加拿大能源与矿物技术中心（CANMET）自1991年以来联合多家工业企业对来自加拿大、美国、挪威、澳大利亚、韩国等多国集料采用混凝土棱柱体法、快速砂浆棒法和室外暴露试验等多种方法进行了碱集料反应试验方法对比研究。部分集料CPT和AMBT实验结果如图2^[15]。表明对大多数集料（42/53），AMBT能够判断出是否具有碱活性，但同时误判相当多集料的碱活性（11/53）。其中夸大了三种集料的在混凝土中的膨胀性，有8种活性集料在AMBT中14天膨胀值小于加拿大标准限值0.15%。漏判的8种集料中有灰岩、白云岩和硅质砂岩。

　　Marie^[16]采用AMBT和CPT对102种不同来源的集料进行了研究，这些集料包括组成上从高纯灰岩和白云岩到含有燧石、页岩、石英颗粒等杂质的各种碳酸盐集料、多种沉积岩和火成岩集料。研究结果（图3）同样显示，集料在图3中A、B、C、D 四个区域均有分布切分布弥散。其中，对17种火成岩和变质岩、14种沉积岩AMBT和CPT一致性较好，组要分布在图中B、C两区。但对相当一部分碳酸盐集料AMBT不能正确评价其在混凝土中的膨胀性（图4），不少集料AMBT14天膨胀0.06%-0.10%，但CPT 1年膨胀大于或远大于0.04%。值得注意的是，即使在AMBT和CPT中结果一致的集料，在两种方法中的膨胀值差别也很大，不同类型的岩石在AMBT和CPT中的膨胀有显著差异，相关性很差。

　　美国德克萨斯大学国际集料研究中心（International center for Aggregate Research-ICAR）对部分美国和加拿大集料碱活性的研究同样表明（图5）^[17]，有相当比例的集料在AMBT和CPT中结果不一致，并有AMBT漏判的情形。AMBT作为筛选集料的快速方法，按标准规定，AMBT膨胀小于0.1%但CPT膨胀大于0.04%的这些漏判集料可能被直接使用于工程。目前正在研究AMBT漏判的集料的岩石类型和矿物组成，试图建立集料矿物组成和在AMBT 和CPT中膨胀行为的关系。

　　总之，在北美地区，发现了越来越多AMBT不能正确评估的集料类型，特别是极可能漏检某些类型岩石的碱活性。有些部门开始根据AMBT在当地的实践，采用不同于现有标准规定的判据，对有些集料采用21天甚至28天的膨胀数据作为判断依据，并建议在使用AMBT 和CPT的同时一定要进行岩相检验，并要清楚AMBT可能漏检的岩石类型。

3.2 欧洲RILEM的实验结果

　　RILEM混凝土碱集料反应技术委员会在集中世界各国该领域的专家，研究和建立国际广泛认可的碱集料反应系列标准时，也采用快速砂浆棒法（RILEM AAR02）和CPT对欧洲多个国家选送的数十种集料进行了测试^[18]。结果表明，以14天膨胀0.1%为限，AMBT可以筛选出大部分的活性集料，同时夸大部分非活性集料的膨胀性。但和CPT膨胀结果的对比显示（图6），集料在不同区域均有分布，表明集料在两种方法中的膨胀结果同样没有明显相关性。

3.3 亚洲地区

　　AMBT在亚洲不少国家或地区采用，但应用远不及北美广泛。近来的少数报道也表明，AMBT仍存在上述问题。 LEEwww.tmgc8.com^[19]对台湾地区22种不同地质来源集料的研究显示（图7），某些变质岩，如石英岩、片岩，在AMBT中膨胀很大，和CPT相比，现行AMBT判据偏严，建议灰色区限值由现在的0.1%-0.2%提高至0.2%-0.4%，即小于0.2%为非活性，大于0.4%为活性。

　　日本Hironobu等^[20]采用AMBT和化学法及日本砂浆棒法（类似ASTM C227，40×40×160mm试体）的对比研究表明AMBT膨胀与岩石类型密切相关，且受试体尺寸和水泥碱含量影响。AMBT结果对某些日本集料偏严，一些非活性集料在AMBT中被判为有害集料。

　　伊朗 Farzad^[21]等采用岩相法、AMBT改进的CPT对该国Saymarch大坝拟用的20种天然粗、细集料的研究表明，粗细集料中含有相当比例的活性组分，在CPT中（38℃ 1M NaOH溶液）半年膨胀超过0.04%，但在AMBT中14天膨胀小于0.1%， 延长养护时间至21天，和CPT结果一致性提高。和Marie^[16]的结果类似，这些CPT中高膨胀但AMBT中低膨胀的岩石主要是含有燧石或白云石杂质的灰岩。另外有报道AMBT不能正确反映新西兰集料（特别是杂砂岩）的碱活性^[22]。

