摘要：通過巖相法、碳酸鹽初選法、砂漿棒長度法、快速砂漿棒法和混凝土棱柱體法試驗，研究分析了燕山水庫某料場用YS表示該骨料的堿活性程度。結(jié)果表明：YS骨料具備中等的堿硅酸活性，并不具備堿碳酸鹽活性。
關(guān)鍵詞：堿骨料反應(yīng)；堿活性；膨脹
堿骨料反應(yīng)(AAR)是影響混凝土耐久性的重要因素之一[1]，是混凝土內(nèi)部成份之間進一步化學(xué)反應(yīng)的一種?；炷猎牧现械乃?、外加劑、摻合料及水中的堿（Na2O和K2O）與骨料中的活性Si2O發(fā)生逐漸反應(yīng)，生成物吸水后產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致混凝土脹裂破壞[2]。堿骨料反應(yīng)不同于其他混凝土病害，其產(chǎn)生的破壞具有整體性的特點，目前尚無有效的阻止和修復(fù)方法，被稱為“混凝土的癌癥”[3]。因此開展骨料堿活性的試驗研究，快速而準(zhǔn)確地鑒定骨料的活性程度對混凝土工程的安全具有重要意義。
在建的燕山水庫是淮河流域規(guī)劃確定的沙河流域防洪工程體系的重要組成部分，是淮河上游繼板橋水庫、石漫灘水庫后的第三座大型防洪控制工程，也是控制漯河市至周口市河道防洪安全的關(guān)鍵性工程，在國務(wù)院批復(fù)的《淮河流域近期防洪建設(shè)若干意見》中被確定為骨干防洪工程。燕山水庫位于淮河最大的支流沙潁河的上游，壩址在京廣鐵路以西、平頂山市葉縣境內(nèi)保安鎮(zhèn)楊灣村干江河上，水庫控制流域面積1 169 km2，是一座以防洪為主兼顧灌溉、供水和發(fā)電等綜合效益的大型樞紐工程。燕山水庫工程最大壩高34.7 m，總庫容9.25億m3，工程等別和規(guī)模屬II等大（2）型，其主要建筑土壩、溢洪道、泄洪道、泄洪洞和輸水洞進水口為2級。根據(jù)水庫運行要求，泄洪洞和溢洪道消能防沖建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。
初步調(diào)查認為，燕山水庫個別料場的骨料存在不同程度的堿活性，為此，采用多種試驗方法分析確定骨料的堿活性，為燕山水庫混凝土工程的安全提供技術(shù)支持。
1 試驗方案
綜合現(xiàn)有國內(nèi)外骨料堿活性檢測方法的優(yōu)缺點，采用的試驗方法及技術(shù)路線如圖1所示：
1.1 試驗原材料
試驗所用水泥為荊門525中熱硅酸鹽水泥，其化學(xué)成分見表1。骨料取自燕山水庫某料場，用YS表示該骨料。
1.2 試驗方法
巖相法：巖相法按文獻［4］中5.1方法進行。
碳酸鹽初選法：按文獻［4］中5.4方法進行。共制作1組6個試件，試件浸泡84 d后膨脹率在0.1％以上時，該骨料應(yīng)評為具有潛在堿活性危害。
砂漿棒長度法：按文獻［4］中5.3方法進行。共制3組9個試件，在38 ℃下養(yǎng)護, 分別測量試件14 d 、1個月 、3個月 及6個月時的膨脹率, 若膨脹率大于0.1％時則判為具有活性。
快速砂漿棒法：按文獻［4］中5.5方法進行。共制3組9個試件，在80℃、95％濕度的條件下養(yǎng)護，分別測量試件3 d、7 d、14 d的膨脹率。當(dāng)14 d膨脹率小于0.1％，即評為非活性骨料，若14 d膨脹率大于0.2％，則評為具有危害性的活性骨料。如果14 d膨脹率介于0.1％～0.2％之間時，則應(yīng)將觀測時間延至28 d，再進行綜合評定。
