快速砂漿棒法堿活性測(cè)試  巖相法堿活性檢測(cè) 

關(guān)鍵詞：堿-集料反應(yīng)；堿-硅酸反應(yīng)；快速砂漿棒法；混凝土棱柱體法

1 前言

　　在工程建設(shè)之初正確鑒定集料的堿活性是采取合理措施預(yù)防混凝土堿集料反應(yīng)（AAR）破壞的關(guān)鍵。評(píng)價(jià)特定混凝土集料的堿活性Zui可靠的辦法是考察使用該集料的現(xiàn)有混凝土工程。然而，由于堿集料反應(yīng)通常在工程服役多年以后發(fā)生，通過(guò)考察混凝土工程評(píng)價(jià)集料堿活性僅能獲得過(guò)去工程中常用集料的信息。對(duì)于水工建筑，如大壩，由于混凝土方量大，常就地開采使用集料，很難發(fā)現(xiàn)和確定原來(lái)使用的料場(chǎng)。另一方面，因使用特定集料的早期工程數(shù)量有限，很難確定不同因素（水泥堿含量、水泥用量、養(yǎng)護(hù)方法、濕度、凍融、干濕循環(huán)、海水、化冰鹽等）對(duì)AAR的影響。工程建設(shè)和調(diào)查時(shí)期集料源也會(huì)發(fā)生變化。這些因素限制了通過(guò)考察實(shí)際工程評(píng)價(jià)集料堿活性的適用性。對(duì)近年來(lái)才發(fā)現(xiàn)和確證AAR事例、工程規(guī)模和建設(shè)速度高速發(fā)展的我國(guó)，通過(guò)考察實(shí)際工程評(píng)價(jià)集料堿活性的實(shí)用性更為有限。實(shí)際工程建設(shè)中通常只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)室方法確定集料堿活性。

　　現(xiàn)有檢驗(yàn)集料堿活性的實(shí)驗(yàn)室方法有巖相法、化學(xué)法、各種砂漿棒法和混凝土棱柱體法等[1]。巖相鑒定結(jié)果對(duì)其后選擇合適的檢測(cè)方法有重要指導(dǎo)作用，一直作為集料堿活性鑒定的shouxuan方法。但巖相法對(duì)操作者的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要求較高且得不到活性組分含量與膨脹率的定量關(guān)系，判定結(jié)果通常只能作為參考而不能作為拒絕集料的依據(jù)。化學(xué)法由于誤差很大，重復(fù)性差，僅能適用于某些特定類型的集料，而且和其它快速法相比并無(wú)明顯優(yōu)越性，加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（CSA-CanadianStandard Association）和國(guó)際材料與建筑構(gòu)造研究試驗(yàn)所聯(lián)合會(huì)（RILEM- ReunionInternationale de laboratories d’Essais et de Recherches sur lesMateriaux et les Constructions,Paris）已取消了化學(xué)法。和化學(xué)法相比，各種砂漿棒法和混凝土棱柱體法以測(cè)量試體膨脹為依據(jù)，結(jié)果直觀，是實(shí)驗(yàn)室使用Zui廣泛的集料堿活性檢測(cè)方法。其中國(guó)外大量研究結(jié)果表明混凝土棱柱體法（CPT-Concrete Prism Test），即ASTM C1293， CSA A23.2-14A和RILEMAAR03，和現(xiàn)場(chǎng)混凝土結(jié)果Zui為吻合，被認(rèn)為是Zui可靠的集料堿活性檢測(cè)方法。但由于CPT耗時(shí)長(zhǎng)（需要1年）不能滿足大多數(shù)情況下的工程需要，常作為檢驗(yàn)快速法的基準(zhǔn)和用于集料堿活性的Zui終判定。、

