04.混凝土用骨料碱活性试验报告

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。

碱骨料反应碱骨料反应（Alkali-Aggregate Reaction，简称AAR）是指混凝土中的碱性细孔溶液与骨料中的活性矿物之间的化学反应。

该反应会引起混凝土的不均匀膨胀，导致其开裂破坏。

混凝土碱骨料反应一旦发生，目前的技术水平尚无法根治，因此又俗称“混凝土癌症”。

自从1940年美国T．E．Stanton提出此问题以来，已经历半个多世纪，现已被世界许多国家认为是造成混凝土工程破坏的重要原因之一。

混凝土大坝因碱骨料反应破坏的工程实例有巴西的Moxoto坝、法国的Chambon坝、挪威的Sa-heim坝等，其他行业亦有碱骨料反应破坏的实例。

碱骨料反应导致的破坏不仅每次修补或加固费用巨大，而且建筑物还会继续发生破坏。

因此，碱骨料反应问题逐渐引起了世界各国的重视。

我国水利水电行业很早就重视碱骨料反应的预防工作，1953年修建佛子岭水库时，就开始开展混凝土碱活性方面的试验。

此后，明文规定凡水利工程混凝土所用骨料，必须根据碱活性检验及论证资料，采用对工程无害的骨料。

碱活性试验是骨料料源选择阶段必须开展的试验之一，骨料碱活性程度及其能否被有效抑制也是判定料源是否可行的关键技术指标之一。

一、反应机理碱骨料反应的实质是液相中的碱与固态活性骨料之间的一种复相反应。

混凝土中发生碱骨料反应必须具备以下三个条件：碱性离子（主要指K20、Na20）含量达到或超过一定水平、存在活性骨料并超过一定的数量、要有水分，如果没有水分，反应就会减弱或完全停止。

其中碱主要来源于水泥、外加剂等。

目前有不少学者对某些类型的骨料在长龄期时释放出的碱进行了研究，发现这种作用尽管很难估计，但也不可忽视。

碱骨料反应通常可分为碱硅酸反应（Alkali-Silica Reaction，简称ASR）和碱碳酸盐反应(Alkali-Carbonate Reaction，简称ACR)两类。

其中碱硅酸反应式为：2NaOH+Si02 +nH20→Na20·Si02·nH20（碱硅酸凝胶）。

核电厂混凝土用骨料碱活性试验探讨贺永乐孙红艳郑州中核岩土工程有限公司，河南郑州 450003摘要：在核电厂建设过程中，混凝土的需求量是巨大的，对混凝土的要求比较严格，混凝土用骨料都必须进行单独的分阶段调查，选择最优的料场，而粗细骨料的各项检验指标中，碱活性指标因其重要性，在国内核电站混凝土用骨料调查中越来越受到重视。

从工程实例来分析混凝土用骨料的碱活性指标，其中的碱-硅酸反应的试验指标。

关键词：混凝土用骨料；碱活性指标；碱-硅酸反应（ASR）；碱-碳酸盐反应（ACR）中图分类号：TM623文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）59-0079-021 引言随着国内大型建设工程的增多，混凝土骨料的用量越来越大，对骨料物化性能指标的要求也在提高，尤其是骨料的碱活性指标成为一些大型建设工程用骨料的颠覆性指标。

核电工程中混凝土用骨料禁止使用具有活性或疑似碱活性的骨料；工程建设中，对碱活性之所以如此重视，是因为国内外已有多起受碱骨料反应而破坏的工程实例，全世界每年因碱集料反应而造成的工程损失高达1500亿美元。

2 碱活性的机理及检测方法碱集料反应是指碱（钾、钠）溶解于混凝土空隙中，与集料中的活性成分发生化学反应而吸水膨胀导致混凝土开裂。

预防混凝土工程碱集料反应危害的最有效方法是避免使用活性骨料。

目前国内碱集料反应的检测方法主要依据为《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准（JGJ52-2006）》。

在进行碱活性检验时，首先应采用岩相法检验碱活性骨料的品种、类型和数量。

当检验出骨料中含有活性二氧化硅时，应采用快速砂浆棒法和砂浆长度法进行碱活性检验；当检验出骨料中含有活性碳酸盐时，应采用岩石柱法进行碱活性检验。

当判定骨料存在潜在碱-碳酸盐反应（ACR）危害时，不宜用作混凝土骨料；否则，应通过专门的混凝土试验，做最后评定。

当判定骨料存在潜在碱-硅酸反应（ASR）危害时，应控制混凝土中的碱含量不超过3kg/m3，或者采用能抑制碱-骨料反应的有效措施。

混凝土的碱一骨料反应代明，柯国军，岳红涛，张海捷，张春雨（南华大学建资学院，衡阳４２１００１）摘要：阐述了混凝土的碱一骨料反应的危害，通过分析研究混凝土的碱～骨料反应的几种类型的机理，指出了反应进行的必要条件，从理论和实际两方面找出预防碱一骨料反应的有效措施。

