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岩石膨胀药的基本性质

编辑:甘肃宇鸿建材有限公司时间:2018-12-26

岩石的基本性质

1.1 化学分析

    按不同岩性分别取样,参照GB/T14506.28-1993《硅酸盐岩石化学分析方法》、GB9835-1998《土壤碳酸盐测定方法》和LY/T1253-1999《森林土壤矿质全量元素烧失量测定方法》对岩石岩芯的化学组成包括SiO2、Al2O3、Na2O、K2O、MgO、P2O5、CaO、TiO2、MnO、Fe2O3、FeO 等成分进行化学分析测试,计算化学分析平均,确定各组成的含量,对于岩石品种定性判断提供依据。

1.2 X-射线衍射分析

    将岩石芯样经破碎、粉磨、缩分后分别用日本理学Dmax-3A 型X-射线衍射仪、铜靶,扫描速度10°/min进行X-射线衍射分析,分析岩芯组成的主要矿物。

1.3 岩相分析

    根据岩芯编录和岩性,利用岩芯切片法,通过偏光显微镜对集料岩石进行岩相鉴定和岩石分析,描述岩体的矿物学组成及特征,分析岩石的风化蚀变作用以及裂隙发育特征。

1.4 光谱分析

    取岩芯样经破碎、粉磨、缩分后,使用美国Janal-ash公司生产的ICAP-9000型等离子体光谱仪进行全岩化学成分分析并与化学分析结果进行比较分析。

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岩石碱活性分析

    碱集料反应是指碱(钾、钠)溶解于混凝土孔隙中,岩石膨胀药与集料中的活性成分发生化学反应而吸水膨胀导致混凝土开裂。因此,碱集料反应是科技界和工程界广泛关注的重大问题。

    目前碱集料反应的检测方法相当多,其中美国ASTMC227;289;295;441;586;1105;1260标准(8个),加拿大CSAA23.2-14A 标准(1 个),日本JCIAAR-3 标准(1 个),中国建设CECA48:93、CECS53:93标准(2个),中国建工JGJ52、JGJ53标准(5个),中国水工SD105、DL/T5151标准(6个),还有“九五”攻关项目提出了2 个国家标准GB/T14684、GB/T14685(2个)共计27个标准。这些标准均有独立的试验方法和特点,有些也是互为引用。碱-集料反应,通常分为两类,即碱-硅酸盐反应,简称“ASR”和碱-碳酸盐反应,简称“ACR”。ASR是指水泥中的碱与活性SiO2,如微晶质、隐晶质、玻璃质和应变的石英及玉髓等发生化学反应,生成碱的硅酸盐凝胶,吸水后体积膨胀,引起混凝土膨胀、开裂。ACR是指水泥中的碱与某些碳酸盐集料,如白云石发生反应引起膨胀,使混凝土开裂破坏。由于活性集料经搅拌后大体上呈均匀分布,所以一旦发生碱集料反应,混凝土内部各部分均产生膨胀应力,将混凝土自身胀裂,发展严重的只能拆除,无法补救,因而成为混凝土的癌症。所以砂石集料的碱活性指标是一项重要的指标,根据碱集料反应机理,本文选择用岩相法、砂、石快速试验法、砂浆棒试验法、混凝土棱柱体试验法、岩石柱试验法五种代表性的测试方法进行碱活性分析研究。

2.1 碱活性试验(岩相法)

    参照标准DL/T5151-2001《水工混凝土砂石集料试验规程》,将粗细集料按规范要求粒径及重量百分比制备试样。对怀疑有碱活性的集料颗粒分别制成光薄片,用偏光显微镜观测,分析矿物成分、风化程度等物理性质。砂样在实体显微镜下挑选,鉴别碱活性集料的种类及含量。检测是否含有高活性的非晶质二氧化硅(如蛋白石、火山玻璃)和结晶不完整的二氧化硅(如玉髓、微晶石英、方石英、鳞石英);是否具有应变特征晶体缺陷和包裹体;是否具有裂缝、错位、扭曲、风化和蚀变以及风化的程度,从而分析判断岩石集料的活性程度。岩相法JGJ53、SD105一直是集料碱活性鉴定的首选方法(同美国ASTMC295岩相检测方法相同),缺点是得不到活性组分含量与膨胀率的定量关系。须借鉴其它方法获得碱活性反应膨胀率量化值。

