骨料碱活性(岩石柱法)试验记录

骨料碱活性(岩石柱法)试验记录20XX/XX/XX汇报人:XXXCONTENTS目录01

试验概述02

试验原理与方法03

仪器设备与试剂04

试验准备05

试验步骤CONTENTS目录06

试验数据记录与处理07

试验结果评定08

试验注意事项09

试验报告试验概述01碱活性骨料与碱-骨料反应碱活性骨料的定义

碱活性骨料是指骨料中的某些矿物在一定条件下与混凝土中的碱（K₂O、Na₂O）发生化学反应，导致混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏的性能。碱-骨料反应的主要类型

主要包括碱-硅酸反应（ASR）、碱-碳酸盐反应（ACR）及碱-硅酸盐反应，其中碱-硅酸盐反应的实质仍属碱-硅酸反应。常见活性矿物有蛋白石、玉髓、微晶石英、特定碳酸盐矿物等。碱-骨料反应的发生条件

发生碱-骨料反应需同时满足三个条件：混凝土中含有充足的碱（当量Na₂O=Na₂O+0.66K₂O）；骨料中含有碱活性矿物；存在潮湿环境。岩石柱法试验目的与适用范围

试验核心目的测定碳酸盐岩样品在氢氧化钠溶液浸泡下的膨胀率，评估其作为混凝土骨料时因碱-碳酸盐反应（ACR）产生潜在膨胀破坏的风险。

主要适用对象适用于检验碳酸盐类岩石骨料（如石灰岩、白云岩等）的碱活性，尤其针对岩相法鉴定为潜在ACR活性的碳酸盐岩石的进一步检验。

方法应用场景主要用于采石场骨料的初选检验、研究，以及为混凝土工程选用安全骨料提供依据，可作为骨料碱活性评估的重要参考指标。

方法局限性不适用于碱-硅酸反应（ASR）活性的检验；试验结果一般不作为材料接受或拒绝的唯一依据，必要时需结合其他方法（如混凝土棱柱体法）综合判定。相关标准规范依据

铁路行业标准TB/T2922.4—1998《铁路混凝土用骨料碱活性试验方法岩石柱法》，规定了铁路混凝土用碳酸盐类岩石骨料碱活性检验的取样、仪器设备、试验程序及结果处理，适用于碳酸盐类岩石骨料。

公路工程标准JTGE42-2024《公路工程集料试验规程》中T0369-2024《集料碱活性检验(岩石柱法)》，适用于T0324岩相法鉴定为潜在ACR碱-碳酸盐活性的碳酸盐类岩石进一步检验，不适用于ASR碱-硅酸反应检验。

水利行业标准SL/T352-2020《水工混凝土试验规程》第3.37节“碳酸盐骨料的碱活性检验（岩石柱法）”，规定了采用岩石柱法测试碳酸盐骨料试件在碱溶液中的长度变化，评定碳酸盐岩石的潜在碱活性。

其他相关引用标准JGJ52-92《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》、JGJ53-92《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》，其相关条文通过在上述标准中引用而构成为标准的条文，使用时应探讨使用最新版本的可能性。试验原理与方法02岩石柱法试验基本原理

核心原理将一定尺寸的碳酸盐岩石圆柱体试件持续浸泡在特定浓度的氢氧化钠溶液中，通过定期测定试件的长度变化，评估其作为混凝土骨料时潜在的碱-碳酸盐反应膨胀风险。

反应机理主要涉及碱与碳酸盐岩石中的微晶白云石等成分发生去白云化反应，生成氢氧化镁和碳酸盐等产物，同时可能伴随黏土矿物吸水膨胀或反应产物框架体积增大，导致试件膨胀。