混凝土棱柱體法：按文獻［4］中5.6方法進行。共制作3組9個試件，在38 ℃下養(yǎng)護, 分別測量試件1周、2周、4周、8周、13周、18周及一年的膨脹率，若膨脹率大于0.04％時則判為具有活性。
2 試驗結(jié)果及分析
2.1 巖相法結(jié)果分析
采用X－射線衍射法對骨料的礦物成份進行了分析，結(jié)果見表2。
分析結(jié)果顯示，骨料的主要礦物成份為石英，含有少量的白云石和方解石。石英是堿硅酸活性礦物，而白云石和方解石是堿碳酸鹽活性礦物[5]。這些礦物的存在使得骨料具有同時發(fā)生堿硅酸反應(yīng)和堿碳酸鹽反應(yīng)的礦物條件。
2.2 碳酸鹽初選法試驗結(jié)果分析
由圖2可見，碳酸鹽初選法6個試件的膨脹率變化趨勢基本一致，但是84 d膨脹率都低于0.06％，因此YS骨料不具備堿碳酸鹽反應(yīng)活性。養(yǎng)護4周后，試件局部表面有細小裂紋出現(xiàn)，但隨著齡期的延長，裂紋的擴展速度非常緩慢，且范圍也沒有大的變化，也反映出YS骨料的堿碳酸鹽活性很低。
2.3 砂漿棒長度法試驗結(jié)果分析
圖3為砂漿棒長度法試驗結(jié)果?？梢钥闯?，3組試件的平均膨脹率前期增長較快，至三個月時基本達到最大值，之后變化不大，6個月時平均最大膨脹率為0.120％，最小為0.108％，因此YS骨料具備堿硅酸反應(yīng)活性，但不屬于高活性骨料。浸泡在水中的砂漿棒試件在2 d后開始有膠狀物質(zhì)析出，此后逐漸增多，到6個月時，膠狀物質(zhì)已覆蓋試件2/3的表面，干燥后成為乳白色薄片狀，手搓易碎成乳白色粉末。
2.4 快速砂漿棒法試驗結(jié)果分析
快速砂漿棒法試驗結(jié)果中（見圖4），3組試件14 d的平均膨脹率最大值為0.232％，最小值為0.209％，表明YS骨料具備危害性堿硅酸反應(yīng)活性。浸泡在NaOH溶液中的砂漿棒試件在3 h后開始有膠狀物質(zhì)析出，此后逐漸增多，到14 d時，膠狀物質(zhì)完全覆蓋試件表面，干燥后也為乳白色薄片狀，手搓也易碎成乳白色粉末。
2.5 混凝土棱柱體法試驗結(jié)果分析
混凝土棱柱體法試驗結(jié)果中（見圖5），3組試件的平均膨脹率變化趨勢基本一致，前期膨脹率增加很快，在8周左右基本達到穩(wěn)定，至一年時膨脹率均大于0.04％，因此YS骨料具備堿硅酸反應(yīng)活性。
2.6 試驗結(jié)果綜合分析
從上面的試驗結(jié)果來看, 各種方法評定的結(jié)果之間存在著一定的差異。對于YS骨料, 巖相法試驗結(jié)果顯示骨料同時具備發(fā)生堿硅酸反應(yīng)和堿碳酸鹽反應(yīng)的礦物條件；而用碳酸鹽初選法檢測，YS骨料在常溫下不具備碳酸鹽活性；用砂漿棒法和快速砂漿棒法檢測, 認為YS骨料具有堿硅酸活性；用混凝土棱柱體法檢測，也認為YS骨料具有一定的堿硅酸活性。就各種試驗方法來講，快速砂漿棒法被認為是目前比較準(zhǔn)確可靠的檢測方法，而混凝土棱柱體法直接使用粗骨料，因而更接近混凝土實際。因此綜合分析后判定，YS骨料具有中等堿硅酸活性。
3 結(jié) 語
采用巖相法、碳酸鹽初選法、砂漿棒長度法、快速砂漿棒法及混凝土棱柱體法，對在建的燕山水庫某料場混凝土骨料的堿活性進行了檢測，認為該料場混凝土骨料具備發(fā)生堿硅酸反應(yīng)和堿碳酸鹽反應(yīng)的礦物條件，雖然發(fā)生堿碳酸鹽反應(yīng)的活性很低，但卻具有中等堿硅酸活性，因此如果使用該骨料，混凝土工程將面臨堿骨料反應(yīng)病害的威脅，危及水庫的安全，最終決定放棄使用該料場。
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