王藝華

摘要：堿-骨料反應(yīng)引起的混凝土膨脹、開(kāi)裂甚至破壞已引起各國(guó)的廣泛關(guān)注。堿集料破壞具有混凝土結(jié)構(gòu)逐漸開(kāi)裂和不可修復(fù)終止的特點(diǎn)。為了保證混凝土工程的耐久性，防止堿骨料的破壞，施工前對(duì)骨料的堿活性進(jìn)行評(píng)價(jià)是非常重要的。因此，堿骨料的測(cè)試和評(píng)價(jià)方法已成為混凝土堿骨料反應(yīng)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方面。

關(guān)鍵詞：堿活性;試驗(yàn)方法;測(cè)長(zhǎng)法;可靠性

由堿骨料反應(yīng)造成的混凝土膨脹、開(kāi)裂甚至破壞已經(jīng)引起了各國(guó)的普遍重視，目前堿活性檢驗(yàn)方法主要有巖相法、化學(xué)法和測(cè)長(zhǎng)法等，這些方法對(duì)保證混凝土耐久性起到積極作用，但也存在其本身缺陷。

一、概述

目前各國(guó)堿活性的檢驗(yàn)方法主要有三類：一是巖相法，通過(guò)巖相鑒定骨料中是否含有活性礦物組分，并確定活性礦物種類——硅酸類或碳酸鹽類，以定性分析為主;二是化學(xué)法，測(cè)定骨料在堿液中的二氧化硅的溶出量以及反應(yīng)消耗掉的堿量;三是測(cè)長(zhǎng)法，測(cè)定骨料與堿反應(yīng)后發(fā)生的膨脹率大小。這些方法對(duì)鑒定骨料堿活性、保證混凝土工程耐久性起到了積極的作用，但也存在錯(cuò)判、漏判的情況。為此，不少學(xué)者從不同角度對(duì)堿骨料活性的試驗(yàn)方法進(jìn)行了評(píng)述，對(duì)RILEM標(biāo)準(zhǔn)、ASTM標(biāo)準(zhǔn)和CSA標(biāo)準(zhǔn)中集料堿活性檢測(cè)方法進(jìn)行了比較。對(duì)3種料場(chǎng)的骨料進(jìn)行了堿活性試驗(yàn)方法的比較，結(jié)果表明不同方法的結(jié)果并不一致，ASTM C227方法僅反映了骨料的短期行為，對(duì)慢膨脹活性骨料，應(yīng)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間或提高反應(yīng)速度，則可與壓蒸法得出一致結(jié)論。評(píng)述了多種ASTM試驗(yàn)方法的特點(diǎn)，并提出快速測(cè)長(zhǎng)法是主流趨勢(shì)。城市建設(shè)規(guī)模較大，由于堿骨料反應(yīng)破壞的不可修復(fù)性，為避免混凝土工程質(zhì)量隱患，市建委要求對(duì)進(jìn)滬骨料的堿活性進(jìn)行評(píng)定。核電建設(shè)進(jìn)入高潮，核電要求對(duì)骨料的堿活性進(jìn)行專項(xiàng)鑒定。自 開(kāi)工建設(shè)以來(lái)。投資規(guī)模十分巨大，工程對(duì)骨料堿活性作出了嚴(yán)格且切合實(shí)際的規(guī)定。在大量的堿活性試驗(yàn)評(píng)定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某些方法太過(guò)嚴(yán)格，對(duì)工程選擇骨料造成極大困擾;而某些方法的可操作性、可靠性存在問(wèn)題。為此展開(kāi)了堿骨料反應(yīng)試驗(yàn)方法研究，并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

二、ASTM C1260堿骨料反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（快速砂漿棒法）

ASTM C1260骨料潛在堿活性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（快速砂漿棒法）是被我國(guó)許多標(biāo)準(zhǔn)采納的快速試驗(yàn)方法，其標(biāo)準(zhǔn)如下：14 d膨脹率若小于0.10%，大概率可以判定為無(wú)潛在堿-硅酸鹽反應(yīng)危害;14 d膨脹率若大于0.20%，可判定為有潛在堿骨料反應(yīng)危害;14 d膨脹率若在0.10%～0.20%，判定為疑似堿骨料反應(yīng)，可延長(zhǎng)80℃、1 mol/L的NaOH溶液中養(yǎng)護(hù)期至28 d，當(dāng)28 d膨脹率大于0.20%時(shí)，判定為有潛在堿-硅酸鹽反應(yīng)危害。對(duì)該方法進(jìn)行可靠性研究時(shí)，選取不同巖相（流紋巖、安山巖、石英砂巖、凝灰?guī)r、板巖、花崗巖等）骨料樣品，分別按ASTM C1260和國(guó)內(nèi)公認(rèn)較為嚴(yán)格的CECS 48：93《砂、石堿活性快速試驗(yàn)方法》進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，按CECS 48：93判定為活性骨料的，按ASTM C1260也判定為活性骨料;按CECS 48：93判定為非活性骨料的，按ASTM C1260部分判定為活性骨料，部分判定為非活性骨料。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)14 d膨脹率在0.10%～0.20%時(shí)，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)至28 d的膨脹率全部大于0.20%，即可疑骨料全部判定為活性骨料。由此可見(jiàn)，ASTM C1260方法太過(guò)嚴(yán)格，可能造成對(duì)非活性骨料的錯(cuò)判，從而對(duì)建設(shè)工程選擇骨料造成極大困擾。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采納了這個(gè)研究結(jié)果，在采用ASTM C1260時(shí)，對(duì)其判據(jù)作出了部分修改，改為“當(dāng)14 d膨脹率在0.10%～0.20%時(shí)，不能最終判定有潛在堿-硅酸鹽反應(yīng)危害，可以按砂漿棒法再進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)判定”。

