引滦入津水源保护工程预防混凝土碱——集料反应技术措施

２００８年第２７卷第４期・ＤＷＲＨＥ水利水电工程设计　・５１　・　引滦人津水源保护工程　预防混凝土碱一集　料反应技术措施　质　辉　摘李　伟　要　引滦入津水源保护工程是向天津市区输水的重要工程，预防混凝土碱一集料反应显得非常重要。介绍了在　混凝土碱一集料反应文献标识码预防措施　引滦入津　Ｂ　文章编号１００７．６９８０（２００８）０４－００５１—０２　该工程中预防混凝土碱一集料反应所采取的措施，以及作者对预防措施的一些思考意见。　关键词中图分类号ＴＶ４３　１预防混凝土碱一集料反应的提出　据有关资料介绍，世界各国因混凝土碱一集料反应出　现工程破坏情况时有发生，从而引起了各国工程界的高度　白云石发生化学反应，导致混凝土的膨胀破坏的反应。　另外，还有一种混凝土碱一集料反应，称为碱一硅酸　盐反应。碱一硅酸盐反应是指混凝土中的碱金属离子（钾、　钠离子）和由外界环境渗入到混凝土中的碱离子与某些层状　硅酸盐集料发生化学反应，导致混凝土膨胀破坏的反应。　天津地区没有发生碱一硅酸盐反应的集料。　２．２混凝土发生碱一集料反应的条件　重视，相继出台了预防混凝土碱一集料反应的技术措施和　一些规定。在我国，１９９３年中国工程建筑标准化协会颁发　了《混凝土碱含量限值标准＞＞ＣＥＣＳ５３：９３。天津市因地处燕山　山脉，经有关部门的多年试验研究，表明天津市及附近周　混凝土发生碱一集料反应必须同时具备以下３个条件。　２．２．１混凝土中使用的集料具有碱活性　前面提及的三种混凝土碱一集料反应型式，尤其是碱　一边的砂、石骨料大部分是活性集料，其中大多是碱一硅酸　反应的活性集料，也存在着少量的引起碱一碳酸盐反应的　活性集料。故先后于２０００年和２Ｏ０７年也相继出台了关于预　防碱一集料反应方面的技术管理规定。　在天津市水利工程中提出预防混凝土碱一集料反应的　硅酸反应，是因为集料中含有活性ｓｊ０２，如玉髓、蛋白　石、非常细小的微晶石英和波状消光石等，这种活性ｓ　成分，容易在水的环境中与碱金属离子发生化学反应，生　成碱的硅酸盐凝胶。　２．２．２混凝土中含有一定数量的碱　要求是２００２年从天津市引滦人津水源保护工程新建州河暗　渠工程开始的。　该工程是为解决引滦人津在州河段因受蓟县城市排污　影响造成水质污染而建。上起于桥电站尾水渠道，下接引　滦专用明渠，全长３４．１４　ｋｍ。工程结构为３孔４．３Ｉｎ×４．３ｍ　碱的来源可以是在配制混凝土时带入的（主要是水泥、　外加剂和掺合料等带入的碱），也可以是混凝土工程建成以　后从周围环境中渗入到混凝土中的碱。　为了抑制混凝土碱一集料反应的发生，中国工程建设　标准化协会颁发的《混凝土碱含量限制标准》中给出，在潮　湿环境中，一般工程结构混凝土最大碱含量为３．５　ｋ　ｍ３，　重要工程结构的混凝土最大碱含量为３．０　Ｉｎ３；天津市建　设管理委员会颁发的《天津市预防混凝土碱一集料反应技术　钢筋混凝土箱涵，全部为地下结构，混凝土总量约１１７万　ｆｎ３。工程于２Ｏ０２年４月开工，２００５年８月建成通水。　２对预防混凝土碱一集料反应的认识　２．１　混凝土碱一集料反应的类型　根据天津地区混凝土用砂、石骨料情况，天津地区的　混凝土碱一集料反应主要有碱一硅酸反应和碱一碳酸盐反　应两种类型。　规程》中，根据天津地区集料的碱活性情况提出限值为３．０　ｋｇ，　；在天津市水利工程的引滦入津水源保护工程中，为　更慎重起见，规定了混凝土最大碱含量限值为２．５　ｋｇ，ｍ３。　２．２．３混凝土结构所处的环境是潮湿环境或直接与水接触　２．１．１碱一硅酸反应　碱一硅酸反应是指混凝土中碱金属离子（钾、钠离子）和　由外界环境渗入混凝土中的碱金属离子与集料（砂、石）中的　活性ｓｉ０２发生化学反应，生成碱的硅酸盐凝胶，吸水后导　致混凝土膨胀破坏的反应。　２．１．２碱一碳酸盐反应　碱一碳酸盐反应是指混凝土中的碱金属离子（钾、钠离　子）和由外界环境渗入到混凝土中的碱金属离子与石灰石质　当混凝土具备了发生碱一集料反应的前两个条件时，　在潮湿环境或直接与水接触的条件下，混凝土才会发生碱　一集料反应，导致混凝土破坏。　３预防混凝土碱一集料反应采取的措施　引滦人津水源保护新建州河暗渠工程是向天津市区输　水的重要工程，因此，预防混凝土碱一集料反应显得非常　・５２・　水利水电工程设计ＤＷＲＨＥ・２００８年第２７卷第４期　必要。因本工程线路长，混凝土工程量大，为保证工程质　量，业主对影响混凝土质量的原材料进行了统一控制，并　采取了以下主要预防措施。　