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混凝土骨料碱活性矿物检测

混凝土骨料碱活性矿物检测
2022.06.22
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作者:中钢国检
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问题详细描述

问题回复:

碱-骨料反应是指混凝土材料中的水泥、外加剂、矿物掺合料及拌合水中的碱与骨料中碱活性矿物发生化学反应,生成的膨胀物质使混凝土内部产生自膨胀应力,造成混凝土从内向外延伸开裂的现象。骨料的碱活性是检测混凝土耐久性的重要指标之一。

目前常见的碱-骨料反应有碱-硅酸反应和碱-碳酸盐反应,其中碱-硅酸反应最普遍。混凝土工程发生碱-骨料反应须同时满足以下三个条件:
a.骨料为活性骨料;
b.混凝土原材料中含碱量高;
c.潮湿环境,有充分的水分或湿空气供应。

从以上条件中可以看出,骨料所用碱活性矿物在碱-骨料反应中有着无可替代的重要作用,想要更好的预防碱-骨料反应,对骨料所用岩石或矿物的碱活性检测必不可少。

石头集料


标准依据
对于混凝土骨料碱活性矿物检测,较为常用的一种方法是岩相法。岩相法是基于岩石学、矿物学、晶体光学,利用偏光显微镜、扫描电镜等仪器,鉴定骨料的岩石种类、结构构造及矿物成分,确定骨料是否含有碱活性矿物、碱活性矿物的类别以及碱活性矿物的百分含量,从而评价骨料的碱活性。

在具体的检测中,可依据的方法标准有:
1.TB/T 3275-2018《铁路混凝土》;
2.GB/T 14684-2011《建设用砂》;
3.GB/T 14685-2011《建设用卵石、碎石》;
4.JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》;
5.JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》;
6.其他相关标准规范。

 

扫描电镜


碱活性矿物类别
混凝土骨料中碱活性矿物分为两大类:
(一)硅酸盐类碱活性矿物:包括蛋白石、方石英、磷石英、微晶石英(粒径小于30μm)、玉髓、严重波状消光石英、火山玻璃、燧石、人工硅质玻璃等;
(二)碳酸盐类活性矿物:主要为细小菱形白云石晶体(粒径小于或等于50μm),有时晶体周围还存在不溶的黏土基质。

1、严重波状消光石英
严重波状消光石英为结晶完整的二氧化硅,在地质运动过程中受构造应力影响,发生变形,造成的晶格扭曲、错位等,晶体外界面随之增多,产生不同程度的碱活性。在砂岩、花岗岩、片麻岩、石英岩、片岩等富含石英的岩石中常见严重波状消光石英。

图片1

片麻岩中的严重波状消光石英(40×,+)


2、微晶石英
微晶石英粒径细小,晶体通常小于小于30μm,在岩石中分布广泛。

图片2

流纹质凝灰岩中的微晶石英(40×,+)

 

图片3

白云岩中的微晶石英(40×,+)


3、蛋白石
蛋白石是一种含水的隐晶质或胶质二氧化硅,是硅胶溶液在地质运动中受压、失水形成的,X射线研究表明,大多数蛋白石是由高度无序的SiO2变体-方石英组成。形状多呈粒状、钟乳状、结核状等,正交偏光下全消光。蛋白石常产于火山岩的气孔中,在沉积岩的孔洞、裂缝及胶结物中也可常见。

图片4

玄武岩气孔中的蛋白石(100×,-)


4、玉髓
玉髓、方石英、磷石英为隐晶质-微晶质二氧化硅,具有开放的、有缺陷的晶格结构和较大的比表面积,在水溶液中活性增加,易受到侵蚀而溶解。玉髓常呈纤维状、放射状集合体产出。

图片5

玄武岩气孔中的蛋白石及玉髓(40×,+)

 

5、火山玻璃
火山玻璃为玻璃质二氧化硅,主要形成于火山喷发过程中,高温喷发物迅速冷却来不及结晶完整,形成非晶质的玻璃形态,具有较高的反应活性。薄片中无色到灰、淡红、淡黄及淡褐色,无一定形状,常产于喷出岩中。

图片6

玄武岩中的火山玻璃(40×,-)


6、细小菱形白云石
细小菱形白云石产于碳酸盐岩中,粒径小于或等于50μm,通常分布在方解石微晶和粘土基质中才具有一定的活性。

 

图片7

白云质灰岩中的细小菱形白云石(40×,-)

 

图片8

灰岩中的细小菱形白云石(40×,+)


 结语 
在混凝土骨料碱活性检测中,采取岩相法进行初判后,还需注意在此基础上进一步进行碱活性复判,并采取积极有效的措施抑制碱活性反应,保证工程项目的安全可靠。

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