三、使用較廣泛的堿骨料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

堿骨料反應(yīng)分為堿-硅酸鹽反應(yīng)和堿-碳酸鹽反應(yīng) 2 類，2 類活性礦物的堿活性反應(yīng)機(jī)理完全不同，適用的測(cè)試方法亦不同。ASTM C295 骨料堿活性巖相檢驗(yàn)方法適用于堿-硅酸鹽反應(yīng)和堿-碳酸鹽反應(yīng)活性礦物。該方法是把骨料磨制成光薄片，在顯微鏡下鑒定礦物組成、巖石結(jié)構(gòu)等，并測(cè)定活性礦物組分的量及分布;對(duì)于巖相鑒定為不含活性礦物的巖石，可評(píng)定為非活性骨料;對(duì)于巖相鑒定為含活性礦物的巖石，需要進(jìn)一步用其它方法試驗(yàn)判定。這是以定性為主且被國(guó)際公認(rèn)的方法，各國(guó)都把它列為標(biāo)準(zhǔn)。ASTM C289 骨料潛在堿活性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（化學(xué)法），適用于堿-硅酸鹽反應(yīng)活性骨料。該方法主要測(cè)定磨細(xì)骨料在堿溶液中的二氧化硅溶出量以及消耗掉的堿量;但該方法特別容易受到碳酸鹽等非硅質(zhì)組分的干擾，而工程用骨料極大部分含有碳酸鹽組分。加拿大、澳大利亞等國(guó)已取消這種方法，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建工、公路等行業(yè)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)也已取消這種方法。ASTM C227 骨料潛在堿活性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（砂漿棒法），適用于堿-硅酸鹽反應(yīng)活性骨料。該方法將骨料制成砂漿棒，測(cè)定在 40 ℃條件下的膨脹率，需要 3～12 個(gè)月時(shí)間。該方法周期長(zhǎng)，適用于高活性、快膨脹骨料。我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都有采用這種方法。ASTM C1260 骨料潛在堿活性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（快速砂漿棒法），適用于堿-硅酸鹽反應(yīng)活性骨料。該方法是在 ASTMC227 的基礎(chǔ)上將養(yǎng)護(hù)溫度提高到 80 ℃，并將砂漿棒試體浸泡在1 mol/L 的 NaOH 溶液中。該方法被許多國(guó)家采用，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都有采用，但由于該方法太嚴(yán)格，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在判定上作了修改。ASTM C586 碳酸鹽骨料潛在堿活性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（巖石柱法），適用于堿-碳酸鹽反應(yīng)活性骨料。該方法鉆取互相垂直的圓柱體巖石試件[直徑不小于 7.5 mm，高（35±5）mm] 3 個(gè)，浸泡在 1 mol/L 的 NaOH 溶液中，定期測(cè)定試件的膨脹率，試驗(yàn)周期為 84 d?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都有采用這種方法，但由于該方法試件尺寸小，加工難度大，測(cè)量重復(fù)性差，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將這種方法進(jìn)行了改進(jìn)。

四、堿骨料反應(yīng)試驗(yàn)方法研究成果應(yīng)用

骨料堿活性評(píng)定。建設(shè)工程用骨料全部來(lái)自周邊地區(qū)，大量堿活性試驗(yàn)結(jié)果表明：一部分建設(shè)工程用骨料以安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖等火成巖為主，少部分為砂巖、板巖;極大部分骨料含有堿-硅酸鹽反應(yīng)活性礦物，活性礦物組分主要為微晶石英、隱晶質(zhì)熔巖物質(zhì)、波狀消光石英、燧石等活性礦物，未發(fā)現(xiàn)蛋白石等高活性礦物。經(jīng)快速法堿活性測(cè)試，大部分骨料14 d膨脹率大于0.20%，存在潛在堿骨料反應(yīng)危害;少量骨料14 d膨脹率在0.10%～0.20%，為可疑骨料;14 d膨脹率小于0.10%的非活性骨料占比很小。由于混凝土骨料用量大、價(jià)格低，運(yùn)輸成本占比很高，存在供應(yīng)半徑問(wèn)題，因此，極大部分建設(shè)工程只能使用堿活性骨料，對(duì)骨料堿活性的準(zhǔn)確評(píng)定，有利于采取積極的預(yù)防措施，從而避免建設(shè)工程堿骨料破壞問(wèn)題的發(fā)生。

總之，堿骨料反應(yīng)試驗(yàn)方法研究提高了堿活性評(píng)定結(jié)果的可靠性、準(zhǔn)確性。研究成果應(yīng)用于對(duì)建設(shè)工程用骨料的堿活性評(píng)定工作中，得到了有關(guān)國(guó)家監(jiān)督監(jiān)管部門的高度認(rèn)可，有利于工程采取積極的預(yù)防措施，避免遭受堿骨料破壞損失。

參考文獻(xiàn)

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