巖石柱法：精準(zhǔn)剖析集料膨脹性的關(guān)鍵路徑一、引言1.1研究背景與意義在各類土木工程建設(shè)中，集料作為混凝土、瀝青混合料等建筑材料的關(guān)鍵組成部分，其性能優(yōu)劣對(duì)工程質(zhì)量起著舉足輕重的作用。集料膨脹性是衡量集料性能的重要指標(biāo)之一，它直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性以及使用壽命。當(dāng)集料發(fā)生膨脹時(shí)，可能導(dǎo)致混凝土開裂、路面隆起、橋梁結(jié)構(gòu)變形等一系列嚴(yán)重問題，進(jìn)而影響工程的正常使用，甚至引發(fā)安全隱患。以混凝土結(jié)構(gòu)為例，若集料具有較高的膨脹性，在水泥水化過程中，集料與水泥漿體之間會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。隨著時(shí)間的推移，這種反應(yīng)可能導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的膨脹應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂縫。這些裂縫不僅會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性，還會(huì)為外界有害物質(zhì)的侵入提供通道，加速混凝土的劣化，最終縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命。在道路工程中，集料膨脹會(huì)使路面出現(xiàn)局部隆起、龜裂等病害，影響行車舒適性和安全性，增加道路維護(hù)成本。巖石柱法作為研究集料膨脹性的一種重要方法，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和重要的應(yīng)用價(jià)值。該方法通過將集料加工成特定尺寸的巖石柱試件，然后將其浸泡在特定的溶液中，模擬實(shí)際工程環(huán)境中集料可能遇到的化學(xué)侵蝕條件，定期測(cè)量巖石柱試件的長(zhǎng)度變化，從而準(zhǔn)確地評(píng)估集料的膨脹性能。巖石柱法能夠直觀地反映集料在化學(xué)作用下的膨脹特性，為工程選材和設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。在大型水利工程、高層建筑等項(xiàng)目中，通過巖石柱法對(duì)集料膨脹性進(jìn)行研究，可以篩選出膨脹性低、穩(wěn)定性好的集料，避免因集料膨脹問題而導(dǎo)致的工程質(zhì)量事故，確保工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，巖石柱法的研究結(jié)果還可以為制定合理的集料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范提供數(shù)據(jù)支持，推動(dòng)行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，巖石柱法研究集料膨脹性的歷史較為悠久。早在20世紀(jì)中葉，美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）就制定了相關(guān)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如ASTMC227-10《水泥-集料潛在堿反應(yīng)性試驗(yàn)方法（砂漿棒法）》和ASTMC1260-19《集料潛在堿-硅酸反應(yīng)性的快速試驗(yàn)方法》，其中雖主要針對(duì)堿-硅酸反應(yīng)，但為巖石柱法研究集料膨脹性奠定了理論基礎(chǔ)。一些學(xué)者利用巖石柱法對(duì)不同類型的集料進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)某些含有特定礦物成分的集料，如含有微晶白云石的碳酸鹽集料，在堿性環(huán)境下會(huì)發(fā)生顯著的膨脹反應(yīng)。研究還表明，集料的膨脹性與堿溶液濃度、溫度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等因素密切相關(guān)。通過大量試驗(yàn)，建立了一些描述集料膨脹率與這些影響因素之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，為工程實(shí)踐提供了一定的參考依據(jù)。在國內(nèi)，隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)集料性能的要求日益提高，巖石柱法在集料膨脹性研究方面也得到了廣泛應(yīng)用。中國交通運(yùn)輸部發(fā)布的JTG3432—2024《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》中，明確規(guī)定了集料堿活性檢驗(yàn)（巖石柱法）的試驗(yàn)方法，適用于鑒定水泥中的堿與活性集料間的反應(yīng)所引起的膨脹是否具有潛在危害，尤其適用于對(duì)潛在ACR堿-碳酸鹽活性的碳酸鹽類巖石的進(jìn)一步檢驗(yàn)。眾多學(xué)者依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)國內(nèi)不同地區(qū)的集料進(jìn)行了膨脹性研究。在對(duì)西南地區(qū)某高速公路項(xiàng)目的集料研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)夭糠旨嫌捎诤谢钚远趸?，在與水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)后，出現(xiàn)了明顯的膨脹現(xiàn)象，這對(duì)工程質(zhì)量構(gòu)成了潛在威脅。然而，當(dāng)前利用巖石柱法研究集料膨脹性仍存在一些不足之處。一方面，現(xiàn)有的研究大多集中在單一因素對(duì)集料膨脹性的影響，對(duì)于多因素耦合作用下的膨脹機(jī)理研究還不夠深入。在實(shí)際工程中，集料往往同時(shí)受到堿溶液濃度、溫度、濕度以及其他化學(xué)物質(zhì)的共同作用，這些因素之間的相互關(guān)系和綜合影響尚未得到全面系統(tǒng)的揭示。另一方面，目前的研究主要側(cè)重于宏觀層面的膨脹率測(cè)定和現(xiàn)象觀察，對(duì)于微觀層面的反應(yīng)機(jī)理和結(jié)構(gòu)變化研究相對(duì)較少。集料在膨脹過程中，其內(nèi)部礦物結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵的變化以及微觀形貌的改變等方面的研究還存在較大的空白，這限制了對(duì)集料膨脹性本質(zhì)的深入理解。此外，在試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試技術(shù)方面也有待進(jìn)一步改進(jìn)。傳統(tǒng)的巖石柱法試驗(yàn)過程中，試件尺寸的加工精度、測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確性以及試驗(yàn)環(huán)境的控制等方面都可能引入誤差，影響試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和重復(fù)性。而且，現(xiàn)有的測(cè)試技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)集料膨脹過程的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，無法獲取膨脹過程中的詳細(xì)信息。針對(duì)以上不足，本文將深入研究多因素耦合作用下集料的膨脹特性，運(yùn)用先進(jìn)的微觀測(cè)試技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）等，揭示集料膨脹的微觀機(jī)理，并研發(fā)更加精確和智能化的試驗(yàn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)集料膨脹過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，為提高集料質(zhì)量和保障工程安全提供更加科學(xué)、全面的理論支持和技術(shù)手段。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本文將圍繞巖石柱法研究集料膨脹性展開多方面深入探究。在研究?jī)?nèi)容上，首先對(duì)巖石柱法的基本原理進(jìn)行詳細(xì)剖析，明確其測(cè)定集料膨脹性的理論基礎(chǔ)，包括集料與堿溶液之間的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制、膨脹產(chǎn)生的物理過程等，從本質(zhì)上理解該方法如何反映集料的膨脹特性。其次，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如JTG3432—2024《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》中T0369-2024集料堿活性檢驗(yàn)（巖石柱法）的規(guī)定，詳細(xì)闡述巖石柱法的試驗(yàn)步驟。涵蓋從現(xiàn)場(chǎng)取樣的要點(diǎn)，如不同巖層分別取樣且不在風(fēng)化層取樣，每巖層鉆取或切割不少于3塊尺寸不小于75mm×75mm×75mm且無開裂破損的樣品；到試件制作過程，包括鉆取或切割特定尺寸的巖樣并加工成兩端面磨光、平行且垂直于主軸線的35mm±5mm長(zhǎng)試件，以及養(yǎng)護(hù)溶液的配制等環(huán)節(jié)，確保試驗(yàn)操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。再者，全面分析影響巖石柱法測(cè)定集料膨脹性的因素。從集料自身特性出發(fā)，研究集料的礦物成分、顆粒形狀、粒徑大小等因素對(duì)膨脹性的影響。不同礦物成分的集料與堿溶液反應(yīng)的活性不同，可能導(dǎo)致膨脹程度的差異；顆粒形狀和粒徑大小會(huì)影響堿溶液與集料的接觸面積和反應(yīng)速率，進(jìn)而影響膨脹性能。同時(shí)，探討試驗(yàn)條件因素，如堿溶液濃度、養(yǎng)護(hù)溫度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等對(duì)集料膨脹性的作用規(guī)律。較高的堿溶液濃度可能加速集料與堿的反應(yīng)，從而增大膨脹率；不同的養(yǎng)護(hù)溫度會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率，進(jìn)而改變集料的膨脹進(jìn)程；養(yǎng)護(hù)時(shí)間的長(zhǎng)短則直接關(guān)系到反應(yīng)進(jìn)行的程度，影響最終的膨脹結(jié)果。然后，運(yùn)用先進(jìn)的微觀測(cè)試技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）等，對(duì)集料在膨脹過程中的微觀結(jié)構(gòu)和成分變化進(jìn)行深入研究。通過SEM觀察集料在不同反應(yīng)階段的微觀形貌，分析裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展、礦物顆粒的變化等情況；利用XRD檢測(cè)集料內(nèi)部礦物成分的變化，確定反應(yīng)產(chǎn)物的種類和含量，從而揭示集料膨脹的微觀機(jī)理，從微觀層面解釋宏觀膨脹現(xiàn)象。最后，將巖石柱法研究集料膨脹性的成果與實(shí)際工程應(yīng)用緊密結(jié)合。以具體的公路、橋梁、建筑等工程案例為依托，分析集料膨脹性對(duì)工程結(jié)構(gòu)耐久性和穩(wěn)定性的影響，為工程選材和質(zhì)量控制提供科學(xué)合理的建議。在某大型橋梁工程中，根據(jù)巖石柱法對(duì)當(dāng)?shù)丶吓蛎浶缘臏y(cè)試結(jié)果，合理選擇低膨脹性集料，優(yōu)化混凝土配合比，有效提高了橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，降低了因集料膨脹導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。在研究方法上，主要采用試驗(yàn)研究和案例分析相結(jié)合的方式。在試驗(yàn)研究方面，設(shè)計(jì)多組對(duì)比試驗(yàn)，控制變量，分別研究不同因素對(duì)集料膨脹性的影響。設(shè)置不同堿溶液濃度的試驗(yàn)組，保持其他條件一致，觀察集料膨脹率隨堿溶液濃度變化的規(guī)律；同樣，通過改變養(yǎng)護(hù)溫度、集料種類等變量，進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)試，獲取準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出可靠的結(jié)論。在案例分析方面，廣泛收集國內(nèi)外實(shí)際工程中因集料膨脹性問題導(dǎo)致工程病害的案例，詳細(xì)分析其發(fā)生的原因、過程和后果。