抑制骨料碱活性效能试验对比研究

第２７卷　第１期　云南水力发电　ＹＵＮＮＡＮＷＡ１　Ｒ　ＰＯＷＥＲ　抑制骨料碱活性效能试验对比研究　武玲，殷洁　６５００３３）　（中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院科学研究分院，云南昆明摘要：针对黄登水电站拟选用活性灰岩骨料，采用粉煤灰、火山灰两种掺合料，掺量为２５％一６０％，采用两种抑制试验方法。来评　定掺合料及对应掺量的抑制效果。两种试验方法结论基本一致，即粉煤灰抑制效果较火山灰好。其中两种方法试验各有优缺点，　骨料类型、级配和评定龄期等均与工程实际应用仍存在较大差异。　关键词：抑制效能；掺合料；膨胀率；抑制试验方法　中图分类号：ＴＶ４２　文献标识码：Ｂ　文章编号：ｌＯ０６～３９５１（２０１１）０１—０００３—０３　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３９５１．２０１１．０１．００２　１　引言　碱骨料反应（ＡＡＲ）是混凝土孔溶液中的碱与活　降低率Ｒｅ不小于７５％，并且５６　ｄ的膨胀率小于　０．０５％，则认为所掺的掺合料或外加剂及其相应的　掺量具有抑制碱一骨料反应的效能。　２）砂浆棒快速法　Ｊ。该方法能在１６　ｄ内检测　出骨料在砂浆中潜在有害的碱一硅酸反应，尤其适　用于检验反应缓慢或只在后期才产生膨胀的骨料。　采用高碱水泥（Ｎａ２０　含量为（Ｏ．９±０．１）％）和五级　性骨料颗粒之间的反应，这种反应可能持续几十年　的时间，反应的产物在混凝土内部产生膨胀应力并　最终导致混凝土开裂破坏。但我们可以采取一些预　防措施阻止其发生或将其危害程度降到最低。当骨　料的选择被局限时，可以掺人一些对碱骨料反应有　抑制作用的掺合料，或通过控制水泥、混凝土的含碱　量来预防碱骨料反应破坏。本次研究针对黄登水电　站拟选用的灰岩骨料，该骨料经砂浆棒快速法评定　为活性骨料（ＡＳＲ），通过掺入粉煤灰、火山灰两种掺　合料，采用两种试验方法，对掺合料抑制碱骨料反应　的贡献进行了研究。试验按照《水工混凝土砂石骨　配集料，分别掺用以上两种掺合料，掺量为２５％一　６ｏ％，采用等体积法进行取代，水灰比为０．４７。砂　浆试件１４　ｄ的膨胀率小于０．１％，则骨料为非活性　骨料；砂浆试件１４　ｄ的膨胀率大于０．２％，则骨料为　具有潜在危害性反应的活性骨料；１４　ｄ砂浆膨胀率　在０．１％～０．２％之间，对该种骨料应结合现场记　录、岩相分析或开展其他辅助试验，试件观测延至　２８　ｄ的测试结果等来进行综合评定。以上评定标准　仅用于不掺掺合料的砂浆试件。　料试验规程》“ＤＬ／Ｔ　５１５１—２００１”进行ｕ　Ｊ。　２研究方法　２．１原材料　３试验结果分析　１）抑制骨料碱活性效能试验。抑制骨料碱活　性效能试验结果见表１，图１和图２。　骨料采用高活性石英玻璃砂及黄登水电站灰岩　骨料，掺合料采用宣威Ⅱ级粉煤灰、江腾火山灰。　２．２试验方法　１）抑制骨料碱活性效能试验。该方法可以衡　量抑制材料的抑制效能。如骨料通过试验被评为有　图１为宣威Ⅱ级粉煤灰对碱骨料反应的抑制试　验结果。随着粉煤灰的掺量增加，砂浆膨胀率逐渐　降低，２８　ｄ以后，呈现稳定的趋势，当掺量为６０％　害潘陛骨料，而低碱水泥又难以取得时，也可用该方　法选择合适的水泥品种、掺合料及外加剂。采用高　碱水泥（Ｎａ２０。含量为（１．０±０．１）％）和五级配高活　性石英玻璃砂集料，分别掺用以上两种掺合料，掺量　为２５％　６ｏ％，采用等体积法进行取代。