　　各種測(cè)量砂漿膨脹為基礎(chǔ)的快速方法中以快速砂漿棒法（AMBT-Accelerated Mortar BarTest）在國(guó)際上的應(yīng)用Zui為廣泛。我國(guó)水工和交通部門近年來(lái)也開始使用該方法[2，3]。我國(guó)由于歷史原因長(zhǎng)期形成的“行業(yè)”隔離，缺少負(fù)責(zé)或協(xié)調(diào)研究和制定標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一組織和機(jī)構(gòu)，早期采用的堿活性檢測(cè)方法，如砂漿長(zhǎng)度法和化學(xué)法（ASTMC227和ASTMC289），大多原樣引用國(guó)外方法，總體上缺少對(duì)所引用方法的系統(tǒng)研究和評(píng)價(jià)。而且，對(duì)國(guó)內(nèi)外研究和工程實(shí)踐中的成果和經(jīng)驗(yàn)，在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中不能及時(shí)采納和更新，某些國(guó)外普遍認(rèn)為存在嚴(yán)重缺陷的方法仍在我國(guó)使用，如砂漿長(zhǎng)度法和化學(xué)法，這種多種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或方法共存和更新滯后，常常在工程中引起矛盾結(jié)果讓使用者無(wú)所適從。本文以混凝土棱柱體法結(jié)果為依據(jù)，討論快速砂漿棒法在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用情況，并針對(duì)AMBT局限性提出了改進(jìn)措施，以期對(duì)我國(guó)工程實(shí)踐中正確認(rèn)識(shí)方法的局限性、選擇和使用各種集料堿活性檢測(cè)方法有所裨益。

2 快速砂漿棒法（AMBT）的提出及發(fā)展

　　AMBT是基于傳統(tǒng)ASTM C227，又稱南非法（NBRI法）[4]。ASTMC227方法的主要問(wèn)題是試驗(yàn)周期長(zhǎng)，時(shí)間上不能滿足大多數(shù)情況下的工程需要；集料適應(yīng)性差，僅適用于一些高活性、快膨脹的巖石和礦物，如組成在流紋巖到安山巖之間的蛋白石質(zhì)材料和風(fēng)化變質(zhì)玻璃體的微晶質(zhì)材料，對(duì)慢膨脹的集料如片麻巖、片（頁(yè)）巖、雜（硬）砂巖、灰?guī)r、泥質(zhì)板巖和偏火山巖等則廣泛存在漏判錯(cuò)判實(shí)例。為克服ASTMC227的局限性，各國(guó)研究者圍繞快速、可靠、方便、可重復(fù)性好等目標(biāo)對(duì)ASTMC227方法進(jìn)行研究改進(jìn)，以高溫高堿條件下的AAR為基礎(chǔ)發(fā)展了許多快速方法，AMBT是影響較大的快速方法。

　　AMBT采用的水泥、集料級(jí)配、灰砂比、試體尺寸和ASTMC227試樣制備程序完全相同，只是采用了完全不同的養(yǎng)護(hù)制度。即采用五級(jí)配集料，配比如表1所示。水泥為高堿波特蘭水泥（>0.6%Na2Oeq.），灰砂比（C/S）為1：2.25。流動(dòng)度為105mm～120mm。試體尺寸25mm×25mm×285mm。用試體在80℃的1M NaOH溶液中14d 的膨脹值作為評(píng)定集料潛在活性的依據(jù)。

　　該方法首次被Oberhoster 和 Davies 提出后，加拿大[5]率先進(jìn)行了系統(tǒng)研究，美國(guó)[6]澳大利亞[7]等國(guó)也進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和研究工作。加拿大是遭受AAR破壞Zui嚴(yán)重的國(guó)家之一，主要原因是早期集料堿活性檢測(cè)方法不可靠，導(dǎo)致大量活性集料在各種工程中大量使用，特別是水電工程和交通設(shè)施。為建立可靠的集料堿活性檢測(cè)方法，加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)組織成立了堿集料反應(yīng)分會(huì)協(xié)調(diào)堿集料反應(yīng)研究工作。從上世紀(jì)80年代中期至90年代中期的十年間，政府先后撥款1000多萬(wàn)加元用于AAR檢測(cè)方法的研究和標(biāo)準(zhǔn)制訂。AMBT是當(dāng)時(shí)篩選的主要快速方法。