CN110441503A - 一种混凝土骨料碱活性检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混凝土骨料碱活性检测方法，包括：实验仪器组件的选取，所述组件包括不同孔径的方孔筛，一个方孔筛的底盘和盖，电子秤，胶砂搅拌机，水泥流动度电动跳桌，捣棒及刮平刀，带盖的养护筒，养护筒内设有试样架，加盖后不漏水、不透气，高度不低于350mm，尺寸小于国标试件的试模，测量筒；试件的制作；试件养护与测量；体积膨胀率计算，体积膨胀率表示试件在养护龄期t天体积相对基准体积的变化率，根据公式计算出体积膨胀率，再根据判断依据进行判断。本发明是碱‑硅酸反应体积膨胀测试法，是一种快速而可靠的评价骨料碱活性的方法，适用于检验硅质骨料与混凝土中的碱发生潜在碱‑硅酸盐反应的危害性，有利于混凝土骨料碱活性的快速检测。
Description
技术领域
本发明属于建筑用物料混凝土检测技术领域，具体涉及一种混凝土骨料碱活性检测方法。
背景技术
混凝土碱骨料反应（AAR）是引起混凝土耐久性下降的主要原因之一。半个世纪以来已经在世界范围内造成了数以亿计美元的损失，因由AAR造成的开裂破坏难以阻止其继续发展和修补，被称为混凝土的“癌症”。碱-硅酸盐反应（ASR）作为最主要和最普遍的AAR类型，由于ASR具有很长的潜伏期和巨大的危害性，因此尽早确定某种骨料是否具有碱活性具有重要的意义。
国外以美国ASTM有关碱集料试验方法具有权威性，我国水电部《水工混凝土试验规程》曾参考美国ASTM有关方法和标准制定“岩相法”、“化学法”、“砂浆长度法”、“硅酸盐骨料碱活性检验”和“抑制骨料碱活性效能试验”五个试验方法，上述方法各有优缺点。岩相法的优点是速度快，可直接观察到骨料中的活性成分，缺点是属于定性分析，得不到活性成分与膨胀量的定量关系，不能作为最终判据。砂浆长度法周期长，仅适用于一定类型的活性骨料，以膨胀率半年不超过0.1%或3个月不超过0.05%，即可评为非活性骨料，但该法在试件膨胀量为0.10%~0.20%时，不能断定骨料是否存在碱活性危害，还需要其他方法作为仲裁。化学法的优点是比较快速，但评定指标带有经验性，试验仪器设备比较复杂，难以广泛应用，与砂浆长度法一样仅适用于一定类型的活性骨料，且易受其他因素干扰，可重复性差。而且国标检测方法是测长法（检测长度变化），规定试件尺寸为25mm*25mm*280mm，试件尺寸大，在养护时，尤其是高温养护时，内外、上下都容易形成温差，影响试验的准确性，而且试件尺寸大，测量困难容易造成误差大，因此亟需一种快速、简单、可靠的检测方法。
发明内容
本发明提供一种混凝土骨料碱活性检测方法，使用快速、简单、可靠，能够克服现有检测方法周期长、可靠性差的缺陷。
本发明的技术方案是：一种混凝土骨料碱活性检测方法，包括：
实验仪器组件的选取，所述组件包括不同孔径的方孔筛，一个方孔筛的底盘和盖，电子秤，胶砂搅拌机，水泥流动度电动跳桌，捣棒及刮平刀，带盖的养护筒，养护筒内设有试样架，加盖后不漏水、不透气，高度不低于350mm，尺寸小于国标试件尺寸的试模，测量筒；
试件的制作：
a）将用于配置混凝土的骨料试样缩分至5.0Kg，破碎、筛分至150μm~300μm、300μm~600μm、600μm~1.18mm、1.18mm~2.36mm和2.36mm~4.75mm五个粒级，每一个粒级在相应方孔筛上用水冲淋干净后，放在烘箱中于105±5C°温度下烘干至恒重，将试样分别存放在干燥的容器中备用；
b）选取符合GB175技术要求的硅酸盐水泥，水泥中不得有结块，并在保质期内；
c）混合骨料、水泥和水，水泥与骨料的质量比为1:2.25，水灰比为0.47；
d）按照GB/T177规定利用胶砂搅拌机进行砂浆搅拌，搅拌完成后，立即将砂浆分两次装入试模，每层利用捣棒插捣40次，装满后利用刮平刀抹平，依次对试件编号；
