骨料碱活性快速检验及抑制试验研究

第32卷第1期　　　　　　　　　　　　　　　　　　人　民　黄　河　　　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.32,No.1　　2010年1月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　YELLOW　RIVER　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Jan.,2010　　

【水利水电工程】

骨料碱活性快速检验及抑制试验研究

慈　军,李双喜,陈国新

(新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐830052)

摘　要:采用砂浆棒快速法对新疆乌鲁木齐地区的骨料进行了碱活性试验,,骨料均不同程度地存在碱活性,。关　键　词:快速砂浆棒法;碱骨料反应;碱活性;掺和料

中图分类号:TU528.042　　　文献标识码:A/.21379.2010.01.057　　、应

[1]

表1　砂料快速法碱活性试验结果

骨料编号

3d

S1S2

0.0410.024

7d0.1580.117

膨胀率/%

14d0.3270.246

21d0.4120.321

28d0.4780.405

。,反应生成物吸水膨胀使

,将导致混凝土失去设计性能。活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布,一旦发生碱骨料反应,混凝土内各部分均产生膨胀应力,混凝土自身将胀裂,发展严重的只能拆除,无法补救,因此碱骨料反应又被称为混凝土

[2]的“癌症”。

表2　石料快速法碱活性试验结果

骨料编号

G1-1G1-2G2-1G2-2

骨料名称

3d

7d0.2420.1640.1620.171

14d0.3810.2550.2890.312

21d0.4620.2960.3780.391

28d0.5580.3370.4540.462

膨胀率/%

发生混凝土碱骨料反应的必要条件:①骨料中含有碱活性成分;②混凝土中碱含量较高;③混凝土所处环境有水或潮湿。碱活性骨料的存在是混凝土发生碱骨料反应的首要条件,因此对骨料碱活性的检验在判断混凝土是否存在碱骨料反应中显得尤为重要。在检验骨料碱活性的各类方法中,砂浆棒快速法可以在较短时间内检验出骨料的碱活性,从而为工程的施工设计提供依据和保障。

笔者对乌鲁木齐地区各类工程使用的骨料进行了碱活性检验,同时还进行了掺粉煤灰的抑制骨料碱活性试验。

砂岩

凝灰岩砂岩糜棱岩

0.0610.0630.0660.073

　　从表1可以看出,试样S1的14d膨胀率为0.327%,试样

S2的14d膨胀率为0.246%,均大于0.2%,为具有潜在危害性

的碱活性骨料。从表2可以看出,试样G1-1、G1-2、G2-1、

G2-2的14d膨胀率分别为0.381%、0.255%、0.289%和0.312%,均大于0.2%,为具有潜在危害性的碱活性骨料。综

1　骨料碱活性检测试验

分别取两个料场的粗、细骨料进行碱活性检验,在C1料场选取有代表性的砂S1和石G1-1、G1-2;在C2料场选取有代表性的砂S2和石G2-1、G2-2。试验采用新疆水泥厂生产的

42.5MPa的P.Ⅱ型硅酸盐水泥,该水泥含碱量未达到规范要

上可判定,上述6种骨料均为具有潜在危害性的碱活性骨料。

2　骨料碱活性抑制试验

工程中通常采用掺加超细掺和料来抑制碱骨料反应[3],常用的超细掺和料有矿渣、粉煤灰、硅粉等。超细掺和料品种选择首先要遵守就近原则,即尽量选择当地或就近材料,以减少运输费用,降低混凝土工程造价,同时要注意选择供应与来源有保障的超细掺和料品种。综合考虑以上因素,决定选用粉煤灰作为掺和料来研究其对骨料碱活性的抑制效果。试验中采用30%的粉煤灰替代水泥,水胶比为0.40,按试验规程要求