对掺用掺　合料或外加剂的对比试件，若１４　ｄ龄期砂浆膨胀率　收稿日期：２０１０—０６—０４　时，５６　ｄ砂浆膨胀率降低率达到了７５％。　图２为火山灰对碱骨料反应的抑制试验结果。　由图２可见，随着火山灰的掺量增加，砂浆膨胀率逐　渐降低，２８　ｄ龄期后，呈现稳定趋势，其中５０％掺量　与６ｏ％掺量的砂浆膨胀率在２８　ｄ龄期后接近，说明　作者简介：武玲（１９８４一），女，云南昆明人，助理工程师，主要从事水利水电工程建筑材料研究工作。　４　表１抑制骨料碱活性效能试验结果表　云南水力发电　％　２０１１年第１期　当掺量达到５０％后，继续增加火山灰掺量对骨　料碱活性抑制效果增幅较小。另外，从抑制碱活性　效果来看，在高掺量条件下，火山灰不如粉煤灰，仅　达到５０％粉煤灰的抑制效果。　从以上结果来看，粉煤灰的抑制效果最佳，其次　为火山灰。但根据评定标准“当１４　ｄ的降低率不小　于７５％，且５６　ｄ的砂浆膨胀率小于０．０５％时，此掺　合料及其掺量具有抑制碱一骨料反应的效能”，掺量　为２５％　６０％的宣威粉煤灰、江腾火山灰，均不具　有抑制碱一骨料反应的效能。　Ｏ．８　Ｏ．７　Ｏ．８　０．７　０．６　０．５　０‘　０．６　０．５　０‘４　餐０．３　澄　０．２　０．１　０　当０．３　渣　０．２　Ｏ．１　０　０　２０　４０　－　６０　龄期／ｄ　＋一．龄期／ｄ　—宣威Ⅱ级０％　ｉｔ一宣威Ⅱ级５０％　－－ｌ－宣威Ⅱ级２５％　一宣威１１级６０％　◆一火山灰Ｏ％　火山灰５０％－－＇１１－火山灰２５％　—　火山灰６００　＋图１宣威Ⅱ级粉煤灰对碱骨料反应的抑制效果图　图２火山灰对碱骨料反应的抑制效果图　２）砂浆棒快速法试验　引。掺合料砂浆棒快速　法试验结果见表２，图３和图４。　％　表２掺合料砂浆棒快速法试验结果表　图３为宣威Ⅱ级粉煤灰砂浆棒快速法试验结　的评定值，只是砂浆膨胀率至５６　ｄ仍未稳定。　图４为火山灰砂浆棒快速法试验结果。随着火　果。随着粉煤灰的掺量增加，砂浆膨胀率逐渐降低，　掺量为２５％时，砂浆膨胀率已有显著降低，掺量达　山灰的掺量增加，砂浆膨胀率逐渐降低，并且前期增　长较快，２８　ｄ龄期后，增长速度放缓，但仍未呈现稳　５０％时，１４　ｄ砂浆膨胀率降低１００％。同时，２５％　６０％掺量的粉煤灰５６　ｄ砂浆膨胀率均未达Ｎｏ．１０％　定趋势，５６　ｄ龄期时，５０％掺量的火山灰仅与２５％粉　武玲，殷洁抑制骨料碱活性效能试验对比研究　煤灰的抑＇ｔ．－ｑ敏　相似　【１．６００　０．５００　０．４００　０．４００　＼　０．６００　０．５００　０．３００　Ｏ．３００　１ｊｌＬ　餐０．２００　邀　０．１ＯＯ　０．０００　澄０．２００　０．１００　０　１０　２０　３０　４０　５０　６０　０．０ｏ０　Ｏ　２０龄期／ｄ　龄期／ｄ　４０　＋火山灰２５％　６０　十十宣威１１级０％　宣威１Ｉ级５０％＋宣威Ⅱ级２５％　—◆＿－火山灰Ｏ％　火山灰５０％　－＊＿宣威Ⅱ级６０％　十一＊－火山灰６０％　图３宣威Ⅱ级灰砂浆棒快速法试验结果图　图４火山灰砂浆棒快速法试验结果图　从以上结果来看，抑制效果最佳的为粉煤灰，其　次为火山灰。两种掺合料５６　ｄ龄期砂浆膨胀均未　稳定，随着龄期的增长，最终是否能达到抑制作用，　还应根据延长观测龄期。　既能保证工程的安全又不降低混凝土的其他性能。　砂浆棒快速法掺用掺合料试验中没有考虑到掺合料　对碱一硅酸反应的长期作用。研究结果清楚地表　明，掺合料对碱一硅反应（ＡＳＲ）膨胀的作用是复杂　的。