基于混凝土骨料堿活性試驗(yàn)研究

樊強(qiáng)

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

1 工程概況

以某水庫為例，該水庫最大壩高為129.90 m，正常蓄水位為2 311 m，水庫總庫容為1.38 億m2，是灌溉、發(fā)電以及防洪綜合利用的水庫。該水利工程所采取的混凝土骨料有潛在堿活性危害的情況存在，文章根據(jù)相關(guān)的要求以及規(guī)范來對工程采取的骨料進(jìn)行堿活性試驗(yàn)。

2 堿骨料試驗(yàn)

2.1 堿骨料反應(yīng)與檢驗(yàn)方法

選定摻和料及水泥廠家之后，取樣進(jìn)行堿活性試驗(yàn)及抑制試驗(yàn)。樣品編號為C1-2TK2，取樣深度0.50～5 m，水泥一組，粉煤灰一組；抑制骨料堿活性試驗(yàn)中粗細(xì)骨料各一組；砂漿棒快速法中粗細(xì)骨料各一組；巖相法中粗細(xì)骨料各一組。

目前國際上對于骨料堿活性的評定還沒有一個統(tǒng)一的方法。對于骨料堿活性試驗(yàn)當(dāng)前較為常用的方法有砂漿棒快速法以及巖相法。在骨料堿活性鑒定中，由于巖相法具有指導(dǎo)作用，常作為首選發(fā)的檢測方法，該方法對骨料的成分以及種類通過顯微鏡進(jìn)行鑒定，以此對骨料中是否存在堿活性來進(jìn)行判斷，但是這種方法對于膨脹率和活性組分含量之間的關(guān)系不能得到。砂漿棒快速法對于骨料在砂漿中的潛在堿-硅酸反應(yīng)能夠在十四天內(nèi)檢測出來，在后期反應(yīng)產(chǎn)生膨脹骨料中特別適合，因?yàn)閴A-骨料反應(yīng)的復(fù)雜性，采取砂漿棒快速法及巖相法來對骨料堿活性綜合評定。

2.2 原材料來源與性能檢測

2.2.1 水泥

試驗(yàn)采取的水泥為普通硅酸鹽水泥，通過結(jié)果能夠看出，其檢測項(xiàng)目符合普通硅酸鹽水泥技術(shù)要求。

2.2.2 粉煤灰抑制堿活性試驗(yàn)采取F類I級粉煤灰，通過結(jié)果能夠看出，其檢測項(xiàng)目符合I級粉煤灰技術(shù)要求。

2.3 骨料的堿活性檢測

2.3.1 巖相法

巖相分析對骨料礦物成分和含量以及礦物結(jié)構(gòu)通過顯微鏡進(jìn)行鑒定，來對骨料堿活性是否存在進(jìn)行初步判斷，通過這種方法能夠?qū)橇戏诸悺?/p>

通過鑒定能夠得出，該骨料母巖由粉晶微晶灰?guī)r、弱蝕變沉凝灰?guī)r以及碎裂巨晶灰?guī)r等組成，骨料中均有堿活性礦物成分，可采取砂漿棒快速法來驗(yàn)證是否有有害堿-硅酸反應(yīng)。

2.3.2 砂漿棒快速法試驗(yàn)

采取砂漿棒快速法來對砂漿中潛在有害堿-硅酸反應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，骨料和水泥混合，質(zhì)量比為1∶2.36，一組三個試件，水膠比為0.58，水泥400 g，粗細(xì)骨料各900 g。試件成型之后，在養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行二十四小時的養(yǎng)護(hù)，并拆模，試件初始讀數(shù)在20±2℃中進(jìn)行測量，把試件浸泡在養(yǎng)護(hù)筒中，并在80±2℃水浴箱中放置二十四小時，之后取出試件，采取毛巾擦干試件以及兩端測頭，對于試件的基準(zhǔn)長度在恒溫室內(nèi)進(jìn)行測量，從取出到測量這個過程要在十五秒內(nèi)完成。完成測量之后，將試件浸泡在1 mol/L NaOH 溶液的養(yǎng)護(hù)筒中，密封好，放入恒溫水浴箱中，對3 d、7 d 以及14 d 的砂漿膨脹率進(jìn)行觀察。

當(dāng)14 d膨脹率低于0.10%時，為非活性骨料，高于0.20%時為潛在危害性反應(yīng)活性骨料；當(dāng)膨脹率0.10%～0.20%時，要結(jié)合巖相分析，現(xiàn)場記錄以及其他試驗(yàn)來進(jìn)行綜合評定。

2.4 骨料堿活性檢測成果

此次試驗(yàn)采取的骨料分別使用普通硅酸鹽水泥進(jìn)行砂漿棒快速法試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示，其齡期和膨脹率關(guān)系如圖1所示。

圖1 骨料齡期和膨脹率之間的關(guān)系圖

表1 砂漿棒快速法骨料堿活性試驗(yàn)表 單位：%

從試驗(yàn)結(jié)果能夠看出，通過觀察水泥與骨料成型的砂漿棒28 d 膨脹率，粗骨料的膨脹率為0.32%，比0.20%高，該細(xì)骨料的膨脹率為0.26%，比0.20%高，說明該粗骨料以及細(xì)骨料均是活性骨料。

2.5 骨料堿活性抑制試驗(yàn)

堿-骨料反應(yīng)抑制較為常用措施是利用火山灰反應(yīng)的凝膠材料，比如粉煤灰，沸石以及硅藻土等。試驗(yàn)即采取粉煤灰摻入的方式來進(jìn)行抑制試驗(yàn)。

堿活性抑制試驗(yàn)根據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中砂漿棒快速法來進(jìn)行，評定標(biāo)準(zhǔn)為28 d 齡期膨脹率低于0.10%時，那么對于堿骨料危害抑制效果在該摻量下抑制材料中為有效。

2.6 堿骨料反應(yīng)抑制試驗(yàn)

此次堿骨料抑制試驗(yàn)采取的水泥為普通硅酸鹽水泥，粉煤灰為F類I級，進(jìn)行砂漿棒快速法抑制試驗(yàn)，粗骨料與細(xì)骨料粉煤灰摻量均按照15%、20%及25%摻入，結(jié)果如表2所示。

表2 骨料砂漿棒快速法抑制效果表 單位：%

通過結(jié)果能夠得出，該組粗骨料與細(xì)骨料摻入15%粉煤灰之后，試件28 d的膨脹率分別為0.137%與0.127%，均比0.10%大，對于堿骨料反應(yīng)不能有效地進(jìn)行抑制。該組粗骨料與細(xì)骨料摻入20%粉煤灰之后，試件28 d 的膨脹率分別為0.095%與0.077%，均比0.10%小，對于堿骨料反應(yīng)能有效地進(jìn)行抑制。該組粗骨料與細(xì)骨料摻入25%粉煤灰之后，試件28 d的膨脹率分別為0.046%與0.035%，均比0.10%小，對于堿骨料反應(yīng)能有效地進(jìn)行抑制。

3 結(jié)語

通過對粗骨料以及細(xì)骨料進(jìn)行堿骨料反應(yīng)抑制試驗(yàn)?zāi)軌虻贸?，對于骨料堿活性膨脹反應(yīng)在粗骨料以及細(xì)骨料中摻入不低于20%的粉煤灰時能夠進(jìn)行有效的抑制。由此在粗骨料以及細(xì)骨料作為混凝土骨料時，建議摻入不低于20%的粉煤灰來對混凝土堿-骨料反應(yīng)進(jìn)行抑制。