T 0368—2024  集料碱活性检验(混凝土棱柱体法)

1  目的与适用范围

 1.1  本方法适用于测定混凝土棱柱体试件的长度变化，以鉴定水泥中的碱与活性集料间的反应所引起的膨胀是否具有潜在危害。 

1.2  本方法适用于ASR 碱-硅酸活性或ACR 碱-碳酸盐活性的最终检验。

2  仪具与材料

2.1  试验筛：孔径为19mm 、13.2mm 、9.5mm 和4 .75mm的方孔筛，带筛底、筛盖，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  试模：可拆卸，内壁尺寸为(75±5)mm×(75±5)mm×(275±25)mm 。试模的两端板中正开有安置测头的小孔，其位置应保证测头在试件的中心线上。 

2.4  测头(埋钉):测头以不锈钢或铜制成，端头呈半球形。 

2.5  比长仪：应采用竖直安装式。数显千分表或千分尺，测量量程±10mm, 分度值为 0.002mm, 变形0.020mm内的精度为0.004mm, 变形0.250mm内的精度为0.005mm。标 准棒为因瓦合金材质，长度与试件两侧测头外端距离相当，杆端加工成与测定端面形状相 同，中间100mm 长度采用厚度不少于3mm橡胶管包裹。 

2.6  养护桶：用耐腐蚀耐高温(40℃)的聚丙烯或高密度聚乙烯塑料桶，带密封盖；塑料桶容积为19～25L,底部直径260mm±10mm,  项部直径300mm±10mm, 高度为355~480mm; 密封良好，防止内部水分蒸发损失。养护桶内设带孔试件架，使试件垂直立在桶 中，试件底部离桶底闻距为35mm±5mm; 桶底应有20mm±5mm深的水，试件底部与水面 距离约15mm。在容器内壁包裹一层吸湿性材料，如毛巾布条或土工布条，从顶部向下延伸到桶的水中。密封很重要，同时定期检查水位，必要时添加水。

注：养护桶的尺寸会影响碱的析出，从而影响膨胀率测定结果，因此需要选用标准尺寸的养护桶。

2.7  养护箱：恒温38℃±2℃,相对湿度95%以上。同时需要密闭、绝热，减少热量损失，内部有空气循环，使热量均匀，且箱内上下(底部上方25cm、顶部下方25cm 处)温差不大于2℃;箱内设架子，应使养护桶至箱底、侧壁间距不少于30mm。配置温度自动记录装置。 

2.8  搅拌机：自由式或强制式。 

2.9  捣棒：直径10±1mm, 长度为450～600mm 的钢质圆棒，至少一端为半球形。 

2.10  铲、镘刀、钢板、铁锹、抹刀、橡皮锤(质量约300g) 等 。

2.11  氢氧化钠：分析纯。 

2.12  试验用水：拌和、养护用水为饮用水。 

2.13  恒温室：原材料准备，试件成型和测长，均在恒温室中进行，全过程中恒温20℃±2℃、相对湿度大于80%。

3  试验准备

3.1  试样制备 

3.1.1  水泥：硅酸盐水泥，碱含量宜为0.9%±0.1%,同时通过在拌和用水中预掺 适量氢氧化钠(NaOH 分析纯)将碱含量调至水泥量的1.25%±0.05%。若实际工程用 水泥含碱量高于1.25%,则采用工程水泥。水泥应在有效期内，团块等应用0.6mm试验 筛筛除。

注：水泥含碱量以氧化钠(Na₂O)计，氧化钾(K₂O) 换算为氧化钠时乘以换算系数0.658。当碱含 量过低时，虽然能够通过掺氢氧化钠(NaOH分析纯)将碱含量调至水泥量的1.25%±0.05%,但是会 影响测试结果。 

3.1.2  集料：

1  当检验细集料时，应选用非活性的粗集料。此时粗集料采用快速砂浆棒法测定的14d 膨胀率应不大于0.10%,有条件时选择14立膨账率不大于0.05%的粗集料。

2  当检验粗集料时，应选用非活性的细集料。此时细集料采用快速砂浆棒法测定的14d 膨胀率应不大于0.10%,有条件时选择14d 膨胀率不大于0.05%的细集料。

