1 混凝土总碱量检测的重要性
配置混凝土所用的水泥、骨料、掺加剂、外加剂和拌合水中会带进一定数量的碱，导致发生碱-骨料反应的发生。碱--骨料反应是影响混凝土耐久性的主要因素，其不同于其他混凝土病害，其开裂破坏是由内而外的，且目前尚未有有效的全面修补方法，因此被喻为混凝土的“癌症”。为了预防碱--骨料反应，在施工之前，一是要检查骨料中的活性二氧化硅等活性成分，判别是否属于碱活性骨料；二是使用碱活性骨料必须控制每立方米混凝土的总碱量，并要通过专门试验论证确定。如何进行混凝土碱含量的检测，对预防工程建设工程中的碱--骨料反应具有重要意义。本文主要讨论混凝土总碱量的检测。
2 各国家及我国各行业对混凝土碱含量的限值要求
目前国际上各国对混凝土总碱量的安全限值的设定并不完全一致。具体见表1。英国等国家认为混凝土的最大总碱量限值定为3.0kg/m3以下是安全的，新西兰认为混凝土的最大碱含量必须低于3.5kg/m3才是无害的，南非则认为必须低于2.1kg/m3才是无害的。
表1 各国对混凝土碱含量安全限值的要求
Tab.1 Safety limit of alkali content of concrete in different countries
我国各个行业对混凝土最大总碱量的限制具体见表2至表7。对混凝土的最大总碱量的限制基本上定在2.1～3.5kg/m3。
表2 CECS53：93《混凝土碱含量限制标准》中混凝土最大总碱量的要求
Tab.2 requirements for maximum total alkali content of concrete in the Cecs53:93
表3 GB/T 50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》中的混凝土最大总碱量的要求
Tab.3 requirements for maximum total alkali content of concrete in the GB/T 50476-2008
表4 TB10005-2010《铁路混凝土结构耐久性设计规范》中混凝土最大总碱量的要求
Tab.4 requirements for maximum total alkali content of concrete in the TB10005-2010
表5 JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中混凝土最大总碱量的要求
Tab.5 requirements for maximum total alkali content of concrete in the JTG/T F50-2011
表6 Q/CR9207-2017《铁路混凝土工程施工技术规程》中混凝土最大总碱量的要求
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术规范》中混凝土最大总碱量的要求
Tab.7 requirements for maximum total alkali content of concrete in the DB32/T 2333-2013
3 混凝土总碱含量的检测方法
混凝土总碱含量是由水泥中的碱、掺合料中的碱、外加剂中的碱和拌和水中的碱组成。因此检测混凝土总碱量必须检测混凝土中水泥的碱含量、掺合料中的碱含量、外加剂中的碱含量以及拌和水中的碱含量（根据GB/T50733-2011《预防混凝土碱骨料反应技术规范》中规定骨料碱含量可不计入混凝土碱含量）。
对于水泥、硅灰及外加剂的碱含量检测，一般的产品标准中都会给定检测方法，其中水泥、硅粉的碱含量检测采用GB/T 176-2017《水泥化学分析方法》，对于粉煤灰、矿渣粉、水三种产品的碱含量,相应的规范中要求采用GB/T 176-2017《水泥化学分析方法》进行检测，但是使用检测GB/T 176-2017却存在一定的问题。
3.1 GB/T 176-2017对于高浓度碱含量的粉煤灰、矿渣粉的检测方法阐述不详细
粉煤灰及矿渣粉的碱含量，一般较水泥的碱含量偏大，其碱含量的大小顺序为粉煤灰＞矿渣粉＞水泥，而火焰光度计的原理是运用检流计读数A与K2O，Na2O的浓度C在一定范围呈线性关系，拟合出一条A-C标准曲线，然后仪器根据检流计读数拟合出相应浓度参数，即浓度直读，浓度单位为mg/100mL；其标准曲线浓度范围为0~4mg/100mL。GB/T176-2017《水泥化学分析方法》中6.14对应配制溶液的容量瓶为100mL，即稀释倍数为1，而粉煤灰和矿渣粉相对较大，很显然若按照水泥碱含量分析方法，对样品做稀释1倍处理，浓度就会超过标准曲线可测浓度范围，这样会导致检测的误差加大。而GB/T27974-2011《建材用粉煤灰及煤矸石化学分析方法》中19.2及GB/T27975-2011《粒化高炉矿渣的化学分析方法》中9.2所述，将稀释倍数提升至2.5，可以保证被测溶液浓度控制在可测范围内，即不超过4mg/100mL。故GB/T27974和GB/T27975对碱含量的检测方法阐述上更详细。
