摘要：通過(guò)巖相法、碳酸鹽初選法、砂漿棒長(zhǎng)度法、快速砂漿棒法和混凝土棱柱體法試驗(yàn)，研究分析了燕山水庫(kù)某料場(chǎng)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(jìn)一步化學(xué)反應(yīng)的一種?；炷猎牧现械乃唷⑼饧觿?、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(diǎn)，目前尚無(wú)有效的阻止和修復(fù)方法，被稱為“混凝土的癌癥”[3]。因此開(kāi)展骨料堿活性的試驗(yàn)研究，快速而準(zhǔn)確地鑒定骨料的活性程度對(duì)混凝土工程的安全具有重要意義。
在建的燕山水庫(kù)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(kù)、石漫灘水庫(kù)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(guó)務(wù)院批復(fù)的《淮河流域近期防洪建設(shè)若干意見(jiàn)》中被確定為骨干防洪工程。燕山水庫(kù)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(kù)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(kù)工程最大壩高34.7 m，總庫(kù)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(jìn)水口為2級(jí)。根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行要求，泄洪洞和溢洪道消能防沖建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。
初步調(diào)查認(rèn)為，燕山水庫(kù)個(gè)別料場(chǎng)的骨料存在不同程度的堿活性，為此，采用多種試驗(yàn)方法分析確定骨料的堿活性，為燕山水庫(kù)混凝土工程的安全提供技術(shù)支持。
1 試驗(yàn)方案
綜合現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外骨料堿活性檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用的試驗(yàn)方法及技術(shù)路線如圖1所示：
1.1 試驗(yàn)原材料
試驗(yàn)所用水泥為荊門525中熱硅酸鹽水泥，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。骨料取自燕山水庫(kù)某料場(chǎng)，用YS表示該骨料。
1.2 試驗(yàn)方法
巖相法：巖相法按文獻(xiàn)［4］中5.1方法進(jìn)行。
碳酸鹽初選法：按文獻(xiàn)［4］中5.4方法進(jìn)行。共制作1組6個(gè)試件，試件浸泡84 d后膨脹率在0.1％以上時(shí)，該骨料應(yīng)評(píng)為具有潛在堿活性危害。
砂漿棒長(zhǎng)度法：按文獻(xiàn)［4］中5.3方法進(jìn)行。共制3組9個(gè)試件，在38 ℃下養(yǎng)護(hù), 分別測(cè)量試件14 d 、1個(gè)月 、3個(gè)月 及6個(gè)月時(shí)的膨脹率, 若膨脹率大于0.1％時(shí)則判為具有活性。
快速砂漿棒法：按文獻(xiàn)［4］中5.5方法進(jìn)行。共制3組9個(gè)試件，在80℃、95％濕度的條件下養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)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(píng)為非活性骨料，若14 d膨脹率大于0.2％，則評(píng)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(shí)，則應(yīng)將觀測(cè)時(shí)間延至28 d，再進(jìn)行綜合評(píng)定。
混凝土棱柱體法：按文獻(xiàn)［4］中5.6方法進(jìn)行。共制作3組9個(gè)試件，在38 ℃下養(yǎng)護(hù), 分別測(cè)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(shí)則判為具有活性。
2 試驗(yàn)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(duì)骨料的礦物成份進(jìn)行了分析，結(jié)果見(jiàn)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(shí)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(yàn)結(jié)果分析
由圖2可見(jiàn)，碳酸鹽初選法6個(gè)試件的膨脹率變化趨勢(shì)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(hù)4周后，試件局部表面有細(xì)小裂紋出現(xiàn)，但隨著齡期的延長(zhǎng)，裂紋的擴(kuò)展速度非常緩慢，且范圍也沒(méi)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(zhǎng)度法試驗(yàn)結(jié)果分析
圖3為砂漿棒長(zhǎng)度法試驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯?，3組試件的平均膨脹率前期增長(zhǎng)較快，至三個(gè)月時(shí)基本達(dá)到最大值，之后變化不大，6個(gè)月時(shí)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(kāi)始有膠狀物質(zhì)析出，此后逐漸增多，到6個(gè)月時(shí)，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(yàn)結(jié)果分析
快速砂漿棒法試驗(yàn)結(jié)果中（見(jiàn)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(kāi)始有膠狀物質(zhì)析出，此后逐漸增多，到14 d時(shí)，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(yàn)結(jié)果分析
混凝土棱柱體法試驗(yàn)結(jié)果中（見(jiàn)圖5），3組試件的平均膨脹率變化趨勢(shì)基本一致，前期膨脹率增加很快，在8周左右基本達(dá)到穩(wěn)定，至一年時(shí)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(yàn)結(jié)果綜合分析
從上面的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看, 各種方法評(píng)定的結(jié)果之間存在著一定的差異。對(duì)于YS骨料, 巖相法試驗(yàn)結(jié)果顯示骨料同時(shí)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(cè)，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(cè), 認(rèn)為YS骨料具有堿硅酸活性；用混凝土棱柱體法檢測(cè)，也認(rèn)為YS骨料具有一定的堿硅酸活性。就各種試驗(yàn)方法來(lái)講，快速砂漿棒法被認(rèn)為是目前比較準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)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(shí)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(yǔ)
采用巖相法、碳酸鹽初選法、砂漿棒長(zhǎng)度法、快速砂漿棒法及混凝土棱柱體法，對(duì)在建的燕山水庫(kù)某料場(chǎng)混凝土骨料的堿活性進(jìn)行了檢測(cè)，認(rèn)為該料場(chǎng)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(kù)的安全，最終決定放棄使用該料場(chǎng)。
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