卵石和砂岩骨料碱活性分析及混凝土综合性能

张桂华, 张丰

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节水灌溉
中国农村水利水电 ›› 2022 ›› (5) : 201-208.
水电建设

卵石和砂岩骨料碱活性分析及混凝土综合性能

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Alkali Activity Experimental Analysis of Pebble and Sandstone Aggregate and Comprehensive Properties of Concrete

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摘要

为分析西藏某大型水利水电工程用天然卵石和开挖砂岩骨料的碱-骨料反应危害，采用岩相法和砂浆棒法快速法对骨料碱活性进行检测，研究掺II级粉煤灰的抑制效果；并评价卵石、砂岩骨料混凝土的综合性能。结果表明：卵石、砂岩均为具有潜在危害性反应的碱活性骨料，含有数量不等的碱-硅反应活性组分微晶质至隐晶质石英；单掺II级粉煤灰有效抑制卵石、砂岩碱活性的最低掺量分别为25%和30%。采用“P·O 42.5水泥+20% II级粉煤灰”的策略可有效抑制卵石、砂岩骨料的碱-硅反应，且两种骨料均可用于制备C25W6F200标号混凝土，混凝土性能满足设计要求。

Abstract

In order to analyze the alkali-aggregate reaction hazards of natural pebble aggregate and excavated sandstone aggregate to be used in a large-scale water conservancy and hydropower project in Tibet， the alkali activity of aggregates is detected by lithofacies method and accelerated mortar bar method， and the inhibition effect of mixing grade II fly ash is studied. And the comprehensive properties of pebble or sandstone aggregate concrete are also evaluated. The results show that， both pebbles and sandstones are all alkali active aggregates with potential harmful reactions， and contain varying amounts of alkali-silicon reactive components， microcrystalline or cryptocrystalline quartz. The minimum dosages of single-doped grade II fly ash to effectively inhibit the alkali activity of pebble and sandstone are 25% and 30%， respectively. The alkali-silica reaction of pebble or sandstone aggregate can be effectively inhibited by using the strategy of “P·O 42.5 cement + 20% grade II fly ash”. Both kinds of aggregates can be used to prepare C25W6F200 concrete， which meets the performance requirements.

关键词

砂岩 / 岩相分析 / 碱活性抑制 / II级粉煤灰 / 混凝土性能

Key words

sandstone / lithofacies analysis / alkali activity inhibition / grade II fly ash / concrete performance

基金

国家重点研发计划项(2018YFC0406702)
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(Y419004)

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张桂华 , 张丰. 卵石和砂岩骨料碱活性分析及混凝土综合性能[J].中国农村水利水电, 2022(5): 201-208
Gui-hua ZHANG , Feng ZHANG. Alkali Activity Experimental Analysis of Pebble and Sandstone Aggregate and Comprehensive Properties of Concrete[J].China Rural Water and Hydropower, 2022(5): 201-208