3  当采用同一采石场的粗、细集料时，应同时取该采石场的粗、细集料进行试验。

4  对于大块卷石或钻取、切割的岩样，按照工程应用的规格，逐级破碎至4.75mm以下颗粒的细集料，再准备试样。

注：先用19mm 试验筛过筛，取筛上颗粒破碎至全部小于19mm;将原19mm 筛下颗粒和新破碎 19mm 以下颗粒混合、搅拌均匀。再用4.75mm试验筛过筛，取筛上颗粒破碎至全部小于4.75mm;将原 4.75mm 筛下颗粒和新破碎4.75mm 以下颗粒混合、搅拌均匀。

5  试验用细集料的细度模数应为2.7±0.2。经缩分得到适量的试样，105℃±5℃ 烘干至恒重、冷却至室温。

6  对于粗集料，将样品用19mm试验筛过筛，取筛上19mm 颗粒破碎至全部小于 19mm, 再与原19mm 筛下颗粒混合、搅拌均匀，缩分得到适量的粗集料试样。105℃±5℃ 烘干至恒重、冷却至室温后充分过筛，分成4.75～9.5mm,9.5～13.2mm,13.2～19mm    三 个粒级，各取1/3等量混合。当试验用粗集料公称粒径为13mm(或16mm) 时，可筛 出4.75～9.5mm和9.5～13.2mm(或9.5～16mm) 两个粒级，各取1/2等量混合。

3.2  混凝土配合比

3.2.1  水泥用量为420kg/m³±10kg/m³。

3.2.2  有效水灰比为0.42～0.45,应根据混凝土工作性是否满足成型要求在此范围内微调。用水量基于集料饱和面干状态计算。

3.2.3  粗、细集料质量比为6:4。当集料毛体积密度大于3.6g/cm³ 或小于2 .0g/cm³ 时，则按T0309 测定粗集料捣实堆积密度，按粗集料体积占混凝土试件体积的70%±2% 确定粗集料用量。

3.2.4  除外加氢氧化钠(NaOH  分析纯)使水泥含碱量达到1 .25%外，不使用其他的外加剂。 

3.3  试件制作 

3.3.1       成型前，试验所用材料(水泥、集料、拌和用水等)放入20℃±2℃、相对湿度 大于80%的恒温室恒温不少于24h。

注：计算掺加的氢氧化钠(NaOH 分析纯)质量，事先将其加入拌和用水中，并搅拌均匀。

3.3.2  混凝土拌和；按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T 0521 采用搅拌机拌和。

3.3.3   混凝土试件成型：成型前试模内壁涂一薄层矿物油(如机油),将侧头在试模 上安装好。将搅拌好的混凝土分厚度相等的两层装入试模；要对称装料，必要时采用捣棒  搅拌使试模内混凝土粗细均匀分布。每层采用捣棒按螺旋方向从边缘到中心均匀插捣， 每 7cm² 捣实一次；插捣时应用力将捣棒压下，保持捣棒垂直，不得冲击；捣完一层后稍微  填加混凝土，用镘刀沿着试模的侧壁和表面抹平混凝土，然后用橡皮锤敲打试模外端面  10～15下，以填平插捣过的孔洞。插捣第二层时，捣棒应插入层20～30mm 处。插 捣第二层橡皮锤轻敲后，用镘刀刮除多余混凝土，再次抹平表面，但是不至过于光滑，且试  件抹面与试模边缘高差不得超过0.5mm。

注：采用振动台振实试件会影响试验结果。

4  试验步骤

4.1  试件成型完毕，立即用聚乙烯膜等覆盖，带模放入20℃±2℃、相对湿度95%以上 的养护箱或标准养护室，养护24h±2h    后脱模。脱模时不要损坏测头。拆模后进行外观 检查、编号，对有缺陷的试件应废弃。待测的试件须用湿布覆盖，以防止水分蒸发。

4.2 脱模后立即测量试件的长度。测定长度应在20℃±2℃、相对湿度大于80%的恒 温室中进行。测量前，应将测头表面清擦干净。每个试件至少重复测试两次，取算术平均 值作为基准长度测定值。待测的试件须用湿布覆盖，以防止水分蒸发。

注：每次测量前，比长仪应预先放置恒温室内保温24h,测量时应先标定比长仪的零点。每次测量 后，应擦干比长仪下部测量螺柱，以防止腐蚀。 

4.3 测量基准长度后，将试件垂直立于养护筒的试件架上，架下放水，但试件不能与水 接触，盖严筒盖放入38℃±2℃养护箱或标准养护室内养护(同一个养护筒内应为同一样品制备的试件)。 