３．１控制砂、石材料进料来源　由于天津地区燕山山脉的砂、石骨料多具有碱活性，　的碱含量均在０．５％以下，北京科海新型建筑材料开发有限　公司生产的泵送剂碱含量均在４％以下、防冻剂碱含量在　６．５％以下；蓟县冶建特种材料有限公司生产的外加剂碱含　量在６．５％以下。其掺量，标准型掺入量为胶结材料的　１．５％一２．０％，冬季施工使用的防冻型掺入量为胶结材料　的２．５％一３．０％。　因此，在初设阶段就由勘测设计单位在天津地区附近对开　采条件比较好的４处砂料场和７处石料场进行了取样试验。　通过采取以上措施，用在工程中的（２２０和Ｃ２．５混凝土其碱　含量为２．１７～２．４２　ｋｅｇ　ｍ３，均符合天津市引滦人津水源保护工　程规定的单方混凝土碱含量不超过２．５　ｋｓ／ｍ３的规定。　试验结果表明，４个砂料场的细集料，皆为慢膨胀型碱一　硅酸反应的碱活性集料；７处粗集料料源地，只有蓟县东　后峪料场的集料不具有碱一硅酸和碱一碳酸盐反应活性。　经过比较，业主最后选定了材料性能较好的蓟县东后　峪石料场作为工程用碎石主料场，遵化市平安城王家街砂　４几点思考　鉴于混凝土发生碱一集料反应应同时具备２．２中的３　个条件，笔者认为可以按以下情况进行预防混凝土碱一集　料反应控制。　料场作为工程用砂主料场。施工过程中，业主单位进行了　严格的进料把关。　３．２使用低碱水泥配制混凝土　（１）当混凝土所用骨料（或砂或石或砂、石）经检测，确　属具有碱活性时，必须严格控制带入混凝土中的碱含量不　超过规定的碱含量限值。　业主经过对天津市及其周围几大水泥厂家调研，确定　使用性能稳定、碱含量低的天津市振兴水泥有限公司生产　的正通牌Ｐ．０３２．５低碱水泥和唐山市冀东水泥有限公司生　产的盾石牌Ｐ．０３２．５低碱水泥配制混凝土。检测水泥碱含　量均在０．６％以下。　３．３在混凝土中掺加粉煤灰　为了有效预防和抑制混凝土碱一集料反应，业主规定　（２）若已经对混凝土中的总碱含量按规定限值进行了　控制，对混凝土所用砂、石骨料具有碱活性与否可以不做　限制要求。　（３）若对混凝土所用的砂、石料场通过勘察，砂、石骨料　评定为非活性骨料，可以不做混凝土配料中的碱含量限制，但　对料场应进行定期定量复查，并严格控制从该料场进料。　（４）经过试验论证，所选用的粉煤灰对混凝土碱～集　料反应能有效抑制时，可以适当放宽混凝土中碱含量限值。　参考文献　了必须采取在混凝土中掺加粉煤灰的技术措施。通过调研，　并进行产品对比，确定粉煤灰使用唐山陡河电厂产品，其　产品为二级低钙粉煤灰，碱含量检测在１．０％以内。掺量为　胶凝材料的２５％。掺加粉煤灰，既对混凝土碱一集料起到　抑制作用，又取代了一部分水泥用量，相应减少了这部分　水泥带人混凝土中的碱含量，也节省了部分投资。　３．４在混凝土中掺加低碱外加剂　１　ＣＥＣＳ５３：９３混凝土碱含量限值标准　２　Ｊ１１０６３－２００７天津市预防混凝土碱一集料反应技术管理规程　在本工程中普遍采用泵送混凝土。混凝土中掺加的外　加剂均为业主通过调研选择性能较好的南京瑞迪高新技术　作者简介　厉李辉　男　工程师　天津市水利工程有限公司　天津　３（　Ｚ２２　公司、北京科海新型建筑材料开发有限公司生产的泵送剂　和防冻剂以及蓟县冶建特种材料有限公司生产的缓凝型高　效减水剂和防冻剂。　南京瑞迪高新技术公司生产的泵送剂（标准型、防冻型）　伟　男　工程师　天津市水利工程有限公司　天津　３ＯＯ２２２　（收稿日期２０ｏ８—１０—０９）　中国电力装机７亿ｋＷ“标志性机组”正式亮相　２００８年７月３１日，国家能源局、中国电力企业联合会举行仪式，正式授予国电泰州发电有限公司１　发电机组为全国　７亿ｋＷ“标志性机组”。　国家能源局有关负责人表示，“这台ｔ００万ｋＷ超超临界机组的投产，不仅仅标志着我国发电装机容量跨越了７亿ｋＷ，　更标志着我国电力工业结构调整取得积极进展，也标志着我国大型、高效、清洁发电机设计、制造、建设的能力跻身于国　际先进行列。”　近年来，我国电力工业快速发展，大型高效发电机组纷纷批量投产，全国发电装机继２００６年底突破６亿ｋＷ之后，在　不到１年的时间里，突破７亿ｋＷ。　来自国家能源局的信息表明，在电力装机连续快速发展的同时，结构调整、节能减排正成为全国电力工业的突出亮　点。目前，全国１０万ｋＷ以下的小火电机组由２００５年的３１％降低到目前的１８％。２００７年，全国火电厂平均供电标准煤耗　３５６　ｇ／（ｋＷ・ｈ），比２Ｏ０２年下降２７　ｇ／（ｋＷ・ｈ）。“十一五”初至今，电力行业累计关停小机组２　５８７万ｋＷ。