混凝土骨料碱活性矿物检测

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。

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。

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。

 

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。

流纹质凝灰岩中的微晶石英（40×，+）

 

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。

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。

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。

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。

白云质灰岩中的细小菱形白云石（40×，-）
 

 

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。