唐明英

貴州省公路工程集團有限責任公司

1 概述

廈蓉高速開始承建，面臨大量的板巖將被使用在C30 以下混凝土中的問題，雖然這些板巖在巖相分析中被判為有潛在的堿硅反應(yīng)，快速法堿集試驗中部分也被判為有潛在的堿活性反應(yīng)。但在榕江周邊的項目上使用板巖的實體工程調(diào)查中并未發(fā)現(xiàn)混凝土堿集料反應(yīng)現(xiàn)象。為了進一步了解板巖在混凝土中的堿集反應(yīng)情況，使工程質(zhì)量得到保證，我集團總公司檢測中心分別用快速法、砂漿棒長度法、混凝土棱柱體法做了大量的標準試驗、對比試驗、驗證試驗?，F(xiàn)把試驗結(jié)果分析總結(jié)如下。

2 試驗的目的

檢測板巖集料在不同石粉含量時堿集反映的情況；檢測不同摻量的水泥在板巖集料里堿集料反應(yīng)的發(fā)展趨勢；檢測加入外加劑后的混凝土堿集料反映的情況；檢測加入不同摻量的粉煤灰后堿集料反映的情況；檢驗板巖在高水泥用量時（C30以上的混凝土），堿集料反應(yīng)情況；檢測在38℃+2℃水中浸泡養(yǎng)護 堿集反應(yīng)情況；檢測常用的幾種品牌水泥（劍江、暢達、險峰、廣西魚峰）和高曬料場集料（相對堿活性較大）的堿集反應(yīng)情況；比較快速法試驗、標準法試驗、棱柱體法試驗結(jié)果。

3 試驗的方法

快速法試驗、標準砂漿棒長度法試驗、混凝土棱柱體法試驗

4 試驗結(jié)果分析

4.1 快速法試驗

快速法試驗是以標準水泥含堿量在1.2%時,在規(guī)定的條件下成型、在80℃+2℃條件下養(yǎng)護，14天的膨脹率來表示。

4.1.1 在快速法試驗中砂子的石粉含量對堿集反應(yīng)的影響情況

石粉含量增加，膨脹量也相應(yīng)增加，石粉含量為8%時，14天膨脹量增加12%；石粉含量為12%時，14 天膨脹量增加15.4%；石粉含量為16%，試件膨脹量減少12.2%，因為石粉含量太高，砂漿棒產(chǎn)生的收縮量大于堿集反應(yīng)的膨脹量。

4.1.2 用普硅水泥及其摻粉煤灰25%的試驗結(jié)果

從高曬料場、星宇料場、烏細溝料場的試驗可以看出當用標準水泥外加氫氧化鈉使其堿含量到1.2時的試驗結(jié)果，其14天膨脹率均大于0.2%，其中膨脹率最大的是高曬料場，其膨脹率為0.377%，各料場均判為有潛在的堿活性反應(yīng)集料。當使用普硅水泥（不外加堿）試驗時，其14 天膨脹量均小于0.2%，不能判為有潛在的堿硅反應(yīng)。當在普硅水泥里摻入25%的粉煤時，其14天膨脹率小于0.1%，判為無堿硅反應(yīng)。

4.1.3 不同粉煤灰摻量的試驗結(jié)果

在暢達水泥、險峰水泥中摻入不同摻量的粉煤灰，從14天和28 天、90 天的膨脹率看出，隨著粉煤灰的增加，其膨脹率降低。當粉煤灰摻量為水泥用量的30%時，其膨脹率最小，并且到了90天其膨脹率為負值

當粉煤灰摻量為35%時，其膨脹率反而增加。說明粉煤灰摻量在30%時對堿硅反應(yīng)的抑制效果最佳。

4.1.4 外加劑對堿硅反應(yīng)的影響

從表四的試驗數(shù)據(jù)看出，膨脹率與外加劑的品種有關(guān)，加入聚羧酸類外加劑后其膨脹率可降低9%～25%。加入萘系外加劑其膨脹率不一定降低

4.1.5 快速試驗結(jié)果總結(jié)