4.4   测量基准长度后，将试件垂直立于养护桶的试件架上；养护桶中加水至水面距离 试件底部约15mm。盖严桶盖后放入养护箱架上，养护桶不得与养护室的底部、侧壁接触，然后在38℃±2℃养护。

注：同一个桶内应同时放置同一样品制备的3个试件，减少或增加试件会影响测试结果。

4.5  自测量基准长度算起，第1、2、4、8、13<18、26、39和52周时测定长度；必要时可适 当延长时间，每间隔半年测一次。在测定长度前一夭，应把养护桶从38℃±2℃的养护箱  (室)中取出，放入20℃±2℃、相对湿度大于80%的恒温室，恒温24h±4h 。 打开养护桶， 取出一个试件，立即盖上桶盖；按4.1~4.3相同方法，在2min内完成测定长度，每个试件  测长时与比长仪的相对位置应一致；测完长度后立即将试件上下调换方向立即放入养护 桶的试件架上。按照上述方法测完一组三个试件。检查水位，必要时添加水；盖上桶盖、密封，重新放回38℃±2℃的养护箱中继续养护到下一个龄期。

4.6 测定长度时应观察试件的变形、裂缝和渗出物(注意有无胶体物质)等情况，并作详细记录。

5 结果整理

5.1    试件的膨胀率按式(T0368-1)计算，准确至0.001%。

(T 0368-1)

式中：ε——试件在龄期t 天的膨胀率，%;

Lt——试件在龄期t天的长度，mm;

L₀——试件的基准长度，mm;

△——测头(即埋钉)的长度，mm。

5.2   取3个试件膨胀率的算术平均值作为试验结果，准确至0.01%。

5.3  当膨胀率试验允许误差不满足要求时，取相近的两个膨胀率的算术平均值作为试验结果，准确至0.01%。 

5.4  当52周膨胀率不大于0.04%时，则判定为非碱活性集料。

注：对于一些碱活性慢反应型集料，当52周膨胀率不大于0.03%时，则判定为非碱活性集料。 

5.5  当52周膨胀率大于0.04%时，可判定为碱活性集料。

注：对于一些碱活性慢反应型集料，当52周膨胀率大于0.03%时，则判定为碱活性集料。 

5.6  对于经鉴定为碱活性集料，可以采取措施按本方法进一步检验合格的集料，可采 取措施后应用。但对于经本方法检验为碱活性，且同时经T0369 检 验 为ACR 活性碳酸 盐类集料，不得应用于工程。

6  允许误差

6.1  当膨胀率平均值小于0.02%时，膨胀率重复性试验的允许误差为0.008%。 

6.2  当膨胀率平均值大于0.02%时，膨胀率重复性试验的允许误差为试验平均值的 4 0 % .

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     试验田期、样品缩分方法。 

7.5  主要仪器设备的名称、型号及编号。 

7.6  混凝土配合比、养护温度。 

7.7     不同龄期的膨胀率试验结果，及试件的变形、裂缝和渗出物等情况。 

7.8  鉴定结论及进一步检验建议。 

7.9  要说明的其他内容。 

条文说明

1.1   混凝土棱柱体法试验时间长，但是判定的准确性高， 一般为集料碱活性检验最终判定依据。

3.1.1  掺加纯氢氧化钠量计算举例。假定水泥碱含量为0 .8%;一 组3个试件称量水泥质量为420g,则碱质量为400×0 .8%=3 .2g。 而 一 组3个试件需要碱质量为400×

1.25%=5.0g。两者差值为1 .8g, 即为掺加到拌和水中碱质量。将Na₂O 转换为 NaOH的因子计算：Na₂O+H₂O=2NaOH,其中Na₂O分子量为61 .98,NaOH分子量为39 .997,则转换因子是2×39.997/61.98=1.291。因此需要增加的纯 NaOH 量为1 .8×1 .291=2.32g.

5.4、5.5  反应缓慢或只在后期才产生膨胀的岩石，如花岗岩，流纹岩，安山岩，火山 凝灰岩，片麻岩石英岩，角岩，千枚岩，砂岩，杂砂岩，页岩，冰碛岩，无孔燧石和火石，硅藻 土，含石英白云质灰岩和含石英钙质白云岩。

表T0368-1 为各试验方法中混凝土棱柱体法碱活性鉴定结果评定标准。

表 T0368-1  各试验方法中混凝土棱柱体法碱活性评价标准