摘要: 南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程各類建筑物及渠道需大量混凝土骨料, 鑒于半個(gè)世紀(jì)以來堿活性骨料反應(yīng)在世界各地造成混凝土工程的嚴(yán)重破壞, 尤其是骨料的ACR 活性反應(yīng)被譽(yù)為“混凝土的癌癥”, 且不可抑制, 因此判定骨料是否具有ACR 活性對(duì)工程安全至關(guān)重要。通過試驗(yàn), 對(duì)3 種判定試驗(yàn)方法進(jìn)行分析, 得出在不同情況下應(yīng)用不同的試驗(yàn)方法檢測(cè)骨料是否具有ACR 活性的結(jié)論。

關(guān)鍵詞: ACR 活性; 巖相法; 巖石柱法; 巖石柱快速蒸壓法

中圖分類號(hào): TV68; TV41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1672- 9900(2007)02- 0032- 02

1 概述

　　南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程需要大量混凝土粗骨料。由于沿線粗骨料場(chǎng)骨料巖性均為碳酸巖, 因此判定骨料是否具有ACR 活性反應(yīng)對(duì)工程安全至關(guān)重要。

　　ACR 活性反應(yīng)即堿碳酸巖活性反應(yīng), 有特定結(jié)構(gòu)的泥質(zhì)細(xì)粒白云質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)細(xì)粒灰質(zhì)白云巖在一定濕度環(huán)境下與水泥及外加劑中的堿起化學(xué)反應(yīng)生成膠體遇水膨脹,使混凝土產(chǎn)生裂縫, 最終導(dǎo)致混凝土破壞, 且目前還無可靠的抑制措施。

　　用不同方法評(píng)定了一些骨料的ACR 活性, 并將評(píng)定結(jié)果進(jìn)行比較, 發(fā)現(xiàn)用不同方法評(píng)定骨料堿活性所得到的結(jié)果并非一致。為此, 結(jié)合工程實(shí)例, 對(duì)我國(guó)目前常用的一些評(píng)定方法之間的差異進(jìn)行一些分析研究, 并對(duì)如何評(píng)定這些骨料的堿活性提出一些看法。

2 粗骨料ACR 活性反應(yīng)試驗(yàn)

2.1 巖相法

　　巖相法確定樣品具有ACR 活性的理論依據(jù)為樣品中是否含有堿活性物質(zhì), 由于無法考慮樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)ACR活性的影響, 因此巖相法確定的具有ACR 活性的樣品數(shù)量較多, 因此巖相法只能確定該樣品不具有ACR 活性, 對(duì)于樣品中含有ACR 活性物質(zhì)的是否具有活性, 只能通過其他方法確定。

　　其試驗(yàn)過程為首先對(duì)骨料進(jìn)行按類分揀、稱重, 然后磨制薄片, 在偏光顯微鏡下進(jìn)行觀察, 再進(jìn)行X 射線衍射分析, 對(duì)礦物基本巖性進(jìn)行鑒別。在此基礎(chǔ)上確定各基本巖性的相對(duì)含量, 各骨料中巖性相對(duì)含量見表1。

　　根據(jù)巖相鑒定結(jié)果, 其中有兩組樣品中不含白云石晶體, 對(duì)于不含活性礦物的巖石, 可評(píng)定為非堿活性骨料。有8

組樣品中含有細(xì)小菱形的白云石晶體, 具有潛在ACR 活性反應(yīng)。

　　由于巖相鑒定只能反應(yīng)出巖石樣品中是否含有堿活性成分, 但不能評(píng)價(jià)其是否一定發(fā)生反應(yīng), 因此這8 組樣品是否發(fā)生ACR 活性反應(yīng), 還需進(jìn)一步鑒定。

2.2 巖石柱法

　　通過巖相鑒定后對(duì)剩余8 組樣品進(jìn)行巖石柱法試驗(yàn)來進(jìn)一步鑒定樣品是否具有ACR 活性反應(yīng)。巖石柱法確定樣品的理論根據(jù)是通過增加溶液中的堿含量, 縮短ACR 反應(yīng)周期達(dá)到檢測(cè)ACR 活性的目的。其試驗(yàn)過程為在巖石樣品上鉆取圓柱體試件, 試件直徑為9±1mm, 長(zhǎng)度為35±5mm, 試件兩端面磨光、平行且與主軸線垂直, 試件加工時(shí)應(yīng)避免表面變質(zhì)而影響堿溶液滲入巖樣的速度。

　　試件放入盛有蒸餾水的瓶中, 置于20±2℃的恒溫箱內(nèi),每隔24h 取出擦干表面水份, 進(jìn)行測(cè)長(zhǎng), 直至試件前后兩次測(cè)得的長(zhǎng)度變化不超過0.02%為止( 一般需2～5d) , 以最后一次測(cè)得的試件長(zhǎng)度為基準(zhǔn)長(zhǎng)度; 將基準(zhǔn)長(zhǎng)的試件浸入盛有濃度為1mol/L 氫氧化鈉溶液的瓶中, 液面應(yīng)超過試件頂面10mm 以上, 每個(gè)試件的平均液量至少應(yīng)為50ml。同一瓶中不得浸泡不同品種的試件, 蓋嚴(yán)瓶蓋, 置于20±2℃的恒溫箱中。

