不同品種的摻合料對骨料堿活性的抑制作用

劉 波 宋紅軍

1. 中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司科學(xué)試驗(yàn)研究院 云南 昆明 650033

2. 承德寶通電力有限公司 河北 承德 067000

由于混凝土原材料中的水泥、外加劑、混合材和水中的堿（Na2O或K2O）會與骨料中的活性成分發(fā)生反應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，膨脹開裂，導(dǎo)致混凝土失去設(shè)計(jì)性能?；钚怨橇辖?jīng)攪拌后呈均勻分布，所以一旦發(fā)生堿骨料反應(yīng)，混凝土內(nèi)各部分均會產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，使混凝土膨脹，發(fā)展嚴(yán)重的只能拆除，無法補(bǔ)救，因而被稱為混凝土的癌癥。因此在選擇混凝土原材料時(shí)應(yīng)該選擇對骨料堿活性有抑制作用的材料。

1 堿骨料反應(yīng)抑制措施有效性試驗(yàn)（砂漿棒快速法）

本試驗(yàn)采用ASTM C1567《Standard Test Method for Determining the Potential Alkali-Silica Reactivity of Combinations of Cementitious Materials and Aggregate（Accelerated Mortar-Bar Method）》規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)。

1.1 試樣制備

1）水泥：使用水凝性水泥。該水泥壓蒸膨脹率應(yīng)小于0.20%。根據(jù)水泥壓蒸膨脹率和堿含量結(jié)果，本試驗(yàn)采用老撾甘蒙42.5級硅酸鹽水泥。

2）摻合料：①羅勇粉煤灰，②氣孔狀玄武巖粉（45μm方孔篩篩余≤25%的細(xì)度加工磨細(xì)），③羅勇粉煤灰和氣孔狀玄武巖粉以5:5比例混合。

3）骨料：砂料可根據(jù)工程實(shí)際用砂。所有樣品應(yīng)洗凈，烘干，分別貯存于密封的容器中。

4）砂漿配合比：膠凝材料與砂的質(zhì)量比為1:2.25。一組三個(gè)試件，共需膠凝材料440g，砂990g，砂漿水灰比為0.47。摻合料摻量等質(zhì)量取代部分水泥，摻量分別為0%、10%、20%、30%、40%、50%。

1.2 試件評定標(biāo)準(zhǔn)

若14天齡期砂漿試件膨脹率小于0.10%，該摻量下?lián)胶狭系幕炷辆哂械惋L(fēng)險(xiǎn)會遭受危害性膨脹，則將該摻量下?lián)胶狭弦种苹炷翂A—骨料反應(yīng)危害評定為有效。

若14天齡期砂漿試件膨脹率大于0.10%，則表示該摻量下?lián)胶狭仙皾{試件具有潛在危害性膨脹。但是，是否會發(fā)生潛在危害性反應(yīng)應(yīng)該通過ASTM C1293試驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

河道入口開挖區(qū)1號點(diǎn)第一組編號為H1-1的骨料樣品，經(jīng)砂漿棒快速法檢測，14天齡期砂漿膨脹率為0.387%，大于0.2%，評定為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料（堿—硅酸反應(yīng)），28天齡期砂漿膨脹率為0.573%，56天齡期砂漿膨脹率為0.758%。摻入10%的羅勇粉煤灰后，砂漿膨脹率降低，14天齡期砂漿膨脹率為0.228%，大于0.1%，故10%及以下?lián)搅苛_勇粉煤灰抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效，28天齡期砂漿膨脹率為0.391%，56天齡期砂漿膨脹率為0.565%；分別摻入20%、30%、40%、50%的羅勇粉煤灰后，14天齡期砂漿膨脹率在0.009%-0.016%之間，小于0.1%，20%及以上摻量羅勇粉煤灰抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效，28天齡期砂漿膨脹率在0.011-0.021%之間，56天齡期砂漿膨脹率在0.018-0.073%之間。分別摻入10%、20%、30%的玄武巖粉后，砂漿膨脹率降低，14天齡期砂漿膨脹率在0.151-0.228%之間，大于0.1%，故30%及以下?lián)搅啃鋷r粉抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效，28天齡期砂漿膨脹率在0.224-0.321%之間，56天齡期砂漿膨脹率在0.309-0.472%之間；摻入40%和50%的玄武巖粉后，14天齡期砂漿膨脹率分別為0.033%和0.018%，小于0.1%，40%及以上摻量玄武巖粉抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效，28天齡期砂漿膨脹率分別為0.069%和0.038%，56天齡期砂漿膨脹率分別為0.083%和0.048%。摻入10%的雙摻料后，砂漿膨脹率降低，14天齡期砂漿膨脹率為0.277%，大于0.1%，故10%及以下?lián)搅侩p摻料抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效；分別摻入20%、30%、40%、50%的雙摻料后，14天齡期砂漿膨脹率在0.013-0.032%之間，小于0.1%，20%及以上摻量雙摻料抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效。