2.2 碱-硅酸反应(砂、石碱活性快速试验方法)

    参照标准GB/T14684-2001《建筑用砂》和GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》,用基准水泥成型25mm×25mm×280mm 胶砂试件,测试各试件膨胀率,根据上述两个标准14d膨胀率限定值0.10%进行评定,判断集料是否存在潜在碱-硅酸反应危害。该法与其它标准相比,CECS48:93方法是按JGJ52和JGJ53备置集料,选水泥与集料比分别为10∶1、5∶1、2∶1三个配合比,然后在3个配比中,用膨胀率最大的一组来评定集料的碱活性,如膨胀率大于或等于0.1%,则评定为活性集料,小于0.1%则为非活性集料。这种方法水泥用量大,不太符合实际情况。美国ASTM1260(砂浆棒法,碱-硅酸反应,水泥∶集料=1∶2.25,三个试件浸入1.02N 的NaOH 溶液中,在80℃压蒸养护后,测定14d膨胀率<0.1%,则集料是无害的,膨胀率>0.2%,则集料具有潜在碱活性,膨胀率在0.1%和0.2%之间需进行其它必要的辅助试验,也可延至到28d观测定论)。另外,有研究结果表明,ASTM1260和CSAA23·2-14A 法对硅质集料,尤其是慢膨胀集料与工程使用记录具有很好的一致性,被认为是比较精确可靠的,但它的问题是过于严格。

2.3 碱-硅酸反应(砂浆长度法法)

    参照标准DL/T5151-2001《水工混凝土砂石集料试验规程》,用基准水泥成型25mm×25mm×280mm 胶砂试件,并将系统碱含量调整至高碱状态,测长龄期自测基准长度后起计2周、1个月、2个月、3个月、6个月、9个月、12个月。每次测量时,应对试件进行观察,有无裂缝、变形、渗出物及反应产物等,作详细记录。按标准限定3个月的膨胀率<0.05%,半年试验<0.10%进行判断。

2.4 碱-硅酸和碳酸反应(混凝土棱柱体试验方法)

    参照标准DL/T5151-2001《水工混凝土砂石集料试验规程》,成型混凝土试件75mm×75mm×275mm,自测基准长度后算起测定1周、2周、3周、4周、13周、18周、26周、52周的膨胀率。每次测量时,对试件进行观察,有无裂缝、变形、渗出物及反应产物等分别作详细记录。以该试件一年的膨胀率等于或大于0.04%作为具有潜在危害性反应的活性集料判定依据。

2.5 碱-碳酸盐反应(岩石柱试验方法)

    参照标准DL/T5151-2001《水工混凝土砂石集料试验规程》,将岩石芯样切割至φ10mm×40mm尺寸试件,进行编号后放入盛有蒸馏水的瓶中,置于20℃±2℃的恒温室内,每隔24h测长,直至前后两次测得的试件长度变化率之差不超过0.02%为止。此最后一次测得的试件长度为基准长度。将测完基长的试件浸入盛有1mol/L的氢氧化钠溶液中。龄期自泡入碱液时算起,每7d、14d、21d、28d测一次,以后每隔28d测一次。试件在浸泡过程中,观察其形态的变化,如开裂、弯曲、断裂等做详细记录。将标准84d限定膨胀率<0.10%作为不具有潜在危害性反应的活性集料判定依据,该方法同美国ASTMC586岩石圆柱法相比基本相同,其特点是能定性的判断集料在混凝土中的膨胀情况,例如能观测微量碱-碳酸盐反应试体开裂、弯曲、断裂等形态变化,同SD105-82《水工混凝土试验规程》(化学法)相比,SD105-82是用岩石粉,测定碱溶液和集料反应溶出的SiO2 浓度Sc及碱度降低值Rc。当试验结果Rc﹥70而Sc﹥ Rc或Rc﹤70而Sc﹥35+Rc/2中的任何一种,则评定有害反应。

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岩石的物理性能

    关于岩石物理性能试验方法国内外有较多标准,按中华人民共和国地矿部《岩石物理力学性质试验规程》对岩石的物理性能如抗折强度、饱和抗压强度、晶向抗压强度(竖向晶粒、横向晶粒)、单轴强度、劈裂强度以及比重、硬度、吸水率、热膨胀系数等物理性能进行测试分析。

