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T0324-2024集料碱活性检验(岩相法)

关键字: T0324-2024集料碱活性检验(岩相法) 日期: 2024-5-13 21:32:16 点击 11163 次

T0324-2024集料碱活性检验(岩相法)

JTG 3432—2024《公路工程集料试验规程》----4 粗集料试验 / T0324-2024集料碱活性检验(岩相法)

T0324-2024集料碱活性检验(岩相法)

1 目的与适用范围
本方法适用于通过肉眼和显微镜等观察，鉴定所用粗、细集料的岩石种类、结构构造和矿物成分，从而确定集料是否含有碱活性矿物及其碱活性反应类型、含量。
2 仪具与材料
2.1 试验筛：根据集料粒级选用不同孔经的方孔筛，并满足T0302中2.1要求。
2.2 天平：感量不大于称量质量的0.1%
2.3 岩石切割机：必要时配备，刀片直径不小于350mm。
2.4 破碎机：必要时配备，能将岩石或粗集料破碎至粒径不大于4.75mm, 宜为小型颚式破碎机。破碎机在使用前应彻底清理干净。
2.5 切片机(制片机):用于准备25～30μm厚的岩石薄片。
2.6 磨光机：直径400mm,用于磨平试件。
2.7 抛光机：直径200～300mm,用于抛光试件。
2.8 显微镜：放大倍数为20～500倍的偏光显微镜及附件；放大倍率为10～150倍的实体显微镜及附件。
2.9 烘箱：鼓风干燥箱，恒温105℃±5℃,并满足T0302 中2 . 4要求。
2.10 硬度计或其他检验硬度用的工具。
2.11 试剂：盐酸(浓度5%～10%)、茜素红S试剂(0.1g茜素红S溶于100mL的0.2%盐酸)、折光率浸油以及酒精。
2.12 材料：100号、220号、320号、600号、800号的金刚砂；M-305刚玉砂；树胶(如冷杉胶)或荧光环氧树脂。
2.13 微观显微镜及其附件：必要时配备X 射线衍射分析仪XRD。
2.14 其他：8～12倍放大镜、手镜、钢针(或铅笔刀)条文板、磁铁、地质锤、砧板。
3 试样制备
3.1 对于粗集料，将样品用4.75mm试验筛充分过筛(对于3～5mm 或3～10mm, 采用 2.36mm试验筛),取筛上颗粒缩分至表F0324-1所规定质量的试样一份，或按颗粒计，一份试样中颗粒不少于300颗。试样浸泡在水中，借助金属丝刷将颗粒表面洗刷干净，经多次漂洗至水清澈为止。沥干，105℃±5℃烘干、冷却至室温。
表 T0324-1 粗集料碱活性检验(岩相法)的试样质量
公称最大粒径(mm) 4.75～19 26.5~37.5 53～75
一份试样的最小质量(kg 10 50 150
3.2 对于细集料，将样品缩分至不少于2kg 试样一份，浸泡在水中，借助金属丝刷将颗粒表面洗刷干净，经多次漂洗至水清澈为止。沥干，105℃±5℃烘干至恒重、冷却至室温。充分筛分得到各粒级颗粒，称量各粒级颗粒质量，计算各粒级集料颗粒质量百分比(P)。
按照表T0324-2规定的质量称取各粒级集料颗粒一份；也可按颗粒计，其中2.36~4.75mm粒级不少于500颗，小于2.36mm的粒级不少于1200颗。
表T0324-2细集料碱活性检验的的各粒级试样质量
粒级(mm) 0.075～0.15 0.15～0.3 0.3～0.6 0.6～1.18 1.18～2.36 2.36～4.75
各粒级一份集料颗粒的最小质量(g) 5 10 10 25 50 100
3.3 对于大块岩石或钻取、切割的岩样，破碎至不少于10kg, 或不少于300颗的4 . 75~ 19mm 颗粒试样一份。