0 引 言

碱-骨料反应（AAR）是水泥、含碱外加剂和环境等释放的可溶性碱（钾、钠）溶于混凝土孔溶液中，与骨料中活性成分反应，其生成物吸水膨胀，使混凝土产生内应力，导致混凝土开裂甚至破坏，进而失去设计性能，对于工程稳定的危害有目共睹，是影响混凝土耐久性的重要因素之一［1，2］。碱-骨料反应是一个极其缓慢而漫长的过程，有时可到几十年之久，一旦发生就很难阻止，被称为混凝土的“癌症”［3，4］。因此，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AAR破坏的关键。碱-骨料反应一般可分为碱硅酸盐反应（ASR）、碱碳酸盐反应（ACR）两类［5］，其中碱硅酸反应是迄今对工程损坏最多、分布最广、研究得最多的一种碱骨料反应类型［6］。自从AAR问题提出以来，如何判断骨料的活性始终是一个重要问题。目前，骨料碱活性的检测方法有岩相法、化学法、砂浆长度法、岩石柱法、砂浆棒快速法和混凝土棱柱体法［7，8］。
混凝土骨料是水利水电工程混凝土的“粮仓”，中国对混凝土碱活性骨料的预防工作非常重视，尤其在水利水电工程方面，要求混凝土所用的骨料必须进行碱活性检验及论证［9］。在无法杜绝使用碱活性集料的情形下，如何防治AAR破坏并充分利用工程附近的天然砂砾料、工程开挖料作为混凝土骨料，是大型水利水电工程亟须解决的关键技术问题［10］，对节省工程投资同时保证工程安全意义重大。目前，防止碱骨料反应发生的措施主要有：控制混凝土碱含量［11］、降低周围环境的湿度、使用活性掺和料（如粉煤灰［12，13］、矿渣［14］、硅灰［15］）以及掺用化学外加剂（如锂盐［16，17］）等。掺矿物掺合料是抑制混凝土发生碱骨料反应的重要措施，常见的有矿渣粉、硅灰、粉煤灰等［18，19］，它除了可以缓解和抑制碱骨料反应外，还可以改善混凝土的其他性能，并且对环境保护及节约资源也是有利的［20，21］。目前，在水利水电工程中多采用低碱水泥、掺加粉煤灰来抑制混凝土的碱骨料反应［22］。
西藏某大型水利水电工程是以发电为主的引水式电站，本文采用岩相法和砂浆棒法快速法对工程附近料源——天然砂砾石料、引水隧洞开挖料（岩性为前奥陶系变质石英砂岩）进行碱活性检测，分析论证骨料是否存在潜在碱活性，并研究抑制骨料碱活性反应的有效措施；在此基础上，设计制备C25W6F200标号混凝土并测试其综合性能，评价并判断卵石、砂岩骨料用于大型水利水电工程的可行性。

1 原材料与试验方法

1.1 原材料

（1）水泥。采用昆仑山牌P·O 42.5普通硅酸盐水泥（KL）和混凝土外加剂检测专用P·I 42.5基准水泥（JZ），两种水泥的化学组成和XRD图谱分别如表1和图1所示。两种水泥的MgO含量、SO3含量和烧失量均满足《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007指标要求，但KL水泥的碱含量略高（达到0.78%），当骨料存在潜在碱活性时，需采取抑制措施。两种水泥的主要矿物组成均为C3S、C2S、C3A和少量的C4AF、玻璃体。
表1 水泥化学组成

Tab.1 Chemical composition of cement

水泥 质量分数w/%
SiO2 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 K2O Na2O SO3 f-CaO 碱含量 烧失量
KL 22.62 54.83 3.32 3.94 8.13 0.77 0.27 2.07 0.81 0.78 2.63
JZ 20.96 63.26 2.80 3.53 4.85 0.36 0.17 2.51 0.89 0.47 1.40
GB 175-2007 - - ≤5 - - - - ≤3.5 - - ≤5
图1 水泥的XRD图谱

Fig.1 XRD pattern of cement

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水泥的物理性能分别如表2所示，所检指标均满足GB 175-2007的相关规定，其中KL水泥的比表面积为362 m2/kg，略微偏细，相应的标准稠度用水量为29.6%，偏高；KL水泥的3、28 d抗压强度为23.7、44.1 MPa，JZ水泥的3、28 d抗压强度为22.8、43.7 MPa。
表2 水泥物理性能指标

Tab.2 Physical properties of cement

水泥 密度/（g·cm-3） 80 μm筛细度/% 比表面积/（m2·kg-1） 标准稠度用水量/% 安定性 凝结时间/min
初凝 终凝
KL 3.02 4.1 362 29.6 合格 179 231
JZ 3.15 0.6 347 26.4 合格 175 229
（2）粉煤灰。采用Ⅱ级粉煤灰（F类），其化学组成和XRD图谱分别如表3和图2所示。粉煤灰硅铝含量合计80.12%，处于正常范围；矿物组成主要为莫来石、石英、赤铁矿、氧化钙和玻璃体；SO3含量和烧失量指标均满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2017中相关指标要求。
表3 粉煤灰化学组成

