混凝土骨料堿活性試驗和堿-骨料反應(yīng)抑制試驗研究

樂仁杰

(新疆水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，新疆 昌吉 831100)

1 堿骨料反應(yīng)檢驗方法

目前普遍采用巖相法、砂漿棒快速法兩種方法進(jìn)行骨料堿活性檢驗。因巖相法對選擇合適的檢測方法具有重要指導(dǎo)作用，一直是作為骨料堿活性鑒定的首選方法，它是通過顯微鏡觀察來鑒定骨料的種類和成分，以此來判斷其是否存在堿活性，但其缺點是得不到活性組分含量與膨脹率的定量關(guān)系。砂漿棒快速法能在14天內(nèi)檢測出骨料在砂漿中潛在有害的堿-硅酸反應(yīng)，尤其適合檢驗反應(yīng)緩慢或只有后期反應(yīng)產(chǎn)生膨脹的骨料，這種方法被認(rèn)為是比較精確可靠的。由于堿-骨料反應(yīng)的復(fù)雜性，本次試驗對骨料堿活性采用巖相法、砂漿棒快速法進(jìn)行綜合評定。評定標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)14天膨脹率小于0.1%時，則骨料為非活性骨料；當(dāng)14天膨脹率大于0.2%時，則骨料為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料；當(dāng)14天膨脹率在0.1%～0.2%之間時，對這種骨料應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場記錄、巖相分析、其他必要的輔助試驗及將試件觀測的時間延至28天后的測試結(jié)果等來進(jìn)行綜合評定。本文通過對5處料場的粗細(xì)骨料進(jìn)行堿活性試驗和堿骨料反應(yīng)抑制試驗，為工程避免堿骨料破壞提供科學(xué)依據(jù)。

2 原材料來源及性能檢測

a.水泥。本次堿-骨料反應(yīng)試驗采用的水泥由該工程項目地質(zhì)專業(yè)項目組指定公司生產(chǎn)的P·O42.5普通硅酸鹽水泥。由檢測結(jié)果(見表1、表2)可知，所檢測項目符合《通用硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)技術(shù)(質(zhì)量)要求[1]，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、密度、堿含量為實測值。

表1 P·O42.5普通硅酸鹽水泥物理力學(xué)性能檢測成果

表2 P·O42.5普通硅酸鹽水泥化學(xué)性能檢測成果

b.粉煤灰。抑制堿活性有效性試驗采用由該工程項目地質(zhì)專業(yè)項目組指定的粉煤灰廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰。由檢測結(jié)果(見表3、表4)可知，所檢測項目符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596—2017)中Ⅱ級粉煤灰的技術(shù)(質(zhì)量)要求[2]，堿含量為實測值。

表3 粉煤灰物理力學(xué)性能檢測成果

表4 粉煤灰化學(xué)性能檢測成果

3 混凝土骨料場堿骨料試驗成果

3.1 巖相法檢驗結(jié)果

LC8-TK4：主要由褐灰色碎裂黑云片狀千枚巖、白色方解石大理巖、白色硅質(zhì)鈣質(zhì)糜棱巖、紅褐色蝕變珍珠狀英安巖等巖石組成，細(xì)骨料主要由凝灰?guī)r、灰?guī)r、玄武巖、絹云千枚巖、黑云石英片巖、綠簾石英巖等組成，骨料中含有一定量的堿活性礦物成分。

KC1-TK3：主要由白色粗晶灰?guī)r、灰黑色方解石英千枚巖 、灰綠色透閃片巖、灰白色碎裂巖化中細(xì)粒花崗巖等巖石組成，細(xì)骨料主要由凝灰?guī)r、安山巖、霏細(xì)巖、英安巖、玄武巖、泥質(zhì)板巖、絹云板狀千枚巖、絹云石英千枚巖、變質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r等組成，骨料中含有一定量的堿活性礦物成分。

KC2-TK1：主要由灰色黑云接觸石英巖、灰色黑云千枚狀片巖 、灰綠色全蝕變安山巖等巖石組成，細(xì)骨料主要由凝灰?guī)r、板巖、絹云板狀千枚巖、灰?guī)r等組成，骨料中含有一定量的堿活性礦物成分。

KC3-TK4：主要由灰綠色碎裂細(xì)砂巖、灰白色鈉閃花崗斑巖、深灰色黑云角巖、綠灰色全蝕變玄武巖等巖石組成，細(xì)骨料主要由石英巖、硅質(zhì)巖、凝灰?guī)r、板巖、絹云千枚巖、絹云千枚狀板巖、變質(zhì)粉砂巖、石英綠簾巖、灰?guī)r等組成，骨料中含有一定量的堿活性礦物成分。

KC4-TK5：主要由灰色葡萄透閃石化巖、灰白色碎裂巖化中細(xì)粒花崗巖、褐灰色鈣質(zhì)粉砂巖、灰色黑云角巖等巖石組成，細(xì)骨料主要由凝灰?guī)r、變質(zhì)粉砂巖、板巖、灰?guī)r、白云巖等組成，骨料中含有一定量的堿活性礦物成分。

