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骨料碱活性控制标准2005


南水北调中线干线工程标准

预防混凝土工程碱骨料反应技术条例
(试行) 试行)

20042004-2-15 发布

20042004-3-01 实施

南水北调中线干线工程建设管理局
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发布

前 言

南水北调中

线干线工程施工战线较长,骨料料场分散,工程所用骨料、水泥 等原材料种类繁多,我国活性骨料广泛分布在北京、天津、河北等地,京石段骨 料前期试验也表明多个料场存在碱活性反应本。 为了有效预防南水北调中线干线 工程混凝土中发生碱骨料反应,保障混凝土工程的安全和正常运行寿命,参照其 它有关技术标准、规程,制定本条例。 本条例由南水北调中线干线工程建设管理局提出、归口并负责解释。 本条例的主编单位:中国水利水电科学研究院 南水北调中线干线工程建设管理局 本条例主要起草人:马锋玲 王秀军 鲁一晖 王少江 甄永严 韩黎明 李金玉 窦铁生 李舜才 陈改新 刘祥臻 刘晨霞

本条例 2005 年 2 月首次发布。

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目 录

前言 1 总则…………………………………………………………………………………1 2 引用标准……………………………………………………………………………1 3 术语…………………………………………………………………………………2 4 检验规则……………………………………………………………………………3 5 工程分类……………………………………………………………………………4 6 预防措施……………………………………………………………………………5 7 碱含量计算方法……………………………………………………………………6 8 工程管理与验收……………………………………………………………………6

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南水北调中线干线工程标准 预防混凝土工程碱骨料反应技术条例

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总则

1.1 为了有效预防南水北调中线干线工程混凝土中发生碱骨料反应,保障混凝土 工程的安全和正常运行寿命,参照其它有关技术标准、规程,制定本条例。 1.2 本条例规定了预防南水北调中线干线工程混凝土发生碱骨料反应的检验规 则、工程分类、预防措施和管理与验收要求。 1.3 本条例适用于南水北调中线干线工程沿线各种结构的素混凝土工程、钢筋混 凝土工程、预应力混凝土工程和钢筋混凝土制品。 1.4 从事南水北调中线干线工程的设计、施工、建设管理、监理、质量监督、检 测等工作的单位以及向南水北调中线干线工程提供混凝土原材料、 预拌混凝土及 制品的供应商均应遵守本条例。 1.5 预防混凝土工程碱骨料反应除应符合本条例外,尚应符合国家及地方现行有 关标准。

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引用标准

下列标准所包含的条文,通过在本条例中引用而构成本条例的条文。 《水工混凝土砂石骨料试验规程》DL/T5151-2001 《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL 251-2000 《混凝土外加剂的分类、命名与定义》GB8075-87 《水泥化学分析方法》GB/T176-1996 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-91 《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》DL/T5055-1996 《混凝土外加剂匀质性试验方法》GB8077-87 《水泥胶砂流动度测定方法》GB2419-94 《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001
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3.1 碱: 氧化钠和氧化钾。 3.2 碱活性骨料

术语

碱活性骨料一般分为两种类型。 一种为含有非晶体或结晶不完整的二氧化硅 的骨料,称为碱-硅酸反应活性骨料。另一种为含有具有特定结构构造的微晶白 云石骨料,称为碱-碳酸盐反应活性骨料。 3.3 碱骨料反应 混凝土碱骨料反应 (AAR) 是指混凝土中的碱与骨料中能与碱反应的活性成 分在混凝土硬化后吸水逐渐发生膨胀性化学反应, 导致混凝土工程产生开裂破坏 的现象。 依碱活性骨料类型不同分碱-硅酸反应(ASR)和碱-碳酸盐反应(ACR) 两类。 3.4 水泥的碱含量 水泥的碱含量是指水泥中所含氧化钠和氧化钾的质量百分率, 以当量氧化钠 表示。当量氧化钠含量为氧化钠含量与 0.658 倍的氧化钾含量之和。 3.5 掺合料的有效碱含量 掺合料的有效碱含量是指掺入混凝土中的掺合料中能与碱活性骨料反应的 碱含量,以当量氧化钠表示。 3.6 混凝土的总碱量 混凝土的总碱量是指混凝土中水泥、掺合料、外加剂等原材料含碱质量的总 和,以当量氧化钠表示,单位为 kg/m3。 混凝土中碱的来源可分为混凝土内部碱来源和环境碱来源两部分。 内部碱主 要指来自水泥、掺合料和外加剂中的碱;外部碱主要指来自含碱环境中的碱。