Tab.3 Chemical composition of fly ash

粉煤灰 质量分数w/%
SiO2 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 K2O Na2O SO3 碱含量 烧失量
II级粉煤灰 55.42 5.31 3.02 5.95 24.70 0.89 0.57 0.66 1.11 1.52
GB/T 1596-2017 - - - - - - - ≤3.0 - ≤8.0
图2 II级粉煤灰XRD图谱

Fig.2 XRD pattern of Grade II fly ash

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粉煤灰的其他物理性能测试结果见表4，所检性能指标均满足《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》DL/T 5055-2007对II级灰的要求；需水量比为98%；但粉煤灰28 d活性指数略低，仅有74%。
表4 粉煤灰物理性能指标

Tab.4 Physical properties of fly ash

项目 密度/（g·cm-3） 45 μm筛细度/% 需水量比/% 含水量/% 活性指数 /%
7 d 28 d 90 d
II级粉煤灰 2.27 18.9 98 0.42 56 74 85
GB 1596-2017 - ≤25.0 ≤105 ≤1.0 - ≥70 -
（3）骨料。采用天然卵石和隧洞砂岩洞挖料两种骨料，骨料形貌如图3所示，品质测试结果见表5。两种骨料的所检性能指标均符合《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2015要求。天然卵石粒形较好，颗粒饱满，针片状含量较少，压碎值较低，各粒级的饱和面干表观密度相差不大，约为2 700 kg/m3，吸水率较低。开挖砂岩经机械破碎后骨料多棱角，颗粒粒形多呈扁平状，粒形稍差；砂岩骨料的压碎值明显高于卵石，坚固性也稍差。
图3 骨料形貌

Fig.3 Aggregate morphology

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表5 骨料品质测试结果

Tab.5 Test results of aggregate quality

骨料品种 表观密度/（kg·m-3） 吸水率 /% 压碎值/% 硫酸盐、硫化物含量/% 坚固性/%
饱和面干 表观 饱和面干 表观
卵石 2 670 2 700 0.47 0.47 2.8 0.18 1
DL/T 5144-2015卵石 ≥2 550 ≥2 550 ≤2.5 ≤2.5 ≤16 ≤0.5 ≤5
砂岩 2 650 2 670 2.10 0.54 15.5 0.23 4
DL/T 5144-2015碎石 ≥2 550 ≥2 550 ≤2.5 ≤2.5 ≤30 ≤0.5 ≤5
（4）外加剂。减水剂采用GK-4A缓凝型高效减水剂（萘系），厂家推荐掺量为0.6%~0.8%，减水率为20.5%；引气剂采用GK-9A型引气剂，含固量为41.7%，厂家推荐掺量为0.006%~0.015%，两者均满足《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T 5100-2014的相应技术要求。