试验评价指标依据试件在标准养护条件下（通常为20℃±2℃）浸泡特定龄期（如84天）的长度膨胀率，结合试件外观是否出现开裂、弯曲、断裂等现象，综合判定骨料是否具有潜在碱活性危害。碱-碳酸盐反应机理核心化学反应碱-碳酸盐反应主要是脱白云石反应，即混凝土中的碱（如氢氧化钠、氢氧化钾）与骨料中的微晶白云石发生反应，生成氢氧化镁和碳酸盐等产物。膨胀机理一方面，R+、OH-和水等进入受限制的紧密空间产生膨胀；另一方面，去白云化反应生成的水镁石和方解石晶体颗粒细小，颗粒间存在大量孔隙，固相反应产物框架体积增大及晶体生长形成的结晶压产生膨胀应力。反应持续条件这些生成物和水泥水化产物氢氧化钙又起反应，重新生成碱，使脱白云石反应继续下去，直到白云石被完全反应完，或碱的浓度被继续发生的反应降至足够低为止。试验主要检测项目

核心检测项目：长度膨胀率测定碳酸盐骨料试件在1mol/L氢氧化钠溶液中浸泡不同龄期（7d、14d、21d、28d、56d、84d等）的长度变化率，计算公式为εst=(Lt-L0)/L0×100%，其中Lt为浸泡t天后长度，L0为基准长度，精确至0.001%。

关键控制指标：膨胀率最大值以3个试件（不同方向或层理取样）中膨胀率的最大值作为试验结果，修约间隔0.01%。84d龄期膨胀率≥0.10%时，判定为具有潜在碱活性危害。

辅助检测项目：试件外观状态定期观察试件在碱溶液浸泡过程中的形态变化，包括是否出现开裂、弯曲、断裂等现象，作为活性判定的重要辅助依据，若发生上述现象应及时记录并停止该试件检测。仪器设备与试剂03试样制备设备

钻芯机配有内径φ9mm的小圆筒钻头，用于从岩石样品中钻取直径为9mm±1mm的圆柱形岩样。

锯石机用于将钻取的岩样锯成长度为35mm±5mm的试件，确保两端面平整。

磨片机用于磨光试件两端面，使其互相平行并垂直于圆柱体主轴线，保证试件尺寸精度和表面质量，避免表面损伤变质影响碱溶液渗入速度。测量与环境控制设备测长仪器比长仪：有效测距25〜50mm，分度值不大于0.001mm，配有长度在有效测距范围内的量杆，符合SL137规定；亦可采用外径千分尺等测长仪器，用于精确测量试件长度变化。恒温环境设备恒温室：控制温度在（20±2）°C，相对湿度50%以上，用于试件的基准长度测量及碱溶液浸泡养护，确保试验在稳定温度条件下进行。试件养护容器养护瓶：材质为厚度不小于0.5mm的聚氯乙烯瓶，容积50～100mL，耐碱且能密封，避免溶液变质和浓度改变，每个试件液量不少于45mL。试剂与防护用品

核心试剂：氢氧化钠溶液制备方法：将（40±1）g化学纯氢氧化钠溶于1L蒸馏水中，配制成浓度为（1±0.01）mol/L的氢氧化钠溶液。每次试验需新配溶液，储存在聚乙烯瓶中。

