混凝土用骨料碱活性试验报告
碱活性骨料对混凝土质量的影响及控制方法
碱活性骨料对混凝土质量的影响及控制方法摘要：在选择骨料的时候必须要对其碱活性进行测定，以此来保证混凝土的耐久性，而在很多情况下不可避免的会有活性骨料的存在，所以就需要采取一定的措施来抑制碱骨料反应。
关键词：碱活性骨料；混凝土质量；影响；控制方法引言非活性的骨料不会导致碱骨料反应，而如果是活性骨料或者其中有部分骨料是活性的，则极有可能导致碱骨料反应的出现，混凝土从而会出现不均匀开裂、膨胀。
一、碱活性骨料对混凝土质量的影响在一般情况下，水工混凝土的强度都不太高，基本上混凝土都是以90天龄期作为强度设计标准，而普通混凝土基本上都是28天龄期强度，所以在强度方面，水工混凝土与普通混凝土是有很大区别。
在混凝土发生反应时，骨料与碱接触，骨料会产生膨胀，而硬化的水泥石则对骨料有一个约束，制约骨料的膨胀，同时硬化水泥石也会受到拉应力的作用，如果拉应力过强，超过水泥石硬度，就会引发水泥石的开裂。
水泥石强度低，抗拉性能就越差，受骨料的膨胀影响就越大，很容易导致开裂。
而水工混凝土的强度要远低于普通混凝土的强度，对于抵抗碱骨料的反应膨胀能力较弱。
在施工中，常常通过降低胶凝材料用量来达到控温防裂的目的，因为降低胶凝材料用量可以减少混凝土的产热量，使水化热升温降低。
胶凝材料的使用，一方面为碱骨料提供碱，另一方面硬化水泥石作为连续相对碱骨料反应膨胀起到约束作用。
现在多数水泥在生产过程中都采用了窑外分解技术，水泥的碱含量普遍提高，在混凝土总碱含量中胶凝材料所提供的碱量对于反应有很大的影响，所以水工混凝土的胶凝材料用量远低于普通混凝土的用量。
二、碱活性的检验方法和标准1、岩相法它是通过肉眼和显微镜观察新鲜岩石断口来鉴定骨料的种类和成分，以此来判断其是否存在碱活性，但其缺点是得不到活性组分含量与膨胀率的定量关系。
2、化学法它是在规定条件下，测定碱溶液和骨料反应溶出的二氧化硅浓度及碱度降低值，借以判断骨料在使用高碱水泥的混凝土中是否产生危害性的反应。
碱-骨料反应试验
碱-骨料反应试验3D动画补充材料本动画配套《普通混凝土长期性能和耐久性性能试验方法标准》GB/T50082-2009中“碱—骨料反应试验”。
碱—骨料反应试验方法主要参考加拿大《Test Method for Potential Expansive of Cement-Aggregate Combination（Concrete Prism Expansion Method）》CAN/CSA-A23.2-14A：2004方法编写而成。
也参考了欧洲材料与试验联合会（RILEM）下属的碱—骨料反应与预防委员会（TC 191 ARP）提出的混凝土棱柱体试验法（AAR-3），适用于检测骨料的碱活性。
本方法适用于检验混凝土试件在温度38℃及潮湿条件养护下，混凝土中的碱与骨料反应所引起的膨胀是否具有潜在危害。
适用于碱—硅酸反应和碱—碳酸盐反应。
一试验主要器材列表1.混凝土搅拌机（图示：双卧轴混凝土试验用搅拌机）2.混凝土振动台3.碱-骨料反应养护箱及试件盒4.试件养护盒5.测长仪6.标准杆7.试件测头8.其他器材掺量设备方孔筛二试验试件制作要求1.应按照下列规定准备原材料和设计配合比。
应使用硅酸盐水泥，水泥含碱量宜为（0.9±0.1）%（以Na2O当量计，即Na2O+0.658K2O）。
可通过外加浓度为10%的NaOH溶液，使试验用水泥含碱量达到1.25%。