关键词：碱一骨料反应，耐久性，必要条件，预防措施中图分类号：ＴＵ５２８．０７文献标识码：Ａ文章编号：１００３—１３２４（２００６）０５—００５７—０４ｌ碱一骨料反应的危害自１９４０年美国首先发现并证实碱一骨料反应（Ａｌｋａｌｉ—ＡｇｇｒｅｇａｔｅＲｅａｃｔｉｏｎ，简称ＡＡＲ）对混凝士工程破坏以来，在世界各地相继出现了各种工程破坏的事例，包括大坝、桥梁、公路机场、港口及工业民用建筑…。

１９６５－１９６６年德国北部高速公路Ｉ二一座新建不久的拉彻威尔受碱骨料反应严重破坏，后重建。

南非开普顿地区１９７６年以来已经发现有半数混凝士工程发生碱骨料破坏，丹麦混凝土委员会调查认为国内混凝土建筑物建成后１年～１０年均有不同程度的碱一骨料反应。

碱～骨料反应造成的损失十分惊人。

近年来，我们国也同样发现了碱～骨料反应引起铁路、立交桥、机场跑道、轨枕、电线杆及，１二业民用建筑破坏的情况。

碱～骨料反应造成的开裂破坏难以阻止其继续发展并使修补失效，已在世界范围内造成的巨大的经济损失１２Ｉ。

因此，为了有效减少ＡＡＲ对我国经济建设造成的损失，深入开展其预防及修补研究已经成为－『该领域的重点和热点之一。

现在我国正处于建设高潮时期，如果不重视碱一骨料反应的预防工作，则在有碱活性骨料的地区，将存在着严重的碱一骨料反应隐患，若干年后将造成国家和投资者难以估量的损失。

２碱一骨料反应的分类和作用原理碱一骨料反应（Ａｌｋａｌｉ·ＡｇｇｒｅｇａｔｅＲｅａｃｔｉｏｎ，简称ＡＡＲ）是指混凝ｌ：中的碱与具有碱活性的骨料之问发生反应，反应产物吸水膨胀或反应导致骨料膨胀，造成混凝土开裂破坏的现象。

《河南水利与南水北调》2023年第7期试验与研究基于混凝土骨料碱活性试验研究樊强（新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司，新疆昌吉831100）摘要：对混凝土骨料中的碱活性矿物是否存在，进行了检测试验，通过采取岩相法与砂浆棒快速法来对合格的粗细骨料进行分析。

结果表明：骨料母岩由粉晶微晶灰岩、弱蚀变沉凝灰岩以及碎裂巨晶灰岩等组成，骨料中均有碱活性矿物成分；通过观察水泥与骨料成型的砂浆棒28d膨胀率，粗骨料的膨胀率为0.32%，比0.20%高，该细骨料的膨胀率为0.26%，比0.20%高，说明该粗骨料以及细骨料均是活性骨料；粗骨料与细骨料掺入15%粉煤灰之后，试件28d的膨胀率分别为0.137%与0.127%，均比0.10%大，对于碱骨料反应不能有效地进行抑制。