在快速法試驗中，各料場的材料有潛在的堿活性反應(yīng)。也證實了水泥里的堿對堿集料反應(yīng)起主要作用，也證實了粉煤灰對堿集反應(yīng)有較好的抑制作用、外加劑品種對堿集反應(yīng)有一定的影響。進一步證實了砂子里的石粉含量對堿集反應(yīng)也有影響。從各個方面的發(fā)展規(guī)律都能看出此集料存在堿集反應(yīng)現(xiàn)象。

4.2 砂漿棒長度法試驗結(jié)果分析

砂漿棒長度法試驗是以水泥堿含量高于0.8%，按規(guī)范要求成型，在38℃+2℃，濕度大于95%的條件下養(yǎng)護，3個月或半年的膨脹率來表示。

4.2.1 使用標準水泥試驗結(jié)果

使用標準水泥（外加氫氧化鈉將堿增加到1.2%），砂子沖洗干凈按級配要求配制，水泥與砂的質(zhì)量之比1:2.25，流動度為105mm～120mm范圍內(nèi)時試驗得出，各料場的半年的膨脹率均為負值，也就是沒有膨脹，是收縮。半年膨脹率完全小于標準GB/T14685—2001《建筑用卵石碎石》規(guī)定的0.1%，各料場的集料均判為非活性集料。

4.2.2 摻入石粉后的試驗結(jié)果

使用標準水泥（外加氫氧化鈉將堿增加到1.2%）,高曬料場的砂子里摻入0.075 以下相同材料的石粉，根據(jù)摻量不同，其膨脹率不同，與標準試驗結(jié)果相比較，當摻入8%的石粉時，其6個月膨脹率為-0.014%，當摻入石粉12%和石粉16%時，其6 個月膨脹率分別為-0.045%、-0.043%。石粉含量為12%時，其早期收縮與摻量為8%時大致相同，后期收縮相對增大。當石粉含量在16%時，其混凝土早期收縮大。

各組試驗結(jié)果均為負值，小于標準規(guī)定的0.1%，可以認為砂子里含一定量的石粉，對堿集反應(yīng)影響不大(沒堿集反應(yīng))。根據(jù)孔隙率原理，當摻入8%以下的石粉時，不是因為堿集料反應(yīng)導(dǎo)致的膨脹，是因為加入石粉后，石粉填充砂子與水泥之間間斷的這部分孔隙使砂漿更密實，減少了高溫養(yǎng)護時的收縮。

4.2.3 摻入粉煤灰的試驗結(jié)果

使用標準水泥，摻入25%、30%的粉煤灰其膨脹率與標準試驗(不摻粉煤灰)數(shù)據(jù)相近，當摻入35%時其膨脹率成增加趨勢。在這個試驗上看不出粉煤灰能抑制堿集反應(yīng)，或者說此集料根本就不會發(fā)生堿集反應(yīng)。

從貴州大學試驗的數(shù)據(jù)可以看出:最不利的高曬料場也沒發(fā)生堿集料反應(yīng)。

4.2.4 同時摻入外加劑和粉煤灰的試驗

當只摻外加劑，不加粉煤灰時，其6個月膨脹率比標準試驗的膨脹率偏小，當同時摻入外加劑和摻入25%、30%、35%的粉煤灰時，三組試驗的6個月膨脹率相等，當只摻粉煤灰不加外加劑時與雙摻和不摻的結(jié)果相近。

