骨料碱活性及碱骨料反应抑制有效性试验研究
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[摘 要]文章以岩相分析法对不同骨料碱性含量砂浆膨胀率的发展规律，对具有潜在危害性反应的活性骨料掺合粉煤灰进行抑制试验。结果表明，有大部分骨料的碱活性组分含量超过一定数量的时候存在潜在的危害性，掺合20%以上的粉煤灰能够有较好的抑制作用。本试验旨在为工程使用骨料安全评估提供依据，如果在工程无法进行膨胀性试验时，可以参照本研究的结果进行预判。
[关键词]岩相分析；骨料碱活性；抑制
中图分类号：R136.3+5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0362-01
混凝土耐久性在很大程度上会受到碱骨料反应的影响，而判定骨料质量主要是根据碱活性评价。非活性的骨料不会导致碱骨料反应，而如果是活性骨料或者其中有部分骨料是活性的，则极有可能导致碱骨料反应的出现，混凝土从而会出现不均匀开裂、膨胀。所以，在选择骨料的时候必须要对其碱活性进行测定，以此来保证混凝土的耐久性，而在很多情况下不可避免的会有活性骨料的存在，所以就需要采取一定的措施来抑制碱骨料反应。碱骨料反应包括碱硅酸反应以及碱碳酸盐反应两种，目前在业内对抑制碱骨料反应经常采用掺合粉煤灰来进行。工程在使用骨料的时候必须要对其碱活性进行测定，而很多工程由于各种因素无法进行碱活性测定，所以，文章对一些常用的骨料采用岩相分析法进行碱活性测定，旨在为无法进行碱活性测定的工程提供预判依据。
1.材料与方法
1.1 材料
水泥、粉煤灰、骨料。骨料选择常用的石英砂岩、火山凝灰岩、绿泥绢云千枚岩、凝灰角砾岩。
1.2 方法
岩相分析法以《水工混凝土试验规程》中的相关规定为依据，测长法以《水工混凝土试验规程》中的相关规定为依据。在具有潜在危害性反应的骨料中掺合粉煤灰，分析粉煤灰掺合量对抑制碱骨料反应的效果。
2.结果与分析
2.1 岩相分析结果
①石英砂岩试验结果
石英砂岩结构坚硬、密实，呈深灰色，石英是主要构成成份，为不规则粒状，粒间有绢云母以及部分褐铁矿和赤铁矿。微晶石英是适应砂岩中主要的碱活性成份，含量为10%左右。其显微镜图片见图1。
②火山凝灰岩试验结果
试验用火山凝灰岩呈黑灰色，结构坚硬、密实，受风化程度低，通过肉眼能够观察到表明存在细小的结晶物质。通过显微镜观察可知，凝灰岩以隐晶质为主，其间有石英颗粒和碎石（见图2）。隐微晶石英为主要的碱活性成份，含量为18%左右。
③绿泥绢云千枚岩试验结果
试验用绿泥绢云千枚岩主要包括绿泥石、绢云母、石英以及碎石等，结构为鳞片状、瘤状、颗粒状以及千枚状（见图3）。其中的石英大多数是微晶石英，也是碱活性的主要成份，含量为23%左右。
④凝灰角砾岩试验结果
试验用凝灰角砾岩为不同的岩屑构成，这些岩屑为角砾状，通过分析可知，这些岩屑为花岗岩、花岗斑岩、火山岩以及隧石等（见图4），由泥质将其胶结在一块。微晶石英为主要碱活性成分为，含量23%左右。
通过对以上4种骨料岩相分析表明，均含有碱活性成份，非常有可能引起碱骨料反应，因此，需要通过膨胀试验进一步测定其碱活性。
2.2 骨料碱活性检验试验结果
对以上试验选用的4种骨料进行砂浆棒快速法试验，结果显示，4种骨料14d的膨胀率均为0.15%以上，28d的膨胀率均高于0.3%，根据《水工混凝土试验规程》的规定可知，以上4种骨料均具有潜在危害性。
2.3 骨料碱活性抑制试验结果
砂浆棒快速法依据《水工混凝土试验规程》中的相关规定，采用一定量的粉煤灰掺合到水泥中，研究不同量的粉煤灰对以上4种骨料碱硅酸反应的抑制效果。本次试验分别在水泥中参入了0、10%、20%以及30%的粉煤灰，研究其不同掺合量下骨料的碱硅酸反应膨胀情况。
通过试验结果可知，在碱含量一样的情况下，4种骨料的碱骨料反应膨胀率均显示为粉煤灰掺合量越大膨胀率越小，粉煤灰掺合量超过20%的时候出现了明显的抑制作用，由此可知，粉煤灰掺合量越大其对碱骨料反应的抑制效果就越明显。
通过本次试验的数据结果显示，石英砂岩的砂浆棒快速法试验结果是：在没有掺合粉煤灰的情况下，其14d的膨胀率为0.189%，28d的膨胀率为0.366%；而当粉煤灰掺合量达到30%的时候，其14d的膨胀率为0.018%，28d的膨胀率为0.026%，其膨胀抑制率均超过了90%，效果十分明显；火山凝灰岩的砂浆棒快速法试验结果是：在没有掺合粉煤灰的情况下，其14 d的膨胀率为0.261%，28d的膨胀率为0.319%，而当粉煤灰掺合量达到30%的时候，其14d的膨胀率为0.009%，28d的膨胀率为0.019%，其膨胀抑制率超过了90%，效果十分明显；绿泥绢云千枚岩的砂浆棒快速法试验结果为：在没有掺合粉煤灰的情况下，其14d的膨胀率为0.181%，28d的膨胀率为0.300%，而当粉煤灰掺合量达到20%的时候，其14d的膨胀率为0.010%，28d的膨胀率为0.025%，膨胀抑制率均超过了90%，效果非常明显；凝灰角砾岩的砂浆棒快速法试验结果为：在没有掺合粉煤灰的情况下，其14 d的膨胀率为0.270%，28d的膨胀率为0.456%，而当粉煤灰掺合量达到30%的时候，其14d的膨胀率为0.009%，28d的膨胀率为0.028%，膨胀抑制率超过了90%，效果非常明显。
3.结论
通过本次试验可以得知，岩相分析显示，本次试验选取的4种骨料中均含有不同量的碱活性成份，以微晶石英为主，很可能引起起碱硅酸反应。通过进一步的砂浆棒快速法试验，其结果显示，以上4种骨料均具有具有潜在危害性。
同时，通过砂浆棒快速法对粉煤灰抑制碱活性进行试验，结果显示，粉煤灰掺合量越大膨胀率越小，粉煤灰掺合量超过20%的时候出现了明显的抑制作用，由此可知，粉煤灰掺合量越大其对碱骨料反应的抑制效果就越明显。这个能够为没有条件进行膨胀试验的工程提供一些参考依据，当骨料中的碱活性成份含量与本试验骨料中的含量相近的时候，可以初步判定为具有潜在危害性，可通过掺合粉煤灰进行抑制。但由于不同工程使用的骨料差距很大，本次试验结果只能作为初步判断依据，还需要根据进一步的试验来确定相应的碱活性抑制方法。
参考文献：
[1] 慈军，李双喜，陈国新.骨料碱活性快速检验及抑制试验研究[J].人民黄河，2010 （1） ：120一121
[2] 李北星，胡晓曼.砂岩骨料的碱活性检测与抑制试验[J].武汉大学学报，2016（1）： 61一71