4 粗集料的鉴定
4.1 首先用手镜、钢针、放大镜等工具，将试样逐粒进行肉眼鉴定。需要时可将颗粒放在砧板上用地质锤击碎(注意应使岩石碎片损失最小),观察颗粒新鲜断口。
4.2 在肉眼鉴定基础上，按岩石种类及物理性质进行分组：观察颗粒表面及新鲜断面的颜色、断口形状和结构构造；用10倍放大镜初步鉴定矿物成分、风化程度、有无裂隙、有无包裹体；必要时进行硬度或滴稀酸试验等。如果通过肉眼观察不能确定某些颗粒的种类，或认为某些颗粒可能含有碱活性矿物，则可通过实体显微镜进行观察，按照岩石类型进行初分组。称量各组岩石类型的集料颗粒质量(m)。
4.3 从每组岩石类型的集料颗粒中选取3～5颗典型颗粒，逐颗称重(m,)后制成薄片。在偏光显微镜下观察，确定各颗粒的岩石名称、结构构造和矿物成分等。按照表T0324-3判断是否存在碱活性矿物以及可能的碱活性反应类型。逐个目测各薄片中碱活性矿物的含量(即碱活性矿物面积占薄片面积的百分比，a,)。
表T0324-3常见碱活性矿物岩石类型岩石名称碱活性矿物
火成岩流纹岩、英安岩、斑岩玻璃或析晶玻璃，方石英和鳞石英，蛋白石质/玉髓暗脉/晶体填充物，微晶或隐晶质石英
安山岩玻璃或析晶玻璃，方石英和鳞石英，蛋白石/玉髓暗脉/晶体填充物
松脂岩、珍珠岩、黑耀岩酸性-中性火山玻璃、隐晶-微晶石英、鳞石英、方石英
花岗岩、花岗闪长岩、石英-闪长岩高应变石英或微晶石英，蛋白石质或玉髓脉
玄武岩(包括粗玄岩) 玻璃或析晶玻璃，蛋白石/玉髓暗脉/晶休填充物
沉积岩火山熔岩、火山角砾岩火山玻璃
凝灰岩(包括熔结凝灰岩) 玻璃或析晶玻璃，鳞石英，高应力石英，微晶或者隐晶质石英，蛋白石质/玉髓质暗脉/晶态填充物
砂岩和粉砂岩高应变石。一些岩石胶结了大量蛋白硅、玉髓硅、微晶石英或隐晶质石英
杂砂岩微晶或隐晶质石英，尤其是在一些变质杂砂岩中。但不是所有的杂砂岩都有碱活性
硅藻土蛋白石
碧玉玉髓、微晶石英
燧石玉髓质硅，微晶或隐晶质石英。一些变体可能含有蛋白质硅
白云岩(含细粒泥质灰质白云岩、
硅质白云岩) 细碎的石英、蛋白石或玉髓，细白云石晶体(可能导致碱-碳酸盐反应 )
灰岩(灰泥、白垩、白云质灰岩、
硅质灰岩) 细碎散布的石英、蛋白石或玉髓，与燧石有关
泥岩、粘土岩、硬绿泥石微晶或隐晶质石英续表T0324-3
岩石类型岩石名称碱活性矿物
变质岩角页岩微晶或隐晶质石英
板岩、千枚岩微晶或隐晶质石英
片麻岩(麻粒岩、片岩) 高应变石英和/或石英颗粒之间的弱结晶边界，微晶或隐晶质石英，蛋白石质或玉髓脉
糜棱岩、碎裂岩、角砾岩应变、重结晶的石英，隐晶质和微晶质石英，玻璃状材料
石英岩高应变石英和/或石英颗粒之间的弱结晶边界，微晶或隐晶质石英
4.4 对于偏光显微镜无法评定的岩石，应采用其他方法检验。如对于碱-硅酸活性岩石，如流纹岩，粉砂岩，石灰岩，角页岩，燧石/火石，其细粒的活性硅会是隐晶质甚至是无定形的，采用偏光显微镜无法识别，可采用X 射线衍射仪检验。
4.5 对于碳酸盐岩，经本方法初步检验没有白云石和杂质的结晶碳酸盐岩无需进一步检验，可鉴定为非碱活性。经初步检验含有杂质的碳酸盐或含有白云岩的碳酸盐，应按   T0369或 T0368进一步检验。
5 细集料鉴定
5.1 制片：各粒级取适量颗粒铺在镶嵌机上压型，用树胶或荧光环氧树脂将颗粒固定，磨平、抛光，并制成50×30mm的薄片
5.2 数点：在薄片断面上，沿着互相垂直的两个方向用等间距的直线形成正交栅格，并覆盖整个薄片。在偏光显微镜下依次逐个观察栅格交叉点，并记录每个交叉点的岩石类型、名称和矿物分类等。栅格间距按照至少能够观察1000个点(包括落入树脂内的点)来确定。
