要是因石油液化气适用经济效益，且燃烧过程也较为稳定，不适合采用汽油。

1.2试验溶液在配置过程中要经过诸多工序，且采取的蒸馏水也不尽相同，进而所产生的背景值也存在差异。

因此，为了减少差异的产生，就要在试样、稀释溶剂、容器的选择上保持一致，并且针对不同溶液的成本有一定差异，因此配置溶液应用超纯水，试剂应优先采用分析纯或优级纯。

1.3不同种类试样，碱含量相差较大。

混凝土碱集料反应影响因素分析混凝土碱集料反应影响因素分析混凝土碱集料反应影响因素分析碱集料反应是由于混凝土孔溶液中的 Na+、K+、OH-等有效碱离子与骨料中的活性硅质组分之间发生化学反应，使混凝土内部产生膨胀、开裂的一种现象。

碱集料反应属于混凝土耐久性破坏最主要的因素之一。

1 碱集料反应研究现状国内外学者大量研究了关于碱集料反应对混凝土耐久性的影响[1,2,3].1940 年，碱集料反应被 Stanton 发现并证实[4].根据骨料中不同有害矿物种类，混凝土 AAR 主要划分为两类，碱硅酸反应简称ASR （Alkali Silica Reaction）和碱碳酸盐反应简称ACR（Alkali Car-bonate Reaction） .美国遭受AAR 破坏的混凝土结构严重，包括大坝、机场、海工构筑物以及各种桥梁道路都出现混凝土碱集料反应破坏。

导致近年来 AAR 破坏问题突出的是由于使用新型化冰盐（醋酸钾和醋酸钠） .于是，美国曾分别通过不同研究计划持续资助开展混凝土碱集料反应研究以减少由此造成的损失。

美国迄今为止针对 ASR 研究的最大资助项目是2005 年美国国会签署高速公路交通安全法案。

该项目资金达到 1000 万美元，以预防和减轻混凝土 ASR 为目的，围绕破坏产物和机理、制定规范和培训相关人员，减轻碱集料反应破坏损失。

之后，混凝土结构碱集料反应破坏的事例开始出现在世界各地。

丹麦、美国、英国、法国等许多国家的公路、桥梁以及各类工业与民用建筑都遭到了 AAR 破坏并且程度各不相同，有的建筑物几乎已经彻底毁坏[5,6,7].中国学者于 20 世纪 90 年代之前未曾发现混凝土结构工程碱集料反应破坏。

90 年代后期，中国国内水泥中碱含量高出安全碱限值许多，再加上大量活性碱骨料使用于混凝土结构工程中，这些将对既有建筑物的耐久性构成巨大的威胁。

因为 90 年代后期，中国国内使用了大量活性碱骨料使用于混凝土结构工程中，再加上混凝土水泥中碱含量超标，这些对混凝土碱集料反应的控制是很不利的。

既有结构混凝土中碱含量的检测王景贤【摘要】控制混凝土碱含量是防止碱集料反应(AAR)的有效措施之一,但目前对既有结构混凝土中的碱含量仍没有具体的测试方法.在结合工程检测项目进行的试验研究的基础上,确定了既有结构混凝土中总碱量和可溶性碱量的测试方法.【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2009(000)003【总页数】3页(P25-27)【关键词】混凝土;碱集料反应;碱含量;总碱量;可溶性碱量【作者】王景贤【作者单位】中国建筑科学研究院,建筑工程检测中心,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TU528.07引言碱集料反应是影响混凝土耐久性最主要的因素之一，因此，对碱集料反应抑制措施的研究成为重点和热点之一。

目前，许多标准规范都对控制水泥及混凝土中的碱含量提出了具体的要求，这些预防和控制碱集料反应的措施及相关规范标准，均是通过控制混凝土的原材料组成和配合比来控制混凝土中的碱含量，可认为属于源头控制。

而对于既有建筑结构混凝土中碱含量的控制可认为属于后端控制，其值可以反映出目前工程结构发生碱集料反应的可能性大小和预期的破坏程度，这也是在工程结构检测中经常遇到的问题。