试验用水要求必须使用蒸馏水或去离子水，以避免水中杂质对试验结果产生干扰，确保溶液浓度的准确性和试验条件的纯净性。

个人防护装备清单包括防酸碱围裙、袖套、耐酸碱手套、胶鞋及防护面罩。操作时需全程穿戴，防止氢氧化钠溶液接触皮肤和眼睛，避免化学灼伤。试验准备04现场取样要求与方法

取样前现场调查取样前需现场调查采石场岩层情况，不同岩层应分别取样、检验，且不得在风化层取样。

样品数量与规格要求在每一个岩层，应钻取(或切割)岩石样品不少于3块，每块尺寸不小于75mm×75mm×75mm；钻取样品不应有开裂等破损。

取样代表性保证措施为取得有代表性的试件，应在同块岩石具有不同岩性的方向上取样。如岩石层理不清，则应在三个相互垂直的方向上各取一个试件。试件制作与加工流程

取样要求与样品准备从同块岩石不同岩性方向取样，层理不清时取三个相互垂直方向样品；每块岩样尺寸不小于75mm×75mm×75mm，避免风化层和破损样品。

标准试件尺寸与形状加工成圆柱体或棱柱体，直径（9±1）mm，长度（35±5）mm；两端面需磨光平行且垂直于轴线，确保表面无损伤变质。

专用加工设备与操作要点使用配有φ9mm圆筒钻头的钻芯机取样，锯石机切割定长，磨片机精磨端面；加工过程避免表面过热导致矿物成分改变。

试件清洁与标识规范试件加工后需清除表面粉尘，用蒸馏水冲洗；采用永久性标记笔编号，记录取样方向及岩石层理特征，确保溯源性。养护溶液配制方法溶液浓度要求采用1mol/L的氢氧化钠溶液，将（40±1）g化学纯氢氧化钠溶于蒸馏水中制备。配制步骤将40g±1g分析纯氢氧化钠溶于900mL蒸馏水中，冷却至约20℃后加水定容至1L，得到浓度为（1±0.01）mol/L的氢氧化钠溶液。溶液储存要求溶液应储存在耐碱容器中，如厚度不小于0.5mm的聚氯乙烯瓶，每次试验需新配溶液，使用中每6个月更换一次。试验步骤05试件基准长度测量

测量环境要求试件养护和测长应在（20±2）°C的恒温室内进行，以确保测量条件的稳定性。

基准长度确定方法将编号后的试件放入盛有蒸馏水的瓶中，每隔24h取出擦干表面水分，用比长仪测量试件长度，直至前后两次测得的长度变化率之差不超过0.02%时为止（通常需2～5d），取最后一次测得的试件长度作为基准长度（L₀，精确到0.01mm）。

测长仪器要求应使用有效测距25～50mm、分度值不大于0.001mm的比长仪，或符合精度要求的外径千分尺等测长仪器，并配有长度在有效测距范围内的量杆。试件养护与长度测量基准长度测定将编号试件放入盛有蒸馏水的瓶中，置于（20±2）°C恒温室内。每隔24h取出擦干表面水分，用比长仪测量长度，直至前后两次长度变化率之差不超过0.02%（通常需2～5d），取最后一次测得长度作为基准长度（L₀，精确到0.01mm）。碱液浸泡养护将测完基准长度的试件浸入盛有1mol/L氢氧化钠溶液的养护瓶中，液面超过试件顶面10mm以上，每个试件液量不少于45～50mL。同一瓶中仅浸泡同品种试件，盖严瓶盖后置于（20±2）°C恒温室养护，溶液每6个月更换一次。测长龄期与操作测长龄期从泡入碱液时算起，分别在7d、14d、21d、28d、56d、84d进行测量，之后每28d一次，一年后每84d一次。测量前将试件从碱液中取出，用蒸馏水洗净擦干，在（20±2）°C恒温室中用比长仪按原方向测量，每次测量需重复一次，偏差不超过±0.02%。外观观测记录每次测量时仔细观察试件有无开裂、弯曲、断裂等现象，若出现上述情况应立即记录并停止该试件检测。试件外观特征观察与记录

观察内容与要点重点关注试件在碱液浸泡过程中是否出现开裂、弯曲、断裂等现象，同时留意表面是否有胶体渗出物、颜色变化或结构疏松等异常情况。

观察频率与时机在每次测量试件长度的同时进行外观观察，具体包括7d、14d、21d、28d、56d、84d等关键龄期，以及后续每28d或更长间隔的测量节点。

记录要求与规范对观察到的任何异常现象进行详细、准确的文字描述，必要时可辅以图像记录。若试件出现开裂、弯曲、断裂等严重情况，应立即停止该试件的检测并明确记录。

与膨胀率的关联性分析将外观变化情况与同期的长度膨胀率数据相结合，综合评估骨料的碱活性反应程度。显著的外观损坏（如断裂）可作为判定骨料具有潜在碱活性危害的重要依据之一。试验数据记录与处理06初长测定数据记录01标准杆长度记录记录比长仪标准杆的初始长度（mm），作为后续试件长度测量的基准参照，确保测量系统的准确性。02每日测试环境参数记录测试日期、恒温室温度（℃）和相对湿度（%），环境应控制在（20±2）℃，相对湿度50%以上，符合试验条件要求。03标杆与试件读数记录每日测量时，分别记录标杆读数（mm）和试件读数（mm），计算试件实际长度（mm），精确至0.01mm。04试件长度变化率计算根据前后两次测得的试件长度，计算长度变化率（%），直至连续两次变化率之差不超过0.02%，确定基准长度L₀。膨胀率测试数据记录