注：数点时，仅计算处于十字线下方(包括边缘)的颗粒，其他在视野中但不在十字线下的不计算。任何落入树脂上的点无效，不计算；但是在本质上属于天然内部孔隙中孔洞的任何点落在树脂上，则被视为主体岩性，需要计算。
5.3 逐个测定各薄片中碱活性矿物的含量(即碱活性矿物点数占薄片内可以数到的总点数的百分比，b)。
5.4 对于碱-硅酸活性岩石，如流纹岩，粉砂岩，石灰岩，角页岩，燧石、火石，其细粒的活性硅会是隐晶质甚至是无定形的，采用偏光显微镜无法识别，应采用X 射线衍射仪检验。
6 结果整理
6.1 粗集料每组岩石类型的集料中碱活性矿物含量按式(T0324-1)计算，准确至0.01%c(T0324-1)
式中：c—— 粗集料第i 每组岩石类型的集料中碱活性矿物含量，%;
n——第 i组每组岩石类型的集料中选定的典型颗粒数量，一般为3～5; a,——第 j 颗集料颗粒的薄片中碱活性矿物含量，%;
m——第 j 颗集料颗粒的质量，g。
6.2 粗集料的碱活性矿物含量按式(T0324-2) 计算，准确至0.1%(T0324-2)
式中：can—— 粗集料的碱活性矿物含量，%;
k——按岩石类型初分的组数；
m:——第i组岩相类型的集料颗粒质量，g。
6.3 细集料的碱活性矿物含量按式(TO324-3) 计算，准确至0.1%。b,PCNAR=100
式中：cAR——细集料的碱活性矿物含量，%;
i——为1,2,3…6,分别代表0.075～0.15mm,0.15～0.3mm,0.3～0.6mm,0.6~ 1.18mm,1.18～2.36mm,2.36～4.75mm 六个粒级；
P——第i 粒级集料颗粒的质量百分比，%;
b,——第i 粒级的碱活性矿物的含量，%。
6.4 根据鉴定结果，当试样中无碱活性矿物时，可鉴定为非碱活性，此时即作为最后结论；当鉴定试样中含有碱活性矿物时，可鉴定为潜在碱活性集料。
6.5 对于鉴定为潜在碱活性集料，应进行进一步检验。
1 如果该集料已经在工程上成功应用超过10年，可调查成功应用的工程数据，如应用水泥用量、碱值，是否采用抑制碱活性措施，湿度、盐度等环境条件，必要时进行钻芯检查。如果拟建工程水泥碱值等条件要好于已成功应用的工程条件，则该集料可直接应用于拟建工程。如果不能保证拟建工程水泥碱值等条件要好于已成功应用的工程，或者该集料无10年以上的成功应用数据，则需要按2或3进行检验。对于重要结构工程，应按照2或3进行检验。
2 对于潜在碱-硅酸反应集料可按T0325或T0368检验；对于潜在碱-碳酸盐反应集料可按照T0369或T0368进一步检验。
7 报告
7.1 试验项目名称和执行标准。
7.2 样品的编号、名称、产地和规格。
7.3 接样日期、样品描述。
7.4 试验日期、样品缩分方法。
7.5 主要仪器设备的名称、型号及编号。
7.6 分别按表T0324-4和表T0324-5列出检验结果
7.7 检验结论及进一步检验建议。
7.8 要说明的其他内容
表T0324-4   粗集料碱活性鉴定统计表
分组编号 l 2 3 4
试样粒径，mm
岩相描述(颜色、硬度、风化程度等)
岩石类型岩石名称主要矿物成分
碱活性矿物反应类型
各组岩石类型集料颗粒占试样总质量百分比，%
每组岩石类型集料中碱活性矿物含量，%
粗集料中碱活性矿物含量，%
表T0324-5   细集料碱活性鉴定统计表
试样粒径，mm
0.075~0.15mm
0.15~0.3mm
0.3~0.6mm
0.6~1.18mm
1.18~2.36mm
2.36~4.75mm
岩石类型
岩石名称
主要矿物成分
碱活性矿物反应类型
各粒级集料颗粒质量百分比，%
每粒级集料颗粒碱活性矿物含量，%
细集料中碱活性矿物含量，%