　收稿日期:2009201220

　基金项目:新疆水利水电工程重点学科基金资助项目(xjzdsk-2002-10-05);新疆高校科研计划重点项目(xjedu2005I09)。

　作者简介:慈军(1977—),男,河北阜城人,讲师,主要从事建筑材料方面的研究工作。

　E2mail:[email protected]

求的0.9%±0.1%,因此还需掺10%的NaOH溶液将该水泥的

[3]

碱含量调至0.9%±0.1%。按试验规程的要求,水泥∶试验

用砂=1∶2.25,砂浆水灰比为0.47,制备成3个25.4mm×

25.4mm×285mm的试件。24h后脱模测量基准长度,然后将

试件置于(80±2)℃高湿条件下养护,再分别测量养护龄期为

3、7、14d的试件长度,最后评定14d的膨胀率是否超过0.2%,

如果超过,则可初步判定骨料具有碱活性,如果14d的膨胀率为0.1%～0.2%,可将试件测试周期延长至28d。为验证试验结果的准确性,笔者将试件测量龄期延长至28d,从试件成型后分别测骨料3、7、14、21、28d的膨胀率,结果见表1、表2。

・120・

人民黄河　2010年第1期

水泥碱含量如未到达1.2%时,可掺浓度为10%的NaOH溶液,将含碱量调至1.2%±0.05%,并掺加高效减水剂。按砂浆棒快速法分别对砂浆试件进行膨胀率测定,以此来判定掺加适量粉煤灰的混凝土对碱骨料反应的抑制作用。

骨料

编号

G1-1G1-2G2-1G2-2

表4　掺30%粉煤灰石料快速法碱活性试验结果

骨料

名称砂岩凝灰岩砂岩糜棱岩

膨胀率/%

3d0.0110.0000.0160.002

7d0.0420.0100.0410.023

14d0.0790.0340.0590.054

21d0.1410.0570.0780.081

28d0.1620.0730.0980.092

2.1　砂料碱活性抑制试验

采用30%的粉煤灰替代水泥,与待测的砂料拌制成砂浆

(DL/T5151—棒,严格按照《水工混凝土砂石骨料试验规程》

2001)中骨料碱活性检验砂浆棒快速法的有关规定进行抑制试

3　碱活性抑制原理分析

对于存在碱活性的骨料,通常采用的方法是掺入超细掺和料来抑制碱骨料反应,其原理就是活性混合材料吸收水泥和外,而且这种效,说明这些碱有利于激发上,[4]。从,实际上是上述掺和料吸收,使混。此外,也有试验证明,对于快速法在(80±2)℃的高温下进行骨料的碱活性鉴定时可能会将非活性骨料误判为碱活性骨料,因此骨料最终是否具有碱活性还需要进一步通过砂浆棒慢速法来鉴定。

验,结果表明粉煤灰抑制膨胀的效果非常明显(见表3)。

表3　掺30%粉煤灰砂料快速法碱活性试验结果

骨料编号

S1S2

膨胀率/%

3d0.0080.010

7d0.0370.020

14d0.0720.048

21d0.0930.071

28d0.0970.084

　　从表3可以看出:掺30%的粉煤灰后,试样S1的14d率为0.072%,试样S2的14d膨胀率,均小0.2%;试样S1的28d膨胀

率为0.084%,.,效抑制骨料的碱活性,。

2.2　石料碱活性抑制试验

同样采用30%的粉煤灰替代水泥,与拟选用的石料拌制成砂浆棒,严格按照《水工混凝土砂石骨料试验规程》中骨料碱活性检验砂浆棒快速法的有关规定进行抑制试验,结果表明粉煤灰抑制骨料膨胀的效果非常明显(见表4)。

从表4可以看出:掺30%的粉煤灰后,试样G1-1、G1-2、G2-1、G2-2的14d膨胀率均小于0.2%,并且28d膨胀率

参考文献:

[1]　王增忠.混凝土碱集料反应及耐久性研究[J].混凝土,2001(8):16-18.[2]　吴定燕,王海峰,饶美鹃.混凝土骨料碱活性及掺粉煤灰抑制效果研究[J].