1.2 试验方法

（1）骨料碱活性检测。岩相法：参照《水工混凝土砂石骨料试验规程》DL/T 5151-2014，分别将天然卵石、开挖砂岩骨料制成薄片，在偏光显微镜下辨别各骨料所含碱活性矿物的品种、含量及其结构构造，从而判断骨料是否具有碱活性性质及可能发生的碱骨料反应的类型。
砂浆棒快速法：参照DL/T 5151-2014中骨料碱活性检验（砂浆棒快速法），成型25.4 mm× 25.4 mm×285 mm试件，标养24 h±2 h脱模，放入80℃±2℃中恒温水箱中恒温24 h，擦干试件表面的水，测量试件的基准长度L 0。然后放入80 ℃±2 ℃、1 mol/L NaOH溶液中养护至规定龄期后取出，测量该龄期时的试件长度Lt，则试件第t天龄期的膨胀率为εt =（Lt -L 0）/（L 0-2Δ）×100%（Δ为测头的长度，mm）。每组测3个试件，然后确定各组试件的膨胀率。
分别采用P·I 42.5水泥（JZ）和昆仑山牌P·O 42.5水泥（KL）对卵石、砂岩骨料进行碱活性检验。KL水泥和JZ水泥的碱含量分别为0.78%和0.56%，试验过程中通过掺10% NaOH溶液，将水泥含碱量调至0.9%。
（2）力学性能。参照DL/T 5150-2017，分别成型150 mm×150 mm×150 mm和100 mm×100 mm×515 mm的混凝土试件，测试混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度、抗拉弹性模量和极限拉伸值等力学性能指标。其中，制作成型抗拉弹性模量和极限拉伸值试件时，拌合物需经30 mm湿筛。每组测3个试件，然后确定强度代表值。
（3）抗渗性能。参照DL/T 5150-2017，采用逐级加压方式进行试验，水压从0.1 MPa开始，以后每隔8 h增加0.1 MPa水压，并随时观察试件端面渗水情况；试验结束后，将试件从试模中取出，劈开后用游标卡尺测量渗水高度。以一组6个试件测值的平均值作为试验结果。
（4）抗冻性能。参照DL/T 5150-2017，成型尺寸为100 mm×100 mm×400 mm的混凝土试件，采用DDR-2型混凝土快速冻融试验机进行抗冻试验。每做50次冻融循环后用台秤和DT-16型动弹仪分别测质量损失率和相对动弹性模量。取一组三个试件测值的平均值作为试验结果。

2 结果与讨论

2.1 骨料碱活性检测

2.1.1 岩相法分析

（1）天然卵石。卵石骨料样品中约80%颗粒主要由石英晶体、云母和方解石组成，此外还含有少量长石晶体和约15%微晶石英，未见白云石；约20%颗粒主要由石英晶体和长石晶体组成，含有少量云母、绿泥石、方解石和约6%微晶质至隐晶质石英，未见白云石。卵石骨料典型的偏光照片如图4所示。
图4 天然卵石典型偏光照片

Fig.4 Typical polarized photos of natural pebbles

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卵石骨料的碱-硅反应活性组分为微晶石英或微晶质至隐晶质石英，含量约13%，需采用砂浆棒试件或混凝土棱柱体试件进一步检测其碱-硅反应活性；未见碱-碳酸盐反应活性组分白云石，不具有碱-碳酸盐反应活性。
（2）开挖砂岩。开挖砂岩骨料主要由石英晶体和云母组成，含有少量长石晶体、绿泥石、方解石和约2%微晶石英，未见白云石。砂岩骨料典型的偏光照片如图5所示。
图5 砂岩典型偏光照片

Fig.5 Typical polarized photo of sandstone

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砂岩骨料中的碱-硅反应活性组分为微晶石英，含量约2%，需采用砂浆棒试件或混凝土棱柱体试件检测其碱-硅反应活性；未见碱-碳酸盐反应活性组分白云石，不具有碱-碳酸盐反应活性。

2.1.2 砂浆棒快速法分析

由岩相法分析可知，上述两种骨料均不具有碱-碳酸盐反应活性，但可能具有潜在碱-硅反应活性，碱活性矿物组分主要为微晶石英。进一步按砂浆棒快速法分析卵石和砂岩骨料的碱-硅反应活性。分别采用JZ和KL水泥成型砂浆棒试件，两种骨料的碱活性检测结果图6所示。
图6 骨料碱活性检测结果

