摘要: 南水北調(diào)中線(xiàn)京石段應(yīng)急供水工程各類(lèi)建筑物及渠道需大量混凝土骨料, 鑒于半個(gè)世紀(jì)以來(lái)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(guò)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(lèi)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(xiàn)京石段應(yīng)急供水工程需要大量混凝土粗骨料。由于沿線(xiàn)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)?；屹|(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(wú)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(wú)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(guò)其他方法確定。

　　其試驗(yàn)過(guò)程為首先對(duì)骨料進(jìn)行按類(lèi)分揀、稱(chēng)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(xiàn)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(jiàn)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(guò)巖相鑒定后對(duì)剩余8 組樣品進(jìn)行巖石柱法試驗(yàn)來(lái)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(guò)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(guò)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(xiàn)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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(jiàn)表3。由表3 可見(jiàn), 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(yǔ)

通過(guò)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(wú)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(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,

　　該方法判定無(wú)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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