试件养护与测量：
a）试件成型完毕后，立即将试模及其内部的试件放入养护室内养护24±2h后脱模，按体积测量排水法测试试件初始体积V0，待测的试件需用湿布覆盖，以防止水分蒸发；
b）测量完体积后，将试件浸没于养护筒内的水中，一个养护筒内的试件品种应相同，养护筒加盖并将其放置在80±2C°恒温水浴中，养护24±2h；
c）从恒温水浴中取出一个养护筒，从养护筒中取出试件，在恒温试验室内放置30min后立即测量出试件的基准体积V1，从开始测量至完成读数应该在60±5s时间内，在试件上覆盖湿毛巾，待全部试件测试完基准体积V1后，再将所有试件分别浸泡于养护筒内1mol/LNaOH溶液中，并加盖放置在80±2C°恒温水浴中；
d）测量试件养护t天的体积Vt，测量龄期自测定基准体积V1之日起计算，在测基准体积V1后第3d、7d、14d按照测量试件的基准体积V1的方法各测量一次体积，每次测量时间安排在每天近似同一时刻，测量方法与测基准体积V1的方法相同，每次测量完毕后，将试件放入原养护筒中，加盖后放回80±2C°的恒温水浴中继续养护至下一个测试龄期，14d后如需继续测试，则按照同样的方法每7d一次测量，测试21d及28d体积；
体积膨胀率计算：
体积膨胀率表示试件在养护龄期t天体积相对基准体积的变化率，根据下列公式计算出体积膨胀率，体积膨胀率为d，再根据判断依据进行判断，
d=△V/V1*100%
其中，△V=Vt-V1表示测量龄期的体积变化。
方案进一步地，所述方孔筛的孔径大小包括150μm、300μm、600μm、1.18mm、2.36mm、4.75mm。
方案进一步地，所述胶砂搅拌机包括的搅拌叶片和搅拌锅底，所述搅拌叶片底缘与搅拌锅底间隙应为5±0.3mm。
方案进一步地，所述试模尺寸为20mm*20mm*20mm。
方案进一步地，所述试件制作和试件养护与测量的恒温试验室温度为20±5C°，相对湿度大于50%，养护筒内的水和配置混凝土的水温度是20±2C°。
方案进一步地，所述基准体积V1的测量方法包括：（1）利用电子秤测定测量筒和水的质量M11，在测量筒内装满水，用玻璃片进行水封，称量质量，称量时玻璃片及测量筒外表面的水用柔软毛巾擦干净，不得有明水；（2）测定养护后的试件质量M01，从恒温水浴中取出一个养护筒，从养护筒中取出试件静置30min，将试件表面水用柔软毛巾擦干净，称量试件质量即为养护后的试件质量M01；（3）测定养护后测量筒、水、试件的质量M21，将试件放入测量筒中，在测量筒内装满恒温水，用玻璃片进行水封，称量质量，称量时玻璃片及筒外表面水用柔软毛巾擦干净，不得有明水，测定时，从试件置入测量筒中起至读数结束，测量时间应该在60±5s时间内，所有试件的测试时间需统一一致；（4）根据公式计算出基准体积V1，V1=（M01+M11-M21）/ρ水。
方案进一步地，所述试件养护t天的体积Vt测量方法和基准体积V1的测量方法一致，计算公式是Vt=（M0t+M1t-M2t）/ρ水，其中M0t、M1t、M2t分别是试件养护t天时的试件质量M0t、测量筒和水的质量M1t、测量筒、水、试件的质量M2t。
方案进一步地，所述判定依据为14d时体积膨胀率d＜0.1%为非活性，d＞0.2%为活性，0.1%＜d＜0.2%为潜在活性。
本发明的优点是：本发明是在对比各检测方法之间的相关性，结合GB/T14684-2011《建筑用砂》7.16碱集料反应，7.16.1碱-硅酸反应试验方法和7.16.2快速碱-硅酸反应试验方法的基础上，发明了碱-硅酸反应体积膨胀测试法，试件尺寸小于国标试件尺寸，试件表面系数S/V大于国标试件表面系数，Na+、K+离子易于扩散，碱-骨料反应速度较快，提高了试验的准确性，相对离散型也小，是一种快速而可靠的评价骨料碱活性的方法，适用于检验硅质骨料与混凝土中的碱发生潜在碱-硅酸盐反应的危害性，有利于混凝土骨料碱活性的快速检测。