3.1 岩石的抗折强度

    岩石抗折强度是指岩石受弯至折断时所能承受的最大应力,该值不但是石材的重要力学指标,也高强和超长混凝土集料的重要指标。石材规范表明,抗折强度必须大于8MPa。依据地矿部《岩石物理力学性质实验规程》DY-2岩石抗折强度进行试验,选择尺寸20×40×120mm 样品3块。使用微机控制电液伺服万能试验机在加荷速度0.2MPa/s条件下测试岩石抗折强度。

3.2 单轴抗压强度

    岩石试样在无侧限的情况下,受轴向压力作用破坏时,其单位面积所承受的荷载为岩石的单轴抗压强度。由于圆柱体试样具有对称特征,其应力分布比正方体试样受力均匀,所以采用《岩石物理力学性质试验规程》DY-16圆柱体单轴抗压强度试样方法。选用3块Φ 园芯柱(48~52mm)×100mm样品,分别在105~110℃环境下烘干12h(烘干样)、浸水48小时(饱和样),以饱和样单轴抗压强度/烘干样单轴抗压强度作为岩石的单轴强度软化系数。

3.3 抗压强度及软化系数

    根据JGJ53-92:混凝土强度等级为C60及以上时,应进行岩石抗压强度试验,并且岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5,也有资料表明(《高性能特种混凝土》)配制高强混凝土的集料,必须使用强度指标>2.0 的粗集料。依据DL/T5151-2001《水工混凝土砂石集料试验规程》,制作6块Φ50×50mm 圆柱体样品,分别将试样切割磨平后大气中存放48小时(气干样)、20℃水中浸泡48小时(饱和样)后在0.5~1.0MPa/s加荷速度下使用微机控制电液伺服万能试验机测试抗压强度,以饱和样抗压强度/气干样抗压强度作为岩石的抗压强度软化系数。

3.4 岩石抗拉强度(劈裂法)

    岩石抵抗拉伸破坏的最大能力,称为岩石的抗拉强度。抗拉强度和弹性模量高的集料可以制得质量好的混凝土。测定岩石的抗拉强度有直接和间接等许多种方法。本试验采用的方法在地质、煤炭、水电部门广泛使用。依据标准《岩石物理力学性质试验规程》DY-18抗拉强度试验,制作ф50×0.5~1.0mm 尺寸试样,用ф2mm 钢丝垫条垫起进行劈裂抗拉强度试验,并观察开裂断口状态。

3.5 晶向抗压强度

    岩石试样在无侧限的情况下,受轴向和经向两个方向压力作用破坏时,其单位面积所承受的荷载为岩石的晶向抗压强度。依据标准JGJ53-92《普通混凝土用碎石或卵石标准及检验方法》。将KT、KB岩芯分别切割成边长为40mm 的立方体,用轴向和经向(两个垂直方向)表示岩石的晶向抗压强度。试样切割、磨平后,分别浸泡48h后,测定晶向抗压强度。

3.6 岩石硬度

    岩石的硬度有磨耗硬度(DY-05)布氏硬度、纤维硬度等诸多硬度测定方法,本试验选取六组试样,每组3块参照GB/T9966.5-2001《天然饰面石材试验方法第5部分:肖氏硬度试验方法》制样,进行硬度检测。岩石硬度的基础理论研究尚不充分,该法由金属硬度测量法引用过来,若要对硬度参数进一步深入研究,有必要寻求其它的检测和试验方法。

3.7 岩石热膨胀系数

    岩石的热线性膨胀率用0℃的基本长度升高至温度t℃时的膨胀率表示。参照标准JC/T679-1997《玻璃平均线性热膨胀系数试验方法》,将试样制备成(10×10×50)mm 长方体,然后细磨、抛光,使试样两端平整。将试样分别置于控温箱内,用标准升温速率调节控温箱温度,再用配套的立式膨胀仪测定30~100℃热膨胀系数。

3.8 S岩石块体密度

    依照地矿部《岩石物理力学性质试验规程》DY-02,选取两组试样,切成40mm×40mm×40mm立方体,每组试样6块,打磨抛光后按上、中、下准确测量9个后,用长、宽、高的平均值计算体积,再分别称重,测量密度。干密度测定是将试样置于105~110℃烘箱中烘干至12h,冷却至室温后称重;饱和密度是将试样在浸水4h后,用湿毛巾擦干后称重计算而得。