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4.1 骨料的碱活性检验 4.1.1 取样

检验规则

鉴于骨料碱活性的特殊性和地质条件的复杂性, 取样应根据各料场的具体情 况在料场勘察和开采过程中由专业技术人员有代表性地分点进行。 取样数量及方 式参照《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-2000 执行。 天然砂砾石料场取样数量不得少于规范中全分析详查取样的最少组数,即: 储量小于 50 万 m3 时最少取 6 组,50 万 m3~200 万 m3 时最少取 9 组,大于 200 万 m3 时最少取 12 组。 人工石料场的取样数量根据规范 “料场为同一岩性时最少取 5 组,同一风化层不少于 3 组”的要求进行。 需要时也可从料场堆放的骨料中取样,以 4000m3 或 6000t 为一批。取样时, 先将取样部位表层的骨料铲除,对于细骨料(砂) ,应分别从每批骨料 8 个均匀 分布的部位取得数量大致相等的细骨料混合成 1 组样品。对于粗骨料,应分别从 每批骨料 15 个均匀分布的部位取得数量大致相等的粗骨料混合成 1 组样品。 4.1.2 检验方法 骨料的碱-硅酸反应活性检验采用 《水工混凝土砂石骨料试验规程》 DL/T5151-2001 规定的“岩相法”“砂浆棒快速法”或“混凝土棱柱体试验法” 、 ; 骨料碱-碳酸盐反应活性检验采用《水工混凝土砂石骨料试验规程》 DL/T5151-2001 规定的“碳酸盐骨料的碱活性检验”或“混凝土棱柱体试验法” 。 骨料的碱活性检验也可参考其它有关国家标准及行业标准执行。 碱-硅酸反应活性抑制试验方法采用《水工混凝土砂石骨料试验规程》 DL/T5151-2001 规定的“抑制骨料碱活性效能试验”和“砂浆棒快速法” ,也可 参考其它有关国家标准及行业标准执行。 “砂浆棒快速法” 采用 进行抑制试验时, 硅酸盐水泥与矿物掺合料之和与骨料的质量比为 1:2.25,矿物掺合料按实际工 程混凝土配合比中采用的掺量等量替代水泥。评判标准:若 28 天龄期试件长度 膨胀率小于 0.10%,则将该掺量下掺合料抑制混凝土碱-硅酸反应评定为有效。

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4.1.3 检验程序 检验骨料的碱活性,原则上应首先采用岩相法鉴定各种砂、石骨料的种类和 矿物成分,检验碱活性骨料的品种和数量,进行碱活性类型的判断。 若骨料经岩相法检验不含有碱活性成分时,一般情况下,可将其代表的骨料 评定为非碱活性骨料。 若骨料经岩相法检验含有碱活性成分或需进一步确认时, 则应根据活性成分 的类型进一步采用“砂浆棒快速法”“混凝土棱柱体试验法” 、 、或“碳酸盐骨料 的碱活性检验”等方法进行骨料碱活性判断。 4.1.4 评定标准 按骨料碱活性检验试验方法中规定的评定标准进行评定。 当采用“砂浆棒快速法”检测,14 天试件膨胀率在 0.10%至 0.2%之间时, 将试件观测龄期延至 28d,若试件膨胀率未超过 0.2%时,则判定骨料为碱-硅 酸反应疑似活性骨料;若试件膨胀率大于 0.2%时,则判定骨料为碱-硅酸反应 活性骨料。 当用不同的碱活性检验方法得出的试验结果不同时,应按从严原则评判。 4.2 水泥和掺合料的碱含量检验 按《水泥化学分析方法》GB/T176-1996 进行检验。 4.3 外加剂碱含量检验 按《混凝土外加剂匀质性试验方法》GB8077-87 进行。

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5.1 工程环境

工程分类

干燥环境:不直接接触水,一年中空气相对湿度长期低于 80%的环境。 潮湿环境:直接与水接触的环境,干湿交替环境,水下或与潮湿土壤接触的 环境。 含碱环境:直接与含盐碱地接触或处于盐碱污染范围内的环境。
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5.2 混凝土结构分类 Ⅰ类工程:指普通永久地面建筑物。如厂房、仓库、辅助建筑等。 Ⅱ类工程:指地面输水工程。如输水明渠、桥墩、导墙等工程。 Ⅲ类工程:指不允许发生开裂破坏的工程部位及重要的预制构件。如渡槽槽 身、闸室、PCCP 管、预应力混凝土梁等,以及开裂后难以进行修复的暗渠渠身、 倒虹吸管身、隧洞、灌注桩、基础等地下工程部位。