该组粗骨料与细骨料掺入20%粉煤灰之后，试件28d的膨胀率分别为0.095%与0.077%，均比0.10%小，对于碱骨料反应能有效地进行抑制。

该组粗骨料与细骨料掺入25%粉煤灰之后，试件28d的膨胀率分别为0.046%与0.035%，均比0.10%小，对于碱骨料反应能有效地进行抑制。

由此在粗骨料以及细骨料作为混凝土骨料时，建议掺入不低于20%的粉煤灰来对混凝土碱-骨料反应进行抑制。

关键词：混凝土；粗骨料；细骨料；岩相法；砂浆棒快速法；骨料碱活性中图分类号：TV41文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）07-0109-02Experimental Study Based on Alkali Reactivity of Concrete AggregateFAN Qiang（Xinjiang Water Resources and Hydropower Survey,Design and Research Institute CO.LTD.,Changji831100,China）Abstract：The existence of alkali-activated mineral in concrete aggregates is tested.The qualified coarse and fine aggregates are analyzed by using petrographic method and mortar bar rapid method.The results show the following three points.Firstly,the aggregate parent rock is composed of microcrystalline limestone,weakly altered sedimentary tuff and cataclastic megacrystalline limestone.There are alkali-activated mineral components in the aggregate.Secondly,by observing the28-day expansion rate of the mortar bar formed by cement and aggregate,the expansion rate of the coarse aggregate is0.32%,higher than0.2%.The expansion rate of the fine aggregate is0.26%,higher than0.2%.These data indicating that the coarse aggregate and fine aggregate are both active aggregates. Thirdly,after adding15%fly ash into the coarse aggregate and fine aggregate,the expansion rate of the specimen after28days is 0.137%and0.127%,respectively.Both of them are higher than0.1%,which can not effectively inhibit the alkali aggregate reaction. After adding20%fly ash into the coarse aggregate and fine aggregate of this group,the expansion rate of the test piece after28-day is 0.095%and0.077%,respectively.Both of them are smaller than0.1%,which can effectively inhibit the alkali aggregate reaction.After adding25%fly ash into the coarse aggregate and fine aggregate of this group,the expansion rate of the test piece after28-day is 0.046%and0.035%,respectively.Both of them are smaller than0.1%,which can effectively inhibit the alkali aggregate reaction. Therefore,when coarse aggregate and fine aggregate are used as concrete aggregate,it is recommended to add no less than20%fly ash to inhibit the alkali-aggregate reaction of concrete.Key words：concrete;coarse aggregate;fine aggregate;Lithofacies Method;Accelerating Mortar-bar Method;aggregate alkali activity1工程概况以某水库为例，该水库最大坝高为129.90m，正常蓄水位为2311m，水库总库容为1.38亿m2，是灌溉、发电以及防洪综合利用的水库。

碱-骨料反应
碱-骨料反应指水泥、外加剂等砂浆组成物及环境中的碱与骨料中活性矿物在潮湿环境下发生导致开裂破坏的膨胀反应。

碱活性物质是指骨料中的含有的能与水泥凝胶体或环境中的碱性物质发生化学反应，生成膨胀性凝胶体的物质，通常是活性硅酸盐及碳酸盐类物质。

碱-骨料反应一般在骨料与水泥凝胶体的界面进行，反应物堆积在骨料表面，膨胀作用对骨料周围的水泥凝胶体施加压力，破坏骨料与水泥凝胶体之间的界面强度，其结果会导致表面开裂。

碱-骨料反应的类型主要为以下三种
1、碱-硅反应（Alkali-Silica Reaction，简称ASR），是指混凝土中的碱与不定型二氧化硅的反应；
2、碱-硅酸盐反应（Alkali-Silicate Reaction，简称ASR），是指混凝土中的碱与某些硅酸盐矿物的反应。

3、碱-碳酸盐反应（Alkali-Carbonate Reaction，简称ACR），是指混凝土中的碱与某些碳酸盐矿物的反应。

碱-骨料反应时固相与液相之间的反应，起发生具备三个要素：Ⅰ碱活性骨料；Ⅱ有碱存在（K、Na等离子）；Ⅲ水。

骨料的碱活性是否在允许的范围之内，或者是否存在潜在的碱-骨料反应的危害可通过碱-骨料反应试验方式来检验。

经碱-骨料反应试验后，由骨料制备的试件无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期膨胀值应小于0.10%，则可判定为该骨料无潜在的碱-骨料反应危害。

怎样检验骨料有无碱活性?
(1）依据《水工混凝土试验规程》(SL352—2006）中"2.33骨料碱活性检验（岩相法)",对取样的骨料进行岩相分析,确定骨料中是否存在碱活性组分。

(2）依据《非金属矿物和岩石化学分析方法第2部分硅酸盐岩石矿物及硅质原料化学分析方法》(JC/T1021.2—2007),对取样的骨料进行化学全分析,了解骨料的化学组成和均匀性。

