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1、 多元化矿物掺合料对混凝土碱硅酸反应抑制效果研究 冯长伟 杨文杰 韩振东 吴琼(昆山市建设工程质量检测中心，江苏 昆山 215337)摘要 进行了粉煤灰、矿粉和硅灰单掺、双掺及三掺对混凝土碱硅酸反应的抑制效果研究，分别采用快速砂浆棒法和小砂浆棒快速法对三掺砂浆配合比进行了对比验证试验。试验结果表明，单掺15%-50%粉煤灰或者矿粉对混凝土碱硅酸反应具有明显抑制效果，抑制率在32.9%和55.2%之间，掺量越高，抑制效果越好。总掺量为30%-50%的双掺或三掺矿物掺合料对ASR抑制效果也很明显，抑制率在19.0%和66.7%之间，且三掺抑制效果略好于单掺和双掺。快速砂浆棒法与小砂浆棒快速法试验结
2、果具有较好的一致性。关键词 矿物掺合料；碱硅酸反应；膨胀；抑制Study on The Effect for Suppressing Concrete ASR by Mixed Mineral AdmixtureFENG Chang-wei YANG Wen-jie HAN Zhen-dong WU Qiong(Kunshan Constuction Engineering Quality Testing Center,Kunshan 215337,China)Abstract：The research on the effect of suppressing concrete ASR by
3、single-doped, double mixed and three doped mineral admixture such as fly, slag and silica fume has been studied, both Mortar bar rapid method and Small mortar Rod have been applied in the three doped experiments for contrast and authentication. It was shown that the addition of 15%-50% fly or slag w
4、as beneficial for suppressing concrete ASR ,the rate of inhibition efficiency was ranging from 32.9% to 55.2%,the more the dosage, the better the inhibition efficiency. It was also beneficial for suppressing concrete ASR by double mixed or three doped mineral admixture which total ash was between 30
5、% and 50%, the rate of inhibition efficiency was ranging from 19.0% to 66.7%, and the suppressing effect by three doped admixture was slightly better than that by single-doped and double mixed admixture. The result by Small mortar Rod was good consistent with that by Mortar bar rapid method. Key wor
6、ds：Mineral admixture;ASR;Expansion;Suppressing1 前言 碱集料反应(Alkali-aggregate reaction, AAR)是影响混凝土耐久性下降的重要原因之一。碱硅酸反应(Alkali-silica reaction, ASR)，作为最主要和最普遍的AAR类型，半个世纪以来已在世界范围内造成了大量混凝土工程的破坏和严重经济损失1。发生碱骨料反应需要同时具备三个条件：第一是混凝土原材料含碱量要高；第二是骨料中有相当数量的活性成分；第三是潮湿环境，有充分的水分或湿空气供应2。目前，针对碱骨料反应，主要有以下几种控制措施3：1）控制水泥碱含量；2
7、）控制混凝土碱含量；3）对骨料选择利用；4）掺混合材；5）隔绝水和空气的来源。但是以上几种方法在实际应用中也存在一些问题。比如，使用低碱水泥和非活性骨料、使用矿物质混合材及锂盐等物理和化学方法虽然可以预防碱骨料反应，但是低碱水泥和非活性骨料的使用要受到资源的限制，金属锂的化合物成本太高4。本文主要研究单掺、双掺和三掺矿物掺合料对混凝土碱硅酸反应的抑制效果，因此，选择合适的实验方法尤为重要。现有检验集料碱活性的实验室方法有岩相法、化学法、各种砂浆棒法和混凝土棱柱体法等。岩相法对骨料只能定性研究，不能定量研究。化学法误差和重作者简介：冯长伟，男，硕士，主要从事建筑材料检测和研究工作。复性比较差。混
