巴基斯坦NJ工程碱骨料反应抑制研究.pdf

第39卷第12期
建筑技术开发
Vol 39. N. 12
2012年12月
Building Technique Development
Dec.2012
巴基斯坦NJ工程碱骨料反应抑制研究
梅丹
(葛洲坝集团试验检测有限公司,湖北宜昌447000
[摘要]巴基斯坦NJ工程受料源限制,混凝土浇筑拟采用含有碱活性反应的砂岩开挖料。为研究抑制碱骨料活性反
应的解决途径,根据欧美标准为研究依据,采用低碱水泥,掺不低于35%矿粉和控制混凝土总碱含量不高于
3.0kg/m3的方式,较有效地抑制了碱骨料活性反应。
[关键词]碱骨料反应;碱含量;试验
[中图分类号]TU528.041
[文献标志码]A
[文章编号]1001-523X(2012)12-0031-05
1研究背景及思路
情况下低于0.6%作为预防碱骨料反应的安全界限
工程碱骨料问题倍受各个国家的高度重视,很已为世界多数国家所接受,目前已有二十多个国家
多水利工程开工前料场选址时,首选的是非活性骨将此安全界限列入国家标准或规范。
料料场。在中国,由于国土资源丰富,选择余地较
2选择合适的掺和料
大,可以避免碱骨料问题的出现;在国外,尤其是第
掺某些活性掺和料可缓解、抑制混凝土的碱骨
三世界国家,地少物薄,工程中可利用的非活性骨料料反应。根据各国试验资料。掺5%~10%的硅灰
往往比较稀少。巴基斯坦NJ工程所处施工区域及可以有效的抑制碱骨料反应,据悉冰岛自1979年以
周边,经勘察活性骨料占料源的全部,如要采用非活来,一直在生产的水泥中掺5%~75%硅灰、以预防
性骨料用于混凝土工程,只能从很远很远处运输,可碱骨料反应对工程的损害。另外掺粉煤灰也很有
以说工程上难以为之。于是本着就地取材的目的,效,即使含碱量高的粉煤掺取代30%的水泥,也
对碱骨料活性反应问题进行了应用研究。
有效地抑制碱骨料反应。另外常用的抑制性掺和料
国内对混凝士碱骨料研究表明,要发生碱骨料还有高炉矿渣,但掺量大于50%才能有效地抑制碱
反应必须具备三个条件:1)混凝土各组成材料碱含骨料反应对工程的损害,现在美、英、德诸国对高炉
量高:2)砂、石骨料中含有较多的活性二氧化硅成矿渣的推荐参量均为50%以上。
分;3)环境中有水存在。以上条件必须同时具备,
控制混凝土中含碱量
才会发生碱骨料反应。只有采取措施控制其中一个
由于混凝土中碱的来源不仅是从水泥、而且从
条件,即可控制混凝士中碱骨料反应的发生。另外,掺和物、外加剂、水,因此控制混凝上各种原材料总
碱骨料反应周期相当长,短者数年,长者几十年,选碱量比单纯控制水泥含碱量更为科学。对此,南非
择能快速、有效的试验方法验证抑制碱骨料反应效曾规定每立方米混凝土中总量不得超过2.1kg,
果也是关键因素。结合碱骨料反应的三个条件,并英国提出以毎立方米混凝土全部原材料总碱量
以不同国家处理碱骨料阿题的成功经验为基础,初(Na20当量)不超过3kg,已为许多国家所接受
步提出以下四个方面的控制措施。
1.4隔绝水和湿空气的来源
1.1控制水泥含碱蚤
综上所述,水电工程的混凝土是无法充分有效
自1941年美国提出水泥碱含量低于0.6%氧地隔绝水和空气的来源的。所以,解决碱骨料活性
化纳当量(即Na20+0.658K2O)为预防发生碱骨料
问题,只能从采用低碱水泥、采用适宜掺量的掺和料
反应的安全界限以来,虽然有些地区的骨料在水泥和总碱含量进行控制。
碱含量低于0.4%时仍可发生碱骨料反应,但一般2NJ工程原材料
2.1水泥