当试验用来评价细骨料的活性，应采用非活性的粗骨料，粗骨料的非活性也应通过试验确定，试验用细骨料细度模数宜为（2.7±0.2）。
当试验用来评价粗骨料的活性，应用非活性的细骨料，细骨料的非活性也应通过试验确定。
当工程用的骨料为同一品种的材料，应用该粗、细骨料来评价活性。
试验用粗骨料应由三种级配：（20～16）mm、（16～10）mm和（10～5）mm，各取1/3等量混合。
每立方米混凝土水泥用量应为（420±10）kg。
水灰比应为0.42～0.45。
唐山地区混凝土骨料碱活性研究
的严重问题。我国从 ９ 年代开始，陆续在北京、 ０ 天 主要供应地取料， 其代号分别为 Ｇ ， ，ＨＱ ＹＬ Ｚ ，Ｘ； Ｘ
大 型 、 枕、 轨
因 Ａ Ｒ而造成的各种破坏［ Ａ Ａ ２ １ 。Ａ Ｒ反应一旦发生 。 产生的破坏难以阻止和修复 。其他恶化 因素也会乘 虚而入 ， 从而会加速混凝土结构 的破坏 。 所 以又被称 为 “ 凝 土 的癌 症 ” 混 。
（Ｃ ） Ａ Ｒ
０ 前言
测是ｊ 常必要 的。
众所周知 ， 碱骨料反应（ ｌ ｌ Ａ ｇ ｇｔ Ｒ ａ－ １ 实验原料 Ａｋ ｉ ｇｒ ａ ｅｃ ａ－ ｅ ｅ
ｔｎ 简称 Ａ ） ｉ ， ｏ ＡＲ 是影 响 混凝 土耐 久 性 的最 重要 因素 （）水 泥 ： １ 由硅 酸 盐水 泥熟 料 ＋ ％石膏 ， ６ 在试 验
ｗ ｅ ｅ ｅ ｃ ｎ ｒ ｔ ｇ ｒ ｇ ｔ ｓ ｈ ｖ ｌ ａｉ ａ ｔ ｉ ｄ ｔｅ ｔｐ ｆｔ ｅ ｐ ｓｉ ｌ ｌ ａ ｇ ｒ ｇ ｔ ａ ｔ ｎ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ Ｈ ｈ ｔ ｒｔ ｏ ｃ ｅ ａ ｇ ｅ ａ ｅ ａ ｅ ａｋ ｌ ｃｉ ｔ ａ ｙ ｅ ｏ ｏ ｓｈｅ ａｋ ｌ ａ ｇ ｅ ａ ｅ ｒ ｃｉ ． ｈ ｕｔ ｓ ｏ ｔ Ｚ ｈ ｈ ｅ － ｖｙ ｎ ｈ ｈ ｉ ｅ ｏ ｅ ｓ ｈ
石的 Ｇ Ｌ Ｙ，Ｘ骨料 ， 则为非 活性骨料。 关键词 ：骨料 ； 活性检测 ； 骨料反应 ； 碱 碱 碱硅酸反应 ； 碱碳酸盐反应
Ｓ ｕ ｙ ｏ Ａｌ ａｉ ａ ｔ ｉｙ ｏ ｔ ｄ ｎ ｋ ｌ ｃｉ ｔ ｆＣｏ ｃ ｅ ｅＡｇ ｒ ｇ ｔ ｎ Ｔａ ｇ ｈ ｎ Ａｒ ａ － ｖ ｎ ｒｔ ｇ ｅ ａ ｅｉ ｎｓａ ｅ
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碱活性以及碱活性骨料
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什么是碱活性？
在一定条件下会与混凝土中的水、外加剂、 掺合剂等中的碱物质发生化学反应，导致混凝土 结构产生膨胀、开裂的现象 具有这一特性的骨料就是碱活性骨料。
碱活性反应机理
• 1．碱—硅酸反应： 碱硅酸反应是水泥中的碱与骨料中的活性 氧化硅成分反应产生碱硅酸盐凝胶或称碱硅 凝胶，碱硅凝胶固体体积大于反应前的体积， 而且有强烈的吸水性，吸水后膨胀引起混凝 土内部膨胀应力，而且碱硅凝胶吸水后进一 步促进碱骨料反应的发展、使混凝土内部膨 胀应力增大，导致混凝土开裂。
