混凝土中正長巖與砂巖的不同比例組合對骨料堿活性的影響

何惠英

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,西安 710065)

文章編號：1006—2610(2015)05—0064—03

混凝土中正長巖與砂巖的不同比例組合對骨料堿活性的影響

何惠英

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,西安 710065)

采用巖相法、砂漿棒快速法和混凝土棱柱體法對比研究了砂巖、正長巖以及砂巖與正長巖2種不同比例組合骨料對骨料堿活性的影響。試驗結果表明：砂巖為活性骨料，以砂巖作為粗骨料、正長巖為細骨料的骨料組合也為活性骨料，以正長巖作為粗骨料、砂巖為細骨料的骨料組合有疑似堿活性，正長巖為非活性骨料。摻入20%以上粉煤灰均可有效抑制其堿活性反應。

正長巖；砂巖；堿活性；粉煤灰；抑制試驗

魯地拉水電站工程位于云南省大理州賓川縣與麗江地區永勝縣交界的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段規劃8個梯級電站中的第7級電站。魯地拉水電站工程是以發電為主，兼顧灌溉等綜合利用的Ⅰ等大型工程。樞紐主要建筑物由攔河壩和地下廠房兩大部分組成。電站總裝機容量2 160 MW，主壩采用碾壓混凝土重力壩，最大壩高140 m，主體工程混凝土量約為285萬m3，碾壓混凝土為154萬m3。

目前堿硅酸反應在堿骨料反應中占有絕大部分比例，已有不少國家出現堿-骨料反應破壞的工程實例[1]。現在用于工程中的許多骨料中都含有一定數量的可引起堿硅酸反應的骨料。因此，結合工程實際對魯地拉水電站所用的砂巖、正長巖和砂巖作為粗骨料、正長巖為細骨料以及正長巖作為粗骨料、砂巖為細骨料的不同骨料組合方案，進行巖相法、砂漿棒快速法、混凝土棱柱體法對比試驗研究，并通過摻入不同比例的粉煤灰對其骨料堿活性進行抑制試驗研究，為魯地拉水電站料源選擇提供基礎資料。

1 試驗原材料

對于堿活性試驗及其抑制試驗關心的是水泥和粉煤灰堿含量，因為快速法及其抑制試驗要求水泥的堿含量為0.9%±0.1%，低于此值需摻加10%的氫氧化鈉。棱柱體法水泥的堿含量要求為1.25%，低于此值需摻加10%的氫氧化鈉。粉煤灰在抑制試驗中有效的堿含量按照實測值的15%計。因此原材料性能只需給出水泥和粉煤灰的堿含量值，對于其它物理、力學指標可不給出。骨料的性能也可不用列出。

(1) 水泥：水泥采用云南麗江永保水泥股份有限公司生產的中熱42.5水泥，其堿含量為0.43%。

(2) 粉煤灰：粉煤灰為昆明二電廠粉煤灰，其堿含量為0.76%。

(3) 骨料：骨料采用傈傈族溝料場的砂巖和下壩址正長巖。

(4) NaOH:分析純試劑。

2 試驗研究結果對比分析

2.1 巖相法

(1) 砂巖骨料巖相鑒定

根據巖石薄片鑒定結果，砂巖為鈣質細粒長石砂巖，礦物成分主要為石英，含量60%，長石含量<30%，云母含量1%，其它礦物含量約4%，晶體填充物含量<25%，因此，砂巖骨料中存在一定量的活性組分，在水泥中堿含量較高時，可能發生堿-骨料反應。

(2) 正長巖骨料巖相鑒定

正長巖骨料在顯微鏡下可以看出，巖石絕大部分由條紋長石組成，占85%～90%，含有少量的角閃石，占3%～5%。還含有極少量的黑云母<1%，基本不含活性組分。

2.2 砂漿棒快速法

砂漿棒快速法是適合于檢驗反應緩慢或只在后期才產生膨脹的骨料，并能在16 d內檢測出骨料在砂漿中的潛在有害的堿-硅酸反應。本次試驗結合工程中砂巖和正長巖分別作為粗細骨料的2種組合方案，按常規的砂率范圍選細骨料占30%、粗骨料占70%來考慮砂巖和正長巖在砂漿棒快速法試驗中所占的比例，快速法所用骨料均為細骨料，混凝土棱柱體粗骨料含粗細骨料。對2種骨料及其骨料組合運用砂漿棒快速法進行了堿-硅酸反應試驗，測試結果見表1。其砂漿膨脹率隨齡期變化見圖1。

表1 骨料堿活性砂漿棒快速法測試結果表

由表1可知，砂巖14 d砂漿膨脹率為0.267%，大于0.2%為活性骨料；以砂巖作為粗骨料、正長巖為細骨料的組合14 d砂漿膨脹率為0.238%，大于0.2%也為活性骨料；以正長巖作為粗骨料、砂巖為細骨料的組合14 d砂漿膨脹率為0.194%，介于0.1%～0.2%之間為疑似活性骨料，需結合其他方法綜合判定；正長巖14 d砂漿膨脹率為0.009%，小于0.1%為非活性骨料。

圖1 不同骨料組合砂漿試件膨脹率隨齡期增長對比圖

2.3 混凝土棱柱體法

混凝土棱柱體法是評定混凝土試件在升溫及潮濕條件養護下，水泥中的堿與骨料反應所引起的膨脹是否具有潛在危害的試驗方法。2種骨料及其組合的混凝土棱柱體試驗結果見表2。其混凝土膨脹率隨齡期變化見圖2。