具体实施方式
下面对本发明做清楚完整的描述，以使本领域的技术人员在不需要作出创造性劳动的条件下，能够充分实施本发明。
本发明的具体实施方式是：一种混凝土骨料碱活性检测方法，包括：
实验仪器组件的选取，所述组件包括不同孔径的方孔筛，方孔筛的孔径大小包括150μm、300μm、600μm、1.18mm、2.36mm、4.75mm，一个方孔筛的底盘和盖，电子秤，电子秤量程3000g，精度0.1g，仪器误差为0.05g，符合JC/T681的规定的胶砂搅拌机，水泥流动度电动跳桌，捣棒及刮平刀，带盖的养护筒，养护筒内设有试样架，养护筒由耐腐蚀耐高温材料（如聚丙烯、聚丙乙烯或不锈钢等）制成，加盖后不漏水、不透气，高度不低于350mm，尺寸小于国标试件尺寸的试模，试模由金属制成，测量筒；
试件的制作：
a）将用于配置混凝土的骨料试样缩分至5.0Kg，破碎、筛分至150μm~300μm、300μm~600μm、600μm~1.18mm、1.18mm~2.36mm和2.36mm~4.75mm五个粒级，每一个粒级在相应方孔筛上用水冲淋干净后，放在烘箱中于105±5C°温度下烘干至恒重，将试样分别存放在干燥的容器中备用；
b）选取符合GB175技术要求的硅酸盐水泥，水泥中不得有结块，并在保质期内；
c）混合骨料、水泥和水，水泥与骨料的质量比为1:2.25，水灰比为0.47，一组9个试件共需水泥100g，精确至0.1g，砂225g，精确至0.1g，试验用砂、石各粒级的质量应按照下表1所示，
表1
| 筛孔尺寸（mm） | 2.36~4.75 | 1.18~2.36 | 0.6~1.18 | 0.3~0.6 | 0.15~0.3 |
| 质量（g） | 22.5 | 56.25 | 56.25 | 56.25 | 33.75 |
| 质量（%） | 10 | 25 | 25 | 25 | 15 |
d）按照GB/T177规定利用胶砂搅拌机进行砂浆搅拌，搅拌完成后，立即将砂浆分两次装入试模，每层利用捣棒插捣40次，装满后利用刮平刀抹平，依次对试件编号；
试件养护与测量：
a）试件成型完毕后，立即将试模及其内部的试件放入养护室内养护24±2h后脱模，按体积测量排水法测试试件初始体积V0，待测的试件需用湿布覆盖，以防止水分蒸发；
b）测量完体积后，将试件浸没于养护筒内的水中，一个养护筒内的试件品种应相同，养护筒加盖并将其放置在80±2C°恒温水浴中，养护24±2h；
c）从恒温水浴中取出一个养护筒，从养护筒中取出试件，在恒温试验室内放置30min后立即测量出试件的基准体积V1，从开始测量至完成读数应该在60±5s时间内，在试件上覆盖湿毛巾，待全部试件测试完基准体积V1后，再将所有试件分别浸泡于养护筒内1mol/LNaOH溶液中，并加盖放置在80±2C°恒温水浴中；
d）测量试件养护t天的体积Vt，测量龄期自测定基准体积V1之日起计算，在测基准体积V1后第3d、7d、14d按照测量试件的基准体积V1的方法各测量一次体积，每次测量时间安排在每天近似同一时刻，测量方法与测基准体积V1的方法相同，每次测量完毕后，将试件放入原养护筒中，加盖后放回80±2C°的恒温水浴中继续养护至下一个测试龄期，14d后如需继续测试，则按照同样的方法每7d一次测量，测试21d及28d体积；
体积膨胀率计算：
体积膨胀率表示试件在养护龄期t天体积相对基准体积的变化率，根据下列公式计算出体积膨胀率，体积膨胀率为d，再根据判断依据进行判断，
d=△V/V1*100%
其中，△V=Vt-V1表示测量龄期的体积变化。
进一步地，所述胶砂搅拌机包括的搅拌叶片和搅拌锅底，所述搅拌叶片底缘与搅拌锅底间隙应为5±0.3mm。
进一步地，所述试模尺寸为20mm*20mm*20mm。