　　尽管CPT本身虽然经过多次修订也并非完美，如图8所示仍可能误判或漏判某些集料的碱活性，但可靠性远好于AMBT，而且使用的集料尺寸和配比接近实际混凝土。因此，CPT在国际上被认为是最可靠的碱活性检测方法。加拿大还推荐用CPT结果作为判定集料活性程度和制定预防措施的依据^[24]，CPT 1年膨胀值超过0.12% 为高活性集料，0.04%-0.12%为中等活性的集料。工程上期望的理想快速方法，不仅应能够判断出集料是否具有碱活性，最好能够预示集料的活性程度，即在混凝土中的膨胀水平。也就是说，快速法中的膨胀值与CPT膨胀值最好有很好的相关性。

　　综合世界各国的实践经验，AMBT可以成功筛选出大部分集料的碱活性，但也有很大局限性，有相当一部分通过AMBT的集料在CPT中却表现出膨胀性。按照标准规定，AMBT膨胀小于0.1%的集料可直接使用于工程，这些“异常”集料的直接使用是非常危险的。在AMBT中异常膨胀的集料（和CPT比较）同时包含AMBT偏严和漏判两种情况，偏严的集料主要有变质岩和少数火成岩、变质沉积岩，漏判的集料主要是某些碳酸盐集料、少数花岗岩、花岗闪长岩、片麻岩及某些层位的POTSDAM砂岩。另一方面，各地区的试验结果都显示集料在AMBT和CPT两种方法中的膨胀值没有明显相关性，表明AMBT不能正确预测集料在混凝土中的膨胀水平。

4 AMBT局限性改进措施

　　针对AMBT对某些地区和一些岩石类型集料的局限性，我国在“九五”期间结合AMBT和中国压蒸法的试验参数，研究提出了中国快速砂浆棒法（CAMBT），即采用不同于两种方法的40mm×40mm×160mm试体尺寸，集料粒级0.15-0.80mm，水灰比0.32，胶砂比分别为10：1、2：1和1：1，养护条件同AMBT （1M NaOH溶液）。根据对国内部分集料的试验结果，采用与压蒸法和南非快速砂浆棒法相同的0.1%膨胀限值，新方法可能在7d甚至更短的时间内检验出集料的碱硅酸反应活性。

　　作者采用CAMBT、AMBT对不同国家、不同岩石类型的10种集料的对比研究显示^[25]，采用单粒级细集料的CAMBT和采用五级配的AMBT相关性较好，这很可能与两种方法中都采用了大量细颗粒集料和相同的养护条件有关。但两者膨胀值与CPT膨胀值的相关性较差。在对比研究集料粒级对ASR膨胀影响的基础上，采用2.5-5.0mm集料粒级的CAMBT可以比现有AMBT更好的反映集料在混凝土中的膨胀行为。图9表明除活性极高的一种集料外（活性组分为反玻化酸性凝灰岩），集料在改进CAMBT和CPT中的膨胀相关性良好。

　　进一步采用AMBT和改进CAMBT对40余种世界各地的不同地质类型集料的对比研究表明^[26]（图10、图11），除少数活性极高的集料外，对AMBT误判的集料和绝大多数活性集料，CAMBT膨胀值和CPT膨胀值有更好的相关性。表明采用2.5-5.0mm粒级的CAMBT不仅能够正确判断集料是否具有碱活性，而且可能较好地反映大多数集料在混凝土中的膨胀水平，即集料的活性程度。AMBT和采用0.15-0.80mm粒级的CAMBT膨胀值与CPT相关性差的原因可能与试体中使用的大量细颗粒有关，对某些集料、特别是AMBT漏判的某些花岗岩、片麻岩和某些硅质灰岩和硅质砂岩，过细的颗粒尺寸不能反映集料的原有岩石结构特征。采用较粗的颗粒尺寸，如2.5-5.0mm，则可以更好地代表集料原有岩石结构特征。根据试体在碱溶液中的质量变化，少数高活性集料在改进CAMBT中的低膨胀可能与高活性组分快速与碱反应生成的低粘度ASR产物向溶液中溶失有关。www.tmgc8.com

　　集料的微观结构特征和集料在AMBT、CAMBT等方法中膨胀性能之间的关系正在进一步研究，以期建立集料的微观结构与碱活性快速检测方法适应性关系。

5 结论

　　集料碱活性判定结果的可靠性，依赖于对方法的正确理解和选择。所有的实验室检测方法，包括CPT都是加速反应的方法，不能完全反映现场混凝土的实际情况，对集料采用多种方法进行综合判定是最可靠的途径。当不同方法出现相反的结果时，应该重点考虑CPT的结果。

　　快速砂浆棒法检测集料碱活性具有明显的岩石和地域局限性，对某些种类的变质岩和火成岩可能夸大其危害性，同时可能低估某些碳酸盐、花岗岩、片麻岩和硅石砂岩集料的碱活性。和混凝土棱柱体法膨胀结果相比，快速砂浆棒法膨胀结果不能反映集料在混凝土中的膨胀水平，不宜用于集料活性程度的判定。初步试验结果表明，采用能够保持岩石原有结构构造特征颗粒尺寸的中国快速砂浆棒法可以比现有快速砂浆棒法更好地预测集料在混凝土中的膨胀水平，特别是对快速砂浆棒法易于误判的集料类型。

　　致谢： 感谢江苏省高校自然科学研究计划（05KJB430046）和教育部留学回国人员科研启动基金资助项目（2005383）资助。

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