3.2 砂漿棒快速法試驗成果

本次堿活性試驗對所選的5組混凝土粗、細(xì)骨料分別用指定公司生產(chǎn)的P·O42.5普通硅酸鹽水泥進(jìn)行了砂漿棒快速法試驗，成果見表5。

由試驗結(jié)果可知，LC8-TK4混凝土粗、細(xì)骨料砂漿試件14天的膨脹率分別為0.075%和0.093%，膨脹率小于0.1%。則LC8-TK4混凝土粗、細(xì)骨料為非活性骨料。

KC1-TK3混凝土粗、細(xì)骨料砂漿試件14天的膨脹率分別為0.121%和0.151%，膨脹率在0.1%～0.2%，試驗延長至28天，膨脹率分別為0.228%和0.281%，膨脹率大于0.2%。則KC1-TK3混凝土粗、細(xì)為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料。

KC2-TK1混凝土粗、細(xì)骨料砂漿試件14天的膨脹率分別為0.133%和0.137%，膨脹率在0.1%～0.2%，試驗延長至28天，膨脹率分別為0.254%和0.247%，膨脹率大于0.2%。則KC2-TK1混凝土粗、細(xì)為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料。

KC3-TK4混凝土粗、細(xì)骨料砂漿試件14天的膨脹率分別為0.136%和0.252%，細(xì)骨料膨脹率大于0.2%，粗骨料膨脹率為0.136%，膨脹率在0.1%～0.2%，試驗延長至28天，膨脹率為0.239%，膨脹率大于0.2%。則KC3-TK4混凝土粗、細(xì)為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料。

KC4-TK5混凝土粗、細(xì)骨料砂漿試件14天的膨脹率分別為0.143%和0.155%，膨脹率在0.1%～0.2%，試驗延長至28天，膨脹率分別為0.239%和0.276%，膨脹率大于0.2%。則KC4-TK5混凝土粗、細(xì)為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料。

3.3 骨料堿活性抑制試驗

料場骨料中均含有一定量的堿活性礦物成分，為了驗證骨料是否具有潛在的有害堿-硅酸反應(yīng)，通過砂漿棒快速法試驗進(jìn)一步驗證。本次采用新疆烏魯木齊天山粉煤灰廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰進(jìn)行砂漿棒快速法抑制試驗，粉煤灰摻量按10%、15%、20%摻入結(jié)果見表6和圖1。

圖1 骨料抑制試驗膨脹率與齡期關(guān)系曲線

堿骨料反應(yīng)抑制有效性試驗(砂漿棒快速法)結(jié)果表明：

KC1-TK3試件：摻入10%的Ⅱ級粉煤灰后，粗、細(xì)骨料試件28天的膨脹率分別為0.115%和0.122%，均大于0.10%；摻入15%、20%的Ⅱ級粉煤灰后，粗細(xì)骨料試件28天的膨脹率分別為0.051%和0.055%、0.030%和0.032%，均小于0.10%。

KC2-TK1試件：摻入10%的Ⅱ級粉煤灰后，粗、細(xì)骨料試件28天的膨脹率分別為0.130%和0.120%，均大于0.10%；摻入15%、20%的Ⅱ級粉煤灰后，粗、細(xì)骨料試件28天的膨脹率分別為0.060%和0.058%、0.029%和0.025%，均小于0.10%。

KC3-TK4試件：摻入10%的Ⅱ級粉煤灰后，粗、細(xì)骨料試件28天的膨脹率分別為0.123%和0.142%，均大于0.10%；摻入15%的Ⅱ級粉煤灰后，粗、細(xì)骨料試件28天的膨脹率分別為0.050%和0.075%，均小于0.10%。

KC4-TK5試件：摻入10%的Ⅱ級粉煤灰后，粗、細(xì)骨料試件28天的膨脹率分別為0.110%和0.125%，均大于0.10%；摻入15%的Ⅱ級粉煤灰后，粗、細(xì)骨料試件28天的膨脹率分別為0.049%和0.051%，均小于0.10%。

4 結(jié) 論

通過巖相法初步測定5組粗、細(xì)骨料中均含有一定量的堿活性礦物成分。通過骨料砂漿棒快速法進(jìn)一步測定骨料堿活性，除了LC8-TK4粗、細(xì)骨料為非活性骨料，其余4組粗、細(xì)骨料均為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料。堿性骨料危害抑制試驗結(jié)果表明：粉煤灰摻量為10%的5組粗、細(xì)骨料試件，28天的膨脹率均大于0.10%，因此摻10%粉煤灰不能有效抑制堿骨料反應(yīng)；粉煤灰摻量為15%、20%的5組粗、細(xì)骨料試件，28天的膨脹率均小于0.10%，因此，摻15%、20%粉煤灰能有效抑制堿骨料反應(yīng)。