談變質(zhì)巖堿骨料反應(yīng)抑制技術(shù)

夏 怡

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550008)

1 概述

貴州省黔東南地區(qū)盛產(chǎn)變質(zhì)巖，作為混凝土骨料，變質(zhì)巖的抗風(fēng)化及強(qiáng)度是滿足要求的，變質(zhì)巖中含有大量堿活性物質(zhì)，由于堿骨料反應(yīng)速度比較慢，其工程危害在多年以后甚至二十多年才體現(xiàn)。在基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目中為了避免堿骨料反應(yīng)的危害一般不采用變質(zhì)巖作為骨料，尤其針對(duì)貴州的工程項(xiàng)目，都是舍近求遠(yuǎn)采用其他的骨料，增加了工程造價(jià)及施工工期。由此，變質(zhì)巖堿骨料反應(yīng)的抑制技術(shù)研究對(duì)工程項(xiàng)目使用變質(zhì)巖具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 堿骨料反應(yīng)的抑制思路

1)混凝土中的總堿量?；炷林袎A含量的多少是抑制堿骨料反應(yīng)的重要因素。在混凝土配合比設(shè)計(jì)階段應(yīng)將總堿量進(jìn)行合理控制，避免使用高堿水泥、粉煤灰和外加劑等，控制總堿含量在合理范圍內(nèi)。2)粉煤灰或礦物摻合料的增摻?；炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí)的情況下可提高粉煤灰的使用量，可降低混凝土的單位用水量，并對(duì)堿反應(yīng)有很好的抑制效果。3)砂石的石粉含量。為進(jìn)一步對(duì)堿骨料反應(yīng)發(fā)生的條件、空間和幾率加以限制，應(yīng)有效降低砂石中的石粉含量。4)減水劑的選用。采用低堿含量的高效減水劑不僅可減少總堿含量，通過(guò)降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度和密實(shí)度，進(jìn)一步抑制堿骨料的反應(yīng)。5)摻加堿骨料反應(yīng)抑制劑技術(shù)。對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土，可考慮摻入堿骨料反應(yīng)的抑制劑LiOH(國(guó)外有應(yīng)用，成本較高，高標(biāo)號(hào)或重要部位可考慮試驗(yàn))。

3 堿骨料反應(yīng)的抑制試驗(yàn)方案

根據(jù)堿骨料反應(yīng)的抑制技術(shù)思路，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了以下試驗(yàn)方案，研究探討有效的變質(zhì)巖堿骨料反應(yīng)抑制技術(shù)。

3.1 粉煤灰抑制技術(shù)方案

在C20，C30 基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上，進(jìn)行粉煤灰摻量對(duì)抑制堿骨料反應(yīng)及對(duì)其他性能影響的對(duì)比優(yōu)化試驗(yàn)，測(cè)試坍落度、含氣量、容重、觀察混凝土狀態(tài)、測(cè)試混凝土3 d，7 d，28 d 強(qiáng)度，通過(guò)高溫養(yǎng)護(hù)下測(cè)砂漿試件快速膨脹率和混凝土棱柱體法測(cè)試粉煤灰摻量對(duì)堿骨料反應(yīng)的抑制效果。該組試驗(yàn)每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)配合比均需拌合5 組混凝土，按每組15 L 準(zhǔn)備相應(yīng)原材料。砂漿膨脹率試驗(yàn)按每組1 L 準(zhǔn)備原材料。

3.2 石粉含量抑制技術(shù)方案

在C20，C30 基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整機(jī)制砂中的石粉含量進(jìn)行抑制堿骨料反應(yīng)及對(duì)其他性能影響的對(duì)比優(yōu)化試驗(yàn)，測(cè)試坍落度、含氣量、容重、觀察混凝土狀態(tài)、測(cè)試混凝土3 d，7 d，28 d 強(qiáng)度，通過(guò)高溫養(yǎng)護(hù)下測(cè)砂漿試件膨脹率和混凝土棱柱體法測(cè)試控制石粉含量對(duì)堿骨料反應(yīng)的抑制效果。該組試驗(yàn)每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)配合比均需拌合5 組混凝土，按每組15 L 準(zhǔn)備相應(yīng)原材料(如做混凝土棱柱體法檢測(cè)，按每個(gè)配合比做3 個(gè)棱柱體試塊則按拌制混凝土?xí)r每組20 L 準(zhǔn)備相應(yīng)原材料)。砂漿膨脹率試驗(yàn)按每組1 L 準(zhǔn)備原材料。