8、凝土棱柱体法结果比较精准，但是试验周期长。各种砂浆棒法由于可操作性比较好、准确度比较高，目前已被广泛采用。本文采用快速砂浆棒法和小砂浆棒快速法来进行碱硅酸反应实验。2 试验方案与方法2.1 试验方案 原材料：金宁羊PII42.5，碱含量为0.56%；华能I级粉煤灰和宝田II级粉煤灰，碱含量分别为1.31%和0.92%；宝田S95级矿粉，碱含量为0.56%；贵州海天硅灰，碱含量为2.10%。第一阶段进行单掺粉煤灰、矿粉和硅灰的试验，JZ代表基准，F15、F25、F50和FII25分别代表I级粉煤灰掺量为15%、25%、50%和II级粉煤灰掺量为25%。SL15、SL25和SL50分别代表矿粉掺量
9、为15%、25%和50%。S5、S15和S25分别代表硅灰掺量为5%、15%和25%。第二阶段进行粉煤灰、矿粉和硅灰的混合双掺试验，F15-SL15代表粉煤灰掺量为15%且矿粉掺量为15%，以此类推。第三阶段进行三掺粉煤灰、矿粉和硅灰的试验，F10-SL20-S10代表粉煤灰、矿粉和硅灰的掺量分别为10%、20%和10%，以此类推。第四阶段按第三阶段配合比采用快速小砂浆棒法进行对比验证试验。砂浆配合比列于表1中。表1砂浆配合比编号水泥(g)粉煤灰(g)矿粉(g)硅灰(g)石英(g)水(g)JZ400000900188F153406000900188F2530010000900188F50200
10、20000900188FII25300100(II级)00900188SL153400600900188SL2530001000900188SL5022001800900188S53800020900188S153400060900188S2530000100900188F15-SL1528060600900188SL15-S1528006060900188F20-SL2024080800900188F10-SL30240401200900188S10-F30240120040900188SL30-S10240012040900188F35-SL15200140600900188F35-S15
11、200140060900188F10-SL10-S10280404040900188F10-SL20-S10240408040900188F10-SL30-S102004012040900188F20-SL10-S10240804040900188F20-SL20-S10200808040900188F30-SL10-S102001204040900188F10-SL10-S10280404040900188注：若砂浆拌合物流动性较差，可酌量加入外加剂调整。2.2 试验方法1) 快速砂浆棒法参照ASTM C4415、ASTM C227和DL/T 5151-2001进行。主要仪器和设备：试模，规
12、格为25mm25mm280mm；测头，25mm；养护箱，能控制温度为20士3 ，湿度95%；恒温水浴箱，能控制温度在382。测长仪，测量范围280mm-300mm，精度0.01mm。按ASTM C227方法成型，水灰比为0.47，胶砂比为2.25，尺寸为25mm25mm280mm，加碱将砂浆碱含量调整到1.00.05%（因为掺合料本来具有一定碱含量，计算得出不足的碱量，在制备砂浆时可用1mol/L KOH溶液补充不足的碱量进行调整），成型完毕后在温度为203 ，湿度为95%以上的养护箱中养护24h2h，脱模。然后温度在382水中养护（试验中不可用10%KOH溶液作为环境溶液，如果将混凝土放入1
13、0%KOH溶液中养护，活性骨料所接触的碱浓度过高，对于检验掺合料对碱骨料抑制反应，其条件过于苛刻，膨胀率差别不明显），分别测量砂浆棒1d3d7d14d21d和28d长度。 试件的膨胀率按公式（1）计算 (1)式中： 试件在t天龄期的膨胀率，%； Lt试件在t天龄期的长度，mm； L0试件的基准长度，mm； 测头的长度，25mm。 以试件28d膨胀率的降低率a(以下简称抑制率)表示掺合料对混凝土碱硅酸反应抑制效果，计算公式如下： (2)式中： 膨胀率的降低率，%； 基准砂浆膨胀率，%； 掺掺合料砂浆膨胀率，%。 2) 小砂浆棒快速法 参照压蒸法（CECS48:93）进行。 主要仪器及设备：金属试
14、模，尺寸为10mm10mm40mm；潮湿养护箱，湿度85%以上；快速碱活性测定仪；不锈钢蒸养箱或蒸养锅与调温电炉；反应器（蒸压釜）；测长仪。试验步骤：加碱将砂浆碱含量调整到1.00.05%，成型试件，在室温下养护242h，然后测量试件基长L1，精确至0.01mm。再将试件分离地放置在蒸养箱内，在100下蒸养4h3min，蒸养过程中试件不得浸入水中。经蒸养并冷却后的试件插在反应器架上，将试件浸入水中， 密封容器在1502下保温3605min（不含升温时间）。 压蒸结束后将反应器取出，用水将高温反应器冲冷至40左右，方可打开反应器，将试件冲洗干净，擦干，并用湿布盖好室温放置6010min。测定最终长度。结果处理：压蒸后测定的为最终长度L2。测方向时方向必须和前面相同。试件膨胀率按如下公式计算： (3)式中:
