混凝土碱骨料反应的发生和预防及工程运行实例

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发布时间：2021-09-18

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混凝土碱骨料反应的发生和预防及工程运行实例
董丽
(嫩江县水务局，黑龙江嫩江161400)
摘要：／E尔基水库大坝属于土石坝坝型，其中泄洪建筑物、河床式水电站厂房和灌溉引水建筑物等为混凝土建筑物。由于该工程
混凝土骨料中含有部分流纹岩、安山岩等活性岩类，容易发生混凝土碱骨料反应，进而导致混凝土酥松、膨胀开裂。为了避
免碱骨料反应带来的危害，对混凝土碱骨料反应机理进行了分析，结合北方工程实际采取了相应措施，并在工程运行过程
中密切关注、加强监测。尼尔基水利枢纽工程2005年9月11 13下闸蓄水，至今已运行近5 a，工程质量良好，说明抑制混凝
土碱骨料反应的措施是成功的。
关键词：混凝土；碱骨料反应；预防措施；监测；尼尔基水利枢纽
中图分类号：TV42．2 文献标识码：B
1 引言
尼尔基水利枢纽位于黑龙江省与内蒙古自治区交界的
嫩江干流上，是国家十五计划批准修建的大型水利工程项
目，也是国家实施西部大开发战略的标志性工程之一，具有
防洪、工农业供水、发电、航运、环境保护、鱼苇养殖等综合效
益，是嫩江流域水资源开发、防止水旱灾害的控制性工程。
尼尔基水库总库容86．1亿m ，多年平均发电量
6．387亿Kw·h。
水库枢纽工程主要由主坝、左右副坝、溢洪道、发电厂
房、左岸灌溉管和右岸灌溉洞组成，大坝总长7 265．55 in，最
大坝高4O．55 m，其中主坝为沥青混凝土心墙土石坝，副坝为
黏土心墙土石坝，泄洪建筑物为开敞式岸坡溢洪道，设11个
泄流孔，发电厂房为河床式厂房，装有4台水轮发电机组，单
机容量为6．25万kW。
2 碱骨料反应发生机理及预防措施
2．1 发生机理
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，在混
凝土浇筑成型后若干年逐渐反应，反应生成物吸水膨胀，使
混凝土产生内部应力，膨胀开裂，导致混凝土失去设计性能。
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
膨胀，发展严重的只能拆除，无法补救，后果非常严重。
2．2 碱骨料反应的一般分类
目前碱骨料反应一般可分为3类：碱硅酸反应、碱碳酸
反应、碱硅酸盐反应。能与碱发生反应的活性氧化硅矿物有
蛋白石，玉髓、鳞石英、方英石、火山玻璃及结晶有缺欠的石
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，迄今为止，世界各国发生的碱骨料反应绝大多数为
碱硅酸反应。
尼尔基水利枢纽工程混凝土骨料(河卵石)中含有部分
流纹岩、安山岩等活性岩类，容易导致混凝土发生碱骨料反
应。因为活性骨料中的火山玻璃质、隐晶质硅酸盐、应变石
英、鳞石英等矿物组分长期在潮湿环境中会与水泥、外加剂
中的碱发生化学反应，生成硅酸盐凝胶并吸水产生膨胀，进
而导致混凝土骨料界面发生开裂破坏。因此尼尔基工程在
开工前对骨料进行碱活性检验，并采取积极措施预防碱骨料
反应的发生。
2．3 发生反应破坏的条件
混凝土发生碱骨料反应破坏必须同时具备3个条件：①
凝土用骨料中有相当数量活性成分；②混凝土中含有一定数
量的碱；③混凝土建筑物在潮湿环境中运行。
2．4 预防反应破坏的技术措施