Fig.6 Test results of aggregate alkali activity

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因KL水泥是普通硅酸盐水泥，会含有约20%的对碱-硅反应有抑制作用的混合材，而JZ水泥是I型硅酸盐水泥，混合材的比例<5%，因此，相同龄期下，两种骨料采用JZ水泥制备砂浆棒的膨胀率均要大于采用KL水泥时的膨胀率，其中对于卵石骨料更为明显。采用JZ水泥时，天然卵石的砂浆棒14 d膨胀率较大，达到0.273%，大于判据0.20%，可判断卵石骨料具有潜在碱活性；开挖砂岩的砂浆棒14 d膨胀率为0.146%，介于0.10%与0.20%之间，延长测试龄期至28 d时，其膨胀率达0.229%，也超过了0.20%，因而判断砂岩骨料也具有潜在碱活性。采用KL水泥时，卵石和砂岩骨料的砂浆棒14 d膨胀率均小于0.20%；但至28 d时，两种骨料试件的膨胀率均接近甚至超过了0.20%，其中卵石骨料的膨胀率达到了0.243%，同样可判断两种骨料具有潜在碱活性。

2.2 骨料碱活性抑制

通过掺20%、25%和30%不等量II级粉煤灰来抑制卵石、砂岩骨料的碱活性，抑制措施有效性试验按照DL/T 5151-2014中规定的砂浆棒快速法进行，抑制措施有效性的判据为28 d膨胀率<0.10%。分别采用KL水泥和JZ水泥成型砂浆棒试件，不同粉煤灰掺量对两种骨料碱骨料反应抑制的试验结果如图7所示。
图7 骨料碱活性抑制试验结果

Fig.7 Inhibition test results of aggregate alkali activity

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对应天然卵石骨料，采用基准水泥条件下，掺20%粉煤灰时，砂浆棒28 d膨胀率为0.151%，明显大于0.10%的判据，尚不足以抑制其碱-硅反应；而当掺25%粉煤灰时，28 d膨胀率降低为0.091%，小于0.10%的判据，因此通过单掺II级粉煤灰来抑制卵石骨料碱活性的最低掺量为25%。因KL水泥自身含有一定具有碱-硅反应抑制效果的混合材，采用KL水泥本身就可以看作是一种抑制措施。采用昆仑山牌水泥条件下，掺20%粉煤灰时，砂浆棒28 d膨胀率为0.043%，即已小于判据0.10%，说明采用“KL水泥+20% II级粉煤灰”的策略可以有效抑制卵石骨料的碱-硅反应。
同理，对应开挖砂岩骨料，采用基准水泥条件下，有效抑制砂岩骨料碱-硅反应的粉煤灰最低掺量为30%；采用昆仑山牌水泥条件下，掺20%粉煤灰时，砂浆棒28 d膨胀率为0.065%（小于判据0.10%），因此采用“KL水泥+20% II级粉煤灰”的策略可有效抑制砂岩骨料碱-硅反应。

2.3 混凝土综合性能

选用昆仑山牌P·O 42.5水泥（KL），分别以天然卵石、开挖砂岩作骨料，经筛分，选用5~20 mm粒径骨料作小石、20~40 mm粒径骨料作中石，其中砂岩需先将毛料经机械破碎；卵石和开挖砂岩分别经机械破碎、粉磨制成人工砂，细度模数分别为2.80和2.73，中等偏粗。以绝对体积法设计、计算C25W6F200标号混凝土的配合比，控制拌合物坍落度为50~70 mm。结合以往工作经验及混凝土设计要求，通过设计计算及试拌调整后确定C25W6F200混凝土配合比参数为：水胶比0.35，单位用水量133 kg/m3，粉煤灰掺量20%，砂率33%，具体配合比如表6所示。
表6 混凝土试验配合比

Tab.6 Test mix ratio of concrete

骨料

种类

 混凝土标号 水胶比 粉煤灰掺量/% 单方混凝土材料用量 /（kg·m-3） 减水剂/% 引气剂/%
水泥 粉煤灰 水 砂 小石 中石
卵石 C25W6F200 0.35 20 304 76 133 596 363 847 0.80 0.008
砂岩 C25W6F200 0.35 20 304 76 133 596 363 847 0.85 0.008

