地聚物混凝土碱骨料反应预防技术条件

附录A粉煤灰基地聚物胶凝材料的试验方法A.1粉煤灰基地聚物胶凝材料的用水量、凝结时间和安定性试验方法A.1.1双组分粉煤灰基地聚物胶凝材料且碱激发剂为液态时，净浆的标准稠度用水量应为液态碱含水量与加水量之和。A1.2单组分和双组分粉煤灰基地聚物胶凝材料的用水量、凝结时间和安定性试验应在地聚物胶凝材料净浆的标准流动度（180±5mm）下进行试验，试验方法应按现行国家标准《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346的规定进行。A.2粉煤灰基地聚物胶凝材料的强度试验方法A.2.1单组分粉煤灰基地聚物胶凝材料胶砂强度应按现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T17671的规定进行测试。A.2.2双组分粉煤灰基地聚物胶凝材料胶砂试件的制作应控制碱激发的用量和水胶比，碱组分的用量按氧化钠当量计，掺量应按产品说明书的要求控制，液固比应为0.5，外加水应与碱组分混合均匀后加入；胶砂强度试验的其他试验步骤应按现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T17671的规定进行。

附录B粉煤灰地聚物标准流动度用水量试验方法B.1.原理在水泥净浆搅拌机中,加入一定量的粉煤灰地聚物前驱体、碱激发剂（固体或液体）和水进行搅拌，通过测定不同含水量粉煤灰地聚物净浆在玻璃平面上的流动度，以确定粉煤灰地聚物标准流动度净浆中所需要的加水量。B.2.材料与仪器B.2.1材料所需材料及要求如下:a)粉煤灰地聚物前驱体b)碱激发剂（固体或液体）c)水:(20±2)℃。B.2.2仪器所需仪器及要求如下:a)双转双速水泥净浆搅拌机:符合JC/T729的要求;b)截锥圆模:上口直径为36mm,下口直径为60mm,高度为60mm,内壁光滑无接缝的金属制品;c)玻璃板:400mm×400mm×5mm;d)秒表:精度为±0.1s;e)钢直尺:300mm;f)刮刀;g)天平:分度值为0.01g;h)天平:分度值为1g。B.3.环境条件环境温度:(20±2)℃。B.4.试验步骤B.4.1将玻璃板放置在水平位置,用湿布抹擦玻璃板、截锥圆模、搅拌器及搅拌锅,使其表面湿而不带水渍。将截锥圆模放在玻璃板的中央,并用湿布覆盖待用。B.4.2于搅拌锅中加入推荐掺量的碱激发剂（固体或液体）和拌合水,然和加入粉煤灰地聚物前驱体300g。立即搅拌(慢速120s,停15s,快速120s)。B.4.3将拌好的净浆迅速注入截锥圆模内,用刮刀刮平,将截锥圆模按垂直方向提起,任粉煤灰地聚物净浆在玻璃板上流动,用直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的最大直径,取平均值作为粉煤灰地聚物净浆流动度。从加水开始计时至测量完毕总时间不超过6min,且净浆流动时间为30s。粉煤灰地聚物标准稠度用水量为粉煤灰地聚物净浆在玻璃板上流动度达到180mm±5mm时所需要的加水量。对于固体碱激发剂，用水量就是拌合水量；对于液体碱激发剂，用水量为液体碱激发剂含水量与拌合水量之和。附录C地聚物混凝土碱骨料反应预防技术条件C.1总则C.1.1地聚物混凝土中含碱量很高，采用具有潜在碱活性的骨料制备地聚物混凝土时，应采取必要措施预防地聚物混凝土结构发生碱骨料反应，并对地聚物混凝土因碱骨料反应产生的体积膨胀进行测试，以保证它的设计寿命。C.1.2本规程适用于粉煤灰基地聚物混凝土结构中碱骨料反应的测定和预防。C.1.3预防混凝土结构工程碱骨料反应除应符合本规程外，尚应符合国家及当地现行有关标准。C.2术语C.2.1碱骨料反应：地聚物混凝土中的前驱体、碱激发剂、外加剂和拌合水中的可溶性碱（钾、钠）溶于混凝土孔隙液中，且超过一定含量时，与骨料中的碱活性矿物成分发生的化学反应。根据反应的特性，可分为碱-硅反应和碱-碳酸盐反应两种。这些反应均为膨胀性的反应，易导致地聚物混凝土膨胀开裂等危害的发生。C.2.2碱-硅反应：地聚物混凝土中的碱与骨料中的活性二氧化硅类矿物之间的一种化学反应。该反应的生成物碱硅凝胶吸水膨胀，可导致混凝土膨胀，甚至结构损坏。C.2.3碱-碳酸盐反应：地聚物混凝土骨料中，某些泥质白云质微晶灰岩或泥质白云岩，遇碱发生去白云石化反应。