李雯霞（酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 酒泉 735000）

堿骨料反應(yīng)是指混凝土原材料中的水泥、骨料、外加劑、混合料和拌合水中的堿性物質(zhì)(Na2O或K2O)與骨料中堿活性礦物成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成膨脹物質(zhì)(或吸水膨脹物質(zhì))，從而使混凝土在澆筑成型若干年后，內(nèi)部逐漸產(chǎn)生自膨脹應(yīng)力，造成混凝土從內(nèi)向外延伸開裂的損毀現(xiàn)象[1]。由于堿骨料反應(yīng)速度慢、潛伏期長、隱蔽性強(qiáng)，可降低混凝土結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度和安全性；再者堿骨料反應(yīng)一旦發(fā)生，難以控制和補(bǔ)救，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的耐久性，因此，混凝土堿骨料反應(yīng)被喻為混凝土結(jié)構(gòu)的“癌癥”，也成為造成混凝土重大問題的原因之一。國內(nèi)外相繼開展了對堿-集料反應(yīng)的研究，取得了一系列的成就，包括堿活性的鑒別方法、堿-集料反應(yīng)的機(jī)理和抑制措施等[2-4]。國際上預(yù)防堿硅酸反應(yīng)最實用、最有效的方法是在混凝土中摻入礦物摻合料，也是最經(jīng)濟(jì)的方法。本文采用快速砂漿棒法探索本地區(qū)商品混凝土中礦物摻合料對堿骨料反應(yīng)的抑制效果。

1 試驗材料與方法

本試驗采用42.5級硅酸鹽水泥，選用酒泉地區(qū)使用的有代表性的三種堿硅酸活性骨料，根據(jù)快速砂漿棒法的試驗方法，使用采集于同一采樣點的骨料，再加入粉煤灰、礦渣粉、沸石粉等摻和料分別以不取代水泥和不同取代率取代水泥，進(jìn)行砂漿棒長度法檢測，測定其14d、28d膨脹率，比較和分析在不同取代率下，摻合料對混凝土堿骨料反應(yīng)的抑制效果。

原材料：本地區(qū)生產(chǎn)的42.5級硅酸鹽水泥，II級粉煤灰，S95高爐礦渣粉及常用的符合要求的沸石粉，骨料是本地區(qū)三家企業(yè)提供的三種骨料，其中骨料A的活性物質(zhì)含量最大，骨料B次之，活性物質(zhì)含量較小的是骨料C。

2 粉煤灰抑制試驗

粉煤灰選用本地區(qū)電廠生產(chǎn)的粉煤灰產(chǎn)品進(jìn)行試驗，分別以10%、20%、30%等量取代水泥，成型試件，按照快速砂漿棒法測定14d、28d膨脹率，試驗結(jié)果如表1所示。

圖1 粉煤灰抑制試驗14d結(jié)果

表1 粉煤灰抑制試驗結(jié)果

表2 沸石粉抑制試驗結(jié)果

表3 礦渣粉抑制試驗結(jié)果

圖2 粉煤灰抑制試驗28d結(jié)果

根據(jù)表1的試驗數(shù)據(jù)可得粉煤灰抑制試驗14d和28d的結(jié)果如圖1和圖2。從圖中可看出骨料A的14d和28d的粉煤灰抑制堿骨料反應(yīng)試驗效果要較骨料B和骨料C明顯，這是因為骨料A的活性物質(zhì)含量大于骨料B和骨料C。圖中顯示出隨著粉煤灰取代量的增加，砂漿膨脹率呈下降趨勢，甚至出現(xiàn)不膨脹的現(xiàn)象；粉煤灰取代率為10%時，各骨料14d和28d的砂漿膨脹率均遠(yuǎn)大于0.02%，基本上起不到抑制作用，當(dāng)粉煤灰取代率達(dá)到20%以上時，活性骨料的膨脹有明顯的抑制效果。