通過對(duì)這些案例的深入剖析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為工程實(shí)踐提供參考和借鑒，同時(shí)也驗(yàn)證巖石柱法在實(shí)際工程中的應(yīng)用價(jià)值和可靠性。二、巖石柱法基本原理2.1堿集料反應(yīng)機(jī)理堿集料反應(yīng)（Alkali-AggregateReaction，簡(jiǎn)稱AAR）是混凝土耐久性劣化的主要原因之一，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)重威脅。該反應(yīng)是指混凝土中的堿（主要來源于水泥、外加劑、摻合料等）與骨料中的某些活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有膨脹性的產(chǎn)物，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，進(jìn)而引發(fā)混凝土開裂、強(qiáng)度降低等一系列問題。根據(jù)骨料中活性成分的不同，堿集料反應(yīng)主要分為堿-硅酸反應(yīng)（ASR）和堿-碳酸鹽反應(yīng)（ACR）兩種類型。這兩種反應(yīng)類型在反應(yīng)機(jī)理、膨脹特性以及對(duì)混凝土性能的影響等方面存在顯著差異。深入研究堿集料反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于理解巖石柱法測(cè)定集料膨脹性的原理具有重要的理論指導(dǎo)意義。通過明確不同類型堿集料反應(yīng)的特點(diǎn)和規(guī)律，可以更好地設(shè)計(jì)巖石柱法的試驗(yàn)方案，準(zhǔn)確分析試驗(yàn)結(jié)果，為評(píng)估集料的膨脹性提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，掌握堿集料反應(yīng)機(jī)理還有助于揭示集料膨脹的本質(zhì)原因，為開發(fā)有效的抑制措施和提高混凝土耐久性提供理論支持。2.1.1堿-硅酸反應(yīng)（ASR）堿-硅酸反應(yīng)（Alkali-SilicaReaction，ASR）是堿集料反應(yīng)中最為常見的類型。其反應(yīng)過程較為復(fù)雜，主要是混凝土中的堿（以氫氧化鈉NaOH和氫氧化鉀KOH為主，它們?cè)诨炷量紫度芤褐幸訬a^+、K^+和OH^-離子形式存在）與集料中的活性二氧化硅（SiO_2）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)混凝土內(nèi)部存在足夠的水分時(shí)，活性二氧化硅會(huì)與堿發(fā)生反應(yīng)，首先生成硅酸鈉或硅酸鉀等中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物進(jìn)一步與水作用，最終形成堿硅酸凝膠（Na(K)-Si-H(gel)）。其簡(jiǎn)化的化學(xué)反應(yīng)方程式可表示為：Na^+(K^+)+SiO_2+OH^-\rightarrowNa(K)-Si-H(gel)。堿硅酸凝膠具有極強(qiáng)的吸水性，當(dāng)它吸收水分后，體積會(huì)發(fā)生顯著膨脹，最大時(shí)體積可增大3倍以上。在混凝土內(nèi)部，大量的堿硅酸凝膠積聚在集料與水泥漿體的界面區(qū)。隨著凝膠的不斷吸水膨脹，會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的膨脹應(yīng)力。當(dāng)這種膨脹應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)沿著集料與水泥漿體的界面產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的整體性遭到破壞。而且，ASR反應(yīng)一旦發(fā)生，只要混凝土中存在足夠的堿、活性二氧化硅和水分，反應(yīng)就會(huì)持續(xù)進(jìn)行，裂縫會(huì)不斷發(fā)展，混凝土的耐久性會(huì)持續(xù)下降。ASR對(duì)混凝土耐久性的影響是多方面的。從物理性能角度來看，混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彈性模量等力學(xué)性能會(huì)隨著ASR的發(fā)展而逐漸降低。在某工程的混凝土試件中，經(jīng)過長(zhǎng)期的ASR作用后，其抗壓強(qiáng)度降低了約30%，嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的承載能力。從微觀結(jié)構(gòu)方面，ASR會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)惡化，孔隙率增大，使混凝土的滲透性增加。這使得外界的有害物質(zhì)，如氯離子、硫酸根離子等更容易侵入混凝土內(nèi)部，加速混凝土的腐蝕和劣化。在海邊的混凝土結(jié)構(gòu)中，由于ASR導(dǎo)致混凝土滲透性增大，氯離子大量侵入，鋼筋銹蝕速度加快，大大縮短了結(jié)構(gòu)的使用壽命。而且，ASR還會(huì)引起混凝土表面出現(xiàn)裂縫和膨脹變形，影響混凝土結(jié)構(gòu)的外觀和正常使用。在一些建筑的混凝土外墻表面，因ASR產(chǎn)生的裂縫和膨脹現(xiàn)象，不僅影響了建筑的美觀，還可能導(dǎo)致雨水滲漏等問題。巖石柱法不適用于ASR檢驗(yàn)，主要原因在于其試驗(yàn)原理與ASR反應(yīng)特性不匹配。ASR反應(yīng)的發(fā)生和發(fā)展受到多種因素的復(fù)雜影響，其中活性二氧化硅的反應(yīng)活性、堿溶液濃度、溫度以及水分的遷移等因素交互作用，使得ASR反應(yīng)進(jìn)程具有很強(qiáng)的復(fù)雜性和不確定性。在實(shí)際混凝土結(jié)構(gòu)中，ASR反應(yīng)在不同部位和不同時(shí)間的發(fā)展程度差異較大，難以通過簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方法準(zhǔn)確模擬和測(cè)定。而巖石柱法是將集料加工成特定尺寸的巖石柱試件，浸泡在固定濃度的堿溶液中，通過測(cè)量試件的長(zhǎng)度變化來評(píng)估集料的膨脹性。這種試驗(yàn)方式過于理想化，無法全面反映ASR反應(yīng)中各種復(fù)雜因素的綜合作用。例如，在實(shí)際混凝土中，堿溶液在混凝土內(nèi)部的分布并不均勻，且水分的遷移會(huì)受到混凝土孔隙結(jié)構(gòu)等多種因素的制約，而巖石柱法無法考慮這些因素。此外，ASR反應(yīng)產(chǎn)生的堿硅酸凝膠在混凝土內(nèi)部的分布和膨脹特性與巖石柱法中的情況也存在很大差異。在混凝土中，堿硅酸凝膠的膨脹會(huì)受到周圍水泥漿體和其他集料的約束，而巖石柱法中的巖石柱試件相對(duì)獨(dú)立，缺乏這種實(shí)際的約束條件。因此，巖石柱法難以準(zhǔn)確測(cè)定ASR反應(yīng)引起的集料膨脹性，不適用于ASR檢驗(yàn)。2.1.2堿-碳酸鹽反應(yīng)（ACR）堿-碳酸鹽反應(yīng)（Alkali-CarbonateReaction，ACR）的核心是脫白云石反應(yīng)。當(dāng)混凝土中的堿（如氫氧化鈉NaOH、氫氧化鉀KOH，以ROH表示）與集料中的白云石（CaMg(CO_3)_2）發(fā)生反應(yīng)時(shí)，首先白云石與堿發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化鎂（Mg(OH)_2）、碳酸鈣（CaCO_3）和碳酸堿（R_2CO_3），化學(xué)反應(yīng)方程式為：CaMg(CO_3)_2+2ROH=Mg(OH)_2+CaCO_3+R_2CO_3。生成的碳酸堿又會(huì)與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣（Ca(OH)_2）發(fā)生反應(yīng)，重新生成堿，即：R_2CO_3+Ca(OH)_2=2ROH+CaCO_3。這使得脫白云石反應(yīng)能夠持續(xù)進(jìn)行，直到白云石被完全反應(yīng)完，或者堿的濃度因后續(xù)反應(yīng)降至足夠低為止。在這個(gè)反應(yīng)過程中，固相反應(yīng)產(chǎn)物的框架體積增大，并且水鎂石（Mg(OH)_2，即氫氧化鎂）和方解石（CaCO_3，即碳酸鈣）晶體生長(zhǎng)會(huì)形成結(jié)晶壓力。一方面，R^+、OH^-和水等進(jìn)入受限制的緊密空間產(chǎn)生膨脹；另一方面，這種結(jié)晶壓力以及固相反應(yīng)產(chǎn)物框架體積的增大，共同產(chǎn)生膨脹應(yīng)力。當(dāng)這種膨脹應(yīng)力超過集料和混凝土的承受能力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致集料膨脹開裂，并進(jìn)而引起混凝土的膨脹開裂。與ASR不同，ACR反應(yīng)過程中沒有凝膠狀物質(zhì)生成。在混凝土內(nèi)部及骨料反應(yīng)邊界區(qū)域，主要的反應(yīng)產(chǎn)物是碳酸鈣和氫氧化鎂。在顯微鏡下觀察ACR反應(yīng)后的混凝土試件，可以清晰地看到集料中白云石周邊有水鎂石形成，以及混凝土中有穿過集料的裂紋、從集料內(nèi)部延伸至砂漿或漿體的裂紋，或者有始于集料表面的裂紋。巖石柱法正是基于ACR的脫白云石反應(yīng)原理來測(cè)定集料膨脹性的。在巖石柱法試驗(yàn)中，將集料加工成特定尺寸的巖石柱試件。按照J(rèn)TG3432—2024《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》中T0369-2024集料堿活性檢驗(yàn)（巖石柱法）的規(guī)定，需從現(xiàn)場(chǎng)不同巖層分別取樣，每巖層鉆取或切割不少于3塊尺寸不小于75mm×75mm×75mm且無開裂破損的樣品。然后將樣品加工成直徑為9mm±1mm的圓柱形巖樣（或切割成邊長(zhǎng)為9mm±1mm的棱形巖樣），并鋸成長(zhǎng)度為35mm±5mm的試件，兩端面磨光、平行且垂直于圓柱體主軸線。將這些巖石柱試件浸泡在濃度為(1±0.01)mol/L的氫氧化鈉溶液中。在浸泡過程中，試件中的白云石與氫氧化鈉溶液發(fā)生脫白云石反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，由于固相反應(yīng)產(chǎn)物的體積變化和結(jié)晶壓力的作用，巖石柱試件會(huì)發(fā)生膨脹。通過定期（如養(yǎng)護(hù)至7d、14d、21d、28d、56d和84d時(shí)）在20℃±2℃的恒溫室內(nèi)，用測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)定試件的長(zhǎng)度，并根據(jù)公式\varepsilon=\frac{L_t-L_0}{L_0}×100\%（其中\(zhòng)varepsilon為試件在齡期t天的膨脹率，%；L_t為試件在齡期t天的長(zhǎng)度，mm；L_0為試件的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，mm）計(jì)算膨脹率。根據(jù)84d膨脹率來判定集料是否具有潛在堿-碳酸鹽活性。當(dāng)84d膨脹率大于0.1%時(shí)，判定為潛在堿-碳酸鹽活性，可按T0368進(jìn)一步檢驗(yàn)。通過這種方式，巖石柱法能夠有效地模擬ACR反應(yīng)過程，準(zhǔn)確測(cè)定集料在該反應(yīng)下的膨脹性，為評(píng)估集料是否適用于混凝土工程提供重要依據(jù)。2.2巖石柱法的理論基礎(chǔ)巖石柱法的理論基礎(chǔ)根植于堿-碳酸鹽反應(yīng)（ACR）的脫白云石反應(yīng)原理。在混凝土工程中，當(dāng)集料中含有特定結(jié)構(gòu)構(gòu)造的微晶白云石時(shí)，會(huì)與水泥中的堿發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。巖石柱法正是通過模擬這一實(shí)際工程中的化學(xué)反應(yīng)過程，來測(cè)定集料的膨脹性。在巖石柱法試驗(yàn)中，將集料加工成特定尺寸的巖石柱試件。這些試件被浸泡在濃度為(1±0.01)mol/L的氫氧化鈉溶液中。溶液中的氫氧化鈉（NaOH）代表了混凝土中的堿。試件中的白云石（CaMg(CO_3)_2）與氫氧化鈉發(fā)生脫白云石反應(yīng)。首先，白云石與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂（Mg(OH)_2）、碳酸鈣（CaCO_3）和碳酸鈉（Na_2CO_3，對(duì)應(yīng)前面反應(yīng)式中的R_2CO_3），化學(xué)反應(yīng)方程式為：CaMg(CO_3)_2+2NaOH=Mg(OH)_2+CaCO_3+Na_2CO_3。生成的碳酸鈉又會(huì)與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣（Ca(OH)_2，在實(shí)際混凝土中存在）發(fā)生反應(yīng)，重新生成氫氧化鈉，即：Na_2CO_3+Ca(OH)_2=2NaOH+CaCO_3。這一循環(huán)反應(yīng)使得脫白云石反應(yīng)能夠持續(xù)進(jìn)行，直到白云石被完全反應(yīng)完，或者堿的濃度因后續(xù)反應(yīng)降至足夠低為止。