3.9 S岩石芯吸水性试验

    参照地矿部《岩石物理力学性质试验规程》DY-03,制作(40×40×40)mm 立方体;按1/4、1/2、3/4高度标记。在105~110℃烘12小时后冷却至室温后称重;分别浸水1/4高度2小时、1/2高度2小时;3/4高度2小时,最后注水,水高出样品1~2cm,再浸48小时,毛巾擦干后称重。计算试样的吸水量。

3.10 岩石可破碎性

    岩石的破碎性和碾磨性与岩石本身的强度、硬度、体积密度、耐磨度以及脆性等密切相关。尤其是岩石的破碎性牵涉以后混凝土粗、细集料的生产设备选型、生产工艺设计以及生产能力等,直接影响到工程质量与进度的重大问题。目前我国尚无相关标准、规范和适当的检测手段。就破碎型机理来讲,破碎的方式大致可分为:挤压、冲击、磨碎和劈裂四种形式,各种破碎机械的作用,都是以上四种形式的组合。关于破碎性指标,一般常用破碎比、破碎效率、单位重量破碎所消耗的动力以及设备与机械碾磨体的摩擦损耗率表示。本测试方案拟采用破碎效率表示岩石的破碎性能。此外,高强泵送混凝土集料要求粗细集料针、片状指数、石粉含量、颗粒级配、细度模数等均符合规范,因此为满足核电站泵送混凝土对粗细集料的技术要求,试验直接采用工业砂石设备和工艺进行破碎性中式试验。

    选取岩芯试样各600kg,计量后分别包装。岩芯尺寸φ50mm×50~400mm,由于粒径小,跨过一级破碎(400mm×600mm 颚式破碎机)直接进入二级GP100型圆锥式破碎机(下料口19~35mm),和三级GP11F型圆锥式破碎机(下料口9~20mm),进行破碎性中式试验。称取5~20mm 连续级配的成品碎石各300kg,通过电控调整GP11F型圆锥式破碎机(下料口5~10mm)制备机制砂,反复进行碾磨试验。得到的成品砂和碎石制备过程中获得的小于5mm 的样品混合得到成品砂。计算分析砂石二、三级破碎性能,以破碎效率表示。

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碎石太砂的性能

4.1 碎石碾磨性

    碎石碾磨性(洛衫机)是石料抵抗摩擦、撞击和边缘剪切等联合作用的性能,称为石料抗磨耗性。磨耗试验是采用规定粒度和数量的碎石在标准的磨耗机中,经旋转一定次数以后,以其质量损失百分率表示。常用的磨耗试验有洛衫机式(搁板式)和狄法尔(双筒式)磨耗机两种。我国现行规范JTJ058-2000《公路工程集料试验规程》规定,采用洛衫机式磨耗机试验法作为评定石料等级的标准,以石料的磨耗损失两次平行试验结果算术平均值作为洛杉机磨耗损失,用来表征岩石集料的碾磨性能。在缺乏洛衫机式磨耗机设备时,亦可采用狄法尔式磨耗机代替。

4.2 碎石及砂的物理性能

    依据JGJ53-92《普通混凝土用碎石或卵石标准及检验方法》和JGJ53-92《普通混凝土用砂标准及检验方法》,分别测试岩石粗细集料的表观密度、松散堆积密度、紧密堆积密度、针片状颗粒含量、压碎指标值、坚固性和软弱颗粒含量。

4.3 碎石及砂的化学性能

    对碎石及砂进行有害物质含量检测,检测碎石中云母、有机物含量、氯离子含量、轻物质含量、硫化物和硫酸盐含量。

    经过以上对核站主体工程混凝土拟用集料的系统测试分析,对于集料性能有了定性定量的评析结论。在整个岩石集料样品的研究分析过程中,以物理性能测试为主、化学测试分析为辅,涉及内容广泛,应用技术复杂,获得了丰富详实的测试数据,为评析集料的性能优劣提供了重要依据,同时也充分体现了测试技术的关键性和核心性作用,以及对测试人员的技术水平和专业知识的全面要求。测试分析人员不但要掌握多种测试方法并了解彼此差异,熟悉测试技术规范,熟悉各类产品标准,清楚所使用仪器的特点,还要有相当的矿物学、岩石学、物理学和化学方面的专业知识,才能制订出系统详实的研究方案,斟选出适当的测试方法,正确处理试验中出现的问题,对所获得的数据进行准确的判断,合理的解释,才能将简单服务型测试转变为材料应用研究型测试,使测试技术水平提高到一个新的层次,提供精确并具有针对性的测试数据,为建筑工程服务。

