混凝土中正长岩与砂岩的不同比例组合对骨料碱活性的影响.pdf

西北 水 电 2 0 1 5年 第 5期 文章编号 ： 1 0 0 6 -2 6 1 0 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 6 4 O 3 混 凝 土 中 正 长 岩 与 砂 岩 的 不 同 比 例 组 合 对 骨 g 4 活 ，陛 的 影 响 何惠英 ( 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公 司， 西安7 1 0 0 6 5 ) 摘要： 采用岩相法、 砂浆棒快速法和混凝土棱柱体法对比研究了砂岩、 正长岩以及砂岩与正长岩 2种不同比例组 合骨料对骨料碱活性的影响。试验结果表明： 砂岩为活性骨料， 以砂岩作为粗骨料、 正长岩为细骨料的骨料组合也 为活性骨料， 以正长岩作为粗骨料、 砂岩为细骨料的骨料组合有疑似碱活性， 正长岩为非活性骨料。掺入 2 0 以上 粉煤灰均可有效抑制其碱活性反应。 关键词： 正长岩； 砂岩； 碱活性 ； 粉煤灰； 抑制试验 中图分类号 ： T V 4 1 ； T U 5 2 1 1 文献标识码 ： A D O I ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 6 2 6 1 0 2 0 1 5 0 5 0 1 9 I n flue nc e o n Al k a l i Ac t i v i t y b y Di ffe r e nt Pr o po r t i on o f S y e n i t e a nd Sa n d S t o ne i n Co nc r e t e HE Hu i -y i ng ( P O WE R C H I N A N o r t h w e s t E n g i n e e r i n g C o ，L t d ， X i a n 7 1 0 0 6 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n f l u e n c e o n t h e a l k a l i a c t i v i t y b y t w o d i ff e r e n t p r o p o r t i o n s o f s a n d s t o n e s y e n i t e a n d s a n d s t o n e& s y e n i t e i n c o n c r e t e a g g r e g a t e a r e s t u d i e d b y a p p l i c a t i o n o f p e t r o g r a p h i c me t h o d， mo r t a r b a r me t h o d an d c o n c r e t e p r i s m me t h o d s T h e t e s t s s h o w t h a t t h e s a n d s t o n e i s t h e a c t i v e a g g r e g a t e T h e c o m b i n e d a g g r e g a t e c o n s i s t i n g o f s a n d s t o n e a s c o ars e a g g r e g a t e a n d s y e n i t e a s fi n e a g g r e g a t e i s a l s o o f t h e a c t i v