混凝土,2008(1):69-72.

[3]　刘崇熙,文梓芸.混凝土碱-骨料反应[M].广州:华南理工大学出版社,

1995.

[4]　魏风艳,许仲梓.粉煤灰抑制ASR的机制[J].材料科学与工程学报,2005,

23(5):537-541.

也均小于0.2%,因此掺入一定比例的粉煤灰可以有效抑制骨料的碱活性。

【责任编辑　张华岩　潘　乐】

(上接第119页)

表3　高分子防水防护粘结材料抗冰拔试验结果

试件编号

A1A2A3B1B2B3

造成的松散剥落现象,同时对坝体起到抗冻防护及美观的作用;施工工序简单,施工费用低。

截面面积/

mm[***********]2

脱落拉力/

kN0.0070.0040.0060.0030.0040.005

粘结强度/

MPa0.0140.0080.0120.0060.0090.011

参考文献:

[1]　王旭,谢新生,戴文胜,等.砌石拱坝的病害整治措施探讨[J].水电站设计,

2006(1):111-114.

[2]　郎敏.东垄水库砌石拱坝除险加固设计[J].浙江水利科技,2006(1):59-61.

[3]　肖艳,张光科,刘超.石城子水库砌石拱坝除险加固设计[J].西北水电,

2007(4):34-36.

[4]　周子昌.聚合物水泥砂浆在混凝土修补中的应用[J].水利水电技术,1994

(11):59-63.

[5]　许立军.聚合物水泥砂浆的研究及应用[J].中外建筑,2007(5):106-109.

3　结　语

对乌拉斯台水库浆砌石拱坝的除险加固整治设计进行研究,结果表明:应用聚合物砂浆及高分子防水防护涂层表面处理方法可有效地解决坝体渗漏、坝体表面混凝土冻融、碳化等

【责任编辑　张华岩】

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第32卷第1期　　　　　　　　　　　　　　　　　　人　民　黄　河　　　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.32,No.1　　2010年1月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　YELLOW　RIVER　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Jan.,2010　　

【水利水电工程】

骨料碱活性快速检验及抑制试验研究

慈　军,李双喜,陈国新

(新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐830052)

摘　要:采用砂浆棒快速法对新疆乌鲁木齐地区的骨料进行了碱活性试验,,骨料均不同程度地存在碱活性,。关　键　词:快速砂浆棒法;碱骨料反应;碱活性;掺和料

中图分类号:TU528.042　　　文献标识码:A/.21379.2010.01.057　　、应

[1]

表1　砂料快速法碱活性试验结果

骨料编号

3d

S1S2

0.0410.024

7d0.1580.117

膨胀率/%

14d0.3270.246

21d0.4120.321

28d0.4780.405

。,反应生成物吸水膨胀使

,将导致混凝土失去设计性能。活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布,一旦发生碱骨料反应,混凝土内各部分均产生膨胀应力,混凝土自身将胀裂,发展严重的只能拆除,无法补救,因此碱骨料反应又被称为混凝土

[2]的“癌症”。

表2　石料快速法碱活性试验结果

骨料编号

G1-1G1-2G2-1G2-2

骨料名称

3d

7d0.2420.1640.1620.171

14d0.3810.2550.2890.312

21d0.4620.2960.3780.391

28d0.5580.3370.4540.462

膨胀率/%

发生混凝土碱骨料反应的必要条件:①骨料中含有碱活性成分;②混凝土中碱含量较高;③混凝土所处环境有水或潮湿。碱活性骨料的存在是混凝土发生碱骨料反应的首要条件,因此对骨料碱活性的检验在判断混凝土是否存在碱骨料反应中显得尤为重要。在检验骨料碱活性的各类方法中,砂浆棒快速法可以在较短时间内检验出骨料的碱活性,从而为工程的施工设计提供依据和保障。