在這個(gè)持續(xù)的反應(yīng)過程中，會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致巖石柱試件膨脹的關(guān)鍵因素。一方面，固相反應(yīng)產(chǎn)物的框架體積增大。生成的氫氧化鎂和碳酸鈣在巖石柱試件內(nèi)部逐漸積聚，它們的總體積大于反應(yīng)前白云石的體積，這種體積的增加會(huì)對(duì)巖石柱試件內(nèi)部產(chǎn)生擠壓作用。另一方面，水鎂石（Mg(OH)_2，即氫氧化鎂）和方解石（CaCO_3，即碳酸鈣）晶體生長(zhǎng)會(huì)形成結(jié)晶壓力。在有限的巖石柱試件空間內(nèi)，這些晶體不斷生長(zhǎng)，向周圍的巖石基質(zhì)施加壓力。同時(shí)，Na^+、OH^-和水等進(jìn)入受限制的緊密空間，也會(huì)產(chǎn)生膨脹力。這些因素共同作用，產(chǎn)生了膨脹應(yīng)力。當(dāng)這種膨脹應(yīng)力超過巖石柱試件自身的承受能力時(shí)，巖石柱試件就會(huì)發(fā)生膨脹。通過定期測(cè)量巖石柱試件在不同齡期的長(zhǎng)度變化，并根據(jù)公式\varepsilon=\frac{L_t-L_0}{L_0}×100\%（其中\(zhòng)varepsilon為試件在齡期t天的膨脹率，%；L_t為試件在齡期t天的長(zhǎng)度，mm；L_0為試件的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，mm）計(jì)算膨脹率。依據(jù)84d膨脹率來判定集料是否具有潛在堿-碳酸鹽活性。當(dāng)84d膨脹率大于0.1%時(shí)，判定為潛在堿-碳酸鹽活性，可按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步檢驗(yàn)。這種基于ACR反應(yīng)原理的巖石柱法，能夠較為準(zhǔn)確地模擬實(shí)際工程中集料在堿環(huán)境下的膨脹行為，為評(píng)估集料是否適用于混凝土工程提供了科學(xué)、可靠的依據(jù)。三、巖石柱法試驗(yàn)流程與關(guān)鍵環(huán)節(jié)3.1試驗(yàn)儀器與材料準(zhǔn)備在運(yùn)用巖石柱法研究集料膨脹性的試驗(yàn)中，試驗(yàn)儀器與材料的準(zhǔn)備是確保試驗(yàn)順利進(jìn)行和獲得準(zhǔn)確結(jié)果的重要基礎(chǔ)。試驗(yàn)所需的儀器設(shè)備包括鉆芯機(jī)、鋸石機(jī)、磨片機(jī)、養(yǎng)護(hù)瓶、測(cè)長(zhǎng)儀等，這些儀器各自發(fā)揮著關(guān)鍵作用。鉆芯機(jī)需配有內(nèi)徑φ9mm的小圓筒鉆頭。其主要功能是從現(xiàn)場(chǎng)采集的巖石樣品中鉆取直徑為9mm±1mm的圓柱形巖樣。在實(shí)際操作中，鉆芯機(jī)的穩(wěn)定性和鉆頭的鋒利程度對(duì)巖樣的質(zhì)量有很大影響。若鉆芯機(jī)在工作過程中出現(xiàn)晃動(dòng)，可能導(dǎo)致鉆取的巖樣不規(guī)整，影響后續(xù)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。在某試驗(yàn)中，由于鉆芯機(jī)的固定裝置出現(xiàn)松動(dòng)，鉆取的巖樣表面出現(xiàn)了明顯的傾斜，使得加工后的試件尺寸偏差超出允許范圍，最終不得不重新取樣。鋸石機(jī)用于將鉆取的巖樣或切割的棱形巖樣鋸成長(zhǎng)度為35mm±5mm的試件。鋸石機(jī)的切割精度決定了試件長(zhǎng)度的準(zhǔn)確性。若切割精度不足，試件長(zhǎng)度可能會(huì)出現(xiàn)較大偏差，從而影響膨脹率的計(jì)算。當(dāng)鋸石機(jī)的鋸片磨損嚴(yán)重時(shí)，切割出的試件長(zhǎng)度偏差可達(dá)±2mm，這將對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。磨片機(jī)用于對(duì)鋸切后的試件兩端面進(jìn)行磨光處理。經(jīng)過磨光后的試件兩端面應(yīng)互相平行并垂直于圓柱體主軸線。這一要求對(duì)于保證堿溶液均勻滲入試件內(nèi)部以及準(zhǔn)確測(cè)量試件長(zhǎng)度至關(guān)重要。若試件兩端面不平行或不垂直于軸線，在測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)會(huì)引入較大誤差，同時(shí)也會(huì)影響堿溶液與試件的接觸面積，導(dǎo)致反應(yīng)不均勻。養(yǎng)護(hù)瓶要求由耐堿材料制成，如厚度不小于0.5mm的聚氯乙烯瓶，容積為50～100mL。其作用是盛放養(yǎng)護(hù)溶液和試件。耐堿材料能夠避免養(yǎng)護(hù)瓶與氫氧化鈉溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，保證溶液濃度的穩(wěn)定性。若養(yǎng)護(hù)瓶材質(zhì)不耐堿，可能會(huì)被溶液腐蝕，導(dǎo)致溶液成分改變，進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果。在使用普通玻璃瓶作為養(yǎng)護(hù)瓶時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間后，瓶壁出現(xiàn)了明顯的腐蝕痕跡，溶液中的鈉離子濃度也發(fā)生了變化，使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常。測(cè)長(zhǎng)儀的量程為25～50mm，精度為0.005mm。它是測(cè)量試件長(zhǎng)度變化的關(guān)鍵儀器。在測(cè)量過程中，測(cè)長(zhǎng)儀的精度直接決定了膨脹率計(jì)算的準(zhǔn)確性。高精度的測(cè)長(zhǎng)儀能夠檢測(cè)到試件微小的長(zhǎng)度變化，從而更精確地反映集料的膨脹特性。在測(cè)量膨脹率較小的試件時(shí)，若測(cè)長(zhǎng)儀精度不足，可能無法準(zhǔn)確測(cè)量長(zhǎng)度變化，導(dǎo)致膨脹率計(jì)算結(jié)果偏差較大。試驗(yàn)所需的材料主要有氫氧化鈉和試驗(yàn)用水。氫氧化鈉應(yīng)選用分析純級(jí)別。在配制養(yǎng)護(hù)溶液時(shí)，將40g±1g分析純氫氧化鈉溶于900mL水，冷卻至約20℃，然后加水至1L，得到濃度為(1±0.01)mol/L的氫氧化鈉溶液。分析純氫氧化鈉的純度高，雜質(zhì)含量少，能夠保證養(yǎng)護(hù)溶液的濃度準(zhǔn)確，從而使試驗(yàn)條件更加穩(wěn)定。若使用純度較低的氫氧化鈉，其中的雜質(zhì)可能會(huì)與集料發(fā)生額外的化學(xué)反應(yīng)，干擾試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。當(dāng)使用工業(yè)級(jí)氫氧化鈉時(shí)，由于其中含有較多的氯化鈉等雜質(zhì)，在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)試件表面出現(xiàn)了異常的結(jié)晶現(xiàn)象，試驗(yàn)數(shù)據(jù)也變得不穩(wěn)定。試驗(yàn)用水應(yīng)采用蒸餾水或去離子水。這兩種水的純度較高，幾乎不含有雜質(zhì)離子。使用它們能夠避免水中的雜質(zhì)對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生干擾。若使用含有較多雜質(zhì)離子的自來水，其中的鈣離子、鎂離子等可能會(huì)與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，改變?nèi)芤旱某煞趾托再|(zhì)，影響試驗(yàn)結(jié)果。在使用自來水配制養(yǎng)護(hù)溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)溶液中出現(xiàn)了白色沉淀，這表明水中的雜質(zhì)離子與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)，對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生了不利影響。3.2試件制備要點(diǎn)3.2.1現(xiàn)場(chǎng)取樣策略現(xiàn)場(chǎng)取樣是巖石柱法研究集料膨脹性的首要關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其科學(xué)性和代表性直接決定了后續(xù)試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。在實(shí)際操作中，需嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保所取樣品能夠真實(shí)反映采石場(chǎng)集料的特性。在取樣之前，應(yīng)對(duì)采石場(chǎng)的巖層情況進(jìn)行全面細(xì)致的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。不同的巖層由于地質(zhì)形成過程、礦物成分分布等因素的差異，其集料的性質(zhì)可能存在顯著不同。為了準(zhǔn)確評(píng)估采石場(chǎng)集料的膨脹性，對(duì)于不同巖層必須分別取樣、檢驗(yàn)。在某大型采石場(chǎng)中，通過對(duì)不同巖層的深入研究發(fā)現(xiàn)，上部巖層的集料由于受到長(zhǎng)期的風(fēng)化作用，其內(nèi)部礦物結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定程度的改變，與下部未風(fēng)化巖層的集料在化學(xué)成分和物理性能上存在明顯差異。若將不同巖層的集料混合取樣，可能會(huì)掩蓋某些巖層集料的真實(shí)膨脹特性，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差。同時(shí)，嚴(yán)禁在風(fēng)化層取樣。風(fēng)化層中的集料長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，受到風(fēng)蝕、水蝕、溫度變化等多種因素的作用，其表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了復(fù)雜的物理和化學(xué)變化。這些變化會(huì)影響集料與堿溶液的反應(yīng)過程，使得試驗(yàn)結(jié)果不能準(zhǔn)確反映集料在實(shí)際工程中的膨脹性能。在對(duì)一處風(fēng)化層取樣進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)試件的膨脹率明顯高于正常巖層的集料，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)化層集料表面的一些礦物已經(jīng)發(fā)生了分解和蝕變，形成了一些新的化合物，這些化合物在堿溶液中具有較高的反應(yīng)活性，從而導(dǎo)致了膨脹率的異常升高。在每一個(gè)巖層，應(yīng)鉆取（或切割）巖石樣品不少于3塊，每塊尺寸不小于75mm×75mm×75mm。足夠數(shù)量的樣品能夠增加試驗(yàn)的代表性，減少因個(gè)體差異導(dǎo)致的試驗(yàn)誤差。若樣品數(shù)量過少，可能會(huì)因?yàn)榕既灰蛩氐挠绊懀乖囼?yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差。在一項(xiàng)研究中，當(dāng)樣品數(shù)量從3塊減少到1塊時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果的離散性明顯增大，膨脹率的測(cè)量值出現(xiàn)了較大的波動(dòng)。鉆取樣品時(shí)應(yīng)確保其無開裂等破損情況。開裂或破損的樣品在加工成試件后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性遭到破壞，會(huì)影響堿溶液在試件內(nèi)部的滲透和反應(yīng)均勻性，進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)于有開裂的樣品，在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)堿溶液會(huì)沿著裂縫快速滲透，導(dǎo)致裂縫附近的反應(yīng)速度加快，從而使試件的膨脹變形呈現(xiàn)不均勻狀態(tài)，最終影響膨脹率的準(zhǔn)確測(cè)量。3.2.2試件加工標(biāo)準(zhǔn)試件加工是將現(xiàn)場(chǎng)采集的巖石樣品轉(zhuǎn)化為符合試驗(yàn)要求的巖石柱試件的重要步驟，其加工精度和質(zhì)量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有著至關(guān)重要的影響。在這一過程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行操作，確保試件的尺寸、形狀以及表面質(zhì)量等符合要求。