粉煤灰对混凝土骨料碱活性的抑制分析

鲁远杰

（辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110006）

在料场勘察过程中，通过碱活性试验发现C料场骨料存在潜在碱活性危害。本文依据《水工混凝土试验规程》（SL 352-2006），对C料场混凝土粗细骨料碱活性试验分析。

1 检验方法

对骨料碱活性的评定，至今国际上尚无一个一致认可的方法，评定方法有岩相法、化学法、砂浆长度法、混凝土棱柱体法和砂浆棒快速法等[2]。本次工程混凝土粗骨料中岩石成分复杂，产生碱～骨料反应的矿物成分种类多且复杂，对混凝土骨料碱活性的评定采用岩相法、砂浆棒快速法2种方法进行综合评定[3]。2种试验方法判定标准及优缺点见表1。在进行碱活性检验之前，先进行原材料各项性能检测，合格后方可用于工程碱骨料活性试验。

表1 两种试验方法判定标准及优缺点

2 骨料的碱活性试验

2.1 岩相法

本次碱～骨料反应试验对C料场粗骨料中取母岩12组进行了岩石薄片鉴定，鉴定结果见表2。并对该细骨料进行了砂料岩相鉴定[4]，鉴定结果见表3（篇幅所限，只列举部分鉴定成果）。

表2 粗骨料母岩薄片鉴定成果表

续表2

表3 砂料薄片鉴定成果表

通过薄片鉴定，该混凝土粗骨料的岩性主要由细粒二长花岗岩、亮晶团粒生物碎屑灰岩、流纹变晶屑玻屑凝灰岩、弱蚀变复屑凝灰岩(若绢云母化)、蚀变中细粒黑云母花岗闪长岩(绢云母、黝帘石化)、蚀变碎粒化中细粒英云闪长岩（绢云母化）、蚀变碎粒化中细粒英云闪长岩（弱绿泥石化、弱黝帘石化、绢云母化）、微晶粉晶生物碎屑团块灰岩、蚀变中细粒黑云母花岗闪长岩（绢云母化）、弱蚀变霏细岩（弱黝帘石化、弱绢云母化）、霏细岩等、弱蚀变霏细岩（弱绢云母化）组成；该混凝土细骨料的岩性主要由花岗岩、灰岩、蚀变闪长玢岩、凝灰岩、安山岩、硅质岩以及少量石膏岩等组成。该组混凝土粗细骨料中均不同程度的含有碱活性岩石，会对工程质量造成一定程度的危害。

2.2 砂浆棒快速法

砂浆棒快速法是测定碱～硅酸反应的骨料，即把洗除含泥后混凝土骨料破碎成表4所示级配及比例组合的骨料，用42.5普通硅酸盐水泥与骨料按1∶2.25的重量比混合制成砂浆棒，并且本次碱～硅酸反应试验用配比中拟掺入20%、25%、30%粉煤灰替换水泥百分比，按上述配比分别成型试件见图1，砂浆棒快速法试验用各样品质量表见表5，具体试验步骤见图2[5]。

表4 砂浆棒快速法试验用砂料级配表

表5 砂浆棒快速法试验用各样品质量表

图1 成型后的部分试件

图2 骨料的砂浆棒快速法试验步骤示意图

砂浆棒快速法试验的评定标准为：在低温水域中观测14天的砂浆棒膨胀率（也可将试件延至28天观测来作最后定论）小于0.1%，则混凝土骨料为非活性骨料，膨胀率大于0.2%，则表明骨料具有潜在危害性反应的活性骨料；膨胀率在0.1%～0.2%之间为可疑骨料，需进行其他必要的辅助试验[5]，骨料的砂浆棒快速法试验结果见表6，膨胀曲线见图3、图4。

表6 砂浆棒快速法骨料碱活性试验结果表

图3 C料场细骨料时间与膨胀率关系曲线图

图4 C料场粗骨料时间与膨胀率关系曲线图

从砂浆棒快速法试验结果可以看出：经过对该组砂浆试件（不掺加粉煤灰）14天的观测，试件14天的膨胀率增长为0.203%～0.232%之间,该粗、细骨料均具有潜在危害性反应的活性骨料。再通过掺加20%、25%、30%的粉煤灰的试件，14天的膨胀率增长仅为0.017%～0.043%之间，由此可见，通过掺加粉煤灰对骨料的碱活性具有一定的抑制作用，但掺入30%的粉煤灰后，对比试件14天的膨胀率均为0.017%～0.018%，均不大于0.03%。依据《预防混凝土碱骨料反应技术规范》规范的要求，对比试件14天的膨胀率均小于0.03%时，可判定抑制骨料碱～硅酸反应活性有效。

3 结论与建议

本次试验对骨料碱活性的评定我们采用了岩相法、砂浆棒快速法来进行综合评定[6]，得到以下结果：

（1）通过岩相法鉴定结果表明，C料场混凝土粗细骨料中均不同程度的含有碱活性岩石，会对工程质量造成一定程度的危害。

（2）通过砂浆棒快速法，C料场粗细骨料试件14天的膨胀率增长为0.203%～0.232%之间，膨胀率大于0.2%，则表明混凝土骨料具有潜在碱活性。

（3）通过掺加粉煤灰对骨料的碱活性具有一定的抑制作用，但掺入30%的粉煤灰后，对比试件14天的膨胀率小于0.03%，抑制骨料碱～硅酸反应活性有效。

（4）经过砂浆棒快速法试验，该组混凝土粗、细骨料具有潜在危害性反应的活性骨料，考虑到碱～硅酸反应是长期反应，为确保工程质量，并防止混凝土工程产生危害性的碱骨料反应，建议工程应使用低碱水泥(含碱量小于0.60%)或掺加30%以上的粉煤灰，从而能够有效的抑制混凝土产生碱～骨料反应。