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1、粗骨料品质对混凝土性能的影响粗骨料品质对混凝土性能的影响(一)粗骨料级配对混凝土性能的影响石料级配是指各级粒径颗粒的分配比例。级配对于混凝土的和易性、强度、抗渗性、抗冻性以及经济性等都有一定的影响,因此水工混凝土的石子最佳级配是通过不同粒径、不同比例组合,采用振实密度法找出最大振实密度,使其组合的粗骨料孔隙最小。使用级配良好的粗骨料，可以配出水泥用量较低、各种性能较好的混凝土。粗骨料的粒径越大,需要湿润的比表面积越小。因此,大体积混凝土应尽量采用较大粒径的石子,这样可降低砂率、混凝土用水量与水泥用量,提高混凝土强度,减少混凝土温升及干缩裂缝。(二)粗骨料饱和面干吸水率及表观密度对混凝土性能的影
2、响石料的表观密度取决于石质、矿物成分,风化程度及空隙率。一般来说,密度小的骨料结构疏松、多孔,空隙率和吸水率大,配制的混凝土强度较低,特别是粗骨料外部孔隙对吸水率影响更大，对混凝土抗渗性、抗冻性、化学稳定性和抗磨性等都将产生一定的不利影响。(三)粗骨料含泥量及泥块含量对混凝土性能的影响建设用卵石、碎石(GB/T 14685-2012)对含泥量的定 义是,卵石、碎石中粒径小于 75 um 的颗粒含量。水工混凝土试验规程(SL352-2006)对含泥量的定义是石料中小于 0.08 mm的黏土、淤泥及细屑的总含量。普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(附条文说明)(JGJ 52-2006)对含泥量的
3、定义是，粒径小于 0.08 mm 的细物粒含量。其比表面积大吸水性大体积不稳定,吸水湿润时影胀，干燥时收缩;黏土含量多对混凝土强度.干缩、徐变、抗渗、抗冻融及抗磨损等均产生不良影响。含泥状态不同，影响也有差异,其类型有以下三种:(1)包裹型含泥一石子所含泥粒一般成浆状黏结或包裹于石子表面，直接影响石子与水泥石的黏结,从而降低混凝土的强度等性能。(2)松散型含泥一石子中均匀分布的泥粒,在配制低胶材混凝土或砂子细度偏粗时,可以起到改善混凝土拌和物的和易性与提高混凝土密实性的作用,但含泥量达到5%时,混凝土强度有所降低,特别是 R2300 以上混凝土，当含泥量超过 7%时，强度可降低.30%以上。(
4、3)团块型含泥石子中含有团块状泥土时，对混凝土各种性能都不利，特别对混凝土抗拉强度影响更大,如泥块含量在 1%2%时,混凝土抗拉强度降低10%25%,同时团块型含泥量越多,对混凝土干缩影响也越大，因此SL677-2014和 DL/T5144-2015 都规定骨料中不允许泥块存在。GB/T 14685-2011 规定:C60 混凝土泥块为 0%，C30 C60 抗冻及抗渗等要求泥块含量0.5%,低于C30 要求泥块含量70 而 Sc(滤液中二氧化硅浓度)Rc 或 Rc35+Rc/2 中的任何一种，该试样就被评为具有潜在有害反应,但不能做最后结论,还需要进行其他方法(如砂浆棒长度法)的检测。如果不
5、出.现上述情况，则评定为非活性骨料。3)骨料碱活性砂浆长度法检验本试验用于测定水泥砂浆试件的长度变化，以鉴定水泥中碱与活性骨料间反应所引起的膨胀是否具有潜在危害。本试验方法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。结果评定应符合下述要求:对于砂、石料，当砂浆半年膨胀率超过 0.1%,或 3 个月膨胀率超过 0.05%时(只有缺少半年膨胀率资料时才有效),即评为具有危害性的活性骨料。反之如低于上述数值,则评为非活性骨料。4)碳酸盐骨料的碱活性检验本试验用于在规定条件下,测量碳酸盐骨料试件在碱溶液中产生的长度变化，以鉴定其作为混凝土骨料是否具有碱活性。本试验适用于