• 2．碱—碳酸盐反应 碱碳酸盐反应的机理与碱碳酸反应完全不同， 在泥质石灰质白云石中含粘土和方解石较多， 碱与这种碳酸钙镁的反应时，将其中白云石 (MgCO3)转化为水镁石Mg(OH)2，水镁石晶体 排列的压力和粘土吸水膨胀，引起混凝土内 部应力，导致混凝土开裂。 • 3．碱—硅酸盐反应 (1)形成膨胀的岩石属于粘土质岩、千枚岩等 层状硅酸盐矿物； (2)膨胀过程较碱硅酸反应缓慢得多； (3)能形成反应环的颗粒非常少； (4)与膨胀量相比析出的碱硅胶过少。
造成的破坏
导致混凝土开裂。发展严重的会使混凝土 结构崩溃。而严重影响到工程质量，甚至造 成严重的灾难。
骨料碱活性的检验方法
• 岩相法：它是通过肉眼和显微镜观察新鲜岩石断口来鉴定骨料 的种类和成分，特别是那些已知活性矿物存在与否的骨料，以 此来判断其是否存在碱活性，但其缺点是得不到活性组分含量 与膨胀率的定量关系。 • 化学法：它是在规定条件下，测定碱溶液和骨料反应溶出的二 氧化硅浓度及碱度降低值，借以判断骨料在使用高碱水泥的混 凝土中是否产生危害性的反应。该方法不适用于含碳酸盐的骨 料。不能鉴定由于微晶石英或变形石英所导致的众多慢性膨胀 骨料。 • 骨料活性判定：当试验结果出现碱度降低值＞70 而滤液中的二 氧化硅浓度＞碱度降低值或碱度降低值＜70 而滤液中的二氧化 硅浓度＞35+碱度降低值/2 中的任何一种，该试样就被评为具 有潜在有害反应。 • 砂浆长度法：它是通过测定水泥砂浆试件的长度变化，以鉴定 水泥中的碱与活性骨料间的反应所引起的膨胀是否具有潜在危 害。它是在岩相法检验和化学法检验均不能作出定论时进行的， 适用于碱骨料反应较快的碱-硅酸盐反应和碱-硅酸反应，不适 用于碱-碳酸盐反应
Cecs48(砂、石碱活性快速试验方法)
砂、石碱活性快速试验方法CECS48∶93主编单位:南京化工学院无机非金属材料研究所批准单位:中国工程建设标准化协会批准日期:1993年9月11日前言为防止混凝土工程发生碱骨料反应并提供依据,现批准《砂、石碱活性快速试验方法》CECS48∶93和《混凝土碱含量限值标准》CECS53∶93两本标准为中国工程建设标准化协会标准,推荐给各有关单位使用。
在使用过程中,请将意见及有关资料寄交北京市安外小黄庄9号中国建筑科学院中国工程建设标准化协会混凝土结构委员会(邮政编码100013),以便修订时参考。
中国工程建设标准化协化1995年2月目次１总则２术语３仪器设备４材料５试验步骤６结果计算７结果判定附加说明1 总则1.0.1 目的快速测定砂、石的碱活性,为防止混凝土工程发生碱骨料反应提供依据。
1.0.2 适用范围本方法适用于鉴定含碱—硅酸反应类骨料(指砂、石,下同)的碱活性。
1.0.3 引用标准行业标准《普通混凝土用砂质量标准及试验方法》JGJ52—92。
行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及试验方法》JGJ53—92。
2 术语2.0.1 碱活性指混凝土骨料与水泥中的碱起膨胀反应的特性。
2.0.2 碱—硅酸反应指水泥及其它来源的碱与骨料中活性二氧化硅的膨胀性反应。
2.0.2 碱含量以等当量Na2O表示,即Na2O=0.658K2O。
3 仪器设备3.0.1 试验筛0.150mm和0.630mm方孔筛。
3.0.2 小型砂浆搅拌机构造和尺寸见图3.0.2—1和图3.0.2—2。
3.0.3 台式天平最大称量50g、200g,感量分别为0.05g积0.2g。
3.0.4 量筒、跳桌、刮平刀和捣棒捣棒直径为5mm、两头扁平,其它为通用工具。