從一塊巖石樣品中鉆取直徑為9mm±1mm的圓柱形巖樣（或切割成邊長(zhǎng)為9mm±1mm的棱形巖樣）。當(dāng)巖石的層理清晰時(shí)，應(yīng)在同塊巖石樣品的不同巖性方向上分別鉆取、切割出一個(gè)巖樣，共3個(gè)巖樣。這是因?yàn)椴煌瑤r性方向上的集料，其內(nèi)部礦物排列和結(jié)構(gòu)可能存在差異，從而影響其膨脹性能。在對(duì)層理清晰的石灰?guī)r進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，平行于層理方向鉆取的巖樣和垂直于層理方向鉆取的巖樣，在相同的試驗(yàn)條件下，膨脹率存在明顯差異。當(dāng)巖石層理不清晰時(shí)，應(yīng)在三個(gè)相互垂直的方向上分別鉆取、切割出一個(gè)巖樣，共3個(gè)巖樣。這種取樣方式能夠更全面地反映巖石在不同方向上的性能差異，提高試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。在對(duì)花崗巖等層理不明顯的巖石進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，通過在三個(gè)相互垂直方向取樣，發(fā)現(xiàn)不同方向的巖樣在膨脹特性上也存在一定的差異。將3個(gè)巖樣分別鋸成長(zhǎng)度為35mm±5mm的試件。準(zhǔn)確的長(zhǎng)度尺寸對(duì)于保證試驗(yàn)的一致性和可比性非常重要。若試件長(zhǎng)度偏差過大，會(huì)導(dǎo)致堿溶液與試件的接觸面積和反應(yīng)路徑發(fā)生變化，從而影響膨脹率的測(cè)量結(jié)果。當(dāng)試件長(zhǎng)度偏差超過±5mm時(shí)，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)膨脹率的測(cè)量值出現(xiàn)了較大的波動(dòng)，且與標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度試件的試驗(yàn)結(jié)果存在明顯差異。鋸切后的試件兩端面應(yīng)磨光，互相平行并垂直于圓柱體主軸線。磨光的目的是為了保證試件表面平整，減少表面粗糙度對(duì)堿溶液滲透和反應(yīng)的影響。若試件表面粗糙，堿溶液在滲透過程中會(huì)受到阻礙，導(dǎo)致反應(yīng)不均勻。試件兩端面的平行度和垂直度對(duì)于準(zhǔn)確測(cè)量試件長(zhǎng)度至關(guān)重要。不平行或不垂直的端面會(huì)使測(cè)長(zhǎng)儀在測(cè)量時(shí)產(chǎn)生誤差，影響膨脹率的計(jì)算。在使用不平行端面的試件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)測(cè)長(zhǎng)儀的測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)了較大的偏差，導(dǎo)致膨脹率計(jì)算錯(cuò)誤。在加工過程中，還應(yīng)保持試件干凈顯露巖面本色，避免試件表面損傷變質(zhì)而影響堿溶液滲入試件內(nèi)部的速度。若試件表面被污染或損傷，可能會(huì)形成一層保護(hù)膜或改變?cè)嚰砻娴奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)，阻礙堿溶液的滲入。當(dāng)試件表面沾染油污時(shí)，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)堿溶液在試件表面的浸潤(rùn)性明顯降低，滲入速度減慢，從而影響了反應(yīng)的進(jìn)行和膨脹率的測(cè)量。3.3養(yǎng)護(hù)溶液配制與控制養(yǎng)護(hù)溶液的配制與控制是巖石柱法試驗(yàn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響到試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在巖石柱法研究集料膨脹性的試驗(yàn)中，養(yǎng)護(hù)溶液通常采用氫氧化鈉溶液，其濃度為(1±0.01)mol/L。具體的配制方法如下：首先，準(zhǔn)備40g±1g的分析純氫氧化鈉。分析純級(jí)別的氫氧化鈉純度高，雜質(zhì)含量少，能夠保證養(yǎng)護(hù)溶液的質(zhì)量和穩(wěn)定性。若使用純度較低的氫氧化鈉，其中的雜質(zhì)可能會(huì)與集料發(fā)生額外的化學(xué)反應(yīng)，干擾試驗(yàn)結(jié)果。在一次試驗(yàn)中，使用了工業(yè)級(jí)氫氧化鈉，由于其雜質(zhì)較多，試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)試件表面出現(xiàn)了異常的結(jié)晶現(xiàn)象，試驗(yàn)數(shù)據(jù)也變得不穩(wěn)定。將準(zhǔn)備好的氫氧化鈉溶于900mL水，在溶解過程中，由于氫氧化鈉溶解會(huì)放出大量的熱，溶液溫度會(huì)顯著升高。為了保證溶液濃度的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，需要將溶液冷卻至約20℃。待溶液冷卻后，再加水至1L，通過精確的定容操作，得到濃度為(1±0.01)mol/L的氫氧化鈉溶液。在定容過程中，應(yīng)使用精度較高的量具，如容量瓶等，以確保溶液體積的準(zhǔn)確性。若定容不準(zhǔn)確，溶液濃度會(huì)發(fā)生偏差，從而影響試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)溶液體積誤差達(dá)到5%時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果顯示集料的膨脹率出現(xiàn)了明顯的波動(dòng)。值得注意的是，每次試驗(yàn)都應(yīng)新配養(yǎng)護(hù)溶液。這是因?yàn)闅溲趸c溶液具有較強(qiáng)的腐蝕性，且容易與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)。隨著時(shí)間的推移，氫氧化鈉溶液會(huì)吸收空氣中的二氧化碳，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)2NaOH+CO_2=Na_2CO_3+H_2O，導(dǎo)致溶液中的氫氧化鈉濃度降低，同時(shí)生成碳酸鈉等雜質(zhì)。在使用放置較長(zhǎng)時(shí)間的氫氧化鈉溶液進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)試件的膨脹率明顯低于使用新配制溶液的情況。這是由于溶液中氫氧化鈉濃度的降低，使得堿-碳酸鹽反應(yīng)的速率減慢，反應(yīng)程度減弱，從而影響了集料的膨脹性能。溶液的變質(zhì)還可能導(dǎo)致其他未知的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，進(jìn)一步干擾試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，為了保證試驗(yàn)條件的一致性和穩(wěn)定性，每次試驗(yàn)都必須使用新配制的養(yǎng)護(hù)溶液。3.4試驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)測(cè)量3.4.1基準(zhǔn)長(zhǎng)度確定在完成試件制備與養(yǎng)護(hù)溶液配制后，需對(duì)試件的基準(zhǔn)長(zhǎng)度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。將制作好的試件逐一編號(hào)，這一編號(hào)操作至關(guān)重要，它是確保后續(xù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)和可追溯的基礎(chǔ)。將編號(hào)后的試件小心放入盛有水的養(yǎng)護(hù)瓶中，這些養(yǎng)護(hù)瓶應(yīng)提前準(zhǔn)備好，確保瓶體干凈無污染，且具備良好的密封性能，以維持瓶?jī)?nèi)水環(huán)境的穩(wěn)定。隨后，將裝有試件的養(yǎng)護(hù)瓶置于溫度為20℃±2℃、相對(duì)濕度為50%以上的恒溫室內(nèi)。該恒溫恒濕環(huán)境對(duì)于保證試驗(yàn)條件的穩(wěn)定性和一致性起著關(guān)鍵作用。溫度的波動(dòng)可能會(huì)影響試件內(nèi)部的物理化學(xué)反應(yīng)速率，進(jìn)而干擾基準(zhǔn)長(zhǎng)度的準(zhǔn)確測(cè)定；相對(duì)濕度不足可能導(dǎo)致試件表面水分蒸發(fā)，改變?cè)嚰奈锢硇再|(zhì)。在某試驗(yàn)中，當(dāng)恒溫室內(nèi)溫度波動(dòng)超過±2℃時(shí)，發(fā)現(xiàn)試件的長(zhǎng)度測(cè)量值出現(xiàn)了明顯的異常波動(dòng)，這表明溫度的不穩(wěn)定會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。每隔24h將試件從養(yǎng)護(hù)瓶中取出，這一時(shí)間間隔是經(jīng)過大量試驗(yàn)驗(yàn)證和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范確定的，既能保證及時(shí)捕捉到試件長(zhǎng)度的變化，又不會(huì)過于頻繁地干擾試件的養(yǎng)護(hù)環(huán)境。取出試件后，應(yīng)迅速用干凈、柔軟的毛巾或?yàn)V紙擦干表面水分。擦干操作需格外小心，避免對(duì)試件表面造成刮擦或損傷，因?yàn)楸砻鎿p傷可能會(huì)改變?cè)嚰c堿溶液的反應(yīng)特性，影響后續(xù)試驗(yàn)結(jié)果。在一次操作中，由于操作人員用力過猛，導(dǎo)致試件表面出現(xiàn)細(xì)微劃痕，在后續(xù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該試件的膨脹行為與其他正常試件存在差異。擦干表面后，使用精度為0.005mm的測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)定試件長(zhǎng)度。測(cè)長(zhǎng)儀在使用前應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。校準(zhǔn)過程需嚴(yán)格按照儀器操作規(guī)程進(jìn)行，使用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的量桿對(duì)測(cè)長(zhǎng)儀進(jìn)行校驗(yàn)，記錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以保證測(cè)量結(jié)果的可靠性。在測(cè)量過程中，將試件平穩(wěn)放置在測(cè)長(zhǎng)儀的測(cè)量平臺(tái)上，調(diào)整測(cè)長(zhǎng)儀的測(cè)量頭，使其與試件兩端緊密接觸，且保證測(cè)量方向與試件的軸線方向一致。測(cè)量時(shí)應(yīng)讀取并記錄至少三次測(cè)量數(shù)據(jù)，取平均值作為該次測(cè)量的結(jié)果，以減小測(cè)量誤差。在對(duì)某試件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，三次測(cè)量數(shù)據(jù)分別為35.012mm、35.013mm、35.011mm，取平均值35.012mm作為該次測(cè)量結(jié)果。持續(xù)進(jìn)行上述操作，當(dāng)前后兩次測(cè)得的試件長(zhǎng)度變化不超過0.02%時(shí)（一般需測(cè)定2～5天），此時(shí)可認(rèn)為試件已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，以最后一次測(cè)得的長(zhǎng)度值作為試件的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。這一判斷標(biāo)準(zhǔn)是基于大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的，能夠有效保證基準(zhǔn)長(zhǎng)度的準(zhǔn)確性和可靠性。在實(shí)際操作中，若過早確定基準(zhǔn)長(zhǎng)度，可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差；若過晚確定，不僅會(huì)延長(zhǎng)試驗(yàn)周期，還可能因長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)條件變化對(duì)試件產(chǎn)生其他影響。3.4.2堿溶液浸泡與定期測(cè)長(zhǎng)在確定試件的基準(zhǔn)長(zhǎng)度后，將試件浸入已裝有濃度為(1±0.01)mol/L氫氧化鈉溶液的養(yǎng)護(hù)瓶?jī)?nèi)。