3.2 GB/T 176-2017中对粉煤灰的碱含量检测中缺少灼烧步骤，影响碱含量的准确检测
因为粉煤灰中存在未燃烧有机质以及硫化物，并形成了独特的C-S-H有机物结构，C-S-H表面会吸附碱性离子，如Na+、K+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe3+。为了分析其中的碱性离子，必须将C-S-H有机物结构破坏，其方法也就是高温灼烧，使其C链断裂，此时粉煤灰中有机物会随着C链的断裂而生成CO2，挥发掉，而且因为C-S-H中C-S之间的共价键断裂，使得S元素以SO3的形式从C-S结构中解离出来，故GB/T27974-2011《建材用粉煤灰及煤矸石化学分析方法》中19.2提到需要将生成的SO3驱净。经高温灼烧后的粉煤灰中未燃烧有机质已经不复存在，此前吸附于其表面的碱性离子也随之游离至液相（待测溶液）中，最后以氨水，碳酸铵分离Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe3+以消除无关碱性离子干扰，最终得到的滤液中只含有Na+、K+两种碱性离子，并用火焰光度计检测。故GB/T27974出提出灼烧步骤，可以更准确的进行粉煤灰碱含量的检测。
3.3 GB/T 176-2017不适用于混凝土用水的碱含量检测
混凝土拌和水一般为饮用水，或是地表水或是地下水，但样品中不溶物与可溶物的含量都不大，这种样品不需要用氢氟酸-硫酸溶样，而考虑水样的矿化度和PH值，采用GB/T 8077-2012进行拌和水的碱含量样品处理和试验更具有实际的可操作性。
综上所述，笔者认为粉煤灰采用GB/T 27974-2011进行碱含量的测定，矿渣粉采用GB/T 27975-2011进行进行碱含量的测定，水、采用GB/T 8077-2012进行总碱量的测定更具指导性，同时更具合理性。混凝土中材料的碱含量测定方法具体见表8。
表8 混凝土中材料的碱含量测定方法
Tab.8 Method for determination of alkali content in concrete
4 混凝土总碱含量的计算方法
水泥中的碱含量分为三种：总碱、水溶性碱和有效碱。同水泥中的碱一样，矿渣、粉煤灰及硅粉中的碱也分为总碱、水溶性碱和有效碱。所以在实际的工程应用中计算的是有效碱量。
水泥、外加剂和拌合用水中的碱含量全部视为有效碱，掺合料中有效碱的计算，不同行业的取值不同，具体见表9。从表9中可以看出，不同行业对掺合料有效碱含量占掺合料碱含量的百分率的取值不同，检测机构须根据具体规范的要求进行取值。
混凝土的碱含量A按公式（1）计算:
A=Ac+Aca+Ama+Aaw（kg/m3） （1）
式中：Ac——混凝土中水泥的碱含量（kg/m3）
Aca——混凝土中外加剂的碱含量（kg/m3）
Ama——混凝土中掺合料的碱含量（kg/m3）
Aaw——混凝土中拌合水的碱含量（kg/m3）
水泥的碱含量按式（2）计算：
Ac=wc*kc（kg/m3） （2）
式中：wc——水泥用量（kg/m3）
kc——水泥平均碱含量（%）
外加剂的碱含量按式（3）计算：
Aca=Wca*Kca（kg/m3） （3）
式中：Wca——外加剂用量（kg/m3）
Kca——外加剂中总碱量（%）
掺合料的碱含量按式（4）计算：
Ama=Wma*Kma（Kg/m3） （1.4）
式中：——掺合料有效碱含量占掺合料碱含量的百分率（%）
Wma——掺合料用量（kg/m3）
Kma——掺合料碱含量（%）
表9 不同规范对不同掺合料的β取值
Tab.9 Different specifications for different mixtures
5 结论
对于粉煤灰和矿渣粉的检测由于GB/T 2794和GB/T 27975由于考虑到检测材料碱含量的浓度范围，GB/T 2794考虑到灼烧步骤对粉煤灰碱含量测定的影响，这两种检测方法较GB/T 176对于粉煤灰和矿渣粉的检测更具有可操作性。同时粉煤灰和矿渣粉的碱含量检测方法，具体的施工规范中并没有明确指出，建议在修订规范和制定新规范时可以给予明确。
拌合用水的碱含量测定方法，CECS53：93中规定按照GB/T 176的方法进行检测，但在实际检测过程中，该方法并不使用，因为GB/T 176针对是粉状物质，且碱含量较高的物质，而针对于拌和用水这种液体状物质同时碱含量较低，笔者认为参照GB/T 8077-2012进行拌合用水的样品处理和碱含量的测定更具有实际意义。
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