1 混凝土總堿量檢測的重要性
配置混凝土所用的水泥、骨料、摻加劑、外加劑和拌合水中會帶進一定數(shù)量的堿，導致發(fā)生堿-骨料反應的發(fā)生。堿--骨料反應是影響混凝土耐久性的主要因素，其不同于其他混凝土病害，其開裂破壞是由內而外的，且目前尚未有有效的全面修補方法，因此被喻為混凝土的“癌癥”。為了預防堿--骨料反應，在施工之前，一是要檢查骨料中的活性二氧化硅等活性成分，判別是否屬于堿活性骨料；二是使用堿活性骨料必須控制每立方米混凝土的總堿量，并要通過專門試驗論證確定。如何進行混凝土堿含量的檢測，對預防工程建設工程中的堿--骨料反應具有重要意義。本文主要討論混凝土總堿量的檢測。
2 各國家及我國各行業(yè)對混凝土堿含量的限值要求
目前國際上各國對混凝土總堿量的安全限值的設定并不完全一致。具體見表1。英國等國家認為混凝土的最大總堿量限值定為3.0kg/m3以下是安全的，新西蘭認為混凝土的最大堿含量必須低于3.5kg/m3才是無害的，南非則認為必須低于2.1kg/m3才是無害的。
表1 各國對混凝土堿含量安全限值的要求
Tab.1 Safety limit of alkali content of concrete in different countries
我國各個行業(yè)對混凝土最大總堿量的限制具體見表2至表7。對混凝土的最大總堿量的限制基本上定在2.1～3.5kg/m3。
表2 CECS53：93《混凝土堿含量限制標準》中混凝土最大總堿量的要求
Tab.2 requirements for maximum total alkali content of concrete in the Cecs53:93
表3 GB/T 50476-2008《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》中的混凝土最大總堿量的要求
Tab.3 requirements for maximum total alkali content of concrete in the GB/T 50476-2008
表4 TB10005-2010《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》中混凝土最大總堿量的要求
Tab.4 requirements for maximum total alkali content of concrete in the TB10005-2010
表5 JTG/T F50-2011《公路橋涵施工技術規(guī)范》中混凝土最大總堿量的要求
Tab.5 requirements for maximum total alkali content of concrete in the JTG/T F50-2011
表6 Q/CR9207-2017《鐵路混凝土工程施工技術規(guī)程》中混凝土最大總堿量的要求
Tab.6 requirements for maximum total alkali content of concrete in the Q/CR9207-2017
表7 DB32/T 2333-2013《水利工程混凝土耐久性技術規(guī)范》中混凝土最大總堿量的要求
Tab.7 requirements for maximum total alkali content of concrete in the DB32/T 2333-2013
3 混凝土總堿含量的檢測方法
混凝土總堿含量是由水泥中的堿、摻合料中的堿、外加劑中的堿和拌和水中的堿組成。因此檢測混凝土總堿量必須檢測混凝土中水泥的堿含量、摻合料中的堿含量、外加劑中的堿含量以及拌和水中的堿含量（根據(jù)GB/T50733-2011《預防混凝土堿骨料反應技術規(guī)范》中規(guī)定骨料堿含量可不計入混凝土堿含量）。
對于水泥、硅灰及外加劑的堿含量檢測，一般的產品標準中都會給定檢測方法，其中水泥、硅粉的堿含量檢測采用GB/T 176-2017《水泥化學分析方法》，對于粉煤灰、礦渣粉、水三種產品的堿含量,相應的規(guī)范中要求采用GB/T 176-2017《水泥化學分析方法》進行檢測，但是使用檢測GB/T 176-2017卻存在一定的問題。
3.1 GB/T 176-2017對于高濃度堿含量的粉煤灰、礦渣粉的檢測方法闡述不詳細
粉煤灰及礦渣粉的堿含量，一般較水泥的堿含量偏大，其堿含量的大小順序為粉煤灰＞礦渣粉＞水泥，而火焰光度計的原理是運用檢流計讀數(shù)A與K2O，Na2O的濃度C在一定范圍呈線性關系，擬合出一條A-C標準曲線，然后儀器根據(jù)檢流計讀數(shù)擬合出相應濃度參數(shù)，即濃度直讀，濃度單位為mg/100mL；其標準曲線濃度范圍為0~4mg/100mL。GB/T176-2017《水泥化學分析方法》中6.14對應配制溶液的容量瓶為100mL，即稀釋倍數(shù)為1，而粉煤灰和礦渣粉相對較大，很顯然若按照水泥堿含量分析方法，對樣品做稀釋1倍處理，濃度就會超過標準曲線可測濃度范圍，這樣會導致檢測的誤差加大。而GB/T27974-2011《建材用粉煤灰及煤矸石化學分析方法》中19.2及GB/T27975-2011《粒化高爐礦渣的化學分析方法》中9.2所述，將稀釋倍數(shù)提升至2.5，可以保證被測溶液濃度控制在可測范圍內，即不超過4mg/100mL。故GB/T27974和GB/T27975對堿含量的檢測方法闡述上更詳細。