混凝土中的碱一部分存在于固相中，一部分存在于液相即孔溶液中。

碱的存在环境和形式不同，对碱集料反应的影响也就不同。

许多文献中指出，存在于固相中的碱是不参与碱集料反应的，而存在于孔溶液中的碱则参与碱集料反应，这部分的碱才是引起碱集料反应的内因。

因此，在既有结构的检测鉴定过程中，需要对总碱量和可溶性碱量进行检测，以了解建筑结构中混凝土构件的含碱现状，为其剩余使用寿命的测算提供依据。

本文结合对工程检测项目进行的混凝土总碱量和可溶性碱量的检测，探讨了针对既有建筑结构总碱量和可溶性碱量的测试方法。

1 原材料与试验方法1.1 原材料试验部分结合所接受委托的工程检测项目来进行，所用原材料为所需检测混凝土中碱含量的工程项目结构实体上钻取的Ф 100 mm混凝土芯样，按CECS 03：2007《钻芯法检测混凝土强度技术规程》加工成Ф 100 mm×100 mm芯样试件。

细骨料对混凝土和易性的影响细骨料是混凝土的主要组分，约占混凝土体积总量的30％～40％，其性质的好坏将直接影响到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能，如和易性、强度、耐久性等。

随着聚羧酸减水剂的广泛使用，细骨料与其适应性好坏同样影响到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能，成为业内人士关注的焦点之一。

已有文献介绍，聚羧酸减水剂对混凝土中砂子含泥量十分敏感，既能影响混凝土的坍落度及坍落度损失，在砂子含泥量超过3％时还会对强度产生不利影响。

事实上，除了砂子含泥量之外，砂子的其他性质也将对聚羧酸减水剂的适应性产生影响，进而影响混凝土的各项指标。

实验实例选用两组胶凝材料及两种砂子进行试验，其中1号砂是由于不合格而被施工方否定掉的砂子，2号砂是施工最终选用的砂子。

本实验中为了对比细骨料对混凝土所产生的影响，特选用这两种砂子做了一个对比分析。

试验中发现，采用2号砂子拌制的混凝土没有出现分层、离析，也没有出现泌水现场，黏聚性和保水性较好；而采用1号砂子拌制的混凝土出现了泌水现象，和易性欠佳。

使用同一种砂子，选取不同组胶凝材料时，混凝土的和易性基本一致，说明该工程现场使用的胶凝材料对混凝土和易性无不良影响。

而在胶凝材料相同，砂子不同时，均需增加50％的减水剂，且W-1尚需多加2kg水才能勉强达到施工要求。

此外，由表2还可以看出，1号砂子比2号砂子拌制的混凝土含气量高，含气量偏高将会影响混凝土的后期强度。

原因分析影响混凝土和易性的因素很多，如单位用水量、水泥品种、水泥与外加剂的适应性、骨料性质、水泥浆的数量、水泥浆的稠度、砂率，以及环境条件(如温度、湿度等)、搅拌工艺、放置时间等。

我们根据以往的经验认为，在配合比一定的混凝土设计中，对混凝土和易性影响最大的是胶凝材料和外加剂，尤其是近年来外加剂的广泛使用所引起的胶凝材料水泥适应性问题层出不穷。

但事实证明，细骨料的性质，以及细骨料与外加剂的适应性对混凝土的和易性也有很大的影响，有时能直接决定拌制的混凝土和易性的好坏。

碱集料反应试验方法一、实验原理使用活性氧化钙（CaO）混合水泥和集料中剩余的游离氧化钙（CaO），形成氢氧化钙（Ca（OH）2）并与碳酸盐产生反应，形成氧化镁（MgO）和碳酸钙（CaCO3），从而形成结合水泥和集料的强度骨架。

碱集料反应试验通常用于评估混凝土和集料的碱集料反应性。

在低碱度环境中，混凝土中的一些碳酸盐和硅酸盐矿物质会与碱金属氢氧化物（如NaOH和KOH）产生反应，形成破坏性的碱集料反应，导致混凝土结构疲劳和损坏。

二、实验材料与设备1. 水泥：普通硅酸盐水泥；2. 集料：细度模数为2.6左右的用于碱集料反应试验的天然砂；3. 活性氧化钙（CaO）；4. 氢氧化钠（NaOH）、硫酸钠（Na2SO4）、氯化钠（NaCl）、氯化镁（MgCl2）等试剂；5. 高压釜；6. 微量热（isothermal calorimeter）；7. 压片机；8. 试验容器。