进一步地，所述试件制作和试件养护与测量的恒温试验室温度为20±5C°，相对湿度大于50%，养护筒内的水和配置混凝土的水温度是20±2C°。
进一步地，所述基准体积V1的测量方法包括：（1）利用电子秤测定测量筒和水的质量M11，在测量筒内装满水，用玻璃片进行水封，称量质量，称量时玻璃片及测量筒外表面的水用柔软毛巾擦干净，不得有明水；（2）测定养护后的试件质量M01，从恒温水浴中取出一个养护筒，从养护筒中取出试件静置30min，将试件表面水用柔软毛巾擦干净，称量试件质量即为养护后的试件质量M01；（3）测定养护后测量筒、水、试件的质量M21，将试件放入测量筒中，在测量筒内装满恒温水，用玻璃片进行水封，称量质量，称量时玻璃片及筒外表面水用柔软毛巾擦干净，不得有明水，测定时，从试件置入测量筒中起至读数结束，测量时间应该在60±5s时间内，所有试件的测试时间需统一一致；（4）根据公式计算出基准体积V1，V1=（M01+M11-M21）/ρ水。
进一步地，所述试件养护t天的体积Vt测量方法和基准体积V1的测量方法一致，计算公式是Vt=（M0t+M1t-M2t）/ρ水，其中M0t、M1t、M2t分别是试件养护t天时的试件质量M0t、测量筒和水的质量M1t、测量筒、水、试件的质量M2t。
进一步地，所述判定依据为14d时体积膨胀率d＜0.1%为非活性，d＞0.2%为活性，0.1%＜d＜0.2%为潜在活性。
对比各检测方法之间的相关性，结合GB/T14684-2011《建筑用砂》7.16碱集料反应，7.16.1碱-硅酸反应试验方法和7.16.2快速碱-硅酸反应试验方法，国标检测方法是测长法（检测长度变化），规定试件尺寸为25mm*25mm*280mm，试件尺寸大，在养护时，尤其是高温养护时，内外、上下都容易形成温差，影响试验的准确性，而且试件尺寸大，测量困难容易造成误差大，本发明检测方法是体积法（检测体积变化），碱-硅酸反应体积膨胀测试法，试件尺寸为20mm*20mm*20mm，试件尺寸小于国标试件尺寸，试件表面系数S/V大于国标试件表面系数，Na+、K+离子易于扩散，碱-骨料反应速度较快，提高了试验的准确性，相对离散型也小，适用于检验硅质骨料与混凝土中的碱发生潜在碱-硅酸盐反应的危害性，是一种快速而可靠的评价骨料碱活性的方法，有利于混凝土骨料碱活性的快速检测。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述，需要指出的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种混凝土骨料碱活性检测方法，其特征在于，包括：
实验仪器组件的选取，所述组件包括不同孔径的方孔筛，一个方孔筛的底盘和盖，电子秤，胶砂搅拌机，水泥流动度电动跳桌，捣棒及刮平刀，带盖的养护筒，养护筒内设有试样架，加盖后不漏水、不透气，高度不低于350mm，尺寸小于国标试件尺寸的试模，测量筒；
试件的制作：
a）将用于配置混凝土的骨料试样缩分至5.0Kg，破碎、筛分至150μm~300μm、300μm~600μm、600μm~1.18mm、1.18mm~2.36mm和2.36mm~4.75mm五个粒级，每一个粒级在相应方孔筛上用水冲淋干净后，放在烘箱中于105±5C°温度下烘干至恒重，将试样分别存放在干燥的容器中备用；
b）选取符合GB175技术要求的硅酸盐水泥，水泥中不得有结块，并在保质期内；
c）混合骨料、水泥和水，水泥与骨料的质量比为1:2.25，水灰比为0.47；
d）按照GB/T177规定利用胶砂搅拌机进行砂浆搅拌，搅拌完成后，立即将砂浆分两次装入试模，每层利用捣棒插捣40次，装满后利用刮平刀抹平，依次对试件编号；
试件养护与测量：
a）试件成型完毕后，立即将试模及其内部的试件放入养护室内养护24±2h后脱模，按体积测量排水法测试试件初始体积V0，待测的试件需用湿布覆盖，以防止水分蒸发；