e a g g r e g a t e Th e c o mb i n e d a g g r e g a t e c o n s i s t i n g o f s y e n i t e a s c o ars e a g g r e g a t e a n d s an d s t o n e a s fi n e a g g r e g a t e s e e ms w i t h alk ali a c t i v i t y S y e n i t e i s o f t h e n o n a c t i v e a g g r e g a t e Wi t h mi x t u r e o f a b o v e 2 0 fl y a s h t h e i r alk ali a c t i v e r e a c t i o n C an b e r e s t r a i n e d Ke y wo r d s ： s y e n i t e ；s a n d s t o n e； alk a l i a c t i v i t y； fl y a s h； r e s t r a i n i n g t e s t 鲁地拉水 电站工程位于云南省大理州宾川 I 县与 丽江地区永胜县交界 的金沙江中游河段上 ， 是金 沙 江 中游河段规划 8 个梯级电站 中的第 7级电站 。鲁 地拉水电站工程是以发电为主， 兼顾灌溉等综合利 用的 I等大型工程 。枢纽主要建筑物由拦河坝和地 下厂房两大部分组成。电站总装机容量 2 1 6 0 MW， 主坝采用碾压混凝土重力坝， 最大坝高 1 4 0 m， 主体 工程混凝土量约为 2 8 5万 m ， 碾压混凝 土为 1 5 4万 m 3 。 目前碱硅酸反应在碱骨料反应中占有绝大部分 比例 ， 已有不少 国家出现碱一 骨料 反应破坏的工程 实例 。现在用于工程 中的许多骨料 中都 含有一 定数量的可引起碱硅酸反应的骨料。因此 ， 结合工 程实际对鲁地拉水 电站所用 的砂岩、 正长岩和砂岩 作为粗骨料 、 正长岩为细骨料以及正长岩作 为粗骨 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 8 1 2 作者简介： 何惠英( 1 9 6 5 一) ， 女， 安徽省安庆市人， 高级工程师， 主要从事混凝土材料试验工作 料 、 砂岩为细骨料 的不 同骨 料组合方案 ， 进 行岩相 法、 砂浆棒快速法 、 混凝土棱柱体法对 比试验研究 ， 并通过掺入不同比例的粉煤灰对其骨料碱活性进行 抑制试验研究 ， 为鲁地拉水电站料源选择提供基础 资料 。 1 试验原材料 对于碱活性试验及其抑制试验关心的是水泥和 粉煤灰碱含量 ， 因为快速法及其抑制试验要求水泥 的碱含量为 0 9 0 1 ， 低 于此值需掺加 1 0 的 氢氧化钠 。棱柱体法水泥的碱含量要求为 1 2 5 ， 低于此值需掺加 1 0 的氢氧化钠。粉煤灰在 抑制 试验中有效 的碱含量按照实测值 的 1 5 计。因此 原材料性能只需给出水泥和粉煤灰 的碱含量值 ， 对 于其它物理 、 力学指标可不给出。骨料 的性能也可 不用列 出。 ( 1 )水泥 ： 水泥采用云南丽江永保水泥股份有 限公司生产的中热 4 2 5水泥 ， 其碱含量为 0 4 3 。 ( 2 )粉煤灰 ： 粉煤灰为昆明二电厂粉煤灰 ， 其碱 含量为 0 7 6 。 西 北水 电 2 0 1 5年 第 5期 6 5 ( 3 )骨料 ： 骨料采用傈傈族沟料场 的砂岩和下 坝址 正 长岩 。 ( 4 )N a O H： 分析纯试剂 。 