有时表现为抑制作用，有时仅仅表现为延缓作　４结论　１）两种试验方法均表明，两种掺合料中，抑制　效果最佳为粉煤灰，其次为火山灰；但具体贡献效用　却不一致，抑制碱活性试验中６ｏ％掺量火山灰与　５０％掺量粉煤灰抑制效果相近，但在砂浆棒快速法　中，５０％掺量的火山灰才达到２５％粉煤灰的抑制效　果。　用。而方法是以２８　ｄ结果作为判断依据的。因此，　对于这种延缓作用有可能给出错误的判定，实际混　凝土工程仍有可能遭受毁坏。并且两种试验方法对　于如何计算掺合料或外加剂的碱含量没有考虑，而　从工程实际出发，为了有效地预防碱一骨料反应，在　一些重要的工程中，特别是在一些大型和特大型工　程中，都应严格地控制混凝土的碱含量或选用非活　性骨料。　参考文献：　２）依据抑制骨料碱活性的效能判定原则，两种　掺合料均不具备抑制效能；但依据砂浆棒快速法试　验结果，２５％～６ｏ％掺量粉煤灰与火山灰２８　ｄ砂浆　膨胀率均小于０．２０％，抑制效果显著。　３）从以上试验结果来看，对于评判掺合料是否　具有抑制碱一骨料反应效能的方法还存在不足之　处。两种试验方法各有优缺点。抑制骨料碱活性试　［１］ＤｌｄＴ　５１５１—２００１水工混凝土砂石骨料试验规程［ｓ］．　Ｅ２］ＡＳ＇１３￣Ｃ１２６０—９４　ｓｔａｎｄａＩｄｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｏｔｅｎｉｔａｌ　ａｌｋａｌｉ　ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ（Ｍｏｒｔａｒ—ＢａｒＭｅｔｈｏｄ）Ａｎｎｕａｌ　ｂｏｏｋ　ｏｆ　ＡＳＴＭ　ｓｔａｎｄａｔｅｓ．Ｖｏ１．　ｏ４．０２，Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ，Ａｍｅｒｉｃａ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇａ—　ｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ［Ｓ］．　验中，采用的集料类型，以及试件参数包括骨料粒　径、级配以及尺寸等与实际工程差别较大，并不能回　［３］房皓，王迎辉．矿渣、粉煤灰对碱骨料反应的抑制效果［Ｊ］．西　部探矿工程，２ＯＯ５，４（１ｏ７）：１６４—１６５．　答具体工程中的特定骨料的配合比和掺多少掺合料　’｝　’｝　’｝　。｝＿｛。卜｛。｝　‘｝　’｝　’Ｈ‘｝　。｝＿｛‘｝　‘｝　‘｝＿｛‘｝　。Ｈ。｝　・｝啊｛・｝　・｝　・Ｈ・｝　・Ｈ・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝　・｝　・｝＿｛・｝＿｛・｝　・｝　・｝　－｝　・｝　・｝　・｝　・｝＿｛・｝　・Ｈ・｝－　“十二五＂电力发展投资将达５．３万亿元　据中电联《电力工业“十二五”规划研究报告》发布的２０１５年规划　ｋＷ，气电３　０００万ｋＷ，风电１亿ｋＷ，太阳能发电２００万ｋＷ，生物质能　目标，到２０１５年，我国全社会用电量将达到５．９９万亿～６．５７万亿　ｋＷ・ｈ，发电装机容量将达到ｌ４．３７亿ｋＷ左右，年均增长８．５％，其中，　水电２．８４亿ｋＷ，抽水蓄能４１００万ｋＷ，煤电９．３３亿ｋＷ，核电４　３０ｏ万　发电及其他３００万ｋＷ。“十二五”期问。全国电力投资可能达到５．３　万亿元。　摘自《中国电力报）０１２ｏ年第４９９２期