微硅粉对混凝土碱骨料反应的预防

碱骨料反应是指水泥中的碱性氧化物(Na₂O或K₂O)与骨料中的活性二氧化硅发生化学反应，在骨料表面生成复杂的碱——硅酸凝胶，其吸水后会产生很大的体积膨胀(体积可增大3倍以上)，从而导致混凝土产生膨胀开裂而破坏。碱骨料反应使混凝土的强度等性质发生显著变化，抗拉强度约降低30%～50%。由于抗拉强度降低，混凝土产生裂缝，对含筋量少的混凝 土可能导致结构失去抗拉能力，引起钢筋抗剪、粘结强度降低，从而导致结构物的破坏。碱骨料反应开始是在30年代美国西部地区的堤坝、公路、桥梁等混凝土结构物发生异常膨胀，产生裂缝而发现的。进入70年代后，不断从欧洲、南非等地传来碱骨料反应引起的结构损伤报告，碱骨料反应作为个世界性的普遍问题被提了出来 。在日本海沿岸，许多港湾建筑、桥梁等，建成后不到1年的时间，混凝土表面开裂、剥落，钢筋锈蚀外露，主要原因是碱骨料反应。北京的三元立交桥桥墩，建成后不到两年，个别地方发生“人字形”的裂纹，也是碱骨料反应的结果。对受碱骨料反应破坏的结构物修补起来比较困难 ，效果也比较差，因此最好的办法是积极地采取预防措施。

在混凝土中掺加微硅粉，对碱骨料反应有明显的预防控制作用。微硅粉添加量为5％～10％时混凝土的膨胀量可减少10％～20％，其控制效果根据反应性骨料及微硅粉的种类而不同。实验研究表明，微硅粉对碱骨料反应的控制作用主要表现在以下几个方面：

(1)加微硅粉后，由于微硅粉颗粒很细，拌制混凝土时需增加用水量，结果改变了混凝土中的空隙率缓和了局部压力。

(2)微硅粉比表面积大，可吸附碱离子，降低了混凝土细孔溶液中氢氧离子的浓度，生成含钙量高的非膨胀性凝胶体。氢氧离子的浓度降到某一限度以下时不发生碱骨料反应。

(3)添加微硅粉后，由于其粒径小，所以它最先和水化氢氧化物反应，生成的未硬化碱——硅酸凝胶充填于孔隙结构中，并且反应要消耗一定量的碱骨料反应需要的氢氧化钙，使氢氧化钙均匀分布，从而控制了有害膨胀。

微硅粉对碱骨料反应的预防控制作用，有效提高了混凝土的耐久性，延长结构物的使用寿命。同时也是减少混凝土的生产量，实现减轻环境负荷的重要途径 。