2 试验研究结果对比分析 2 1 岩 相 法 ( 1 )砂岩骨料岩相鉴定 根据岩石薄片鉴定结果 ， 砂岩为钙质细粒长石砂 岩， 矿物 成 分 主要 为 石英 ， 含 量 6 0 ， 长 石 含量 3 0 ， 云母含量 1 ， 其它矿物含量约 4 ， 晶体填充 物含量 2 5 ， 因此， 砂岩骨料中存在一定量的活性组 分 ， 在水泥中碱含量较高时， 可能发生碱一 骨料反应。 ( 2 )正长岩骨料岩相鉴定 正长岩骨料在显微镜下可以看 出， 岩石绝大部 分 由条纹长石组成 ， 占 8 5 9 0 ， 含有少量 的角 闪石 ， 占 3 5 。还含有极少量 的黑云母 1 ， 基本不含活性组分 。 2 2砂浆棒快速法 砂浆棒快速法是适合于检验反应缓慢或只在后 期才产生膨胀的骨料 ， 并能在 1 6 d内检测 出骨料在 砂浆中的潜在有害 的碱一 硅酸反应 。本次试验结合 工程 中砂岩和正长岩分别作为粗细骨料的 2种组合 方案 ， 按常规的砂率范 围选细骨料 占 3 0 、 粗骨料 占 7 0 来考虑砂岩 和正 长岩在砂浆棒 快速法试验 中所 占的比例 ， 快速法所用骨料均为细骨料 ， 混凝土 棱柱体粗骨料含粗细骨料 。对 2种骨料及其骨料组 合运用砂浆棒快速法进行 了碱一 硅酸反应试验 ， 测 试结果见表 1 。其砂浆膨胀率随龄期变化见图 1 。 表 1 骨料碱活性砂浆棒快速法测试结 果表 由表 1可知 ， 砂岩 1 4 d砂浆膨胀率为 0 2 6 7 ， 大于 0 2 为活性骨料 ； 以砂岩作为粗骨料 、 正长岩 为细骨料的组合 1 4 d砂浆膨胀率为 0 2 3 8 ， 大于 0 2 也为活性骨料 ； 以正长岩作为粗骨料 、 砂岩为 细骨料 的组 合 1 4 d砂浆 膨胀 率为 0 1 9 4 ， 介 于 0 1 一 0 2 之间为疑似活性骨料 ， 需结合其他方 法综合判定 ； 正长岩 1 4 d 砂浆膨胀率为 0 0 0 9 ， 小 于 0 1 为非活性骨料。 砂岩 l 4 龄期 d 图 1 不 同骨料组合砂浆试件膨胀 率随龄期 增长对比图 2 3混凝土棱柱体法 混凝土棱柱体法是评定混凝土试件在升温及潮 湿条件养护下 ， 水泥 中的碱与骨料反应所引起 的膨 胀是否具有潜在危害的试验方法。2种骨料及其组 合的混凝土棱柱体试验结果见表 2 。其混凝土膨胀 率随龄期变化见图 2 。 表2 混凝土棱柱体法试验结果表 O 0 8 0 0 6 甜 耋 赠0 0 2 O O 0 砂岩 龄期 d 图 2不 同骨料组合混凝土试件膨胀率随龄期增长对 比图 由表 2可知 ， 砂岩混凝 土试件 1 a的膨胀率为 0 0 6 1 ， 大于 0 0 4 的指标要求 ， 故砂岩为活性骨 料 。以砂岩作为粗骨料 、 正长岩为细骨料的组合 1 a 混凝土试件膨胀率为 0 0 4 5 ， 大于 0 0 4 也为活 性骨料 。以正长岩作为粗骨料 、 砂岩 为细骨料 的组 5 4 3 2 l O O O O O O O o 0 埒誊蛰 念 6 6 何惠英 混凝 土中正 长岩 与砂岩 的不同比例组合对骨料碱 活性 的影响 究 合 1 a混凝土试件膨胀率为 0 0 2 8 ， 小于0 o 4 为 非活性骨料。分析其主要原 因是 ： 当组合骨料 中活 性砂岩骨料作粗骨料时 ， 其活性 骨料所 占的 比例较 大 ， 因而其膨胀率也较大 ； 反之 ， 当组合骨料中活性 砂岩骨料作细骨料时 ， 其活性骨料所 占的比例较小 ， 因而其膨胀率也相对较小 。正 长岩混凝土试件 1 a 的膨胀率为 0 0 2 2 ， 小于 0 0 4 的指标要求 ， 故正 长岩为非活性骨料 。 