三、实验步骤1. 准备试样将水泥和天然砂混合，按照质量比1：3进行混合，并加入活性氧化钙。

将混合物压成尺寸为40mm×40mm×160mm的棱柱形试样，用塑料膜保护，并标记每个试样。

2. 氢氧化钠浸泡试验将试样分别浸泡在0.1mol/L、0.01mol/L、0.001mol/L的氢氧化钠（NaOH）溶液中，浸泡时间为14天。

每天检查一次试样表面颜色和形态的变化。

3. 反应热测定将未处理的试样和浸泡在氢氧化钠溶液中的试样放入微量热仪中，记录反应的热量变化。

4. 溶液电导测量将每个浸泡在氢氧化钠溶液中的试样的溶液电导测量，并记录电导率。

5. 氯离子含量测定使用Mohr酸表测定氯离子含量，并记录结果。

将试样浸泡在10%的氯化镁溶液中24小时，通过复合指示剂测定集料试样的镁离子含量。

使用比色法测定集料试样中的碳酸根离子含量。

四、实验结果1. 试样表面颜色和形态变化在0.1mol/L氢氧化钠溶液中，试样表面出现大量的泡沫和裂痕，并出现强烈的碱性气味。

混凝土碱骨料反应检测标准一、前言混凝土碱骨料反应是指混凝土中的碱性物质与骨料中的硅酸盐、碳酸盐等反应，产生膨胀、裂缝、降解等现象，严重影响混凝土的强度和耐久性。

因此，对混凝土碱骨料反应的检测标准非常重要，本文将从检测方法、检测指标、检测步骤等方面进行详细介绍。

二、检测方法目前，混凝土碱骨料反应的检测方法主要包括实验室试验和现场试验两种方法。

1.实验室试验实验室试验包括ASTM C289、ASTM C1260、ASTM C1293等标准试验方法。

其中，ASTM C289试验方法是指浸泡试验，将骨料浸泡在高碱性水溶液中，观察骨料的体积变化情况；ASTM C1260试验方法是指加速碱-骨料反应试验，将混凝土试块加入高碱性水溶液中，并进行一定周期的水浸干燥循环，观察试块的体积变化情况；ASTMC1293试验方法是指碱-骨料反应试验，将混凝土试块加入高碱性水溶液中，并进行一定周期的水浸循环，观察试块的体积变化情况。

2.现场试验现场试验包括离子迁移试验、电化学阻抗谱试验等方法。

其中，离子迁移试验是指在混凝土表面涂覆电极，施加电压，测量混凝土中离子的迁移流量；电化学阻抗谱试验是指在混凝土表面涂覆电极，施加交流电压，测量电极表面的阻抗谱，分析混凝土中的电化学行为。

三、检测指标混凝土碱骨料反应的检测指标主要包括膨胀量、变形量、强度损失等指标。

1.膨胀量膨胀量是指混凝土中骨料因碱-骨料反应所引起的膨胀量。

测量膨胀量的方法通常采用浸泡试验和加速碱-骨料反应试验。

2.变形量变形量是指混凝土在碱-骨料反应过程中所产生的变形量。

测量变形量的方法通常采用加速碱-骨料反应试验和碱-骨料反应试验。

3.强度损失强度损失是指混凝土在碱-骨料反应过程中所引起的强度下降。

测量强度损失的方法通常采用碱-骨料反应试验。

四、检测步骤混凝土碱骨料反应的检测步骤如下：1.试样制备：根据标准试验方法，制备相应的混凝土试块或骨料试样。

2.试验条件设置：根据标准试验方法，设置试验条件，包括试验时间、试验温度、试验环境等。

混凝土骨料的碱活性及其评价（刘莹王学杰）［摘要］骨料碱活性检验的方法较多。

判定骨料是否具有潜在活性，大多需要采用几种检验方法相互印证，以提高结论的准确性。

本文采用多种方法对实际工程采用的骨料进行检验，通过具体分析，对骨料碱活性进行了评价。

［关键词］碱活性砂浆棒快速法评价1 前言所谓碱骨料反应是指混凝土原材料中的水泥、外加剂、掺合料和水中的碱（Na2O+0.658K2O）与骨料中的活性成分逐渐反应，其反应生成物吸水膨胀使混凝土产生内部应力，导致混凝土膨胀开裂损坏。

