快速砂浆棒法碱活性测试 岩相法碱活性检测
关键词：碱-集料反应；碱-硅酸反应；快速砂浆棒法；混凝土棱柱体法
1 前言
在工程建设之初正确鉴定集料的碱活性是采取合理措施预防混凝土碱集料反应（AAR）破坏的关键。评价特定混凝土集料的碱活性最可靠的办法是考察使用该集料的现有混凝土工程。然而，由于碱集料反应通常在工程服役多年以后发生，通过考察混凝土工程评价集料碱活性仅能获得过去工程中常用集料的信息。对于水工建筑，如大坝，由于混凝土方量大，常就地开采使用集料，很难发现和确定原来使用的料场。另一方面，因使用特定集料的早期工程数量有限，很难确定不同因素（水泥碱含量、水泥用量、养护方法、湿度、冻融、干湿循环、海水、化冰盐等）对AAR的影响。工程建设和调查时期集料源也会发生变化。这些因素限制了通过考察实际工程评价集料碱活性的适用性。对近年来才发现和确证AAR事例、工程规模和建设速度高速发展的我国，通过考察实际工程评价集料碱活性的实用性更为有限。实际工程建设中通常只能通过实验室方法确定集料碱活性。
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[1]。岩相鉴定结果对其后选择合适的检测方法有重要指导作用，一直作为集料碱活性鉴定的shouxuan方法。但岩相法对操作者的技术和经验要求较高且得不到活性组分含量与膨胀率的定量关系，判定结果通常只能作为参考而不能作为拒绝集料的依据。化学法由于误差很大，重复性差，仅能适用于某些特定类型的集料，而且和其它快速法相比并无明显优越性，加拿大标准协会（CSA-Canadian Standard Association）和国际材料与建筑构造研究试验所联合会（RILEM- Reunion Internationale de laboratories d’Essais et de Recherches sur les Materiaux et les Constructions, Paris）已取消了化学法。和化学法相比，各种砂浆棒法和混凝土棱柱体法以测量试体膨胀为依据，结果直观，是实验室使用最广泛的集料碱活性检测方法。其中国外大量研究结果表明混凝土棱柱体法（CPT- Concrete Prism Test），即ASTM C1293， CSA A23.2-14A和RILEM AAR03，和现场混凝土结果最为吻合，被认为是最可靠的集料碱活性检测方法。但由于CPT耗时长（需要1年）不能满足大多数情况下的工程需要，常作为检验快速法的基准和用于集料碱活性的最终判定。、
各种测量砂浆膨胀为基础的快速方法中以快速砂浆棒法（AMBT-Accelerated Mortar Bar Test）在国际上的应用最为广泛。我国水工和交通部门近年来也开始使用该方法[2，3]。我国由于历史原因长期形成的“行业”隔离，缺少负责或协调研究和制定标准的统一组织和机构，早期采用的碱活性检测方法，如砂浆长度法和化学法（ASTM C227和ASTM C289），大多原样引用国外方法，总体上缺少对所引用方法的系统研究和评价。而且，对国内外研究和工程实践中的成果和经验，在我国标准中不能及时采纳和更新，某些国外普遍认为存在严重缺陷的方法仍在我国使用，如砂浆长度法和化学法，这种多种行业标准或方法共存和更新滞后，常常在工程中引起矛盾结果让使用者无所适从。本文以混凝土棱柱体法结果为依据，讨论快速砂浆棒法在世界范围内的应用情况，并针对AMBT局限性提出了改进措施，以期对我国工程实践中正确认识方法的局限性、选择和使用各种集料碱活性检测方法有所裨益。
2 快速砂浆棒法（AMBT）的提出及发展
AMBT是基于传统ASTM C227，又称南非法（NBRI法）[4]。ASTM C227方法的主要问题是试验周期长，时间上不能满足大多数情况下的工程需要；集料适应性差，仅适用于一些高活性、快膨胀的岩石和矿物，如组成在流纹岩到安山岩之间的蛋白石质材料和风化变质玻璃体的微晶质材料，对慢膨胀的集料如片麻岩、片（页）岩、杂（硬）砂岩、灰岩、泥质板岩和偏火山岩等则广泛存在漏判错判实例。为克服ASTM C227的局限性，各国研究者围绕快速、可靠、方便、可重复性好等目标对ASTM C227方法进行研究改进，以高温高碱条件下的AAR为基础发展了许多快速方法，AMBT是影响较大的快速方法。
AMBT采用的水泥、集料级配、灰砂比、试体尺寸和ASTM C227试样制备程序完全相同，只是采用了完全不同的养护制度。即采用五级配集料，配比如表1所示。水泥为高碱波特兰水泥（>0.6%Na2Oeq.），灰砂比（C/S）为1：2.25。流动度为105mm～120mm。试体尺寸25mm×25mm×285mm。 用试体在80℃的1M NaOH溶液中14d 的膨胀值作为评定集料潜在活性的依据。
该方法首次被Oberhoster 和 Davies 提出后，加拿大[5]率先进行了系统研究，美国[6]澳大利亚[7]等国也进行了大量实验验证和研究工作。加拿大是遭受AAR破坏最严重的国家之一，主要原因是早期集料碱活性检测方法不可靠，导致大量活性集料在各种工程中大量使用，特别是水电工程和交通设施。为建立可靠的集料碱活性检测方法，加拿大标准协会组织成立了碱集料反应分会协调碱集料反应研究工作。从上世纪80年代中期至90年代中期的十年间，政府先后拨款1000多万加元用于AAR检测方法的研究和标准制订。AMBT是当时筛选的主要快速方法。