收稿日期:2012-09-15
快速砂浆棒试验阶段采用 Fauji/OPC和
作者简介:梅丹(1979-),男,湖北宜昌人,助理工程师,从事工程技术 Bestway/OPC水泥,碱含量分别为0.79%和
管理工作。
0.74%。混凝土配合比设计阶段采用 Maple Leaf低
第12期
梅丹:巴基斯坦NJ工程碱骨料反应抑制研究
第39卷
碱水泥(相当于国内中热42.5水泥),其中碱含
4) ASTM C441在防止因碱硅石骨料反应引起
量0.42%。
混凝土过度膨胀中矿物掺和料或磨碎高炉渣效能的
2.2掺和料
试验方法:抑制碱骨料反应方法之一,包含测定在防
快速砂浆棒试验阶段分别采用 Zeal Pak、止因碱骨料反应引起骨料与破水泥混合物过度膨胀
Alabbas、 Thaua矿粉和东方粉煤灰,碱含量分别为而掺加矿物掺合料或炉渣所起的效力,可以作为使
0.71%、0.73%、0.71%和0.19%。混凝土配合比用不同材料以阻止因碱一硅反应引起的过度膨胀效
设计阶段采用 Thatta 7矿粉,其中烧失量0.38%,SO、力的初步或筛选试验,但无法确定掺和料有效掺量
含量0.27%,细度13.75%,比表面积5044cm
该标准对试验条件有如下要求
28d强度活性指数为93.88%。
空白砂浆棒:采用400g高碱水泥(碱含量控制
2.3骨料
在0.95%~1.05%,可通过对未达标水泥添加碱レ
采用隧开挖料(砂岩)制人工砂和碎石。根满足要求)和900g级配砂,用水量以胶砂流动度达
据岩相分析结果,砂岩成分主要由35%石英、到100-115mm为准。进行14d膨胀率测试,空白
23.5%碳酸盐岩碎片、2%碳酸盐胶结物和其它物砂浆棒膨胀率至少增长0.25%。
质构成,Cl含量0.0017%,存在碱硅反应(ASR)。
混合物砂浆棒:采用200g高碱水泥、200g水
2.4减水剂
泥体积的矿粉用量(200×P和料/P)和级配砂,
采用北京冷建JG-3萘系缓凝高效减水剂和用水量以胶砂流动度达到100~115mm为准。进
JG-2H聚羧酸系减水剂,两种外加剂掺量选择为行14d膨胀率测试。
水泥用量的0.6%。其碱含量分别为0.73%
5) ASTM C1260骨料潜在的碱活性反应标准试
和10.23%。
验方法(砂浆棒法):判定碱骨料和抑制碱骨料反应
2.5拌和用水
方法之一,本试验方法适用于单独采用水泥,检测龄
采用生活饮用水。其中水中碱含量58ppm,其期14d的砂浆棒中骨料存在的潜在有害碱-硅反
它指标满足拌和用水质量要求。
应。对于快速砂浆棒试验成果的评定, ASTM C1260
3碱性反应研究方法
是如下要求:
在试验标准选择上,美国ASTM规范对碱骨料
①试件14d的膨胀率小于0.10%则在大多数
判定方法有很多,所以必须了解相应规范的适用性,情况下表明无害。
才能确定正确的试验方法。现将选用的美国试验标
②试件14d的膨胀率大于0.20%则在大多数
准适用范围列举如下,其中针对常用标准ASTM情况下表明存在潜在的有害膨胀
C441和 ASTM C1567做重点介绍
③试件14d的膨胀率在0.10~0.20之间根据
l) ASTM C227水泥骨料中可能的碱性反应标现场性能测试可能无害也可能有害。
准实验方法(砂浆棒法):判定碱骨料方法之一,但
6) ASTM C1567水泥和掺合料混合物的澘在
不推荐作为检测后期反应的手段,因为碱碳反应的碱-一硅石反应性的测试方法(砂浆棒法):判定碱骨
砂浆棒试验的膨胀比同等条件下碱硅反应的膨