01标准杆与试件读数记录记录各龄期（7d、14d、21d、28d、56d、84d等）标准杆长度、试件读数，计算试件实际长度，精确至0.01mm。

02膨胀率计算与单值记录按公式εt=(Lt-L0)/L0×100%计算各试件膨胀率，其中L0为基准长度，Lt为浸泡t天后长度，结果精确至0.001%。

03膨胀率最大值确定取同组3个试件膨胀率的最大值作为该样品的试验结果，修约间隔为0.01%，并记录于试验报告中。

04环境参数与外观记录同步记录测试时的温度（20±2℃）、相对湿度，以及试件有无开裂、弯曲、断裂等外观变化，作为结果评定辅助依据。膨胀率计算公式与应用

01膨胀率基本公式试件长度膨胀率按公式εt=[(Lt-L0)/L0]×100%计算，其中εt为浸泡t天后的膨胀率(%)，Lt为t天龄期试件长度(mm)，L0为基准长度(mm)。计算结果精确至0.001%。

02数据取值规则同一组3个试件中，取膨胀率最大值作为试验结果，修约间隔为0.01%。如试件出现开裂、弯曲、断裂等现象，应记录并停止该试件检测，以有效数据计算。

03计算示例某试件基准长度L0=35.00mm，28天龄期长度Lt=35.04mm，其膨胀率ε28=[(35.04-35.00)/35.00]×100%=0.114%，修约后结果为0.11%。

04结果判定应用依据标准，当84天膨胀率≥0.10%时，判定为具有潜在碱活性危害骨料。结合公式计算值与外观现象，综合评定骨料碱活性等级。数据精度与允许误差

测量仪器精度要求测长仪有效测距25〜50mm，分度值不大于0.001mm；比长仪精度需达到0.005mm，确保长度测量数据的准确性。

试验操作误差控制同一试验人员、同一仪器测量同一试件，误差不应超过±0.02%；不同试验人员使用同一仪器测量，误差不应超过±0.03%。

膨胀率结果允许偏差膨胀率重复性试验允许误差为0.04%。当试件膨胀率允许误差大于0.1%时，可能因试件化学成分、纹理存在显著不同导致。

溶液与环境参数控制氢氧化钠溶液浓度为(1±0.01)mol/L，养护温度控制在(20±2)°C，溶液每6个月更换一次，减少环境因素对试验结果的干扰。试验结果评定07结果评定依据与标准膨胀率最大值确定原则同块岩石所取的3个试件中，以其膨胀率最大的一个测值作为分析该岩石碱活性的依据。84天膨胀率判定阈值试件浸泡84天的膨胀率超过0.10%，应判定为具有潜在碱活性危害的活性骨料。外观形态异常判定若试件在浸泡期间出现开裂、弯曲、断裂等现象，无论膨胀率大小，均判定为具有潜在碱活性危害。结果复验要求当对试验结果有疑问或84天膨胀率接近0.10%时，必要时应按混凝土棱柱体法进一步检验，以该试验结果作为最终评定依据。不同龄期膨胀率分析标准测长龄期设置依据TB/T2922.4-1998及T0369-2024标准，测长龄期包括7d、14d、21d、28d、56d、84d，后续每28d或12周测量一次，一年后可延长至每12周。膨胀率计算方法按公式εt=(Lt-L0)/L0×100%计算，其中Lt为t天龄期长度，L0为基准长度。结果取3个试件最大值，修约间隔0.01%。关键龄期判定指标84d龄期膨胀率≥0.10%，或试件出现开裂、弯曲、断裂等现象，判定为具有潜在碱活性危害；反之则为非活性骨料。长期膨胀趋势观察对于膨胀率接近限值的试件，需持续观测至1年及以上，每12周测量一次，结合混凝土棱柱体法（SL/T352-20203.39）进行最终评定。试件外观变化对结果的影响