(3）依据《水工混凝土试验规程》(SL.352—2006）中"2.37骨料碱活性检验（砂浆棒快速法)",对取样的骨料进行碱活性检验,研究骨料是否存在碱活性。

（4）依据《水工混凝土试验规程》(SL.352—2006）中"2.38骨料碱活性检验（混凝土棱柱体试验法)",对取样的骨料进行碱活性检验,研究骨料的碱活性。

(5）依据RILEM（国际材料与建筑构造研究试验所联合会）推荐的混凝土棱柱体快速法,对取样骨料进行碱活性检验,研究骨料的碱活性。

混凝土碱骨料反应问题及预防措施由于我国过去水泥含碱量一般不高，加以自50年代起30余年来一直生产高混合材水泥，例如在七十年代曾大量生产使用的矿渣400号水泥，其中矿渣含量高达60-70%，有这么多的活性混合材，即使某厂水泥熟料当时含碱量稍高，砂石中有相当数量的活性成分，由于活性混合材可以起到消化缓解碱的作用，因而在八十年代以前我国一般土建工程尚未见碱骨料反应对工程损害的报告，以致许多设计、施工工程技术人员对碱骨料反应问题还比较生疏，有必要作一些基本情况的介绍。

一、什么是水泥混凝土的碱骨料反应碱骨料反应是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱（Na2O或K2O）与骨料中的活性成分反应，在混凝土浇筑成型后若干年（数年至二、三十年）逐渐反应，反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生内部应力，膨胀开裂，导致混凝土失去设计性能。

由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布，所以一旦发生碱骨料反应，混凝土内各部分均产生膨胀应力，将混凝土自身膨胀，发展严重的只能拆除，无法补救，因而被称为混凝土的癌症。

二、碱骨料反应的分类和机理1、碱硅酸反应1940年美国加利福尼亚州公路局的斯坦敦，首先发现碱骨料反应，引起世界混凝土工程界的重视，这种反应就是碱酸反应。

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，碱硅凝胶固相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进展，使混凝土内部膨胀应力增大，导致混凝土开裂，发展严重的会使混凝土结构崩溃。

能与碱发生反应的活性氧化硅矿物有蛋白石，玉髓、鳞石英、方英石、火山玻璃及结晶有缺欠的石英以及微晶、隐晶石英等，而这些活性矿物广泛存在于多种岩石中，因而迄今为止，世界各国发生的碱骨料反应绝大多数为碱硅酸反应。

2、碱碳酸盐反应1955年加拿大金斯敦城人行路面发生大面积开裂，怀疑是碱骨料反应，用美国ASTM标准的砂浆棒法和化学法试验，属于非活性骨料。

混凝土用骨料碱活性试验报告一、引言混凝土中使用的骨料对于混凝土的性能有重要影响。

其中，碱活性是混凝土中最常见的问题之一、碱活性主要指骨料中的一些胶凝材料在水、氢氧化钠等碱性介质中起到胶凝作用，从而导致混凝土的体积稳定性下降。

本试验旨在评估混凝土用骨料的碱活性。

二、试验方法1.试验材料及设备本试验使用的材料有：混凝土用骨料、氢氧化钠溶液、试验容器等。

试验设备有：天平、电子天平、天平杯、搅拌器、试验台等。

2.试验流程（1）准备试验样品：将骨料经过筛分，按照一定比例混合，并加入适量的水进行湿润处理。

（2）准备好试验容器，并将试验样品平均放置在容器中。

（3）制备氢氧化钠溶液：将1L蒸馏水加入试验容器中，然后加入适量的氢氧化钠固体，搅拌均匀。

（4）将制备好的氢氧化钠溶液缓慢倒入试验容器中，直至覆盖试验样品。

（5）试验完成后，观察试验样品的变化情况，并记录图像和数据。

3.试验参数本试验主要关注以下几个参数：试验时间、试验样品变化情况及剥离强度。

三、试验结果与分析1.试验结果通过对试验样品进行观察和数据记录，得到了以下结果：（1）试验时间：试验时间为10天。

（2）试验样品变化情况：在试验过程中观察到试验样品中的胶凝材料开始起胶，并导致试验样品出现体积膨胀和破裂的现象。

（3）剥离强度：试验结束后，对试验样品进行剥离实验，得到了剥离强度数据。

2.结果分析根据试验结果分析，可以得出以下结论：（1）试验样品中的骨料具有一定的碱活性。

（2）试验样品的体积稳定性下降，这可能会影响混凝土的使用寿命和结构安全。

（3）通过剥离强度数据可以得到骨料与混凝土黏结强度的变化情况，进一步评估骨料的碱活性及对混凝土强度的影响。

四、结论本试验结果表明，混凝土用骨料具有一定的碱活性，可能会影响混凝土的体积稳定性和强度特性。

在使用混凝土用骨料时，需要注意选择合适的骨料，以减少碱活性对混凝土性能的不利影响。

同时，还需加强混凝土材料与骨料之间的黏结强度，提高混凝土结构的耐久性和安全性。