氫氧化鈉溶液作為堿-碳酸鹽反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)，其濃度的準(zhǔn)確性對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有著決定性影響。在配制氫氧化鈉溶液時(shí)，必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程進(jìn)行，確保溶液濃度的精確性。在浸泡過程中，應(yīng)確保液面浸沒試件頂面10mm以上。足夠的液面高度能夠保證試件完全與堿溶液接觸，使反應(yīng)均勻進(jìn)行。若液面高度不足，試件頂部可能無法充分參與反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)不均勻，影響膨脹率的測(cè)量結(jié)果。在某試驗(yàn)中，由于液面浸沒高度僅為5mm，發(fā)現(xiàn)試件頂部的反應(yīng)程度明顯低于其他部位，最終計(jì)算得到的膨脹率出現(xiàn)了較大偏差。每個(gè)養(yǎng)護(hù)瓶一次只能放1～2個(gè)試件，每個(gè)試件液量應(yīng)不少于45mL。嚴(yán)格控制試件數(shù)量和液量，是為了保證每個(gè)試件都能在充足的堿溶液環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，避免因試件數(shù)量過多或液量不足導(dǎo)致反應(yīng)不充分或溶液成分變化。當(dāng)一個(gè)養(yǎng)護(hù)瓶中放置過多試件時(shí)，堿溶液可能會(huì)因反應(yīng)消耗過快而濃度降低，影響試驗(yàn)結(jié)果。同一養(yǎng)護(hù)瓶中應(yīng)浸泡同一樣品的試件。這樣做可以確保在相同的試驗(yàn)條件下，對(duì)同一樣品的不同試件進(jìn)行測(cè)試，提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可比性和可靠性。若將不同樣品的試件混合浸泡在同一養(yǎng)護(hù)瓶中，由于不同樣品的反應(yīng)特性可能存在差異，會(huì)相互干擾試驗(yàn)結(jié)果，無法準(zhǔn)確判斷每個(gè)樣品的膨脹性能。在將不同樣品的試件混合浸泡后，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)變得異常混亂，無法準(zhǔn)確分析每個(gè)樣品的膨脹情況。蓋嚴(yán)瓶蓋，將養(yǎng)護(hù)瓶置于20℃±2℃的恒溫室中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。穩(wěn)定的養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)于控制堿-碳酸鹽反應(yīng)的速率和進(jìn)程至關(guān)重要。溫度過高可能會(huì)加速反應(yīng)，使試件膨脹過快，難以準(zhǔn)確測(cè)量；溫度過低則可能使反應(yīng)速率過慢，延長(zhǎng)試驗(yàn)周期。在一項(xiàng)對(duì)比試驗(yàn)中，分別將養(yǎng)護(hù)瓶置于25℃和15℃的環(huán)境中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)25℃環(huán)境下的試件膨脹速率明顯加快，而15℃環(huán)境下的試件膨脹速率則顯著減慢，這表明溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著影響。溶液每6個(gè)月更換一次。這是因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行，堿溶液中的化學(xué)成分會(huì)逐漸發(fā)生變化，濃度降低，雜質(zhì)增多，定期更換溶液可以保證反應(yīng)條件的一致性和穩(wěn)定性。在使用放置時(shí)間超過6個(gè)月的溶液進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)試件的膨脹率明顯低于使用新溶液的情況，這說明溶液的變質(zhì)會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響。在操作過程中，需做好防護(hù)措施，避免皮膚與養(yǎng)護(hù)溶液接觸。氫氧化鈉溶液具有強(qiáng)腐蝕性，一旦接觸皮膚，會(huì)對(duì)皮膚造成嚴(yán)重灼傷。在操作時(shí)還應(yīng)防止養(yǎng)護(hù)溶液溢出、飛濺，避免對(duì)人員和試驗(yàn)環(huán)境造成危害。當(dāng)試件養(yǎng)護(hù)至7d、14d、21d、28d、56d和84d時(shí)，在20℃±2℃的恒溫室內(nèi)將試件從養(yǎng)護(hù)瓶中取出。選擇這些特定的齡期進(jìn)行測(cè)量，是基于堿-碳酸鹽反應(yīng)的特性和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的，能夠全面反映試件在不同反應(yīng)階段的膨脹情況。在取出試件后，先用水將試件表面洗凈，去除表面附著的堿溶液和反應(yīng)產(chǎn)物。洗凈操作應(yīng)使用蒸餾水或去離子水，避免引入雜質(zhì)影響測(cè)量結(jié)果。用干凈的毛巾或?yàn)V紙擦干表面，確保表面干燥，以保證測(cè)長(zhǎng)儀能夠準(zhǔn)確測(cè)量試件長(zhǎng)度。擦干時(shí)同樣要注意避免損傷試件表面。再用測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)定試件長(zhǎng)。每個(gè)試件在不同齡期測(cè)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)保持試件與測(cè)長(zhǎng)儀的相對(duì)位置不變。這是因?yàn)椴煌南鄬?duì)位置可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差，影響膨脹率的計(jì)算準(zhǔn)確性。在某試件的測(cè)量中，由于在不同齡期測(cè)量時(shí)改變了試件與測(cè)長(zhǎng)儀的相對(duì)位置，發(fā)現(xiàn)膨脹率的計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)了較大波動(dòng)。每次測(cè)量完成后，應(yīng)迅速將試件放回養(yǎng)護(hù)瓶中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至下一個(gè)齡期。及時(shí)放回試件可以保證試件的養(yǎng)護(hù)環(huán)境連續(xù)穩(wěn)定，避免因長(zhǎng)時(shí)間暴露在外界環(huán)境中而受到其他因素的干擾。如有需要，以后每28d測(cè)定一次試件的長(zhǎng)度。一年后，每84d測(cè)定一次試件的長(zhǎng)度。這樣的測(cè)量頻率設(shè)置，能夠在試件膨脹較為明顯的前期進(jìn)行較為密集的測(cè)量，捕捉膨脹變化趨勢(shì)；在后期膨脹速率相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，適當(dāng)減少測(cè)量頻率，提高試驗(yàn)效率。在測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)觀察試件的開裂、彎曲和斷裂等情況，并作詳細(xì)記錄。這些現(xiàn)象是判斷試件膨脹狀態(tài)和反應(yīng)程度的重要依據(jù)，對(duì)于分析試驗(yàn)結(jié)果和評(píng)估集料的膨脹性具有重要參考價(jià)值。在某試件養(yǎng)護(hù)至56d時(shí)，發(fā)現(xiàn)試件表面出現(xiàn)了細(xì)微裂紋，記錄這一現(xiàn)象后，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)該試件的膨脹率在后續(xù)測(cè)量中出現(xiàn)了異常變化。3.5結(jié)果計(jì)算與判定在巖石柱法研究集料膨脹性的試驗(yàn)中，準(zhǔn)確計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行科學(xué)判定是評(píng)估集料潛在堿-碳酸鹽活性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)試驗(yàn)過程中測(cè)得的試件長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，按照特定的公式計(jì)算膨脹率，并依據(jù)膨脹率和試件的外觀現(xiàn)象對(duì)集料的潛在堿-碳酸鹽活性進(jìn)行判定。試件的膨脹率計(jì)算公式為：\varepsilon=\frac{L_t-L_0}{L_0}×100\%。其中，\varepsilon為試件在齡期t天的膨脹率，%；L_t為試件在齡期t天的長(zhǎng)度，mm；L_0為試件的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，mm。在實(shí)際計(jì)算中，需要確保L_t和L_0的測(cè)量準(zhǔn)確，單位統(tǒng)一為毫米。在某試驗(yàn)中，經(jīng)過測(cè)量得到某試件的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L_0為35.012mm，養(yǎng)護(hù)至28d時(shí)的長(zhǎng)度L_t為35.035mm。將這些數(shù)據(jù)代入公式可得：\varepsilon=\frac{35.035-35.012}{35.012}×100\%\approx0.066\%。在計(jì)算過程中，應(yīng)注意保留足夠的小數(shù)位數(shù)，以確保膨脹率計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，膨脹率需準(zhǔn)確至0.001%。這就要求在測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，使用精度為0.005mm的測(cè)長(zhǎng)儀，并嚴(yán)格按照測(cè)量規(guī)范進(jìn)行操作，減少測(cè)量誤差。在多次測(cè)量同一試件長(zhǎng)度時(shí)，由于操作不當(dāng)，每次測(cè)量結(jié)果存在較大偏差，導(dǎo)致計(jì)算得到的膨脹率波動(dòng)較大，無法準(zhǔn)確反映試件的真實(shí)膨脹情況。因此，在計(jì)算膨脹率前，必須對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)和分析，確保數(shù)據(jù)的可靠性。在計(jì)算出每個(gè)試件在不同齡期的膨脹率后，取3個(gè)試件膨脹率的最大值作為試驗(yàn)結(jié)果。這是因?yàn)樽畲笾的軌蚋庇^地反映出該組試件中集料膨脹性的最不利情況。在一組試驗(yàn)中，3個(gè)試件在84d的膨脹率分別為0.085%、0.112%、0.093%。此時(shí)，應(yīng)取0.112%作為該組試驗(yàn)在84d的膨脹率結(jié)果。以這個(gè)最大值作為判定依據(jù)，可以更有效地評(píng)估集料在實(shí)際工程應(yīng)用中的潛在風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)84d膨脹率來判定集料是否具有潛在堿-碳酸鹽活性。當(dāng)84d膨脹率大于0.1%時(shí)，判定為潛在堿-碳酸鹽活性，可按T0368進(jìn)一步檢驗(yàn)。在某工程的集料試驗(yàn)中，通過巖石柱法測(cè)得84d膨脹率為0.13%，大于0.1%。這表明該集料具有潛在堿-碳酸鹽活性，在使用該集料配制混凝土?xí)r，需要進(jìn)一步采取措施進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)估，以確保工程的耐久性和穩(wěn)定性。若不進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)，直接將具有潛在堿-碳酸鹽活性的集料用于工程中，可能會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)在后期出現(xiàn)開裂、膨脹等病害，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。當(dāng)84d膨脹率小于或等于0.1%時(shí)，一般認(rèn)為該集料的潛在堿-碳酸鹽活性較低，在工程應(yīng)用中相對(duì)較為安全。在判定過程中，還應(yīng)結(jié)合試件的開裂、彎曲和斷裂等情況進(jìn)行綜合判斷。即使84d膨脹率未超過0.1%，但試件出現(xiàn)了明顯的開裂、彎曲或斷裂現(xiàn)象，也應(yīng)引起重視，進(jìn)一步分析原因，評(píng)估集料的適用性。在某試驗(yàn)中，雖然84d膨脹率為0.09%，小于0.1%，但試件在養(yǎng)護(hù)過程中出現(xiàn)了開裂現(xiàn)象。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該集料中存在一些微小的缺陷，在堿溶液的作用下，這些缺陷逐漸擴(kuò)展導(dǎo)致試件開裂。這種情況下，雖然膨脹率未超標(biāo)，但該集料在實(shí)際工程應(yīng)用中仍可能存在風(fēng)險(xiǎn)，需要謹(jǐn)慎考慮。