粉煤灰對混凝土骨料堿活性的抑制分析

魯遠(yuǎn)杰

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110006）

在料場勘察過程中，通過堿活性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)C料場骨料存在潛在堿活性危害。本文依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL 352-2006），對C料場混凝土粗細(xì)骨料堿活性試驗(yàn)分析。

1 檢驗(yàn)方法

對骨料堿活性的評定，至今國際上尚無一個一致認(rèn)可的方法，評定方法有巖相法、化學(xué)法、砂漿長度法、混凝土棱柱體法和砂漿棒快速法等[2]。本次工程混凝土粗骨料中巖石成分復(fù)雜，產(chǎn)生堿～骨料反應(yīng)的礦物成分種類多且復(fù)雜，對混凝土骨料堿活性的評定采用巖相法、砂漿棒快速法2種方法進(jìn)行綜合評定[3]。2種試驗(yàn)方法判定標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)缺點(diǎn)見表1。在進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)之前，先進(jìn)行原材料各項(xiàng)性能檢測，合格后方可用于工程堿骨料活性試驗(yàn)。

表1 兩種試驗(yàn)方法判定標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)缺點(diǎn)

2 骨料的堿活性試驗(yàn)

2.1 巖相法

本次堿～骨料反應(yīng)試驗(yàn)對C料場粗骨料中取母巖12組進(jìn)行了巖石薄片鑒定，鑒定結(jié)果見表2。并對該細(xì)骨料進(jìn)行了砂料巖相鑒定[4]，鑒定結(jié)果見表3（篇幅所限，只列舉部分鑒定成果）。

表2 粗骨料母巖薄片鑒定成果表

續(xù)表2

表3 砂料薄片鑒定成果表

通過薄片鑒定，該混凝土粗骨料的巖性主要由細(xì)粒二長花崗巖、亮晶團(tuán)粒生物碎屑灰?guī)r、流紋變晶屑玻屑凝灰?guī)r、弱蝕變復(fù)屑凝灰?guī)r(若絹云母化)、蝕變中細(xì)粒黑云母花崗閃長巖(絹云母、黝簾石化)、蝕變碎?；屑?xì)粒英云閃長巖（絹云母化）、蝕變碎粒化中細(xì)粒英云閃長巖（弱綠泥石化、弱黝簾石化、絹云母化）、微晶粉晶生物碎屑團(tuán)塊灰?guī)r、蝕變中細(xì)粒黑云母花崗閃長巖（絹云母化）、弱蝕變霏細(xì)巖（弱黝簾石化、弱絹云母化）、霏細(xì)巖等、弱蝕變霏細(xì)巖（弱絹云母化）組成；該混凝土細(xì)骨料的巖性主要由花崗巖、灰?guī)r、蝕變閃長玢巖、凝灰?guī)r、安山巖、硅質(zhì)巖以及少量石膏巖等組成。該組混凝土粗細(xì)骨料中均不同程度的含有堿活性巖石，會對工程質(zhì)量造成一定程度的危害。

2.2 砂漿棒快速法

砂漿棒快速法是測定堿～硅酸反應(yīng)的骨料，即把洗除含泥后混凝土骨料破碎成表4所示級配及比例組合的骨料，用42.5普通硅酸鹽水泥與骨料按1∶2.25的重量比混合制成砂漿棒，并且本次堿～硅酸反應(yīng)試驗(yàn)用配比中擬摻入20%、25%、30%粉煤灰替換水泥百分比，按上述配比分別成型試件見圖1，砂漿棒快速法試驗(yàn)用各樣品質(zhì)量表見表5，具體試驗(yàn)步驟見圖2[5]。

表4 砂漿棒快速法試驗(yàn)用砂料級配表

表5 砂漿棒快速法試驗(yàn)用各樣品質(zhì)量表

圖1 成型后的部分試件

圖2 骨料的砂漿棒快速法試驗(yàn)步驟示意圖

砂漿棒快速法試驗(yàn)的評定標(biāo)準(zhǔn)為：在低溫水域中觀測14天的砂漿棒膨脹率（也可將試件延至28天觀測來作最后定論）小于0.1%，則混凝土骨料為非活性骨料，膨脹率大于0.2%，則表明骨料具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料；膨脹率在0.1%～0.2%之間為可疑骨料，需進(jìn)行其他必要的輔助試驗(yàn)[5]，骨料的砂漿棒快速法試驗(yàn)結(jié)果見表6，膨脹曲線見圖3、圖4。

表6 砂漿棒快速法骨料堿活性試驗(yàn)結(jié)果表

圖3 C料場細(xì)骨料時間與膨脹率關(guān)系曲線圖

圖4 C料場粗骨料時間與膨脹率關(guān)系曲線圖

從砂漿棒快速法試驗(yàn)結(jié)果可以看出：經(jīng)過對該組砂漿試件（不摻加粉煤灰）14天的觀測，試件14天的膨脹率增長為0.203%～0.232%之間,該粗、細(xì)骨料均具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料。再通過摻加20%、25%、30%的粉煤灰的試件，14天的膨脹率增長僅為0.017%～0.043%之間，由此可見，通過摻加粉煤灰對骨料的堿活性具有一定的抑制作用，但摻入30%的粉煤灰后，對比試件14天的膨脹率均為0.017%～0.018%，均不大于0.03%。依據(jù)《預(yù)防混凝土堿骨料反應(yīng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)范的要求，對比試件14天的膨脹率均小于0.03%時，可判定抑制骨料堿～硅酸反應(yīng)活性有效。

3 結(jié)論與建議

本次試驗(yàn)對骨料堿活性的評定我們采用了巖相法、砂漿棒快速法來進(jìn)行綜合評定[6]，得到以下結(jié)果：

（1）通過巖相法鑒定結(jié)果表明，C料場混凝土粗細(xì)骨料中均不同程度的含有堿活性巖石，會對工程質(zhì)量造成一定程度的危害。

（2）通過砂漿棒快速法，C料場粗細(xì)骨料試件14天的膨脹率增長為0.203%～0.232%之間，膨脹率大于0.2%，則表明混凝土骨料具有潛在堿活性。

（3）通過摻加粉煤灰對骨料的堿活性具有一定的抑制作用，但摻入30%的粉煤灰后，對比試件14天的膨脹率小于0.03%，抑制骨料堿～硅酸反應(yīng)活性有效。

（4）經(jīng)過砂漿棒快速法試驗(yàn)，該組混凝土粗、細(xì)骨料具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料，考慮到堿～硅酸反應(yīng)是長期反應(yīng)，為確保工程質(zhì)量，并防止混凝土工程產(chǎn)生危害性的堿骨料反應(yīng)，建議工程應(yīng)使用低堿水泥(含堿量小于0.60%)或摻加30%以上的粉煤灰，從而能夠有效的抑制混凝土產(chǎn)生堿～骨料反應(yīng)。