3.2 GB/T 176-2017中對粉煤灰的堿含量檢測中缺少灼燒步驟，影響堿含量的準確檢測
因為粉煤灰中存在未燃燒有機質以及硫化物，并形成了獨特的C-S-H有機物結構，C-S-H表面會吸附堿性離子，如Na+、K+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe3+。為了分析其中的堿性離子，必須將C-S-H有機物結構破壞，其方法也就是高溫灼燒，使其C鏈斷裂，此時粉煤灰中有機物會隨著C鏈的斷裂而生成CO2，揮發(fā)掉，而且因為C-S-H中C-S之間的共價鍵斷裂，使得S元素以SO3的形式從C-S結構中解離出來，故GB/T27974-2011《建材用粉煤灰及煤矸石化學分析方法》中19.2提到需要將生成的SO3驅凈。經(jīng)高溫灼燒后的粉煤灰中未燃燒有機質已經(jīng)不復存在，此前吸附于其表面的堿性離子也隨之游離至液相（待測溶液）中，最后以氨水，碳酸銨分離Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe3+以消除無關堿性離子干擾，最終得到的濾液中只含有Na+、K+兩種堿性離子，并用火焰光度計檢測。故GB/T27974出提出灼燒步驟，可以更準確的進行粉煤灰堿含量的檢測。
3.3 GB/T 176-2017不適用于混凝土用水的堿含量檢測
混凝土拌和水一般為飲用水，或是地表水或是地下水，但樣品中不溶物與可溶物的含量都不大，這種樣品不需要用氫氟酸-硫酸溶樣，而考慮水樣的礦化度和PH值，采用GB/T 8077-2012進行拌和水的堿含量樣品處理和試驗更具有實際的可操作性。
綜上所述，筆者認為粉煤灰采用GB/T 27974-2011進行堿含量的測定，礦渣粉采用GB/T 27975-2011進行進行堿含量的測定，水、采用GB/T 8077-2012進行總堿量的測定更具指導性，同時更具合理性?；炷林胁牧系膲A含量測定方法具體見表8。
表8 混凝土中材料的堿含量測定方法
Tab.8 Method for determination of alkali content in concrete
4 混凝土總堿含量的計算方法
水泥中的堿含量分為三種：總堿、水溶性堿和有效堿。同水泥中的堿一樣，礦渣、粉煤灰及硅粉中的堿也分為總堿、水溶性堿和有效堿。所以在實際的工程應用中計算的是有效堿量。
水泥、外加劑和拌合用水中的堿含量全部視為有效堿，摻合料中有效堿的計算，不同行業(yè)的取值不同，具體見表9。從表9中可以看出，不同行業(yè)對摻合料有效堿含量占摻合料堿含量的百分率的取值不同，檢測機構須根據(jù)具體規(guī)范的要求進行取值。
混凝土的堿含量A按公式（1）計算:
A=Ac+Aca+Ama+Aaw（kg/m3） （1）
式中：Ac——混凝土中水泥的堿含量（kg/m3）
Aca——混凝土中外加劑的堿含量（kg/m3）
Ama——混凝土中摻合料的堿含量（kg/m3）
Aaw——混凝土中拌合水的堿含量（kg/m3）
水泥的堿含量按式（2）計算：
Ac=wc*kc（kg/m3） （2）
式中：wc——水泥用量（kg/m3）
kc——水泥平均堿含量（%）
外加劑的堿含量按式（3）計算：
Aca=Wca*Kca（kg/m3） （3）
式中：Wca——外加劑用量（kg/m3）
Kca——外加劑中總堿量（%）
摻合料的堿含量按式（4）計算：
Ama=Wma*Kma（Kg/m3） （1.4）
式中：——摻合料有效堿含量占摻合料堿含量的百分率（%）
Wma——摻合料用量（kg/m3）
Kma——摻合料堿含量（%）
表9 不同規(guī)范對不同摻合料的β取值
Tab.9 Different specifications for different mixtures
5 結論
對于粉煤灰和礦渣粉的檢測由于GB/T 2794和GB/T 27975由于考慮到檢測材料堿含量的濃度范圍，GB/T 2794考慮到灼燒步驟對粉煤灰堿含量測定的影響，這兩種檢測方法較GB/T 176對于粉煤灰和礦渣粉的檢測更具有可操作性。同時粉煤灰和礦渣粉的堿含量檢測方法，具體的施工規(guī)范中并沒有明確指出，建議在修訂規(guī)范和制定新規(guī)范時可以給予明確。
拌合用水的堿含量測定方法，CECS53：93中規(guī)定按照GB/T 176的方法進行檢測，但在實際檢測過程中，該方法并不使用，因為GB/T 176針對是粉狀物質，且堿含量較高的物質，而針對于拌和用水這種液體狀物質同時堿含量較低，筆者認為參照GB/T 8077-2012進行拌合用水的樣品處理和堿含量的測定更具有實際意義。
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