笔者对乌鲁木齐地区各类工程使用的骨料进行了碱活性检验,同时还进行了掺粉煤灰的抑制骨料碱活性试验。

砂岩

凝灰岩砂岩糜棱岩

0.0610.0630.0660.073

　　从表1可以看出,试样S1的14d膨胀率为0.327%,试样

S2的14d膨胀率为0.246%,均大于0.2%,为具有潜在危害性

的碱活性骨料。从表2可以看出,试样G1-1、G1-2、G2-1、

G2-2的14d膨胀率分别为0.381%、0.255%、0.289%和0.312%,均大于0.2%,为具有潜在危害性的碱活性骨料。综

1　骨料碱活性检测试验

分别取两个料场的粗、细骨料进行碱活性检验,在C1料场选取有代表性的砂S1和石G1-1、G1-2;在C2料场选取有代表性的砂S2和石G2-1、G2-2。试验采用新疆水泥厂生产的

42.5MPa的P.Ⅱ型硅酸盐水泥,该水泥含碱量未达到规范要

上可判定,上述6种骨料均为具有潜在危害性的碱活性骨料。

2　骨料碱活性抑制试验

工程中通常采用掺加超细掺和料来抑制碱骨料反应[3],常用的超细掺和料有矿渣、粉煤灰、硅粉等。超细掺和料品种选择首先要遵守就近原则,即尽量选择当地或就近材料,以减少运输费用,降低混凝土工程造价,同时要注意选择供应与来源有保障的超细掺和料品种。综合考虑以上因素,决定选用粉煤灰作为掺和料来研究其对骨料碱活性的抑制效果。试验中采用30%的粉煤灰替代水泥,水胶比为0.40,按试验规程要求

　收稿日期:2009201220

　基金项目:新疆水利水电工程重点学科基金资助项目(xjzdsk-2002-10-05);新疆高校科研计划重点项目(xjedu2005I09)。

　作者简介:慈军(1977—),男,河北阜城人,讲师,主要从事建筑材料方面的研究工作。

　E2mail:[email protected]

求的0.9%±0.1%,因此还需掺10%的NaOH溶液将该水泥的

[3]

碱含量调至0.9%±0.1%。按试验规程的要求,水泥∶试验

用砂=1∶2.25,砂浆水灰比为0.47,制备成3个25.4mm×

25.4mm×285mm的试件。24h后脱模测量基准长度,然后将

试件置于(80±2)℃高湿条件下养护,再分别测量养护龄期为

3、7、14d的试件长度,最后评定14d的膨胀率是否超过0.2%,

如果超过,则可初步判定骨料具有碱活性,如果14d的膨胀率为0.1%～0.2%,可将试件测试周期延长至28d。为验证试验结果的准确性,笔者将试件测量龄期延长至28d,从试件成型后分别测骨料3、7、14、21、28d的膨胀率,结果见表1、表2。

・120・

人民黄河　2010年第1期

水泥碱含量如未到达1.2%时,可掺浓度为10%的NaOH溶液,将含碱量调至1.2%±0.05%,并掺加高效减水剂。按砂浆棒快速法分别对砂浆试件进行膨胀率测定,以此来判定掺加适量粉煤灰的混凝土对碱骨料反应的抑制作用。

