骨料碱活性快速检验及抑制试验研究

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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 14 d膨胀率均小于 0. 2% ,并且 28 d膨胀率 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 。
[ 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.
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表 1 砂料快速法碱活性试验结果
骨料编号
S1 S2
3d 0. 041 0. 024
膨胀率 / %
7d 0. 158 0. 117
14 d 0. 327 0. 246
21 d 0. 412 0. 321
28 d 0. 478 0. 405
表 2 石料快速法碱活性试验结果
骨料编号 骨料名称
G1 - 1 G1 - 2 G2 - 1 G2 - 2
表 4 掺 30%粉煤灰石料快速法碱活性试验结果
骨料 编号
G1 - 1 G1 - 2 G2 - 1 G2 - 2
骨料 名称
砂岩 凝灰岩 砂岩 糜棱岩
3d
0. 011 0. 000 0. 016 0. 002
膨胀率 / %
7d
0. 042 0. 010 0. 041 0. 023
14 d
0. 079 0. 034 0. 059 0. 054
21 d
0. 141 0. 057 0. 078 0. 081
28 d
0. 162 0. 073 0. 098 0. 092
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 加剂中的碱或与其中的碱性物质发生火山灰效应 ,而且这种效 应是在混凝土凝结硬化过程中发生 ,说明这些碱有利于激发上 述掺和料的活性 ,并有利于混凝土强度和耐久性的提高 [4 ] 。从 掺和料对碱骨料反应的抑制作用看 ,实际上是上述掺和料吸收 和消耗了混凝土中的碱并使碱的含量控制在安全线以下 ,使混 凝土碱骨料反应发生的条件不完备 。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 。
【责任编辑 张华岩 】
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
从表 1可以看出 ,试样 S1的 14 d膨胀率为 0. 327% ,试样 S2的 14 d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 14 d 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 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 。
混凝土碱骨料反应是指混凝土原材料中的水泥 、外加剂 、 混合料及拌和水中的碱与骨料中的碱活性成分发生的化学反 应 [1 ] 。在混凝土浇筑成型后逐渐反应 ,反应生成物吸水膨胀使 混凝土产生内部应力引起膨胀开裂 ,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 的“癌症 ”[2 ] 。
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 。
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.
粘结强度 / M Pa
A1
484
0. 007
0. 014
A2
484
0. 004
0. 008
A3
484
0. 006
0. 012
Biblioteka BaiduB1
462
0. 003
0. 006
B2
462
0. 004
0. 009
B3
462
0. 005
0. 011
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
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 。
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
第 32卷第 1期 人 民 黄 河 Vol. 32 , No. 1 2010年 1月 YELLOW R IVER Jan. , 2010
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 。
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. 5 M Pa的 P. Ⅱ型硅酸盐水泥 ,该水泥含碱量未达到规范要 求的 0. 9% ±0. 1% ,因此还需掺 10%的 NaOH 溶液将该水泥的 碱含量调至 0. 9% ±0. 1%。按试验规程的要求 [3 ] ,水泥 ∶试验 用砂 = 1 ∶2. 25,砂浆水灰比为 0. 47,制备成 3 个 25. 4 mm × 25. 4 mm ×285 mm 的试件 。24 h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、14 d的试件长度 ,最后评定 14 d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 14 d的膨胀率 为 0. 1% ~0. 2% ,可将试件测试周期延长至 28 d。为验证试验 结果的准确性 ,笔者将试件测量龄期延长至 28 d,从试件成型 后分别测骨料 3、7、14、21、28 d的膨胀率 ,结果见表 1、表 2。
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 ( xjedu2005 I 09) 。 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 。 E2m ail: cj211215@163. com
骨料 编号
S1 S2
3d 0. 008 0. 010
膨胀率 / %
7d 0. 037 0. 020
14 d 0. 072 0. 048
21 d 0. 093 0. 071
28 d 0. 097 0. 084
从表 3可以看出 :掺 30%的粉煤灰后 ,试样 S1的 14 d膨胀 率为 0. 072% , 试 样 S2 的 14 d 膨 胀 率 为 0. 048% , 均 小 于 0. 2% ;试样 S1的 28 d膨胀率为 0. 097% ,试样 S2的 28 d膨胀 率为 0. 084% ,也均小于 0. 2% ,因此掺入一定比例粉煤灰可有 效抑制骨料的碱活性 ,保证混凝土的安全 。
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 ,
砂岩 凝灰岩 砂岩 糜棱岩
3d
0. 061 0. 063 0. 066 0. 073
膨胀率 / %
7d
0. 242 0. 164 0. 162 0. 171
14 d
0. 381 0. 255 0. 289 0. 312
21 d
0. 462 0. 296 0. 378 0. 391
28 d
0. 558 0. 337 0. 454 0. 462
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 棒 ,严格按照《水工混凝土砂石骨料试验规程 》(DL / T5151— 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 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
【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 ,由骨料膨胀率随时间的变化可知 ,骨料均不 同程度地存在碱活性 ,掺加一定量的粉煤灰可以大幅度降低骨料的膨胀率 ,从而有效地起到抑制骨料碱活性的作用 。 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 doi: 10. 3969 / j. issn. 100021379. 2010. 01. 057
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.
【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
截面面积 / mm2
脱落拉力 / kN
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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 。
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