2.3.1 拌合物性能

按表6混凝土配合比拌合混凝土，按照《水工混凝土试验规
程》DL/T 5150-2017测试混凝土拌合物的坍落度、容重、含气量和凝结时间等指标，结果如表7所示。可知，用两种骨料配制的混凝土坍落度均满足设计要求，含气量也满足《水工建筑物抗冰冻设计规范》NB/T 35024-2014中的相关规定；混凝土拌合物凝结时间正常。
表7 混凝土拌合物性能

Tab.7 Performance of concrete mixture

骨料品种 混凝土标号 坍落度/mm 容重/（kg·m-3） 含气量/% 凝结时间/（h∶min）
初凝 终凝
卵石 C25W6F200 53 2 302 4.5 10∶10 12∶50
砂岩 C25W6F200 55 2 290 5.0 10∶30 13∶00

2.3.2 力学性能

测试两种骨料混凝土的力学性能，包括立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度、抗拉弹性模量和极限拉伸值等，结果如表8和表9所示。根据《水工混凝土配合比设计规程》DL/T 5330-2015中相关规定计算可知，当混凝土强度保证率为95%时，C25混凝土的配制强度为31.6 MPa。由表8可知，卵石骨料、砂岩骨料的C25混凝土28 d抗压强度分别为32.6和35.2 MPa，满足C25混凝土配制强度要求；两者28 d劈裂抗拉强度也分别达到了2.28和2.39 MPa。相同条件下，砂岩骨料混凝土实测强度均略高于卵石骨料混凝土，这是因为开挖砂岩骨料经机械破碎后多棱角，与水泥石的咬合强度更高。由表9可知，两种骨料C25混凝土抗拉性能相近，28 d的极限拉伸值为99~101 με、轴心抗拉强度为2.51~2.59 MPa、抗拉弹性模量为27.5~28.8 GPa。
表8 混凝土抗压和劈裂抗拉强度

Tab.8 Compressive and split tensile strength of concrete

骨料品种 混凝土标号 强度保证率/% 配制强度/MPa 抗压强度/MPa 劈裂抗拉强度/MPa
7 d 28 d 7 d 28 d
卵石 C25W6F200 95 31.6 22.3 32.6 1.76 2.28
砂岩 C25W6F200 95 31.6 23.6 35.2 1.81 2.39
表9 混凝土抗拉性能

Tab.9 Tensile properties of concrete

骨料品种 混凝土标号 极限拉伸值/με 轴心抗拉强度/MPa 抗拉弹性模量/GPa
7 d 28 d 7 d 28 d 7 d 28 d
卵石 C25W6F200 89 99 2.32 2.51 21.9 28.8
砂岩 C25W6F200 91 101 2.38 2.59 20.9 27.5

2.3.3 抗渗性能

表10为卵石、砂岩骨料C25W6F200混凝土的抗渗试验结果。可知，水压加至0.7 MPa在8 h内，两组混凝土试件均未出现渗水，因此两种骨料混凝土的抗渗等级均满足W6设计要求；试验结束后，测量卵石、砂岩骨料C25W6F200混凝土的渗水高度分别为15.6 mm和16.3 mm。
表10 混凝土抗渗试验结果

Tab.10 Results of concrete impermeability test

骨料品种 混凝土标号 0.7 MPa渗水试件数量 渗水高度/mm 抗渗等级
卵石 C25W6F200 0 15.6 ≥W6
砂岩 C25W6F200 0 16.3 ≥W6