综上所述， 通过对砂岩、 正长岩及其不 同组合 的 骨料进行的岩相法 、 砂浆棒快速法、 混凝土棱柱体法 对比试验 ， 综合判定砂岩为活性骨料 ； 砂岩作为粗骨 料、 正长岩为细骨料也为活性骨料； 正长岩作为粗骨 料、 砂岩为细骨料具有疑似碱活性； 正长岩为非活性 骨料。对活性骨料需掺入粉煤灰对其进行抑制试验。 2 4 砂 浆棒快 速法 抑制试 验 碱骨料反应是引起混凝土耐久性下降的原因之 一 ，使用非碱活性骨料是防止发生碱骨料反应 的有 效措施。对活性骨料掺入优质粉煤灰可有效地抑制 碱活性 J 。针对鲁地拉水 电站所用的砂岩作 为粗 骨料 、 正长岩为细骨料以及正长岩作为粗骨料 、 砂岩 为细骨料的2种不 同骨料组合方案 ， 均不 同程度的 具有碱活性。因此 ， 对其进行 了不 同粉煤灰掺量的 砂浆棒抑制试验 ， 试验结果见表 3 。 表 3 砂浆棒快速法抑制试验结果表 砂浆棒快速法抑制试验结果表明 ： 2种不 同骨 料组合的砂浆试件掺 2 0 以上粉煤 灰 ， 其 1 4 d和 2 8 d的膨胀率均小于 0 1 ； 当掺入 2 0 粉煤灰后 ， 1 4 d砂浆棒的膨胀率较不掺粉煤灰 降低 了 8 0 以 上 ； 掺人 4 0 的粉煤 灰后 ， 1 4 d砂浆棒的膨胀率 降 低了 9 0 以上 ， 这说 明粉煤灰对危害性 的碱 一 骨料 反应有显著的抑制作用 。 2 5 混凝土棱柱体法抑制试验 为了研究粉煤灰对不同骨料组合混凝土膨胀率 的影响 ， 采用混凝土棱柱体法进行了不 同粉煤灰掺 量 的对 比试验。试验结果见表 4 。 表 4 混凝土棱柱体法抑制试验结果表 骨料 粉煤灰 不同龄 期砂浆 膨胀 品 种掺量 1 4 d 2 8 d 6 0 d 9 0 d 1 2 0 d 1 5 0 d 1 8 0 d 2 1 0 d 2 7 0 d 3 6 0 d 2种不 同骨料 组合 的混凝 土棱柱体 试件掺入 2 0 一 5 0 粉煤灰后 ， 砂岩作粗骨料 、 正长岩作细骨 料 的混凝土棱柱体试件 3 6 0 d膨胀率降低率为 6 4 8 7 ； 正长岩作粗骨料 、 砂岩作细骨料的混凝土棱 柱体 3 6 0 d 试件膨胀率降低率为 7 l 一 8 9 。由此 可见 ， 掺入 2 0 以上粉煤灰后能够有效抑制碱活性 反应 。 综上所述 ， 通过上述对 比试验可以得 出， 2种不 同的骨料组合均不同程度具有碱活性 ， 掺入 粉煤灰 能明显降低砂浆和混凝土棱柱体 的膨胀率 ， 对骨料 碱活性有抑制作用 ， 粉煤灰掺量在 2 0 以上能够有 效抑制碱活性反应。 3 结语 通过对鲁地拉水 电站混凝土所用砂岩 、 正长岩 和砂岩作为粗骨料 、 正长岩为细骨料 以及正长岩作 为粗骨料 、 砂岩为细骨料 的不同骨料组合方案进行 岩相法、 砂浆棒快速法、 混凝土棱柱体法对比试验研 究 ， 可以得出以下几点结论 ： 砂岩为活性骨料 ， 砂 岩作为粗骨料、 正长岩为细骨料也为活性骨料 ， 正长 岩作为粗骨料 、 砂岩为细骨料具有疑似碱活性 ， 正长 岩为非活性骨料。 对含有不 同程度碱活性 的砂 岩及砂岩与正长岩组合 的骨料掺入 2 0 以上粉煤 灰均可有效抑制其碱活性。 参 考文献 ： 1 姜立纲 ， 陈旭 混凝土骨料碱活性试验及控制 措施 J 吉林水 利 ， 2 0 0 9 ， ( 3 ) ： 1 1 1 2 2 吕鹏飞 ， 许继洲 不 同粉煤灰掺量对人工骨料碱 活性抑制影 响 试验研 究 J 四川水力发电 ， 2 0 1 1 ， ( 2 )： 8 4 8 6 3 何惠英 ， 毕亚丽， 李晓玲 不 同岩石室 内破碎 及性能 试验对 比 分析 J 西北水电 ， 2 0 1 3 ， ( 5 ) ： 7 8 8 0 4 易永军 不 同程 度骨料碱 活性抑制试 验方案 的确 定 J 西北 水电 ， 2 0 1 4 ， ( 1 ) ： 9 1 9 4