6、碳酸盐岩石的研究与料场初选。结果评定,试件经 84 d 浸泡后膨胀率在 0.1%以上时,该岩石评为具有潜在碱活性危害,不宜作混凝土骨料,必要时应以混凝土试验结果做出最后评定。测长龄期如果没有专门要求,至少应给出 1 周、4 周、8 周、12 周的资料。5)骨料碱活性砂浆棒快速法检验本试验用于测定骨料在砂浆中的潜在有害的碱-硅酸反应,适合于检验反应缓慢或其在后期才产生膨胀的骨料，如微晶石英、变形石英及玉髓等。结果评定,砂浆试件 14d 的膨胀率小于 0.1%,则骨料为非活性骨料;砂浆试件 14d的膨胀率大于 0.2%时,则骨料为具有潜在危害性反应的活性骨料;砂浆试件 14d的膨胀率在 0.1%0
7、.2%时,对于这种骨料应结合现场记录、岩相分析,开展其他的辅助试验,试件观测时间延至 28 d 后的测试结果等来进行综合评定。6)骨料碱活性混凝土棱柱体试验方法本试验用于评定混凝土试件在温度 38C 及潮湿条件养护下,水泥中的碱-硅酸反应和碱-碳酸盐反应。主要条件规定:硅酸盐水泥;水泥含碱量为(0.90.1)%(以 Na2O+0.658K2O计);通过外加 10%NaOH 溶液使试验水泥含碱量达到 1.25%;水泥用量为(420+10)kg/m;水灰比为 0.420.45;石与砂的质量比为 6:4。试验结果判定，当平均膨胀率小于 0.02%时，同一组试件中单个试件的膨胀率的差值(最高值与最低值
8、之差)不应超过 0.08%;当平均膨胀率大于 0.02%时,同一组试件中单个试件的膨胀率的差值(最高值与最低值之差)不应超过平均值的40%;当试件一年的膨胀率不小于 0.04%时，则判定为具有潜在危害性反应的活性骨料:膨胀率小于 0.04 时,判定为非活性骨料。7)抑制骨料碱活性效能试验本试验以高活性的石英玻璃砂与高碱水泥制成的砂浆试件(标准试件),与掺有抑制材料的砂浆试件(对比试件)进行同一龄期膨胀率比较，以衡量抑制材料的抑制效能。当骨料通过试验被评为有害活性骨料,而低碱水泥又难以取得时，也可用这种方法选择合适的水泥品种、掺合料、外加剂品种及掺量。主要规定:标准试件用高碱硅酸盐水泥,碱含量为
9、为 1.0%(以 Na2O 计)或通过外加 10%NaOH 溶液使水泥含碱量达到 1.0%;判别外加剂的抑制作用,对比试件所用水泥与标准试件所用水泥相同，如判别掺合料效能时用 25%或 30%掺合料代替标准试件所用水泥。3.碱-骨料反应判定方法研究简介(1)对硅质骨料碱活性检测方法主要参数的研究结果表明，反应温度对砂浆膨胀率有较大影响，以 80为试验温度，可以使测试结果更迅速,同时又与国际(如美国的 AST-MC-1260)现有标准一致。(2)对于碱活性不同的骨料,存在不同的最适宜的灰砂比，如花岗岩和河卵石,对于有疑问的试验结果,可采用 c/S=1/1 进行对比，对于高活性的燧石和沸石化珍珠岩
10、,可采用 C/S=2/1 进行对比试验,以膨胀率最大值进行骨料碱活性判断。(3)浸泡碱溶液的浓度和种类与砂浆膨胀率存在相关性，规程用 1 mol/L NaOH是适宜的。在试验龄期内,低碱水泥在碱溶液中不膨胀,而高碱水泥有较明显膨胀。外加碱后,低碱水泥能更有效地促进反应和膨胀。工程若采用低碱水泥，应以低碱水泥作为标准水泥进行评定。(4)试件尺寸对试样膨胀的基本规律影响很少,但对试样膨胀值有影响，如 2 cmx2cmx8cm试样膨胀率比4cmx4cmX16cm试样高,但后者膨胀率试验数据准确性更高,故砂浆试件尺寸应采用 4 cmx4 cmx16 cm 为准。(5)除活性组分类型外,骨料的物理构造特