2.3.4 抗冻性能

表11为卵石、砂岩骨料C25W6F200混凝土的抗冻试验结果。可知，两种骨料制备的C25混凝土抗冻等级均能满足F200的设计要求。两组混凝土试件经冻融循环后相对动弹性模量损失较小，而混凝土的质量损失较大，相同条件下砂岩骨料混凝土抗冻性能相对更优。经250次冻融循环后，卵石、砂岩骨料混凝土的相对动弹性模量均高于89%，远高于60%的破坏判断值，质量损失率则分别为4.46%和1.40%，也均小于5%的破坏判断值。
表11 混凝土抗冻试验结果

Tab.11 Results of concrete frost resistance test

冻融循环次数 卵石骨料 砂岩骨料
质量损失率/% 相对动弹模量/% 质量损失率/% 相对动弹模量/%
50 0.40 97.55 -0.98 99.77
100 0.84 96.12 0.51 98.01
150 1.34 94.94 0.98 96.64
200 3.05 92.23 1.10 96.67
250 4.46 89.01 1.40 96.61
综上所述，选用昆仑山牌P·O 42.5水泥，分别以天然卵石和开挖砂岩作骨料，以水胶比0.35、单位用水量133 kg/m3、粉煤灰掺量20%（可有效抑制骨料碱-硅反应）、砂率33%为参数可制备满足设计要求的C25W6F200标号混凝土。

2.4 思考与建议

（1）岩相法常为碱活性检测的首要方法，但往往只是用来判断其中是否有碱活性物质，具有碱活性物质并不是具有危害性膨胀的充分条件，因此其检测数据应主要用于判断岩性。砂浆棒快速法可成功筛选出大多数碱活性骨料，但也存在漏判和判定过严的情况［23，24］。无论砂浆长度法、砂浆棒快速法、岩石柱法、砂浆棒快速法和混凝土棱柱体法，本质上都是加速碱集料反应，都不能完全反应混凝土的实际情况。研究人员应在检测方法理解和选择的基础上，采用多种方法对骨料碱活性进行综合判定。
（2）混凝土中总碱含量决定了碱骨料反应的数量、范围和危害影响程度。混凝土中碱的来源主要有：水泥、粉煤灰等掺和料、外加剂、拌和水、砂石骨料等，其中大部分都来源于水泥［22］。因此，抑制混凝土发生碱骨料反应相对便捷、经济、有效的措施是控制总碱含量（尤其是胶凝材料、外加剂的碱含量）。
（3）掺入粉煤灰、硅粉、矿渣等掺和料虽然对混凝土总碱量影响不大，但具有抑制碱活性及降低水泥用量等综合效应，是抑制碱骨料反应的重要措施。
（4）碱-骨料反应（AAR）危害巨大，但并不可怕。通过试验研究，采取合理、有效措施抑制碱骨料反应，同样可以保障工程安全。雅砻江锦屏一级水电站工程［25］、引滦入津水源保护工程［26］、南水北调中线工程多段线路［27，28］等国内多个大型水利水电工程建设中都使用了碱活性骨料（开挖料或河床料）。

3 结 论

（1）岩相分析表明，天然卵石和开挖砂岩含有数量不等的碱-硅反应活性组分（微晶质至隐晶质石英），但均未见碱-碳酸盐反应活性组分白云石；砂浆棒快速法检验结果表明，卵石砂浆棒14 d膨胀率为0.273%；砂岩砂浆棒14 d膨胀率为0.146%，延长龄期至28 d时膨胀率也超过0.20%，因此可判断两种骨料均为具有潜在危害性反应的碱活性骨料。
（2）单掺II级粉煤灰来抑制卵石、砂岩骨料碱活性的最低掺量分别为25%和30%；采用“昆仑山牌水泥+20% II级粉煤灰”的策略均可有效抑制卵石、砂岩骨料的碱-硅反应。
（3）选用昆仑山牌P·O 42.5水泥、II级粉煤灰掺量20%，分别以天然卵石和开挖砂岩作骨料，可制备满足设计要求的C25W6F200标号混凝土；卵石、砂岩骨料的C25混凝土28 d抗压强度分别可达32.6和35.2 MPa。

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