　　在20±2℃的恒溫箱中進(jìn)行測(cè)長(zhǎng)。每個(gè)試件測(cè)長(zhǎng)方向應(yīng)始終保持一致。測(cè)量時(shí), 將試件從瓶中取出, 先用蒸餾水洗滌, 將表面水擦干后測(cè)長(zhǎng), 測(cè)長(zhǎng)齡期從試件泡入堿液時(shí)算起, 在7、14、21、28、56、84d 時(shí)進(jìn)行測(cè)量, 如有需要以后每4周一次, 一年后每12 周一次。

　　試件在浸泡期間, 應(yīng)觀測(cè)其形態(tài)的變化, 如開裂、彎曲、斷裂等, 并做記錄。

　　結(jié)果評(píng)定應(yīng)符合下列規(guī)定:

　　(1) 同塊巖石所取的試樣中以其膨脹率最大的一個(gè)測(cè)值作為分析該巖石堿活性的依據(jù), 其余數(shù)據(jù)不予考慮。

　　(2) 試件浸泡84d 的膨脹率如超過0.10%, 則該巖樣應(yīng)評(píng)為具有潛在堿活性危害。

　　(3) 表2 試驗(yàn)成果可知, 1、6、8、9 號(hào)樣品為非堿碳酸巖活性骨料; 其他4 組樣品為堿碳酸鹽活性骨料。

　　注: ①28d 齡期膨脹率小于0.09%, 為非ACR 活性; ②膨脹率0.09%～0.1%為可疑ACR 活性; ③膨脹率大于0.1%或樣品粉化為ACR 活性; ④膨脹率大于0.1%為堿碳酸巖活性集料。

2.3 巖石柱快速蒸壓法

　　本方法是針對(duì)ACR 活性反應(yīng)的一種快速測(cè)定方法, 該方法尚未定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn), 只是為工程建設(shè)需要而制定的一種篩選方法。

　　巖石柱快速蒸壓法試驗(yàn)的理論依據(jù)與巖石柱法相同,不同之處在于巖石柱快速蒸壓法的測(cè)試溫度為150℃, 高于巖石柱法; 測(cè)試齡期為28d, 短于巖石柱法。用較高的溫度提高化學(xué)反應(yīng)速度, 達(dá)到縮短測(cè)試齡期的目的。

　　其試驗(yàn)過程與巖石柱法試驗(yàn)大體相同, 不同之處在于快速蒸壓法的樣品浸泡溫度為150℃, 測(cè)長(zhǎng)齡期從試件泡入堿液時(shí)算起, 在7、14、21、28d 時(shí)進(jìn)行測(cè)量, 如有需要以后每4 周一次, 一年后每12 周一次。

　　試驗(yàn)成果見表3。由表3 可見, 1、6 號(hào)兩個(gè)樣品為非ACR 活性; 2、4、9 號(hào)3 個(gè)樣品為可疑ACR 活性; 其他兩組為ACR 活性。

2.4 試驗(yàn)成果分析

　　由試驗(yàn)結(jié)果可知: 巖石柱法試驗(yàn)中確定具有ACR 活性的樣品編號(hào)為2、4、7、10 號(hào); 巖石柱快速蒸壓法試驗(yàn)中確定具有ACR 活性或可疑ACR 活性的樣品編號(hào)為2、4、7、8、9、10 號(hào); 巖相法確定的具有潛在ACR 活性的樣品編號(hào)為1、2、4、6、7、8、9、10 號(hào)。

　　按照規(guī)程要求, 確定樣品是否具有ACR 活性是以巖石柱法試驗(yàn)結(jié)果判定的, 從試驗(yàn)成果看, 巖石柱法試驗(yàn)確定的4 組具有ACR 活性的樣品均包括在另外兩種試驗(yàn)方法之內(nèi), 但另外兩種試驗(yàn)方法確定的具有ACR 活性的樣品數(shù)量均多于巖石柱法, 經(jīng)分析, 試驗(yàn)方法的理論依據(jù)不同, 導(dǎo)致結(jié)果有差異。

3 結(jié)語

通過試驗(yàn)判斷樣品是否具有ACR 活性有以下3 種方法。

　　(1) 巖相法能快速確定樣品不具有ACR 活性, 但對(duì)于含堿活性物質(zhì)的樣品是否具有ACR 活性無能為力。

　　(2) 巖石柱法齡期較長(zhǎng), 但能準(zhǔn)確判定樣品是否具有ACR 活性。

　　(3) 巖石柱快速蒸壓法齡期適中, 通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,

　　該方法判定無ACR 活性的樣品與巖石柱法一致, 可作為判定樣品不具有ACR 活性的依據(jù)。

　　3 種試驗(yàn)方法各有優(yōu)缺點(diǎn): ①巖相法的優(yōu)點(diǎn)是短時(shí)間能夠排除樣品不具有ACR 活性, 不會(huì)漏判, 但錯(cuò)判的機(jī)率大;②巖石柱快速蒸壓法試驗(yàn)齡期適中, 不會(huì)漏判, 但有錯(cuò)判的可能, 錯(cuò)判機(jī)率遠(yuǎn)小于巖相法; ③巖石柱法能準(zhǔn)確判定樣品是否具有ACR 活性, 但齡期較長(zhǎng)。

　　因此, 建議工程工期要求較緊張時(shí), 采用巖相法與快速蒸壓法進(jìn)行判定; 當(dāng)工期不緊張時(shí), 采用巖相法與巖石柱法進(jìn)行判定。

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