b）测量完体积后，将试件浸没于养护筒内的水中，一个养护筒内的试件品种应相同，养护筒加盖并将其放置在80±2C°恒温水浴中，养护24±2h；
c）从恒温水浴中取出一个养护筒，从养护筒中取出试件，在恒温试验室内放置30min后立即测量出试件的基准体积V1，从开始测量至完成读数应该在60±5s时间内，在试件上覆盖湿毛巾，待全部试件测试完基准体积V1后，再将所有试件分别浸泡于养护筒内1mol/LNaOH溶液中，并加盖放置在80±2C°恒温水浴中；
d）测量试件养护t天的体积Vt，测量龄期自测定基准体积V1之日起计算，在测基准体积V1后第3d、7d、14d按照测量试件的基准体积V1的方法各测量一次体积，每次测量时间安排在每天近似同一时刻，测量方法与测基准体积V1的方法相同，每次测量完毕后，将试件放入原养护筒中，加盖后放回80±2C°的恒温水浴中继续养护至下一个测试龄期，14d后如需继续测试，则按照同样的方法每7d一次测量，测试21d及28d体积；
体积膨胀率计算：
体积膨胀率表示试件在养护龄期t天体积相对基准体积的变化率，根据下列公式计算出体积膨胀率，体积膨胀率为d，再根据判断依据进行判断，
d=△V/V1*100%
其中，△V=Vt-V1表示测量龄期的体积变化。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土骨料碱活性检测方法，其特征在于，所述方孔筛的孔径大小包括150μm、300μm、600μm、1.18mm、2.36mm、4.75mm。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土骨料碱活性检测方法，其特征在于，所述胶砂搅拌机包括的搅拌叶片和搅拌锅底，所述搅拌叶片底缘与搅拌锅底间隙应为5±0.3mm。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土骨料碱活性检测方法，其特征在于，所述试模尺寸为20mm*20mm*20mm。
5.根据权利要求4所述的一种混凝土骨料碱活性检测方法，其特征在于，所述试件制作和试件养护与测量的恒温试验室温度为20±5C°，相对湿度大于50%，养护筒内的水和配置混凝土的水温度是20±2C°。
6.根据权利要求5所述的一种混凝土骨料碱活性检测方法，其特征在于，所述基准体积V1的测量方法包括：（1）利用电子秤测定测量筒和水的质量M11，在测量筒内装满水，用玻璃片进行水封，称量质量，称量时玻璃片及测量筒外表面的水用柔软毛巾擦干净，不得有明水；（2）测定养护后的试件质量M01，从恒温水浴中取出一个养护筒，从养护筒中取出试件静置30min，将试件表面水用柔软毛巾擦干净，称量试件质量即为养护后的试件质量M01；（3）测定养护后测量筒、水、试件的质量M21，将试件放入测量筒中，在测量筒内装满恒温水，用玻璃片进行水封，称量质量，称量时玻璃片及筒外表面水用柔软毛巾擦干净，不得有明水，测定时，从试件置入测量筒中起至读数结束，测量时间应该在60±5s时间内，所有试件的测试时间需统一一致；（4）根据公式计算出基准体积V1，计算公式是V1=（M01+M11-M21）/ρ水。
7.根据权利要求6所述的一种混凝土骨料碱活性检测方法，其特征在于，所述试件养护t天的体积Vt测量方法和基准体积V1的测量方法一致，计算公式是Vt=（M0t+M1t-M2t）/ρ水，其中M0t、M1t、M2t分别是试件养护t天时的试件质量M0t、测量筒和水的质量M1t、测量筒、水、试件的质量M2t。
8.根据权利要求7所述的一种混凝土骨料碱活性检测方法，其特征在于，所述判定依据为14d时体积膨胀率d＜0.1%为非活性，d＞0.2%为活性，0.1%＜d＜0.2%为潜在活性。
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