河道入口開挖區(qū)1號點(diǎn)第二組編號為H1-2的骨料樣品，經(jīng)砂漿棒快速法檢測，14天齡期砂漿膨脹率為0.372%，大于0.2%，評定為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料（堿—硅酸反應(yīng)），28天齡期砂漿膨脹率為0.560%，56齡期砂漿膨脹率為0.734%。摻入10%的羅勇粉煤灰后，砂漿膨脹率降低，14天齡期砂漿膨脹率為0.225%，大于0.1%，故10%及以下?lián)搅苛_勇粉煤灰抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效，28天齡期砂漿膨脹率為0.378%，56天齡期砂漿膨脹率為0.533%；分別摻入20%、30%、40%、50%的羅勇粉煤灰后，14天齡期砂漿膨脹率在0.012-0.017%之間，小于0.1%，20%及以上摻量羅勇粉煤灰抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效。分別摻入10%、20%、30%的玄武巖粉后，砂漿膨脹率降低，14天齡期砂漿膨脹率在0.144～0.194%之間，大于0.1%，故30%及以下?lián)搅啃鋷r粉抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效，28天齡期砂漿膨脹率在0.218-0.380%之間，56天齡期砂漿膨脹率在0.293-0.528%之間；摻入40%和50%的玄武巖粉后，14天齡期砂漿膨脹率分別為0.075%和0.033%，小于0.1%，40%及以上摻量玄武巖粉抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效，28天齡期砂漿膨脹率分別為0.119%和0.101%，56天齡期砂漿膨脹率分別為0.146%和0.107%。摻入10%和20%的雙摻料后，砂漿膨脹率降低，14天齡期砂漿膨脹率分別為0.248%和0.101%，大于0.1%，故20%及以下?lián)搅侩p摻料抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效，28天齡期砂漿膨脹率分別為0.415%和0.218%，56天齡期砂漿膨脹率分別為0.568%和0.345%；分別摻入30%、40%、50%的雙摻料后，14天齡期砂漿膨脹率在0.016-0.019%之間，小于0.1%，20%及以上摻量雙摻料抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效，28天齡期砂漿膨脹率在0.031-0.052%之間，56天齡期砂漿膨脹率在0.047-0.110%之間。

2 堿骨料反應(yīng)抑制措施有效性試驗(yàn)（混凝土棱柱體法）

本試驗(yàn)采用ASTM C1293《Standard Test Method for Determination of Length Change of Concrete Due to Alkali-Silica Reaction》規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)。

2.1 試樣制備

1）水泥：應(yīng)使用Ⅰ型波特蘭水泥，水泥含堿量宜為0.9%±0.1%（以Na2O計(jì)，即Na2O+0.658K2O）。通過外加10%NaOH溶液，使試驗(yàn)用水泥含堿量達(dá)到1.25%。本試驗(yàn)采用老撾甘蒙42.5級硅酸鹽水泥[1]。

2）骨料：

a）如果試驗(yàn)用來評價(jià)細(xì)骨料的活性，則應(yīng)用非活性的粗骨料。粗骨料的非活性也需通過試驗(yàn)確定。試驗(yàn)用細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)為2.7±0.2；

b）如果試驗(yàn)用來評價(jià)粗骨料的活性，則應(yīng)用非活性的細(xì)骨料。細(xì)骨料的非活性也需通過試驗(yàn)確定；

c）如果工程用的骨料為同一品種的材料，則試驗(yàn)用該粗、細(xì)骨料來評價(jià)活性；

d）試驗(yàn)用粗骨料為三種級配：19.0-12.5mm、12.5-9.5mm和9.5-4.75mm，各取1/3等量混合。

3）摻合料：①羅勇粉煤灰，②氣孔狀玄武巖粉（45μm方孔篩篩余≤25%的細(xì)度加工磨細(xì)），③羅勇粉煤灰和氣孔狀玄武巖粉以5:5比例混合。

4）混凝土配合比：

a）每立方米混凝土水泥用量為420kg±10kg；

b）水灰比為0.42-0.45；

c）干態(tài)的粗骨料占混凝土中骨料體積的0.70±0.02；

d）試驗(yàn)中除外加NaOH，使水泥含堿量達(dá)到1.25%外，不使用其他的外加劑。

2.2 試件評定標(biāo)準(zhǔn)

若2年齡期對比試件的膨脹率小于0.04%，則該摻量下抑制材料對骨料的堿—骨料反應(yīng)危害抑制效果評定為有效，否則評定為無效。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