3 沸石粉抑制試驗

沸石粉選用本地區(qū)各攪拌站常用的活性物含量較高的產(chǎn)品。同樣以10%、20%、30%等量取代水泥，成型試件，按照快速砂漿棒法測定14d、28d膨脹率，試驗結(jié)果見表2所示。

圖3 沸石粉抑制試驗14d結(jié)果

圖4 沸石粉抑制試驗28d結(jié)果

根據(jù)表2的試驗數(shù)據(jù)可分別得到沸石粉抑制堿骨料反應(yīng)的14d和28d的試驗結(jié)果圖3和圖4。從圖中可看出骨料A的14d和28d的沸石粉抑制堿骨料反應(yīng)試驗效果較骨料B和骨料C明顯，這也符合三種骨料中A的活性物質(zhì)含量較骨料B和骨料C多的實際情況。圖中顯示出隨著沸石粉取代量從10%增加到30%，砂漿膨脹率呈下降趨勢，甚至出現(xiàn)不膨脹的現(xiàn)象，取代率為10%時，各骨料14d和28d的砂漿膨脹率還較大，基本上起不到抑制作用，當(dāng)取代率達(dá)到20%以上時，活性骨料的膨脹有明顯的抑制效果。這同粉煤灰抑制試驗效果相同，即沸石粉摻量達(dá)到20%以上時，對堿骨料反應(yīng)的抑制效果明顯。

4 礦渣粉抑制試驗

試驗中參入本地鋼廠生產(chǎn)的S95高爐礦渣粉，以40%、50%、70%等量取代水泥，成型試件，按照快速砂漿棒法測定14d、28d膨脹率，試驗結(jié)果見表3所示。

圖6 礦渣粉抑制試驗28d結(jié)果

根據(jù)表3的試驗數(shù)據(jù)可分別得到制堿骨礦渣粉料抑制堿骨料反應(yīng)的14d和28d的試驗結(jié)果圖5和圖6。從圖中可看出隨著礦渣粉取代量從40%增加到70%，砂漿膨脹率才呈下降趨勢，取代率為40%時，各骨料14d和28d的砂漿膨脹率還較大，基本上起不到抑制作用，當(dāng)取代率超過50%時，活性骨料的膨脹才有明顯的抑制效果，說明礦渣粉對堿骨料反應(yīng)的抑制效果沒有粉煤灰和沸石粉的效果好，加量需較大。

5 結(jié) 語

用活性摻合料取代部分高堿水泥，不僅減少混凝土的有效含堿量，還能產(chǎn)生物理化學(xué)作用，抑制堿-骨料反應(yīng)。這是因為礦物活性摻合料中含有大量的酸性氧化物，能與水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2反應(yīng)，同時高細(xì)度的摻合料微粒使K+、Na+、OH-富集在其表面，使骨料周圍的堿離子減少，從而削弱了堿-骨料反應(yīng)。摻合料對堿-骨料反應(yīng)的抑制效果除取決于其品種外，還與其化學(xué)組成、細(xì)度、摻量、單位體積混凝土中的堿含量、活性骨料的類型等因素有關(guān)。應(yīng)用時要根據(jù)工程實際進(jìn)行試驗，以確定摻合料的品種及取代水泥的數(shù)量。本地區(qū)預(yù)防混凝土堿硅酸反應(yīng)各摻合料的適宜量為粉煤灰或沸石粉取代水泥20%以上，高爐礦渣粉取代水泥為50%以上就可以有效預(yù)防混凝土堿硅酸反應(yīng)。

[1]蘇鳳蓮,王萍,邵箐,等.混凝土堿骨料反應(yīng)問題及預(yù)防措施[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報,2002(12):22-25

[2]唐明述.關(guān)于堿-骨料反應(yīng)的幾個理論問題[J].硅酸鹽學(xué)報，1990，18（4）:365-373

[3]慕曉，許仲梓，唐明述.T.C.POWERS若干重要理論評述[J].硅酸鹽通報，1995，1:27-31

[4]莫祥銀，許仲梓，唐明述.國內(nèi)外混凝土堿集料反應(yīng)研究綜述[J].材料科學(xué)與工程，2002，20（1）:128-132.