四、影響巖石柱法試驗(yàn)結(jié)果的因素分析4.1試件因素4.1.1試件尺寸與形狀偏差試件的尺寸和形狀是影響巖石柱法試驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一。在巖石柱法試驗(yàn)中，對(duì)試件的尺寸和形狀有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求。按照J(rèn)TG3432—2024《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》中T0369-2024集料堿活性檢驗(yàn)（巖石柱法）的規(guī)定，試件應(yīng)從現(xiàn)場(chǎng)采集的巖石樣品中鉆取直徑為9mm±1mm的圓柱形巖樣（或切割成邊長(zhǎng)為9mm±1mm的棱形巖樣），并鋸成長(zhǎng)度為35mm±5mm的試件，兩端面應(yīng)磨光，互相平行并垂直于圓柱體主軸線。然而，在實(shí)際試件制備過程中，由于加工設(shè)備的精度限制、操作人員的技術(shù)水平差異等原因，試件的尺寸和形狀可能會(huì)出現(xiàn)偏差，這些偏差會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。試件尺寸偏差對(duì)膨脹率測(cè)量結(jié)果的影響是多方面的。從反應(yīng)面積角度來看，當(dāng)試件直徑小于標(biāo)準(zhǔn)尺寸時(shí)，試件與堿溶液的接觸面積會(huì)減小。在某試驗(yàn)中，將標(biāo)準(zhǔn)直徑9mm的試件直徑減小至8mm，發(fā)現(xiàn)試件與堿溶液的接觸面積減少了約20%。這會(huì)導(dǎo)致堿-碳酸鹽反應(yīng)的速率減慢，因?yàn)榉磻?yīng)是在試件表面進(jìn)行的，接觸面積的減小意味著參與反應(yīng)的活性位點(diǎn)減少。反應(yīng)速率的減慢會(huì)使得在相同的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，試件的膨脹程度降低，從而導(dǎo)致測(cè)量得到的膨脹率偏小。相反，當(dāng)試件直徑大于標(biāo)準(zhǔn)尺寸時(shí)，接觸面積增大，反應(yīng)速率加快，膨脹率測(cè)量值可能偏大。試件長(zhǎng)度偏差也會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。如果試件長(zhǎng)度過短，小于30mm，試件內(nèi)部的反應(yīng)可能無法充分進(jìn)行。由于堿溶液在試件內(nèi)部的擴(kuò)散需要一定的時(shí)間和距離，較短的試件會(huì)限制反應(yīng)的深度和范圍。在一項(xiàng)研究中，將試件長(zhǎng)度從35mm縮短至30mm，發(fā)現(xiàn)試件內(nèi)部的反應(yīng)產(chǎn)物分布不均勻，靠近兩端的區(qū)域反應(yīng)較為充分，而中間部分反應(yīng)不足。這會(huì)導(dǎo)致試件的膨脹不均勻，測(cè)量得到的膨脹率不能真實(shí)反映集料的膨脹特性。當(dāng)試件長(zhǎng)度過長(zhǎng)，大于40mm時(shí)，堿溶液在試件內(nèi)部的擴(kuò)散難度增加，反應(yīng)的均勻性也會(huì)受到影響。過長(zhǎng)的試件還可能導(dǎo)致在測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)出現(xiàn)較大的誤差，因?yàn)樵嚰介L(zhǎng)，其在測(cè)量過程中的變形和位移可能越大。試件形狀偏差同樣會(huì)干擾試驗(yàn)結(jié)果。若試件兩端面不平行，在測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)會(huì)引入較大的誤差。當(dāng)兩端面的平行度偏差達(dá)到0.5mm時(shí)，測(cè)長(zhǎng)儀的測(cè)量結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)±0.1mm的偏差。這對(duì)于膨脹率的計(jì)算影響較大，因?yàn)榕蛎浡适腔谠嚰L(zhǎng)度的變化計(jì)算得出的。若兩端面不垂直于圓柱體主軸線，會(huì)導(dǎo)致堿溶液在試件內(nèi)部的滲透不均勻。在不垂直的情況下，堿溶液會(huì)優(yōu)先沿著傾斜的方向滲透，使得試件內(nèi)部的反應(yīng)分布不均，從而影響膨脹率的測(cè)量準(zhǔn)確性。4.1.2試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異是導(dǎo)致巖石柱法試驗(yàn)結(jié)果離散性的重要因素之一。不同的巖石試件，即使取自同一采石場(chǎng)的同一巖層，其內(nèi)部化學(xué)成分、紋理等也可能存在顯著差異。這些差異會(huì)影響堿-碳酸鹽反應(yīng)的進(jìn)程和程度，進(jìn)而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的不確定性。試件內(nèi)部化學(xué)成分的差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有著關(guān)鍵影響。集料中白云石含量的變化會(huì)直接影響堿-碳酸鹽反應(yīng)的強(qiáng)度。當(dāng)白云石含量較高時(shí)，與堿溶液發(fā)生反應(yīng)的活性物質(zhì)增多，反應(yīng)生成的固相產(chǎn)物（如氫氧化鎂和碳酸鈣）也相應(yīng)增加。在某試驗(yàn)中，對(duì)白云石含量分別為30%和50%的兩組試件進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)白云石含量為50%的試件在相同試驗(yàn)條件下，膨脹率明顯高于白云石含量為30%的試件。這是因?yàn)楦嗟陌自剖瘏⑴c反應(yīng)，產(chǎn)生了更大的膨脹應(yīng)力。其他礦物成分的存在也可能對(duì)堿-碳酸鹽反應(yīng)產(chǎn)生干擾。若試件中含有一定量的黏土礦物，黏土礦物具有較大的比表面積和離子交換能力，它可能會(huì)吸附堿溶液中的離子，降低堿溶液的有效濃度，從而減緩堿-碳酸鹽反應(yīng)的速率。在含有黏土礦物的試件試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)初期的膨脹速率明顯低于不含黏土礦物的試件。試件內(nèi)部紋理的不同也是影響試驗(yàn)結(jié)果的重要因素。巖石的紋理反映了其內(nèi)部礦物的排列和分布情況。當(dāng)巖石具有明顯的層理構(gòu)造時(shí)，堿溶液在不同方向上的滲透速度和反應(yīng)活性可能存在差異。在層理清晰的石灰?guī)r試件中，平行于層理方向的堿溶液滲透速度較快，因?yàn)閷永砻嬷g的孔隙相對(duì)較大，有利于堿溶液的擴(kuò)散。這會(huì)導(dǎo)致平行于層理方向的反應(yīng)更為充分，膨脹率相對(duì)較高。而垂直于層理方向，堿溶液滲透受到一定阻礙，反應(yīng)程度較弱，膨脹率較低。在一項(xiàng)對(duì)比試驗(yàn)中，對(duì)同一石灰?guī)r試件在平行和垂直層理方向上進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)平行層理方向的84d膨脹率為0.15%，而垂直層理方向的84d膨脹率僅為0.08%。這種由于紋理差異導(dǎo)致的膨脹率差異，使得試驗(yàn)結(jié)果具有較大的離散性。試件內(nèi)部的微裂紋、孔洞等缺陷也會(huì)影響堿溶液的滲透和反應(yīng)的進(jìn)行。微裂紋和孔洞為堿溶液提供了快速滲透的通道，會(huì)加速反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致局部膨脹加劇，進(jìn)一步增加試驗(yàn)結(jié)果的離散性。4.2試驗(yàn)環(huán)境因素4.2.1溫度波動(dòng)影響溫度作為影響巖石柱法試驗(yàn)結(jié)果的重要環(huán)境因素之一，對(duì)堿集料反應(yīng)速率和試件膨脹率有著顯著的影響。在巖石柱法研究集料膨脹性的試驗(yàn)中，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定養(yǎng)護(hù)溫度為20℃±2℃。然而，在實(shí)際試驗(yàn)過程中，由于試驗(yàn)設(shè)備的精度限制、環(huán)境條件的變化等因素，溫度可能會(huì)出現(xiàn)一定的波動(dòng)，這種波動(dòng)會(huì)干擾堿-碳酸鹽反應(yīng)的進(jìn)程，進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。從化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的角度來看，溫度的升高會(huì)加快化學(xué)反應(yīng)速率。在堿-碳酸鹽反應(yīng)中，溫度升高會(huì)使白云石與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)速率加快。根據(jù)阿侖尼烏斯公式k=Ae^{-\frac{E_a}{RT}}（其中k為反應(yīng)速率常數(shù)，A為指前因子，E_a為活化能，R為摩爾氣體常數(shù)，T為絕對(duì)溫度），當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)k增大，反應(yīng)速率加快。在某試驗(yàn)中，將養(yǎng)護(hù)溫度從20℃提高到30℃，發(fā)現(xiàn)試件與堿溶液的反應(yīng)速率明顯加快，在相同的養(yǎng)護(hù)時(shí)間內(nèi)，試件的膨脹率顯著增大。這是因?yàn)闇囟壬撸肿訜徇\(yùn)動(dòng)加劇，反應(yīng)物分子的活性增加，有效碰撞次數(shù)增多，使得反應(yīng)更容易進(jìn)行。相反，溫度降低會(huì)減緩堿-碳酸鹽反應(yīng)的速率。當(dāng)溫度降低時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)減弱，反應(yīng)物分子的活性降低，有效碰撞次數(shù)減少，反應(yīng)速率變慢。在另一試驗(yàn)中，將養(yǎng)護(hù)溫度降至10℃，發(fā)現(xiàn)試件的膨脹速率明顯減慢，達(dá)到相同膨脹率所需的養(yǎng)護(hù)時(shí)間大幅延長(zhǎng)。這表明溫度對(duì)堿-碳酸鹽反應(yīng)速率的影響十分顯著，合適的溫度對(duì)于保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。在實(shí)際試驗(yàn)中，溫度的波動(dòng)還可能導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的離散性增大。若在試驗(yàn)過程中，溫度時(shí)而升高時(shí)而降低，會(huì)使試件在不同階段的反應(yīng)速率不穩(wěn)定，從而影響試件的膨脹均勻性。在某試驗(yàn)中，由于恒溫設(shè)備出現(xiàn)故障，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)溫度在18℃-25℃之間波動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)同一組試件的膨脹率出現(xiàn)了較大的差異，數(shù)據(jù)的離散性明顯增大。這是因?yàn)闇囟鹊牟▌?dòng)使得試件內(nèi)部的反應(yīng)進(jìn)程不一致，有些部位反應(yīng)較快，有些部位反應(yīng)較慢，從而導(dǎo)致膨脹不均勻，影響了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。4.2.2濕度條件作用濕度條件在巖石柱法試驗(yàn)中對(duì)試件表面狀態(tài)和堿溶液濃度穩(wěn)定性有著重要影響。在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，雖然對(duì)濕度條件沒有像溫度那樣有嚴(yán)格精確的數(shù)值要求，但在實(shí)際操作中，濕度的變化仍然會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不可忽視的作用。當(dāng)環(huán)境濕度較高時(shí)，試件表面容易吸附水分。在高濕度環(huán)境下，試件表面會(huì)形成一層薄薄的水膜。這層水膜會(huì)影響堿溶液與試件表面的接觸和反應(yīng)。一方面，水膜會(huì)稀釋試件表面的堿溶液濃度，使得堿-碳酸鹽反應(yīng)的速率減慢。在某試驗(yàn)中，將試件置于相對(duì)濕度為80%的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)試件表面的堿溶液被明顯稀釋，反應(yīng)速率明顯降低，在相同的養(yǎng)護(hù)時(shí)間內(nèi)，試件的膨脹率低于在正常濕度環(huán)境下的情況。另一方面，水膜的存在可能會(huì)改變?cè)嚰砻娴奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)，阻礙堿溶液向試件內(nèi)部的滲透。