河道入口開挖區(qū)1號點(diǎn)第一組編號為H1-1的骨料樣品，經(jīng)混凝土棱柱體法檢測，1年齡期試件膨脹率為0.171%，大于0.04%，評定為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料，2年齡期試件膨脹率為0.290%。摻入10%的羅勇粉煤灰后，試件膨脹率有所降低，2年齡期試件膨脹率為0.067%，大于0.04%，故10%及以下?lián)搅苛_勇粉煤灰抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效；分別摻入20%、30%、40%、50%的羅勇粉煤灰后，2年齡期試件膨脹率在0.025-0.034%之間，小于0.04%，20%及以上摻量羅勇粉煤灰抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效[2-3]。分別摻入10%和20%的玄武巖粉后，試件膨脹率有所降低，2年齡期試件膨脹率分別為0.201%和0.051%，大于0.04%，故20%及以下?lián)搅啃鋷r粉抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效；分別摻入30%、40%、50%的玄武巖粉后，2年齡期試件膨脹率在0.029-0.039%之間，小于0.04%，30%及以上摻量玄武巖粉抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效。分別摻入10%和20%的雙摻料后，試件膨脹率有所降低，2年齡期試件膨脹率分別為0.129%和0.041%，大于0.04%，故20%及以下?lián)搅侩p摻料抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效；分別摻入30%、40%、50%的雙摻料后，2年齡期試件膨脹率在0.031-0.036%之間，小于0.04%，30%及以上摻量雙摻料抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效[4]。

河道入口開挖區(qū)1號點(diǎn)第二組編號為H1-2的骨料樣品，經(jīng)混凝土棱柱體法檢測，1年齡期試件膨脹率為0.063%，大于0.04%，評定為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料，2年齡期試件膨脹率為0.253%。摻入10%的羅勇粉煤灰后，試件膨脹率有所降低，2年齡期試件膨脹率為0.092%，大于0.04%，故10%及以下?lián)搅苛_勇粉煤灰抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效；分別摻入20%、30%、40%、50%的羅勇粉煤灰后，2年齡期試件膨脹率在0.030-0.038%之間，小于0.04%，20%及以上摻量羅勇粉煤灰抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效。分別摻入10%、20%、30%的玄武巖粉后，試件膨脹率有所降低，2年齡期試件膨脹率在0.040-0.150%之間，不低于0.04%，故30%及以下?lián)搅啃鋷r粉抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效；分別摻入40%和50%的玄武巖粉后，2年齡期試件膨脹率分別為0.036%和0.035%，小于0.04%，40%及以上摻量玄武巖粉抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效。分別摻入10%和20%的雙摻料后，試件膨脹率有所降低，2年齡期試件膨脹率分別為0.109%和0.043%，大于0.04%，故20%及以下?lián)搅侩p摻料抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為無效；分別摻入30%、40%、50%的雙摻料后，2年齡期試件膨脹率在0.034-0.039%之間，小于0.04%，30%及以上摻量雙摻料抑制該種骨料的堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效。

3 結(jié)束語

（1）砂漿棒快速法

河道入口開挖區(qū)1號點(diǎn)編號分別為H1-1和H1-2的2組骨料樣品，經(jīng)砂漿棒快速法檢測，評定為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料（堿—硅酸反應(yīng)）。分別摻入10%、20%、30%、40%、50%的摻合料，其砂漿膨脹率均有所降低，摻合料摻量越高，砂漿膨脹率越低。20%及以上摻量羅勇粉煤灰抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效；40%及以上摻量玄武巖粉抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效；對于編號為H1-1的骨料樣品，20%及以上摻量雙摻料抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效，對于編號為H1-2的骨料樣品，30%及以上摻量雙摻料抑制混凝土堿-骨料反應(yīng)危害評定為有效。

（2）混凝土棱柱體法

河道入口開挖區(qū)1號點(diǎn)第一組編號為H1-1的骨料樣品，經(jīng)混凝土棱柱體法檢測，評定為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料。分別摻入10%、20%、30%、40%、50%的摻合料，其試件膨脹率均有所降低，摻合料摻量越高，試件膨脹率越低。20%及以上摻量羅勇粉煤灰抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效；30%及以上摻量玄武巖粉抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效；30%及以上摻量雙摻料抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效。

河道入口開挖區(qū)1號點(diǎn)第二組編號為H1-2的骨料樣品，經(jīng)混凝土棱柱體法檢測，評定為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料。分別摻入10%、20%、30%、40%、50%的摻合料，其試件膨脹率均有所降低，摻合料摻量越高，試件膨脹率越低。20%及以上摻量羅勇粉煤灰抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效；40%及以上摻量玄武巖粉抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效；30%及以上摻量雙摻料抑制混凝土堿—骨料反應(yīng)危害評定為有效。