3.3 高堿環(huán)境下抑制效果技術(shù)方案

在C20，C30 的基準(zhǔn)配合比基礎(chǔ)上，通過(guò)添加NaOH 溶液將水泥的堿含量提高到1%，考察在使用高堿含量水泥的條件下各種堿骨料反應(yīng)的抑制措施對(duì)堿骨料反應(yīng)的抑制效果。該組試驗(yàn)每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)配合比均需拌合5 組混凝土，按每組15 L 準(zhǔn)備相應(yīng)原材料(如做混凝土棱柱體法檢測(cè)，按每個(gè)配合比做3 個(gè)棱柱體試塊則按拌制混凝土?xí)r每組20 L 準(zhǔn)備相應(yīng)原材料)。砂漿膨脹率試驗(yàn)按每組1 L 準(zhǔn)備原材料。

4 變質(zhì)巖堿骨料反應(yīng)抑制情況

4.1 粉煤灰抑制試驗(yàn)

在設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，C20 兩種級(jí)配的混凝土配合比中分別摻入0，20%，30%，40%Ⅱ級(jí)粉煤灰，按超量系數(shù)1.4 超量替代水泥。摻入粉煤灰后，混凝土工作性能大大改善，和易性得以提高;從28 d 強(qiáng)度來(lái)看，C30 混凝土隨著粉煤灰摻量的增加而降低;C20混凝土隨著粉煤灰摻量的增加強(qiáng)度先有提高而后降低。

4.2 石粉含量抑制試驗(yàn)

石粉含量抑制試驗(yàn)中，從混凝土的和易性看，石粉含量為10%的和易性最好，混凝土強(qiáng)度中石粉含量為0 的強(qiáng)度最高。

4.3 高堿環(huán)境下抑制效果技術(shù)試驗(yàn)

在高堿水泥環(huán)境下，原本膨脹率較小的C30 混凝土膨脹率有所增加，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，通過(guò)砂漿棒膨脹率顯示的堿骨料抑制效應(yīng)與低堿水泥條件下一致。表現(xiàn)為粉煤灰摻量越高，砂漿棒膨脹率越低;石粉含量越高，砂漿棒膨脹率越高。而摻入粉煤灰的堿骨料抑制效應(yīng)是相當(dāng)明顯的。通過(guò)摻入粉煤灰和控制石粉含量?jī)煞N手段復(fù)合后，C20 混凝土砂漿棒膨脹率最低僅為基準(zhǔn)混凝土砂漿棒膨脹率的3%。

5 結(jié)語(yǔ)

從前期采用工程項(xiàng)目沿線的原材料，開(kāi)展的系列驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果分析，可以得到如下結(jié)論:1)從抑制混凝土堿骨料反應(yīng)角度出發(fā)，采取大摻量粉煤灰，同時(shí)優(yōu)化配合比參數(shù)，設(shè)計(jì)的低標(biāo)號(hào)變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土配合比可滿足各等級(jí)的混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。2)大摻量摻入粉煤灰，可抑制低標(biāo)號(hào)混凝土中堿骨料反應(yīng)。3)粉煤灰的摻入對(duì)高速公路現(xiàn)場(chǎng)變質(zhì)巖機(jī)制砂石所配制的混凝土的堿骨料反應(yīng)有抑制效應(yīng)，且摻量越大，抑制效果越顯著。4)混凝土堿骨料反應(yīng)中變質(zhì)巖的石粉含量對(duì)其有較大的影響，應(yīng)考慮在高速公路施工配合比中機(jī)制砂的石粉含量不高于10%。5)變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土的堿骨料反應(yīng)長(zhǎng)期效果應(yīng)進(jìn)一步試驗(yàn)測(cè)定、觀察與驗(yàn)證，并與混凝土棱柱體試驗(yàn)方法的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證。另外，不同類(lèi)型的礦物摻合料與來(lái)源，造成試驗(yàn)結(jié)果也不一致，應(yīng)進(jìn)一步驗(yàn)證、優(yōu)選。6)對(duì)高速公路沿線變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土工程，應(yīng)從骨料活性、混凝土工程等級(jí)、應(yīng)用環(huán)境、混凝土強(qiáng)度等級(jí)及類(lèi)型對(duì)混凝土進(jìn)行分類(lèi)，采取不同的堿骨料反應(yīng)預(yù)防與抑制方法及技術(shù)，可以有效控制變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土的堿骨料反應(yīng)，從而滿足高速公路工程的需求。

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