3.0.5 试模及测头金属试模,规格为10×10×40mm,两端正中有小孔,测头在此固定埋入砂浆。
测头用不锈钢制作,每个试模制六条砂浆试件,构造和尺寸见图3.0.5—1和图3.0.3—2。
不同标准对骨料碱活性试验方法的概述
不同标准对骨料碱活性试验方法的概述本项目为吉林省教育厅2021年科学研究项目（JJKH20210253KJ）作者简介：朱会荣（1977.10.21-），女，汉族，籍贯：吉林长春，学历：硕士研究生，职称：实验师，研究方向：无机非金属材料摘要：骨料的碱活性是指骨料在混凝土中与碱发生反应产生膨胀并对混凝土具有潜在危害的特性。
骨料是否具有碱活性是判断这种骨料能否作为混凝土粗骨料的一个重要指标。
现阶段，我国不同行业有不同行业的检测标准，对于骨料碱活性现行有效的检测标准有10本之多，这些标准对于骨料碱活性鉴定方法的阐述既有相同之处，又有所不同，在实际工作中如何选用这些规范成了难题。
本文对这些规范进行了归纳总结，认为SL/T352-2020《水工混凝土试验规程》可作为现阶段检测骨料碱活性的主要依据。
关键词：碱活性检测标准主要依据0 前言碱-骨料反应是指混凝土中的碱与骨料中的活性成分发生反应，产生膨胀致使混凝土发生开裂破坏的现象，它曾给世界许多国家带来过损害。
以往的经验教训告诉我们：对付碱-骨料反应最好的办法是预防。
如果等工程结构出现了碱-骨料反应再去治理，往往很难，且耗资巨大，这是不可取的。
那如何预防成了关键问题所在，这就是通过鉴定骨料的碱活性实验，从而快速、准确、高效地判定出能否发生碱-骨料反应。
1 不同标准对骨料碱活性检测方法的概述目前，关于碱-骨料反应的现行有效标准有GBT50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》、GB/T14685-2011《建设用卵石、碎石》、SL/T352-2020《水工混凝土试验规程》等10本。
（1）GBT50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中对于碱-骨料反应采用的是混凝土棱柱体法，虽然这种方法既能测定碱-硅酸反应又能测定碱-碳酸盐反应，但这种方法在判断骨料具有潜在碱活性时，应进行其他补充试验以确定该膨胀确实由碱-骨料活性所致。
混凝土碱骨料反应
3、碱—硅酸盐反应
定义：碱与某些层状硅酸盐骨料反应，使层状硅酸盐层间 距离增大，骨料发生膨胀，造成混凝土膨胀、开裂。 蛇纹石、伊里石、绿泥石、滑心、白云母、黑云母、铁 锂云母、高岭石、微晶高岭石等层状结构的硅酸盐矿物； 很多人反对将这种碱—骨料反应划分为新的一类； 唐明述院士研究表明：这些层状结构硅酸盐矿物自身不 具有碱活性，产生膨胀反应的是其中含有微晶石英或玉髓。
膨胀机理：
Gillott认为：白云石晶体中包裹有干燥的黏土，去白云石化反应使菱形 白云石晶体遭受破坏，使黏土暴露出来，黏土吸水膨胀，从而造成破坏 作用。 唐明述院士认为：活性碳酸盐岩石的显微结构特征是：微晶方解石和网 络状分布的粘土构成了这种岩心的基质，菱形白云石晶体彼此孤立地分 布于其中。 一方面，Ｒ+、OH-和水等进入受限制的紧密空间产生膨胀，这些离子 之所以会挤入受限空间发生反应，主要是由于去白云化反应为自由能降 低的过程，ΔG= - 12.18 kJ /mol 。 另一方面，去白云石化反应生成的水镁石和方解石晶体颗粒细小，这些 颗粒间存在大量孔隙，使固相反应产物的框架体积大于反应物白云石的 体积，在限制条件下，固相反应产物的框架体积的增大以及水镁石和方 解石晶体生长形成的结晶压，产生膨胀应力。