各種情況下3 個月、6 個月膨脹率均為負值，少于標準規(guī)定半年小于0.1%，說明此集料為非活性集料。

4.2.5 采用標準水泥與普硅水泥試驗結(jié)果比較

用高曬料場、涼水井料場、星宇料場、起點料場的砂，分別用與標準水泥及普硅水泥進行比較試驗，在快速試驗法中14天膨脹率為高曬料場0.377% 、起點料場0.359%。在砂漿棒長度法中，用標準水泥試驗時,其6 個月膨脹率為-0.038%/-0.035%，用普通硅酸鹽水泥試驗時，其6個月膨脹率為-0.041%-0.037%，標準水泥堿含量為1.2%,普硅劍江水泥為0.49%，試驗結(jié)果均為負值。說明各料場的集料使用堿含量為1.2%的水泥都不會發(fā)生堿集反應(yīng)。

4.3 混凝土棱柱體法試驗

混凝土棱柱體法是:每立方混凝土水泥用量為420+10kg，砂石比例為4:6，水灰比為0.42～0.45 時成型的試件,在溫度38℃及潮濕養(yǎng)護條件下，測定水泥中的堿（堿含量1.25%）與集料反應(yīng)所引起的膨脹是否具有潛在危害。

用標準硅酸鹽水泥試驗時，水泥的堿含量調(diào)為1.25%，用普硅水泥試驗時，水泥沒有外加堿，其堿含量就是水泥本身的堿含量，其中劍江水泥0.49%，險峰水泥為0.63% ，暢達水泥0.95%。每種水泥進行了水泥用量為290kg/m3、353kg/m3、430kg/m3、470kg/m3498kg/m3、520kg/m36 個不同的水泥用量，各組試驗的結(jié)果（一年膨脹率）均為負值，小于SL 352—2006《水工混凝土試驗規(guī)程》規(guī)定的0.04%，判為非活性材料。

使用高曬料場的砂和碎石，標準水泥（堿含量為1.25%）進行標準試驗，從不同齡期的膨脹率發(fā)現(xiàn)，混凝土開始收縮，到第8周收縮最大，8周后開始膨脹，但一年的膨脹率還是負值（收縮），小于標準規(guī)定的0.04%，說明此集料為非活性集料。

使用標準水泥（堿含量1.25%）與普硅水泥(堿含量小于0.95%)進行比較試驗，發(fā)現(xiàn)標準水泥與普硅水泥試驗的結(jié)果沒可比性.因為普硅水泥有摻合料。

用標準水泥、暢達水泥、險峰水泥分別使用不同的水泥用量的試驗結(jié)果進行比較（數(shù)據(jù)見表十一），在保持用水量不變的情況下，混凝土膨脹率隨水泥用量增大而減小的趨勢?；炷恋氖湛s隨水泥用量的增大而增大。暢達水泥與險峰水泥的比較試驗中,水泥用量大于430kg/m3的情況下，暢達水泥的膨脹率要大于險峰水泥，因為暢達水泥堿含量高于險峰水泥，提高水泥用量（470kg/m3、490kg/m3、520kg/m3）的各組試驗一年的膨脹率均為負值,說明此集料完全能用于高標號混凝土。

加入不同摻量的粉煤灰，灰膠比保證不變的情況下，各齡期的膨脹率均為負值，最大收縮也在4～8 周內(nèi)發(fā)生，以后開始膨脹，但一年膨脹率均為負值。加入粉煤灰與不加粉煤灰的混凝土比較，加入粉煤灰后其膨脹率增大，收縮減小。

5 綜合結(jié)論

5.1 板巖集料在不同石粉含量時堿集反映的情況

與不摻石粉的試驗結(jié)果比較，當摻入石粉8%時，快速法與砂漿棒長度法兩種試驗均存在相對膨脹，當摻入12%時，快速法是相對膨脹，砂漿棒長度法中前3 個月是相對膨脹，6 個月相對收縮。當摻入石粉16%時，均為收縮。砂漿棒長度法中6 個月膨脹率均為負值，沒發(fā)生堿集反應(yīng)產(chǎn)生的膨脹。從這個試驗中，可以看出在混凝土中摻12%以內(nèi)的石粉能控制混凝土早期收縮產(chǎn)生的裂紋，當摻入8%以內(nèi)的石粉對混凝土早期及后期收縮均有控制作用。但混凝土中石粉含量大于12%以后，會產(chǎn)生早期收縮裂紋。