开裂现象的判定意义试件在碱溶液浸泡过程中出现开裂，表明骨料与碱发生反应产生膨胀应力，直接影响结构稳定性，应判定为具有潜在碱活性危害。

弯曲变形的风险提示若试件发生弯曲，说明内部膨胀不均匀，可能导致混凝土结构受力失衡，此类情况需结合膨胀率数据综合评估活性等级。

断裂情况的处理原则当试件出现断裂时，应立即停止该试件检测，其结果按无效处理，并以同组其余试件中膨胀率最大值作为评定依据。

外观变化与膨胀率的关联性外观变化（如开裂、弯曲）与84d膨胀率≥0.10%具有一致性，两者均可作为判定骨料潜在碱活性危害的关键指标。试验注意事项08样品采集与制备注意事项

现场取样原则取样前需调查采石场岩层情况，不同岩层应分别取样检验，且不得在风化层取样。每岩层钻取或切割不少于3块尺寸不小于75mm×75mm×75mm的岩石样品，样品不应有开裂等破损。

试件加工方向要求当岩石层理清晰时，应在同块岩石的不同岩性方向上分别钻取、切割试件；层理不清晰时，在三个相互垂直的方向上各取一个试件，确保代表性。

试件尺寸与表面处理加工成直径（9±1）mm、长度（35±5）mm的圆柱体（或棱形）试件，两端面需磨光并互相平行，垂直于主轴线。加工时避免表面损伤变质，以防影响碱溶液渗入速度。

特殊情况处理存在页岩夹层或不同岩性组合时，需针对性制备试件；钻取、切割过程中若发现试件有开裂，应废弃并重新取样，确保试件完整性。仪器设备使用与维护核心仪器设备清单包括钻芯机（配φ9mm圆筒钻头）、锯石机、磨片机、养护瓶（厚度≥0.5mm聚氯乙烯瓶）、比长仪（有效测距25-50mm，分度值≤0.001mm）、1mol/L氢氧化钠溶液（40±1g化学纯NaOH溶于1L蒸馏水）。仪器操作规范要点钻芯机/锯石机/磨片机：加工试件时避免表面变质，确保圆柱体试件直径(9±1)mm、长(35±5)mm，两端面平行且垂直轴线；比长仪：测量前校准量杆，测长时保持试件方向一致，精度要求±0.001mm；养护瓶：单瓶仅放同品种试件，液面超试件顶面10mm，液量≥50mL/试件。设备维护与校准要求比长仪、外径千分尺等测长仪器需定期按SL137规定校准；钻芯机、锯石机钻头及磨片保持锋利，避免加工时试件损伤；养护瓶使用后清洗晾干，避免残留碱液腐蚀；溶液每6个月更换一次，新配溶液需标注制备日期。安全防护措施操作时佩戴防酸碱围裙、袖套、手套及面罩；氢氧化钠溶液配制在通风橱进行，避免皮肤直接接触；试验废液按危险品处理，不得随意排放；仪器设备金属部件定期除锈涂油，电气设备检查线路绝缘。试验环境控制要点

恒温恒湿条件控制试件养护和测长需在（20±2）°C的恒温室内进行，相对湿度保持在50%以上，确保温度波动不影响碱溶液反应速率及试件长度测量精度。

溶液浓度与更换周期采用（1±0.01）mol/L氢氧化钠溶液（40±1gNaOH溶于1L蒸馏水），溶液每6个月更换一次，每次试验需新配溶液，避免浓度变化影响试验结果。

试件浸泡与防护要求液面需超过试件顶面10mm以上，每个试件液量不少于45mL；同一养护瓶仅浸泡同品种