碱—硅酸盐反应的实质仍属碱-硅酸反应。
二、碱一骨料反应发生条件与影响因素
1、发生条件
＊混凝土中含有充足的碱(Na2O与K2O)； ＊骨料中含有碱活性矿物；
＊潮湿环境。
(1) 混凝土中碱含量：当量Na2O(Na2O+0.66K2O)
来自水泥、外加剂、掺合料、骨料、拌合水等组分及周围
环境。 低碱水泥：钠、钾含量小于0.6%的水泥称为低碱水泥。
2、影响因素
提高混凝土骨料碱活性反应试验结果准确性的探讨
速率 和 白云质 岩 石 的膨 胀 速率 均 是溶 液 ｐ 值 的增 函 Ｈ 数 ；Ｈ值 越高 ， 应越快 ， ｐ 反 膨胀 也 越 大 。 当溶 液 ｐ 值 Ｈ
往 经过若 干 年后 才会 显现 。水 分存 在是碱 骨料 反 应的
必 要条 件 ， 凝 土的 渗透 性 对 碱 骨 料 反应 有 很 大 的影 混
响 。在 干湿 交替 的情 况下 ， 反应 得 到加速 ， 高温度 也 提 将 使反应 加 速 。
收 稿 日期 ：０ ６—０ ２０ ２—１ ７ 作者简介 ： 唐文军 （９ ２ ） 男 ，９ ６年毕业于 兰州 铁道学 院环境化学 １７ 一 ， １９ 专业 ， 工程师 。
Ｒｅ ｅ ｔｏ ｆｔ ｅ Ｃｏ ｃ ｅ ｅ Ａｇ ｒ ｇ ｔ ｋ ｌ ｌ ｆ ｃ ｉ ｎ ｏ ｈ ｎ ｒ ｔ ｇ ｅ ａ ｅ Ａｌ ａ ｉ Ｔ ｎ ｎｕ ａ ｇＷｅ ｊｎ
摘 要 结合 多年 的试 验 工作 实践 ， 对碱 骨料 反 应 类型 、 试验 方法及 影 响试验 结 果准 确性 的 因素进
维普资讯
提 高混凝土骨料碱活性反应试验结果准确性的探讨 ： 唐文军
３１
提 高 混凝 土 骨料 碱 活 性 反 应 试 验 结 果 准 确 性 的探 讨
唐 文 军
（ 铁道 第三勘察设计 院 ， 天津 ３０ ５ ） ０ ２ １
Ｅｘ ｌ ｒ ｔｏ ｏ ｅ ｉｉ ｎ ｏ ｈ ｓ ｌｓ ｉ ｓｉ ｇ ｔ ｔｖ ｔ ｄ ｐ ｏ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｐｒ ｃ ｓｏ ｆ ｔ ｅ Ｒｅ ｕ ｔ ｎ Ｔｅ ｔｎ ｈｅ Ａｃ ｉ ａ ｅ
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黔张常铁路
混凝土用骨料碱活性试验报告
委托单位 报告编号
工程名称 委托编号
施工部位 记录编号
样品产地 规格种类
代表数量 报告日期
试验方法 试验结果
岩相法
主要矿物 碱活性矿物 显微照片
及
说明
成分 含量 （%） 名称 占样品总质量百分
率（%）
砂浆棒法
水泥碱含量（%） 砂浆水灰比W/C 试件龄期 （d） 试件膨胀率（%） 外观变化
情况
表号：铁建试报04
标准代号：Q/CR 9205-2015
化学法
碱活性骨料判定条件
c（SiO2）（mol/L） c（NaOH）
（mol/L）
① c（NaOH）＞0．070mol/L；
且c（SiO2）＞c（NaOH）。
② c（NaOH）＜0．070mol/L； 且c（SiO2）＞0．035＋0．5c（NaOH）。
岩石柱法
试件尺寸 （mm） 试件浸泡 龄期（d） 试件膨胀率（%） 外观变化
情况
检测评定依据： 试验结论：
试验 复核 批准 单位（章）