11、征对 ASR 过程和行为有较大影响，而且尺.寸不同,物理构造的影响程度各有差异。不同组配的沸石化珍珠岩和硅质砾岩表现出的;不同“最不利现象”，主要与两者的物理构造不同有关。(6)试件膨胀受多种因素影响,不能仅依活性组分的化学活性判定骨料的碱活性点充分考虑骨料尺寸、骨料的构造等物理因素对膨胀的影响。采用单级配骨料可以在一出程度上弱化骨料构造对反应过程的影响，可以比五级配更好表征骨料的化学反应活性。(7)测长法鉴定骨料碱活性应充分与岩相法结合,综合考虑骨料中的化学因素和物理构造对膨胀的影响,以利于正确判定骨料碱活性。4.抑制碱活性骨料的技术措施抑制碱活性骨料破坏的技术措施,经国内外各方试验研究结果
12、证明,有碱活性骨料为在时,应采取以下措施:(1)应采用低碱水泥。水泥含碱量应1.0%,f-CaO 含量1.0%,MgO 含量。5.0%(最好控制在 2.5%以下),SO3 含量3.5%,水泥品种为硅酸盐水泥,宜采用回旋窑生产的水泥,其稳定性、安定性及熟料煅烧的均质性均较优。(2)掺用低碱粉煤灰。ASTMC618 限定的用于抑制 ASR 的粉煤灰含碱量必须小于 1.5%。粉煤灰的细度及颗粒分布与抑制 ASR 有关，比表而积愈大效果愈好。新模灰抑制 ASR 的机制:粉煤灰对碱-硅反应的作用是化学和表面物理化学作用。在话当的条件下，化学作用可以使碱-硅反应得到有效抑制，而表面物理化学作用只能使破一硅
13、反应得到延缓。上述两种反应与体系中的 Ca(OH)2 含量有着密切关系,只有当 Ca(OH):含量低到-定程度时,粉煤灰才能抑制碱-硅反应膨胀。通过试验研究证明掺用 25%35%的 1、II 级粉煤灰,有显著抑制碱活性骨料膨胀破坏的作用，但由于粉煤灰的化学成分形态级配及细度有较大差异,使用时必须用工程原材料进行试验论证。(3)掺用酸性矿渣较优，矿渣掺量以 40%50%为宜。其作用近似于粉煤灰,但研究资料较少。(4)掺用低碱外加剂。由于化学外加剂中 含碱基本上为可溶盐,如 Na2SO4、NaNO2 这些中性的盐加入到混凝土后,会与水泥的水化产物如 Ca(0H)2 等发生反应,阴离子被部分结合到水
14、泥水化产物中，新产生部分 0H-,并与留在孔隙溶液中 Na*和 K保持电荷平衡。因此，外加含碱盐能显著增加孔隙溶液的 0H 浓度，加速 ASR 的进行,并进而增加混凝土的膨胀。目前,我国的早强剂、防冻剂和减水剂等外加剂及其复合外加剂均在不同程度上含有可溶性的钾、钠盐,如 Na2SO,和 K2CO3 等,此类外加剂不宜使用。JISA 6204-87 规定，无论混凝土是否含有活性骨料,化学外加剂带入混凝土的碱不得超过 0.3 kg/m3。(5)国内外研究证明,有活性骨料的混凝土,混凝土的总碱量不得超过 3.0kg/m3。(6)有的试验研究证明，采用硫铝酸盐水泥在试验期内能有效地抑制高活性石英玻璃的
15、碱-硅酸反应及高活性白云质灰岩的碱-碳酸盐反应膨胀。(7)有资料认为，在碱-碳酸盐反应中去白云化反应的程度和速率取决于溶液的pH值,溶液的pH值越高,反应程度越大,反应速度越快。当溶液的pH值小于12.0时，去白云化反应进行得非常缓慢,且易于达到平衡状态,此时基本上不产生碱-白云石反应膨胀。因此，采用硫酸铝水泥能阻止白云化反应的进行，从而有效抑制碱-白云石反应的膨胀。(8)掺加锂盐后，试件的膨胀值大幅度降低,锂盐对 ASR 有明显的抑制作用。综上所述,由于各工程使用的各项原材料各有差异，地质条件、气温、环境所处的综合因素均有所不同,对于碱活性骨料的抑制材料都应使用工程材料通过对比试验论证,达到预期目标才能使用。