表2 混凝土棱柱體法試驗結果表

圖2 不同骨料組合混凝土試件膨脹率隨齡期增長對比圖

由表2可知，砂巖混凝土試件1 a的膨脹率為0.061%，大于0.04%的指標要求，故砂巖為活性骨料。以砂巖作為粗骨料、正長巖為細骨料的組合1 a混凝土試件膨脹率為0.045%，大于0.04%也為活性骨料。以正長巖作為粗骨料、砂巖為細骨料的組合1 a混凝土試件膨脹率為0.028%，小于0.04%為非活性骨料。分析其主要原因是：當組合骨料中活性砂巖骨料作粗骨料時，其活性骨料所占的比例較大，因而其膨脹率也較大；反之，當組合骨料中活性砂巖骨料作細骨料時，其活性骨料所占的比例較小，因而其膨脹率也相對較小。正長巖混凝土試件1 a的膨脹率為0.022%，小于0.04%的指標要求，故正長巖為非活性骨料。

綜上所述，通過對砂巖、正長巖及其不同組合的骨料進行的巖相法、砂漿棒快速法、混凝土棱柱體法對比試驗，綜合判定砂巖為活性骨料；砂巖作為粗骨料、正長巖為細骨料也為活性骨料；正長巖作為粗骨料、砂巖為細骨料具有疑似堿活性；正長巖為非活性骨料。對活性骨料需摻入粉煤灰對其進行抑制試驗。

2.4 砂漿棒快速法抑制試驗

堿骨料反應是引起混凝土耐久性下降的原因之一，使用非堿活性骨料是防止發生堿骨料反應的有效措施。對活性骨料摻入優質粉煤灰可有效地抑制堿活性[2]。針對魯地拉水電站所用的砂巖作為粗骨料、正長巖為細骨料以及正長巖作為粗骨料、砂巖為細骨料的2種不同骨料組合方案，均不同程度的具有堿活性。因此，對其進行了不同粉煤灰摻量的砂漿棒抑制試驗，試驗結果見表3。

表3 砂漿棒快速法抑制試驗結果表

砂漿棒快速法抑制試驗結果表明：2種不同骨料組合的砂漿試件摻20%以上粉煤灰，其14 d和28 d的膨脹率均小于0.1%；當摻入20%粉煤灰后，14 d砂漿棒的膨脹率較不摻粉煤灰降低了80%以上；摻入40%的粉煤灰后，14 d砂漿棒的膨脹率降低了90%以上，這說明粉煤灰對危害性的堿-骨料反應有顯著的抑制作用。

2.5 混凝土棱柱體法抑制試驗

為了研究粉煤灰對不同骨料組合混凝土膨脹率的影響，采用混凝土棱柱體法進行了不同粉煤灰摻量的對比試驗。試驗結果見表4。

表4 混凝土棱柱體法抑制試驗結果表

2種不同骨料組合的混凝土棱柱體試件摻入20%～50%粉煤灰后，砂巖作粗骨料、正長巖作細骨料的混凝土棱柱體試件360 d膨脹率降低率為64%～87%；正長巖作粗骨料、砂巖作細骨料的混凝土棱柱體360 d試件膨脹率降低率為71%～89%。由此可見，摻入20%以上粉煤灰后能夠有效抑制堿活性反應。

綜上所述，通過上述對比試驗可以得出，2種不同的骨料組合均不同程度具有堿活性，摻入粉煤灰能明顯降低砂漿和混凝土棱柱體的膨脹率，對骨料堿活性有抑制作用，粉煤灰摻量在20%以上能夠有效抑制堿活性反應。

3 結 語

通過對魯地拉水電站混凝土所用砂巖、正長巖和砂巖作為粗骨料、正長巖為細骨料以及正長巖作為粗骨料、砂巖為細骨料的不同骨料組合方案進行巖相法、砂漿棒快速法、混凝土棱柱體法對比試驗研究，可以得出以下幾點結論：① 砂巖為活性骨料，砂巖作為粗骨料、正長巖為細骨料也為活性骨料，正長巖作為粗骨料、砂巖為細骨料具有疑似堿活性，正長巖為非活性骨料。② 對含有不同程度堿活性的砂巖及砂巖與正長巖組合的骨料摻入20%以上粉煤灰均可有效抑制其堿活性。

[1] 姜立綱,陳旭.混凝土骨料堿活性試驗及控制措施[J].吉林水利,2009,(3):11-12.

[2] 呂鵬飛,許繼洲.不同粉煤灰摻量對人工骨料堿活性抑制影響試驗研究[J].四川水力發電,2011,(2):84-86.

[3] 何惠英,畢亞麗,李曉玲.不同巖石室內破碎及性能試驗對比分析[J].西北水電,2013,(5)：78-80.

[4] 易永軍.不同程度骨料堿活性抑制試驗方案的確定[J].西北水電,2014,(1)：91-94.

Influence on Alkali Activity by Different Proportion of Syenite and Sand Stone in Concrete

HE Hui-ying

(POWERCHINA Northwest Engineering Co., Ltd., Xi'an 710065，China)

Influence on the alkali activity by two different proportions of sand stone, syenite and sand stone & syenite in concrete aggregate are studied by application of petrographic method, mortar bar method and concrete prism methods. The tests show that the sand stone is the active aggregate. The combined aggregate consisting of sand stone as coarse aggregate and syenite as fine aggregate is also of the active aggregate. The combined aggregate consisting of syenite as coarse aggregate and sand stone as fine aggregate seems with alkali activity. Syenite is of the non-active aggregate. With mixture of above 20% flyash, their alkali active reaction can be restrained. Key words:syenite; sand stone; alkali activity; flyash; restraining test

2015-08-12

何惠英(1965- )，女，安徽省安慶市人，高級工程師，主要從事混凝土材料試驗工作.

TV41；TU521.1

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.05.019