集料ASR碱活性检测方法评述.docx

Ξ集料ASR碱活性检测方法评述卢都友许仲梓吕忆农唐明述(南京化工大学材料科学与工程系,南京,210009)摘要概述了ASTM标准和压蒸法中集料ASR活性的检测方法,并对检测方法研究的进展进行了评述;讨论了应进一步研究的问题。关键词碱集料反应(AAR)碱2硅酸反应(ASR)检测方法中图分类号TU528.041碱集料反应(AAR)是引起混凝土耐久性下降的主要原因之一。半个世纪以来已在世界范围内造成了数以亿计美元的巨大损失。因由AAR造成的开裂破坏难以阻止其继续发展和修补而被称为混凝土的“癌症”。AAR分碱2硅酸反应(ASR)和碱2碳酸盐反应(ACR)。目前预防AAR的措施有两条:一是使用非活性集料;二是使用活性集料的同时使用低碱水泥,或者用混合材抑制。因此,加强集料碱活性的检测是预防AAR的关键。集料碱活性评定方法的研究便成为AAR研究领域中的一个重要方面。ASR和ACR两类反应具有截然不同的反应机理,因而集料碱活性检测方法也不完全相同。综观集料碱活性的检测方法,大体上可根据其判别依据分为3类1:一是通过岩相鉴定检验集料中是否含有活性组分的岩相法,二是以集料与碱作用后所产生的膨胀率大小作为判据的测长法,三是依集料在碱液中的反应程度作为判据的化学法。本文将简单介绍ASTM标准中检测集料ASR活性的方法及高温压蒸法并加以评述。ASTMC295(岩相法)、ASTMC227(砂浆棒法)、ASTMC289(化学法)、ASTMC1260(快速砂浆棒法)、ASTMC1293(混凝土棱柱体法)等。111岩相法(ASTMC295)2样品的岩相分析通常是指通过肉眼观察和借助光学显微镜鉴定集料的岩石种类、矿物组成及各组分含量,并依此判断集料的碱活性。完整的岩相分析需借助X射线衍射分析、差热分析、红外光谱分析等。岩相分析的价值很大程度上决定于被测定样品的代表性、向测试者提供的关于材料的来源和使用建议等信息的完整性、准确性以及测试者综合这些信息与鉴定结果的能力。该方法的优点是速度快,可直接观察到集料中的活性组分。岩相鉴定结果对其后选择合适的检测方法有重要指导作用,一直作为集料碱活性鉴定的首选方法。缺点是得不到活性组分含量与膨胀率的定量关系,且此法需要有相当熟练的技术。112化学法(ASTMC2893)化学法是在AAR研究早期提出的,主要是和砂浆棒法(ASTMC227)配合使用,是国际上公认的传统方法。主要原理是:取一定量规定粒度范围的集料和一定浓度的NaOH溶液反应,在规定条件下,测定溶出的SiO2浓度Sc(mmol/L)及溶液1ASTM标准方法ASTM标准中集料ASR碱活性的检测方法有Ξ国家九五重点攻关项目收稿日期:1997212228综述87第2期卢都友等:集料ASR碱活性检测方法评述113砂浆棒法ASTMC22710该方法以集料与碱作用后所产生的膨胀率大小作为判据,是传统的ASR活性鉴定方法。C227集料采用5级配,配比如表1所示。水泥为高碱波特兰水泥(0.6%Na2Oeq.质量百分数,下同),碱含量达1.2%,若不是高碱波特兰水泥,外加1.79mol/LNaOH溶液调整。灰砂质量比(C/S)1:2.25。流动度为105mm～120mm。试体尺寸25mm×25mm×385mm。成型后1d脱模,测初始长度,然后在38℃养护,并测定不同龄期试体长度变化。若3个月膨胀率小于0.05%,6个月小于0.1%,则为非活性集料。表1ASTMC227方法中集料的颗粒级配的碱度降低值有碱活性。若Rc(mmol/L),依此判断集料是否具Rc70且ScRc或Rc70但Sc35+Rc/2为活性集料。对一定集料,若被C289判定为非活性或无害,则无须进行砂浆棒膨胀试验;若被该方法判为活性的,则:(1)大量实际施工长期使用结果表明是安全的,则应为无害的;(2)进行砂浆棒膨胀试验,砂浆棒法的结果为最终判据。C289的最大缺点在于非SiO2物质的干扰,如碳酸盐(方解石、碳酸镁、碳酸铁)、水化硅酸镁、石膏、沸石、粘土矿物、有机物、铁的氧化物和铝酸盐等4。实际上任何硅质集料不可能是纯的,尤其是粗集料。因此,这种误差常造成根本性的错误。另外,该方法能够成功鉴定高碱条件下快速膨胀的集料,然而,和C227一样,不能鉴定由于微晶石英或变形石英而导致的众多慢膨胀集料,如片麻岩、页岩、或砂岩等的碱活性,因为这些集料的硅溶出量和碱度降低值都很低5。化学法误差为什么大原因尚不清楚,但可能与慢膨胀反应集料的反应机理有关。在这种情况下很少凝胶生成,故有可能不用太多的SiO2溶出即可产生显著膨胀。同时还发现集料类型不同,或即使是同一类型的集料但产地不同,必须确定不同的允许溶出的SiO2极限值6。这在实践中做起来是很困难的。虽然C289曾被广泛应用,且仍在许多国家中保留作为标准,但现在实践已证明该方法不可靠,