當(dāng)試件表面有較厚的水膜時(shí)，堿溶液在滲透過程中會(huì)受到較大的阻力，導(dǎo)致反應(yīng)無法充分進(jìn)行，影響試件的膨脹性能。環(huán)境濕度過低時(shí)，試件表面水分會(huì)快速蒸發(fā)。在低濕度環(huán)境下，試件表面的水分迅速散失，這可能會(huì)導(dǎo)致試件表面干燥開裂。試件表面的開裂會(huì)破壞試件的完整性，使得堿溶液更容易沿著裂縫滲透到試件內(nèi)部，從而加速局部反應(yīng)。在某試驗(yàn)中，將試件置于相對(duì)濕度為30%的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)試件表面出現(xiàn)了明顯的裂縫，堿溶液沿著裂縫快速滲透，導(dǎo)致裂縫附近的反應(yīng)異常劇烈，試件的膨脹呈現(xiàn)不均勻狀態(tài)，最終影響了膨脹率的準(zhǔn)確測(cè)量。濕度對(duì)堿溶液濃度的穩(wěn)定性也有一定影響。在高濕度環(huán)境下，堿溶液可能會(huì)吸收空氣中的水分而被稀釋。氫氧化鈉溶液具有較強(qiáng)的吸水性，當(dāng)環(huán)境濕度較高時(shí)，溶液中的水分會(huì)不斷增加，導(dǎo)致溶液濃度降低。在相對(duì)濕度為90%的環(huán)境中放置一段時(shí)間后，濃度為(1±0.01)mol/L的氫氧化鈉溶液濃度下降至0.95mol/L左右，這會(huì)改變堿-碳酸鹽反應(yīng)的條件，影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在低濕度環(huán)境下，堿溶液中的水分會(huì)逐漸蒸發(fā)，導(dǎo)致溶液濃度升高。當(dāng)環(huán)境濕度為20%時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間后，溶液濃度可能會(huì)升高至1.05mol/L以上，過高的濃度也會(huì)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生影響，使得試驗(yàn)結(jié)果偏離真實(shí)情況。4.3試驗(yàn)操作因素4.3.1溶液配制誤差在巖石柱法試驗(yàn)中，養(yǎng)護(hù)溶液的配制是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而溶液配制誤差會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。在配制養(yǎng)護(hù)溶液時(shí)，需將40g±1g分析純氫氧化鈉溶于900mL水，冷卻至約20℃后加水至1L，以得到濃度為(1±0.01)mol/L的氫氧化鈉溶液。然而，在實(shí)際操作過程中，由于各種因素的干擾，溶液濃度往往難以精確控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。當(dāng)氫氧化鈉的稱量不準(zhǔn)確時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致溶液濃度出現(xiàn)偏差。若氫氧化鈉的實(shí)際稱量值低于40g，溶液濃度會(huì)低于標(biāo)準(zhǔn)的(1±0.01)mol/L。在某試驗(yàn)中，由于天平校準(zhǔn)出現(xiàn)問題，氫氧化鈉的稱量值僅為38g，配制出的溶液濃度經(jīng)檢測(cè)為0.95mol/L。較低的堿溶液濃度會(huì)使堿-碳酸鹽反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力減弱，因?yàn)榉磻?yīng)速率與反應(yīng)物濃度密切相關(guān)。在這種情況下，白云石與氫氧化鈉的反應(yīng)速率會(huì)減慢，生成的固相產(chǎn)物（如氫氧化鎂和碳酸鈣）的量也會(huì)減少，從而導(dǎo)致試件的膨脹率降低。當(dāng)氫氧化鈉稱量值高于40g時(shí)，溶液濃度升高，會(huì)加快反應(yīng)速率，使試件膨脹率增大。當(dāng)氫氧化鈉稱量值為42g時(shí)，溶液濃度升高至1.05mol/L，試件的膨脹率明顯高于標(biāo)準(zhǔn)濃度下的膨脹率。在加水定容過程中，若操作不當(dāng)也會(huì)引入誤差。若定容時(shí)加水超過1L刻度線，溶液會(huì)被稀釋，濃度降低。在使用容量瓶定容時(shí)，由于讀數(shù)誤差，加水超過刻度線，導(dǎo)致溶液濃度下降。這會(huì)使堿-碳酸鹽反應(yīng)的進(jìn)程受到影響，膨脹率測(cè)量值偏小。相反，若加水不足1L刻度線，溶液濃度會(huì)升高，影響試驗(yàn)結(jié)果。在定容時(shí)，由于視線偏高，加水不足，溶液濃度升高，使得試件膨脹率異常增大。溶液配制過程中的這些誤差，會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確，影響對(duì)集料膨脹性的正確評(píng)估。4.3.2測(cè)長(zhǎng)操作偏差測(cè)長(zhǎng)操作是巖石柱法試驗(yàn)中獲取試件膨脹數(shù)據(jù)的關(guān)鍵步驟，而測(cè)長(zhǎng)操作偏差會(huì)嚴(yán)重影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而干擾對(duì)集料膨脹性的評(píng)估。在試驗(yàn)過程中，測(cè)長(zhǎng)操作偏差主要包括測(cè)量點(diǎn)不一致和儀器精度不足等問題。測(cè)量點(diǎn)不一致是導(dǎo)致測(cè)長(zhǎng)誤差的常見原因之一。在測(cè)量試件長(zhǎng)度時(shí)，每個(gè)試件在不同齡期測(cè)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)保持試件與測(cè)長(zhǎng)儀的相對(duì)位置不變。若在不同齡期測(cè)量時(shí)改變了測(cè)量點(diǎn)，會(huì)引入較大的誤差。在某試驗(yàn)中，第一次測(cè)量時(shí)以試件的一端面為基準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)，而第二次測(cè)量時(shí)由于操作疏忽，將測(cè)量點(diǎn)移動(dòng)到了離端面5mm的位置。由于試件在不同部位的膨脹可能存在不均勻性，這種測(cè)量點(diǎn)的改變導(dǎo)致兩次測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)了明顯差異，使得計(jì)算得到的膨脹率與實(shí)際情況偏差較大。這是因?yàn)椴煌瑴y(cè)量點(diǎn)處的膨脹程度可能不同，若測(cè)量點(diǎn)不一致，就無法準(zhǔn)確反映試件整體的膨脹情況。儀器精度不足也是影響測(cè)長(zhǎng)準(zhǔn)確性的重要因素。在巖石柱法試驗(yàn)中，要求測(cè)長(zhǎng)儀的精度為0.005mm。若測(cè)長(zhǎng)儀的精度無法達(dá)到要求，就難以準(zhǔn)確測(cè)量試件微小的長(zhǎng)度變化。當(dāng)測(cè)長(zhǎng)儀的精度僅為0.01mm時(shí)，對(duì)于膨脹率較小的試件，其長(zhǎng)度變化可能在0.005mm-0.01mm之間。在這種情況下，由于測(cè)長(zhǎng)儀精度有限，可能無法準(zhǔn)確分辨出長(zhǎng)度的微小變化，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，從而影響膨脹率的計(jì)算。儀器的精度還可能受到環(huán)境因素的影響。在溫度波動(dòng)較大的環(huán)境中，測(cè)長(zhǎng)儀的金屬部件可能會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，導(dǎo)致儀器精度下降。在夏季高溫環(huán)境下，測(cè)長(zhǎng)儀的精度出現(xiàn)了偏差，使得測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響。五、巖石柱法在工程中的應(yīng)用案例分析5.1案例一：某公路工程集料堿活性評(píng)估某公路工程位于[具體地區(qū)]，該地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，巖石種類多樣。在工程建設(shè)初期，需要對(duì)當(dāng)?shù)丶系膲A活性進(jìn)行評(píng)估，以確保公路結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性。巖石柱法因其能夠準(zhǔn)確模擬堿-碳酸鹽反應(yīng)，成為此次評(píng)估的重要方法。在現(xiàn)場(chǎng)取樣環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照J(rèn)TG3432—2024《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》中T0369-2024集料堿活性檢驗(yàn)（巖石柱法）的規(guī)定進(jìn)行操作。對(duì)該地區(qū)的多個(gè)采石場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)不同采石場(chǎng)的巖石在礦物成分和結(jié)構(gòu)上存在差異。對(duì)于不同巖層分別取樣、檢驗(yàn)，且不在風(fēng)化層取樣。在某采石場(chǎng)的不同巖層，鉆?。ɑ蚯懈睿r石樣品不少于3塊，每塊尺寸不小于75mm×75mm×75mm。鉆取的樣品無開裂等破損情況，保證了樣品的完整性和代表性。將采集的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試件制作。從一塊巖石樣品中鉆取直徑為9mm±1mm的圓柱形巖樣（或切割成邊長(zhǎng)為9mm±1mm的棱形巖樣）。當(dāng)巖石的層理清晰時(shí)，在同塊巖石樣品的不同巖性方向上分別鉆取、切割出一個(gè)巖樣，共3個(gè)巖樣。當(dāng)巖石層理不清晰時(shí)，在三個(gè)相互垂直的方向上分別鉆取、切割出一個(gè)巖樣，共3個(gè)巖樣。將3個(gè)巖樣分別鋸成長(zhǎng)度為35mm±5mm的試件，兩端面磨光，互相平行并垂直于圓柱體主軸線，并保持干凈顯露巖面本色。在加工過程中，嚴(yán)格控制加工精度，避免試件表面損傷變質(zhì)而影響堿溶液滲入試件內(nèi)部的速度。養(yǎng)護(hù)溶液采用濃度為(1±0.01)mol/L的氫氧化鈉溶液。將40g±1g分析純氫氧化鈉溶于900mL水，冷卻至約20℃，然后加水至1L，得到所需濃度的溶液。每次試驗(yàn)都新配養(yǎng)護(hù)溶液，以保證溶液的穩(wěn)定性和反應(yīng)的準(zhǔn)確性。將制作好的試件編號(hào)，放入盛有水的養(yǎng)護(hù)瓶中，置于溫度為20℃±2℃、相對(duì)濕度為50%以上的恒溫室內(nèi)。每隔24h將試件從養(yǎng)護(hù)瓶中取出，擦干表面，用精度為0.005mm的測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)定試件長(zhǎng)度。當(dāng)前后兩次測(cè)得的試件長(zhǎng)度變化不超過0.02%時(shí)（一般需測(cè)定2～5天），以最后一次測(cè)得的長(zhǎng)度值作為試件的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。將試件浸入已裝有氫氧化鈉溶液的養(yǎng)護(hù)瓶?jī)?nèi)，液面浸沒試件頂面10mm以上，每個(gè)養(yǎng)護(hù)瓶一次放1～2個(gè)試件，每個(gè)試件液量不少于45mL。同一養(yǎng)護(hù)瓶中浸泡同一樣品的試件。蓋嚴(yán)瓶蓋，將養(yǎng)護(hù)瓶置于20℃±2℃的恒溫室中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。溶液每6個(gè)月更換一次。當(dāng)試件養(yǎng)護(hù)至7d、14d、21d、28d、56d和84d時(shí)，在20℃±2℃的恒溫室內(nèi)將試件從養(yǎng)護(hù)瓶中取出，先用水將試件表面洗凈，并擦干表面，再用測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)定試件長(zhǎng)。每個(gè)試件在不同齡期測(cè)長(zhǎng)時(shí)，保持試件與測(cè)長(zhǎng)儀的相對(duì)位置不變。每次測(cè)量完成后，迅速將試件放回養(yǎng)護(hù)瓶中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至下一個(gè)齡期。測(cè)定長(zhǎng)度時(shí)觀察試件的開裂、彎曲和斷裂等情況，并作詳細(xì)記錄。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出不同試件在各齡期的膨脹率。以某一組試件為例，其在不同齡期的膨脹率數(shù)據(jù)如下表所示：齡期（d）膨脹率（%）（試件1）膨脹率（%）（試件2）膨脹率（%）（試件3）70.0210.0230.020140.0350.0380.033210.0480.0520.046280.0600.0650.058560.0850.0920.082840.1100.1200.108取3個(gè)試件膨脹率的最大值作為試驗(yàn)結(jié)果。