混凝土的碱—骨料反应是混凝土耐久性研究的重要课题之一。

由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布，所以一旦发生碱骨料反应，混凝土内各部分均产生膨胀应力，将混凝土自身胀裂，发展严重的只能拆除，无法补救，因而被称为混凝土的癌症。

鉴定骨料的碱活性和活性程度是预防工程混凝土发生碱骨料反应的重要程序，世界各国都很重视骨料活性的检测。

比较常见的、被认为行之有效的检测骨料活性的方法有很多种。

骨料是否具有活性的结论，对工程影响很大，因此需要通过专门的试验进行检验。

2 碱骨料反应的分类及检验方法不同的活性骨料，其破坏机理也不同，一般按与碱反应的岩石类型，可将碱—骨料反应划分为三种类型，即碱-硅酸反应、碱-碳酸盐反应、碱-硅酸盐反应。

碱-硅酸反应（Alkali-Silica Reaction）碱-硅酸反应是水泥中的碱与骨料中的活性氧化硅成分反应，产生碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶其反应式可归纳为：2NaOH+SiO2+nH2O→Na2O.SiO2.NH2O碱硅酸类呈白色凝胶固体，其体积大于反应前的体积，而且有强烈的吸水性，吸水后膨胀引起混凝土内部膨胀应力，而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱骨料反应的发展，使混凝土内部膨胀应力增大，导致混凝土开裂，发展严重的会使混凝土结构崩溃。

能与碱发生反应的活性氧化硅矿物有蛋白石、玉髓、玛瑙、鳞石英、方英石、火山玻璃及结晶有缺陷的石英以及微晶、隐晶石英等，而这些活性矿物广泛存在于多种岩石中，因而迄今为止世界各国发生的碱骨科反应事例中，绝大多数为碱-硅酸反应。

碱集料反应及不同形式碱对碱集料反应的影响介绍了碱集料反应的种类、机理以及预防碱集料反应的六条措施，同时分析了水泥中的碱、混合材中的碱以及拌合水和外加剂中碱的存在形式，指出降低水泥中的可溶碱、增加固溶熟料中的碱是抑制碱集料反应的有效途径。

所谓碱集料反应（英文简称AAR）就是水泥（或商品混凝土）中的碱与某些骨料发生化学反应，引起膨胀开裂，甚至破坏。

含有碱活性矿物的集（骨）料称为碱活性集（骨）料，亦称为碱集（骨）料。

自1940 年被美国的斯坦顿（ T. E. stanton）首次证实，因为碱集料反应引起商品混凝土工程破坏以来，AAR 已越来越受到各国建筑工程师、材料工程师和政府有关部门的重视。

众所周知，商品混凝土是由固相、液相和气相组成的。

固相主要由水泥及掺合料水化后的水化产物和集料组成；液相就是存在于极细孔隙中的含有多种离子的水溶液，即所谓的孔溶液；气相则是分布于商品混凝土中的大小不等的气孔。

商品混凝土中的碱，一部分存在于固相中，一部分存在于液相中，即孔溶液中。

由于碱的存在环境不同，因此其对碱集料反应的影响也就不同。

封孝信等[1]将水泥中的碱含量分为三种：总碱量、可溶性碱量及有害碱。

P. J .Nixon 等人的研究证明，孔溶液的碱度降低与抑制碱集料反应引起的膨胀有较好的关系。

因此，若能将孔溶液中的碱度降低到一定程度，则可抑制碱集料反应的发生。

1 碱骨料反应的分类和机理1. 1 碱硅酸反应水泥中的碱与骨料中的活性SiO2 成分反应产生碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶，碱硅凝胶固相体积大于反应前的体积，而且有强烈的吸水性，吸水后膨胀引起商品混凝土内部膨胀应力，而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱骨料反应的发展，使商品混凝土内部膨胀应力增大，导致商品混凝土开裂，发展严重的会使商品混凝土结构崩溃。

1. 2 碱碳酸盐反应一般的碳酸岩———石灰石和白云石是非活性的，只有象加拿大金斯敦这种泥质、石灰质的白云石，才发生碱碳酸盐反应。