反应生成物为水镁石、碳酸钙和碳酸碱，其中水镁石在有限空间内晶格重新排列可导致混凝土膨胀，甚至结构损坏。C.2.4地聚物混凝土碱含量：在碱激发反应过程中，前驱体、碱激发剂、外加剂和拌合水游离出的碱量。以Na2O当量计，单位为kg/m3。C.2.5前驱体材料的有效碱含量：矿渣粉、磷渣粉以及其他辅助性前驱体中能参与碱骨料反应的碱量。C.2.6地聚物混凝土外加剂：掺入地聚物混凝土中用以改善地聚物混凝土性能的物质。掺量一般不大于前驱体材料质量的5%。C.3骨料碱活性试验方法及判定C.3.1本规程采用快速砂浆棒法对粉煤灰基地聚物混凝土的碱骨料反应进行检测，基本实验方法参照国家标准《建设用卵石、碎石》GB/T14685。C.3.2如果快速砂浆棒法测试的14天的膨胀率小于0.10%时，可以判定该地聚物混凝土抗碱骨料反应合格。如果14天的膨胀率大于0.10%时，判定该地聚物混凝土抗碱骨料反应不合格。C.4一般规定C.4.1工程分类混凝土结构工程按所处环境分为三类：Ⅰ类工程：处于干燥环境，不直接接触水、相对湿度长期低于80%的工业与民用建筑工程。如居室、办公室、处于非潮湿条件下的工业厂房、仓库等建筑。Ⅱ类工程：处于潮湿环境或干湿交替环境，直接与水或潮湿土壤接触的混凝土工程。如水处理工程、水坝、水池、桥墩、护坡；混凝土道路、桥梁、飞机跑道、铁道轨枕；地铁工程、隧道、地下构筑物；建筑物桩基础、底板、地下室等。Ⅲ类工程：有外部碱源，并处于潮湿环境的混凝土结构工程。如处于高含碱地区的混凝土工程、接触化冰雪盐的城市混凝土道路、桥梁、下水管道，以及处于盐碱化学工业污染范围内的工程。C.4.2预防措施C.4.2.1Ⅰ类工程可以不采取预防碱骨料反应措施，但混凝土结构外露部分需采取有效防水措施，如采用防水涂料、面砖等，确保雨水不渗进混凝土结构，否则需采取Ⅱ类工程的预防措施。C.4.2.2Ⅱ类工程应采取下列措施预防碱骨料反应。（1）用非碱活性骨料配制混凝土，对混凝土碱含量无须进行控制。（2）如果用快速砂浆棒试验法测得14天的膨胀率大于0.10%时，应采取第C.4.3节规定的抑制措施。C.4.2.3Ⅲ类工程除采取Ⅱ类工程的措施外，还要采取地聚物混凝土隔离措施，防止环境中碱渗入地聚物混凝土结构，否则必须使用非碱活性骨料。C.4.3碱-骨料反应膨胀抑制C.4.3.1辅助性前驱体抑制措施（1）可用的材料包括粉煤灰、偏高岭土或硅灰。（2）采用的粉煤灰应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的规定。粉煤灰的级别不应低于Ⅱ级，粉煤灰的需水量比应不大于100%，烧失量应小于6%。严禁采用高钙粉煤灰和Ⅱ级以下级别的粉煤灰。（3）采用的偏高岭土应符合现行国家标准《高岭土》GB/T14563的规定。（4）硅灰中的SiO2含量应不小于85%。（5）采用辅助性前驱体抑制措施时，可用粉煤灰、偏高岭土、硅灰、或两种甚至更多种前驱体材料的复合掺加。C.4.3.2化学外加剂抑制措施对于碱-硅类型的碱-骨料反应，可以掺加含铝的辅助性前驱体来抑制反应的膨胀。其抑制效果按本方法进行评定。C.4.4辅助性前驱体及外加剂抑制碱-骨料反应有效性判定当工程中所用的骨料具有碱-硅反应活性时，若按本方法试验在NaOH溶液中浸泡28d试件长度膨胀率小于0.10%，则将辅助性前驱体或外加剂抑制混凝土碱-硅反应的膨胀评定为有效。

附录D泛碱性的测定D1泛碱性的试验方法D1.1试件制备与养护按照本标准方法制备的粉煤灰基地聚物混凝土，在温度为20℃±2℃、相对湿度为50%左右的条件下养护7d后，进行泛碱循环试验。D1.2泛碱循环试验应按现行国家标准《混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082中14.0.4的方法，将试件放入试件盒（架）中，相邻试件之间保持20mm间距，试件与试件盒侧壁的间距不应小于20mm。试件放入试件盒后，可不加入硫酸钠溶液，直接开始干湿循环步骤。D1.3试验终止与强度测定当试件表面出现泛碱时，可停止试验，并按现行国家标准《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T50081的规定测定抗压强度与抗折强度（同时测定相同龄期未进行干湿循环试件的抗压强度与抗折强度）；也可在试件表面出现泛碱时继续进行干湿循环，直至完成150次循环后停止试验，再按上述方法测定抗压强度与抗折强度（同时测