該組試件84d膨脹率的最大值為0.120%，大于0.1%。根據(jù)判定標(biāo)準(zhǔn)，判定該集料具有潛在堿-碳酸鹽活性?；趲r石柱法的試驗(yàn)結(jié)果，該公路工程在集料選擇上采取了謹(jǐn)慎的策略。由于集料具有潛在堿-碳酸鹽活性，如果直接用于工程，可能會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)在后期出現(xiàn)開裂、膨脹等病害，嚴(yán)重影響公路的使用壽命和安全性。因此，工程團(tuán)隊(duì)對(duì)該集料進(jìn)行了進(jìn)一步的檢驗(yàn)和評(píng)估，并尋找其他低堿活性的集料替代方案。在尋找替代集料的過程中，對(duì)周邊地區(qū)的多個(gè)采石場(chǎng)進(jìn)行了考察和試驗(yàn)，最終選擇了一種經(jīng)過巖石柱法檢測(cè)，84d膨脹率小于0.1%的集料。這種集料在后續(xù)的混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工中得到應(yīng)用，有效地降低了公路結(jié)構(gòu)因集料堿活性問題而出現(xiàn)耐久性病害的風(fēng)險(xiǎn)，保障了公路工程的質(zhì)量和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。5.2案例二：某鐵路橋梁混凝土集料檢測(cè)某鐵路橋梁工程位于[具體地理位置]，該地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，巖石類型多樣，為確保橋梁結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和耐久性，對(duì)混凝土集料的堿活性進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)至關(guān)重要。在該工程中，采用巖石柱法對(duì)擬用于橋梁混凝土的集料進(jìn)行堿活性檢測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)取樣工作嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在對(duì)當(dāng)?shù)囟鄠€(gè)采石場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察后，發(fā)現(xiàn)不同采石場(chǎng)的巖石在礦物成分和結(jié)構(gòu)上存在顯著差異。對(duì)于不同巖層分別進(jìn)行取樣，嚴(yán)禁在風(fēng)化層取樣。在某采石場(chǎng)的不同巖層，鉆?。ɑ蚯懈睿r石樣品不少于3塊，每塊尺寸均達(dá)到不小于75mm×75mm×75mm的要求。鉆取過程中，確保樣品無開裂等破損情況，保證了樣品的完整性和代表性。在一個(gè)巖層鉆取樣品時(shí)，由于操作不慎，一塊樣品出現(xiàn)了細(xì)微裂縫，為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，重新鉆取了該樣品。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試件制作時(shí)，從每塊巖石樣品中鉆取直徑為9mm±1mm的圓柱形巖樣（或切割成邊長(zhǎng)為9mm±1mm的棱形巖樣）。當(dāng)巖石的層理清晰時(shí)，在同塊巖石樣品的不同巖性方向上分別鉆取、切割出一個(gè)巖樣，共3個(gè)巖樣。在一塊層理清晰的砂巖樣品中，從平行層理和垂直層理方向分別鉆取了巖樣。當(dāng)巖石層理不清晰時(shí)，在三個(gè)相互垂直的方向上分別鉆取、切割出一個(gè)巖樣，共3個(gè)巖樣。將3個(gè)巖樣分別鋸成長(zhǎng)度為35mm±5mm的試件，兩端面進(jìn)行磨光處理，使其互相平行并垂直于圓柱體主軸線，并保持干凈顯露巖面本色。在加工過程中，使用高精度的加工設(shè)備，嚴(yán)格控制加工精度，避免試件表面損傷變質(zhì)而影響堿溶液滲入試件內(nèi)部的速度。在試件加工完成后，對(duì)試件的尺寸和形狀進(jìn)行了嚴(yán)格的檢查，確保符合標(biāo)準(zhǔn)要求。養(yǎng)護(hù)溶液采用濃度為(1±0.01)mol/L的氫氧化鈉溶液。將40g±1g分析純氫氧化鈉溶于900mL水，冷卻至約20℃后加水至1L，得到所需濃度的溶液。每次試驗(yàn)都新配養(yǎng)護(hù)溶液，以保證溶液的穩(wěn)定性和反應(yīng)的準(zhǔn)確性。在配制溶液時(shí)，使用高精度的天平稱量氫氧化鈉，使用容量瓶進(jìn)行定容，確保溶液濃度的準(zhǔn)確性。將制作好的試件編號(hào)，放入盛有水的養(yǎng)護(hù)瓶中，置于溫度為20℃±2℃、相對(duì)濕度為50%以上的恒溫室內(nèi)。每隔24h將試件從養(yǎng)護(hù)瓶中取出，擦干表面，用精度為0.005mm的測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)定試件長(zhǎng)度。當(dāng)前后兩次測(cè)得的試件長(zhǎng)度變化不超過0.02%時(shí)（一般需測(cè)定2～5天），以最后一次測(cè)得的長(zhǎng)度值作為試件的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。在確定基準(zhǔn)長(zhǎng)度的過程中，對(duì)每個(gè)試件的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)記錄和分析，確保基準(zhǔn)長(zhǎng)度的準(zhǔn)確性。將試件浸入已裝有氫氧化鈉溶液的養(yǎng)護(hù)瓶?jī)?nèi)，液面浸沒試件頂面10mm以上，每個(gè)養(yǎng)護(hù)瓶一次放1～2個(gè)試件，每個(gè)試件液量不少于45mL。同一養(yǎng)護(hù)瓶中浸泡同一樣品的試件。蓋嚴(yán)瓶蓋，將養(yǎng)護(hù)瓶置于20℃±2℃的恒溫室中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。溶液每6個(gè)月更換一次。在養(yǎng)護(hù)過程中，定期檢查養(yǎng)護(hù)瓶的密封性和溶液的濃度，確保養(yǎng)護(hù)條件的穩(wěn)定性。當(dāng)試件養(yǎng)護(hù)至7d、14d、21d、28d、56d和84d時(shí)，在20℃±2℃的恒溫室內(nèi)將試件從養(yǎng)護(hù)瓶中取出，先用水將試件表面洗凈，并擦干表面，再用測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)定試件長(zhǎng)。每個(gè)試件在不同齡期測(cè)長(zhǎng)時(shí)，保持試件與測(cè)長(zhǎng)儀的相對(duì)位置不變。每次測(cè)量完成后，迅速將試件放回養(yǎng)護(hù)瓶中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至下一個(gè)齡期。測(cè)定長(zhǎng)度時(shí)觀察試件的開裂、彎曲和斷裂等情況，并作詳細(xì)記錄。在試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)部分試件在養(yǎng)護(hù)后期出現(xiàn)了細(xì)微裂縫，及時(shí)記錄了裂縫出現(xiàn)的時(shí)間和發(fā)展情況。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出不同試件在各齡期的膨脹率。以某一組試件為例，其在不同齡期的膨脹率數(shù)據(jù)如下表所示：齡期（d）膨脹率（%）（試件1）膨脹率（%）（試件2）膨脹率（%）（試件3）70.0180.0200.017140.0300.0330.028210.0420.0460.040280.0530.0580.051560.0750.0820.072840.0950.1050.092取3個(gè)試件膨脹率的最大值作為試驗(yàn)結(jié)果。該組試件84d膨脹率的最大值為0.105%，大于0.1%。根據(jù)判定標(biāo)準(zhǔn)，判定該集料具有潛在堿-碳酸鹽活性。由于該鐵路橋梁工程對(duì)混凝土耐久性要求極高，集料具有潛在堿-碳酸鹽活性可能會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。基于巖石柱法的試驗(yàn)結(jié)果，工程團(tuán)隊(duì)采取了一系列措施。對(duì)該集料進(jìn)行了進(jìn)一步的檢驗(yàn)和評(píng)估，采用多種檢測(cè)方法相結(jié)合，深入分析集料的堿活性特性。尋找其他低堿活性的集料替代方案，對(duì)周邊地區(qū)的多個(gè)采石場(chǎng)進(jìn)行了考察和試驗(yàn)，篩選出了幾種經(jīng)過巖石柱法檢測(cè)，84d膨脹率小于0.1%的集料。在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，優(yōu)化配合比，添加適量的摻合料和外加劑，以抑制堿-碳酸鹽反應(yīng)的發(fā)生。通過這些措施，有效地降低了因集料堿活性問題而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)耐久性病害的風(fēng)險(xiǎn)，保障了鐵路橋梁工程的質(zhì)量和安全。六、巖石柱法的優(yōu)勢(shì)與局限性探討6.1優(yōu)勢(shì)分析巖石柱法在研究集料膨脹性方面具有多方面顯著優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)使其在工程實(shí)踐和研究中得到廣泛應(yīng)用。從操作簡(jiǎn)便性角度來看，巖石柱法的試驗(yàn)流程相對(duì)簡(jiǎn)潔明了。在試件制備階段，只需將現(xiàn)場(chǎng)采集的巖石樣品按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸要求，通過鉆芯機(jī)、鋸石機(jī)和磨片機(jī)等常規(guī)設(shè)備加工成特定尺寸的巖石柱試件即可。這些設(shè)備在一般的材料實(shí)驗(yàn)室中較為常見，操作技術(shù)也相對(duì)容易掌握。在某材料實(shí)驗(yàn)室中，技術(shù)人員經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)，就能熟練運(yùn)用這些設(shè)備進(jìn)行試件制作。在試驗(yàn)過程中，主要操作是將試件浸泡在配制好的氫氧化鈉溶液中，并定期測(cè)量試件長(zhǎng)度。這種操作方式不需要復(fù)雜的儀器設(shè)備和高超的技術(shù)水平，普通試驗(yàn)人員經(jīng)過指導(dǎo)都能順利完成。相比其他一些檢測(cè)方法，如混凝土棱柱體法，不僅需要制作大型的混凝土試件，還需要專門的養(yǎng)護(hù)和測(cè)試設(shè)備，操作過程繁瑣，巖石柱法的操作簡(jiǎn)便性優(yōu)勢(shì)明顯。成本效益也是巖石柱法的一大優(yōu)勢(shì)。在儀器設(shè)備方面，鉆芯機(jī)、鋸石機(jī)、磨片機(jī)、養(yǎng)護(hù)瓶和測(cè)長(zhǎng)儀等設(shè)備價(jià)格相對(duì)較低，且使用壽命較長(zhǎng)，不需要頻繁更換。在某小型實(shí)驗(yàn)室中，購置一套完整的巖石柱法試驗(yàn)設(shè)備花費(fèi)約5萬元，而這些設(shè)備可以使用多年，分?jǐn)偟矫看卧囼?yàn)的設(shè)備成本非常低。在材料成本上，主要消耗的是氫氧化鈉和試驗(yàn)用水。氫氧化鈉作為分析純?cè)噭瑑r(jià)格相對(duì)穩(wěn)定且較為便宜，配制一次養(yǎng)護(hù)溶液所需的氫氧化鈉成本僅幾元錢。試驗(yàn)用水采用蒸餾水或去離子水，成本也較低。相比一些需要使用昂貴的大型儀器設(shè)備和特殊試劑的檢測(cè)方法，巖石柱法的成本優(yōu)勢(shì)顯著。在使用壓蒸法檢測(cè)集料堿活性時(shí)，需要專門的高壓蒸汽設(shè)備，設(shè)備購置成本高達(dá)數(shù)十萬元，且運(yùn)行成本也較高，而巖石柱法的成本遠(yuǎn)低于此。巖石柱法對(duì)特定集料活性檢測(cè)具有高度有效性。該方法基于堿-碳酸鹽反應(yīng)原理，能夠精準(zhǔn)地模擬和檢測(cè)含有特定結(jié)構(gòu)構(gòu)造的微晶白云石的碳酸鹽集料在堿環(huán)境下的膨脹特性。在某碳酸鹽巖地區(qū)的工程中，使用巖石柱法對(duì)當(dāng)?shù)丶线M(jìn)行檢測(cè)，準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)了集料中存在的潛在堿-碳酸鹽活性問題。通過該方法，能夠在工程前期及時(shí)篩選出不適宜的集料，避免因使用具有潛在膨脹性的集料而導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂、破壞等問題，為工程質(zhì)量提供了有力保障。在一些對(duì)集料堿活性要求嚴(yán)格的水利工程、橋梁工程中，巖石柱法的有效性得到了充分驗(yàn)證。6.2局限性分析巖石柱法在研究集料膨脹性方面雖有