5.2 不同摻量的水泥在板巖集料里堿集料反應(yīng)的發(fā)展趨勢

混凝土的早期及后期膨脹率均隨水泥用量的增加而減小，反之混凝土的收縮率隨水泥用量的增大而增大。沒有堿集反應(yīng)的發(fā)展規(guī)律，說明這些集料為非堿活性集料，均可用于大于C30的混凝土中。

5.3 加入外加劑后的混凝土堿集料反映的情況

加入外加劑后因水灰比減少，混凝土早期收縮相對較大，最大收縮發(fā)生在2-4周（不加外加劑的混凝土最大收縮發(fā)生在4～8周），4周后開始膨脹，當水灰比大于0.36時各組混凝土一年膨脹率均為負值，當摻入粉煤灰并且水膠比小于0.36時，混凝土一年膨脹率有的為正值，但一年膨脹率均小于標準規(guī)定的0.04%，沒堿集反應(yīng)發(fā)生。

加入外加劑后混凝土相對膨脹，不是收縮，是因為加入外加后增加了混凝土的密實性，收縮減小。

5.4 加入不同摻量的粉煤灰后堿集料反映的情況

從三種試驗方法均能得出一個結(jié)論，當摻入粉煤灰為膠結(jié)材料的30%時其收縮最大，當粉煤灰摻量為35%，其膨脹率相對增大。從混凝土棱柱體法中體現(xiàn)的是，加入粉煤灰與不加粉煤灰的混凝土比較，加入粉煤灰后其膨脹率增大,收縮減小。在快速法試驗中體現(xiàn)的是，隨著粉煤灰的增加，其膨脹率減少。兩種方法的結(jié)論是矛盾。按規(guī)范要求應(yīng)以混凝土棱柱體法為準，說明加入粉煤灰后增加了混凝土的密實，收縮減小。

5.5 板巖在高水泥用量中（C30以上的混凝土），堿集料反應(yīng)情況

在混凝土棱柱體法中，每立方混凝土提高水泥用量及總灰用量達到470kg/m3、490kg/m3、520kg/m3各組試驗的一年膨脹率均為負值,說明各種集料完全能用于C30 以上的高標號混凝土中，不會發(fā)生堿集反應(yīng)所產(chǎn)生的有害膨脹。

5.6 常用的幾種品牌水泥（劍江、暢達、險峰、廣西魚峰）和高曬料場集料（相對堿活性較大）的堿集料反應(yīng)情況

用以上幾種水泥在砂漿棒長度法試驗中及混凝土棱柱體法試驗中，各組試驗的膨脹率均為負值，沒堿集料反應(yīng)所產(chǎn)生的膨脹。

5.7 檢測在38℃+2℃水中浸泡養(yǎng)護 堿集反應(yīng)情況

用砂漿棒長度法進行了星宇料場、高曬料場，劍江水泥、暢達水泥（堿含量最高0.95%）、險峰水泥，加不同量的粉煤灰或不加粉煤灰共20組試驗均浸泡在38℃+2℃的水中養(yǎng)護，半年膨脹率最高的是用暢達水泥+高曬料場的砂試驗所得的膨脹率0.044%，均小于標準規(guī)定的0.1%，說明這兩種集料可用于長期浸泡在水中的混凝土構(gòu)件中。

6 結(jié)語

在快速法試驗中，各料場集料判為有潛在堿活性的集料。在砂漿棒長度法中和混凝土棱柱體法中試驗，均判為非堿活性試驗，在這種矛盾的結(jié)果中，規(guī)范規(guī)定是以混凝土棱柱體法的試驗結(jié)果為準。從混凝土棱柱體法的試驗結(jié)果中說明了高曬料場、烏細溝料場的集料均為非堿活性集料，可以使用在各種等級混凝土中，也可用于長期浸泡在水中的混凝土構(gòu)件中。