条文说明

1 碱-集料反应评价是混凝土、砂浆用集料的重要耐久性指标，其中岩相法是最基本评价方法。岩相法检验集料碱活性快捷、方便、实用，适用范围广，可直接观察到骨料的活性组分，对选择合适的碱活性检测方法有重要的指导作用，一直作为骨料碱活性的鉴定首选方法。
6.6 岩相法得不到活性成分含量与膨胀率的定量关系，仅凭岩相法确认的岩石和矿物的碱活性及其程度具有很大的不确定性，因此岩相法不得作为拒绝集料的判定依据，其评定为潜在碱活性集料需要通过其他试验方法进一步检验。目前国际上相关试验方法已达12种。
表T0324-6碱活性检验主要试验方法
除岩相法之外，从发展历程来看国际上应用主要如下6种碱活性评价方法：
1) ASR砂浆棒法(简称 MBT),最早由美国ASTMC227提出，很多其他方法都是在其基础上发展而来。该方法对一些反应缓慢型的活性集料有漏判现象。目前，砂浆棒法已经被美国、加拿大、欧盟等弃用，2010年以来GB/T50733 TB10424、DL/T5241先后取消了砂浆棒方法，该方法已被快速砂浆棒法替代。
2) ASR化学法，最早由美国ASTMC289提出，是国际上公认的传统分析方法。该方法误差大，重复性差。此方法已经被AASHTO、CSA取消，ACTM C289也于2016年失效；欧盟FIREM 没有相应试验方法。我国 DL/T5151已经取消了该方法，实际工程中很少应用。
3) ACR岩石柱法，最早由ASTM.G586提出。在美、加主要用于评价采石场，需要大量的试样，每1m至少3个岩样。但是由于加拿大开发了化学法ACR试验方法，试验时间大大缩短，因此逐渐代替了ACR岩石柱法。目前该方法仍然是我国评价ACR主流方法，被水利行业、电力行业、铁道部门和建工行业广泛采用。
4) ASR快速砂浆棒法(AMBT),该方法1986年由南非建筑研究所在砂浆棒方法基础上提出的因此习惯称为南非 NBRI 法。目前其被美国、加拿大、日本、印度、欧盟等普遍采用。2010年以来的工程标准，如SL251、GB/T50733、GB/T14684、GB/T14685、TB10424、DL/T5241、DL/T5298均增加了相应评价指标，已经广泛应用于实际工程。可见我国已经逐渐采用快速砂浆棒法代替砂浆棒法。
5) ACR 化学法，最早由加拿大CSA A23.2.26A 开发。该方法简单实用，1～2d即完成试验。其方法已经被欧美用来代替岩石柱法来评价ACR 。我国对于ACR化学方法研究非常少，没有相应试验数据。
6) ASR&ACR混凝土棱柱体法(CPT),最早由加拿大在ASTMC1105方法基础上提出的，已被国际广泛采用。2010年以来的工程标准，如SL251、GB/T50733、DL/T5241、DL/T5298等均增加了相应评价指标，已经广泛应用实际工程。
碱骨料反应非常复杂，有时凭一种方法难以准确鉴别，通常需要几种方法综合使用
根据各自情况制定试验方法体系。目前实际工程应用的碱活性主要方法包括，岩相法、 ASR 快速砂浆棒法、ACR岩石柱法和ASR+ACR混凝土棱柱体法等四项方法。为此，增补了ASR 快速砂浆棒法、ASR&ACR混凝土棱柱体法和ACR岩石柱法3项试验方法，删除ASR砂浆棒法。

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