6 预防措施
6.1 工程应尽可能使用非碱活性骨料配制混凝土。使用非碱活性骨料配制混凝土 时,对原材料及混凝土中的碱含量可予以适当放宽。 6.2 Ⅱ、Ⅲ类工程不得使用具有碱-碳酸盐反应活性骨料。 6.3 使用具有碱-硅酸反应活性骨料或具有碱-硅酸反应疑似活性骨料配制混 凝土时,应对混凝土中的总碱量进行限制,并采用安全有效的预防措施。掺加低 钙粉煤灰、矿渣粉、硅灰等掺合料可以起到抑制混凝土碱骨料反应的作用,掺合 料的种类、掺量应结合工程对混凝土的要求,由通过相关机构(省级以上)资质 认证的单位通过试验确定。 6.3.1 水泥应采用低碱水泥,碱含量不大于 0.60%; 6.3.2 采用低碱含量的外加剂,外加剂中的碱含量宜不大于 10%。 6.3.3 单掺低钙粉煤灰进行骨料碱活性抑制时,粉煤灰掺量一般不少于 20%,粉 煤灰等级不得低于 II 级灰,粉煤灰中的碱含量应不大于 1.5%。 6.3.4 依据混凝土工程所处环境及结构类型的不同,应根据表 1 的要求,采取相 应的预防控制措施。 应优化混凝土施 6.3.5 抑制措施的最终确定应结合工程混凝土配合比试验进行。 工配合比,在满足混凝土各项设计指标及和易性的条件下,尽量降低胶凝材料用 量,以降低混凝土中的总碱量,达到保证工程安全的目标。

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表1
骨料类型 结构类型 Ⅰ类

预防混凝土碱骨料反应的技术措施

具有碱-硅酸反应活性骨料或具有碱-硅酸反应疑似活性骨料 Ⅱ类 1、 混凝土中总碱量不大于 3.0 kg/m3; 2、 须采取由通过相关机构 (省 级以上) 资质认证的单位试验 确认的有效抑制措施。 1、 混凝土中总碱量不大于 2.5 kg/m3; 2、 须采取由通过相关机构 (省 级以上) 资质认证的单位试验 确认的有效抑制措施。 Ⅲ类 1、混凝土中总碱量不大于 3.0 kg/m3; 2、 须采取由通过相关机构 (省级以上) 资质认证的单位试验确认的有效抑制 措施。 ; 3、不宜使用具有碱-硅酸反应活性骨 料。 1、混凝土中总碱量不大于 2.5 kg/m3; 2、 须采取由通过相关机构 (省级以上) 资质认证的单位试验确认的有效抑制 措施。 ; 3、不宜使用具有碱-硅酸反应活性骨 料。

混凝土中 干燥环境 总碱量不 大于 3.0 kg/m
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混凝土中 潮湿环境 总碱量不 大于 3.0 kg/m 含碱环境
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严禁使用碱活性或疑似碱活性骨料

7 碱含量计算方法
配制混凝土时,水泥、外加剂、掺合料所含碱量中,能参与碱骨料反应的有 效碱量,按以下规定计算: 7.1 水泥中所含的碱均为有效碱含量。 7.2 粉煤灰中碱含量的 20%为有效碱含量。 7.3 矿渣粉中碱含量的 50%为有效碱含量。 7.4 硅灰中碱含量的 50%为有效碱含量。 7.5 外加剂中所含的碱均为有效碱含量。 7.6 混凝土总碱量=水泥带入碱量 + 外加剂带入碱量 + 掺合料中有效碱含量。

8 工程管理与验收
8.1 设计单位在进行混凝土工程设计时,应对选用料场的骨料作碱活性检验,如

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无法避免使用碱活性或疑似碱活性骨料时, 应在设计图纸和设计说明中注明需要 预防混凝土碱骨料反应的工程部位和须采取的预防措施,并通过建设单位审查。 8.2 工程建设施工、监理单位,在承接采用碱活性或疑似碱活性骨料的混凝土工 程时要作好以下工作: 1)依据工程设计要求,施工单位在提交的施工组织设计中,应提出相应预 防混凝土碱骨料反应的具体技术措施,并报监理单位审批后严格执行。 2)工程混凝土所用的水泥、砂、石、外加剂、矿物掺合料等混凝土原材料, 必须由通过相关机构 (省级以上) 资质认证的单位出具的 (碱含量或骨料碱活性) 检测报告,未经检测的混凝土原材料禁止在工程上应用。 水泥厂每生产批量水泥均须做碱含量检测。每批掺合料应检测一次碱含量。 外加剂出厂时须附产品碱含量的出厂化验单,以便于计算混凝土的碱含量。 使用单位应定期分批对进场混凝土原材料进行验收检验。 验收检验取样方式 按《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001 执行。 3)严格控制混凝土施工配合比及混凝土中的总碱量,认真执行施工组织设 计制订的预防碱骨料反应措施。 8.3 混凝土拌和站、混凝土制品生产厂在接受配制有预防混凝土碱骨料反应要求 的混凝土和制品时,应采取相应的预防碱骨料反应的技术措施。 8.4 在采用碱活性或疑似碱活性骨料的混凝土工程结构验收时, 应将设计、 施工、 监理各单位所签定的技术责任合同、预防混凝土碱骨料反应的技术措施、混凝土 所用各项材料的检测报告和混凝土配合比、 混凝土强度试验报告及混凝土总碱量 计算等一并作为验收工程时必备的档案,检查无误签字留存。凡未按上述规定执 行的工程,工程质量监督部门不予认可。

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