骨料

编号

G1-1G1-2G2-1G2-2

表4　掺30%粉煤灰石料快速法碱活性试验结果

骨料

名称砂岩凝灰岩砂岩糜棱岩

膨胀率/%

3d0.0110.0000.0160.002

7d0.0420.0100.0410.023

14d0.0790.0340.0590.054

21d0.1410.0570.0780.081

28d0.1620.0730.0980.092

2.1　砂料碱活性抑制试验

采用30%的粉煤灰替代水泥,与待测的砂料拌制成砂浆

(DL/T5151—棒,严格按照《水工混凝土砂石骨料试验规程》

2001)中骨料碱活性检验砂浆棒快速法的有关规定进行抑制试

3　碱活性抑制原理分析

对于存在碱活性的骨料,通常采用的方法是掺入超细掺和料来抑制碱骨料反应,其原理就是活性混合材料吸收水泥和外,而且这种效,说明这些碱有利于激发上,[4]。从,实际上是上述掺和料吸收,使混。此外,也有试验证明,对于快速法在(80±2)℃的高温下进行骨料的碱活性鉴定时可能会将非活性骨料误判为碱活性骨料,因此骨料最终是否具有碱活性还需要进一步通过砂浆棒慢速法来鉴定。

验,结果表明粉煤灰抑制膨胀的效果非常明显(见表3)。

表3　掺30%粉煤灰砂料快速法碱活性试验结果

骨料编号

S1S2

膨胀率/%

3d0.0080.010

7d0.0370.020

14d0.0720.048

21d0.0930.071

28d0.0970.084

　　从表3可以看出:掺30%的粉煤灰后,试样S1的14d率为0.072%,试样S2的14d膨胀率,均小0.2%;试样S1的28d膨胀

率为0.084%,.,效抑制骨料的碱活性,。

2.2　石料碱活性抑制试验

同样采用30%的粉煤灰替代水泥,与拟选用的石料拌制成砂浆棒,严格按照《水工混凝土砂石骨料试验规程》中骨料碱活性检验砂浆棒快速法的有关规定进行抑制试验,结果表明粉煤灰抑制骨料膨胀的效果非常明显(见表4)。

从表4可以看出:掺30%的粉煤灰后,试样G1-1、G1-2、G2-1、G2-2的14d膨胀率均小于0.2%,并且28d膨胀率

参考文献:

[1]　王增忠.混凝土碱集料反应及耐久性研究[J].混凝土,2001(8):16-18.[2]　吴定燕,王海峰,饶美鹃.混凝土骨料碱活性及掺粉煤灰抑制效果研究[J].

混凝土,2008(1):69-72.

[3]　刘崇熙,文梓芸.混凝土碱-骨料反应[M].广州:华南理工大学出版社,

1995.

[4]　魏风艳,许仲梓.粉煤灰抑制ASR的机制[J].材料科学与工程学报,2005,

23(5):537-541.

也均小于0.2%,因此掺入一定比例的粉煤灰可以有效抑制骨料的碱活性。

【责任编辑　张华岩　潘　乐】

(上接第119页)

表3　高分子防水防护粘结材料抗冰拔试验结果

试件编号

A1A2A3B1B2B3

造成的松散剥落现象,同时对坝体起到抗冻防护及美观的作用;施工工序简单,施工费用低。

截面面积/

mm[***********]2

脱落拉力/

kN0.0070.0040.0060.0030.0040.005

粘结强度/

MPa0.0140.0080.0120.0060.0090.011

参考文献:

[1]　王旭,谢新生,戴文胜,等.砌石拱坝的病害整治措施探讨[J].水电站设计,

2006(1):111-114.

[2]　郎敏.东垄水库砌石拱坝除险加固设计[J].浙江水利科技,2006(1):59-61.

[3]　肖艳,张光科,刘超.石城子水库砌石拱坝除险加固设计[J].西北水电,

2007(4):34-36.

[4]　周子昌.聚合物水泥砂浆在混凝土修补中的应用[J].水利水电技术,1994

(11):59-63.

[5]　许立军.聚合物水泥砂浆的研究及应用[J].中外建筑,2007(5):106-109.

3　结　语

对乌拉斯台水库浆砌石拱坝的除险加固整治设计进行研究,结果表明:应用聚合物砂浆及高分子防水防护涂层表面处理方法可有效地解决坝体渗漏、坝体表面混凝土冻融、碳化等

【责任编辑　张华岩】

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