一、无声破碎剂特性及特色甘肃无声破碎剂(又叫:无声破碎剂、 静态胀裂剂、破石剂、裂石剂、胀裂剂、无声炸药),破碎物体时不发作轰动、噪音、飞石、粉尘及有毒气体,属无公害环保型产品,不属易燃、易爆物品。运送、保管安全可靠,运用方便。本品破碎作用安稳,通常可使被破碎物在 12小时以内发生碎。


1、膨胀力大。可到达120兆帕(1200kg/cm2)。


2、反应时间短。膨胀力可在15分钟内呈现。反应时间还可在15分钟至12小时之间调整。


3、需破则破,需留则留。能够很简略操控被破碎体破碎完后的形状。


4、施工简略,易操作:本品用洁清水搅拌后灌入钻孔中捅紧即可。不需炸药,不需放炮,不需专业工种。操作人员培训时刻很短


5、安全,易办理: 无声破碎剂属建材类商品,商品规范归类于《水泥制品》中,代号为:JC506-92,为非易燃易爆危险品,采办,运送,保管、运用安全可靠。不受国家危险品、品办理法规约束。


6、保质期长。在包装无破损,存储地枯燥,根本恒温(16℃-32℃)的条件下,保质18个月。二、无声破碎剂商品用处


1、用于混凝土和钢筋凝土构筑物的拆迁。


2、用于各种花岗岩、大理石等贵重石材的切开、整形;


3、用于 城市大型混凝土根底撤除,水利、桥墩、地道等静态破碎施工的工程。保存有些的岩石和混凝土完整性和布局强度需求不能遭到任何危害的破碎撤除


4、用于 不适宜运用炸药胀大施工的条件下,需求撤除的混凝土工程、岩石工程。


5、用于 通常岩石的破碎和松动,大尺度竖井,边坡开挖处置工程


6、用于机关校园、公共场所及住所旁的破碎施工。制止呈现点燃明火的炸药库、危险品库房、军火库旁的破碎撤除施工;不允许和不适宜呈现激烈轰动的破碎施工,如建筑物保存撤除、边坡险情处置、不允许和不适宜呈现无穷动静和噪声的破碎施工;如城市深夜的破碎施工等。 


高效无声破碎剂本产品属安全级普通材料产品,在任何燃点、高温高压和撞击条件下均不会发生燃烧和baozha但如在使用、运输、存储中,操作和管理不当,仍有较低级别的危险性。


使用前请详细阅读本说明书并按本说明书内容操作使用、运输和存储保管本产品。如违反本说明书其中任一条款内容并产生人身伤害和财物毁损事故,本厂概不承担任何法律和经济责任。


产品性能及特点


本产品外观总体为浅灰白色粉末,由多种结构无机化合物细微颗粒粉末混合组成。主要性能除了具有国内外同类产品的共性特点外,其独到的性能特点表现为:


1、膨胀力大:可达到122兆帕(1220kg/cm2)。


2、反应时间短:膨胀力出现短时间可在2分钟内。反应时间还可在2小时至10小时之间调节。


3、控形容易,切割方便:可以很容易控制被破碎体破碎完成后的形状,需破则破,需留则留。


4、施工简单,易操作:本品用洁净水搅拌后灌入钻孔中捅紧即可。不需放炮,不需专业工种。操作人员培训时间很短。


5、环保无害:使用中无声、无振、无飞石、无毒气、无冲击波,无有毒有害残留物,属无公害环保型产品。


6、安全,易管理:兰州无声破碎剂属建材类产品,产品标准归类于《水泥制品》中,代号为


:JC506-2008,为非易燃易爆危险品,可以和普通货物一样购买,运输,使用。不受国家危险品、爆炸品管理法规限制。


7、保质期长:在包装无破损,存储地干燥,基本恒温(15℃-30℃)的条件下,两年内品质无明显变化。