告别混凝土ASR难题T-FAST测试帮你精准诊断！|凝胶|水泥|混凝土|特纳|粉煤灰|集料

FHWA 化学实验室的研究人员展示了 Turner-Fairbank 骨料敏感性测试 (TFAST)，该测试可准确预测碱硅反应 (ASR) 凝胶的形成，最终有助于防止混凝土开裂。

在开发 TFAST 之前，由吸水的 ASR 凝胶引起的混凝土裂缝的测试并不可靠。此教学视频演示了在化学实验室中执行 TFAST 所需的步骤。

https://www.youtube.com/watch?v=YixrBq_HdbE

特纳-费尔班克公路研究中心碱-硅反应测试

碱-硅反应（ASR）凝胶是混凝土结构中的一种破坏机制。ASR凝胶是由水泥中的碱与某些集料中的二氧化硅反应形成的。凝胶可以吸收水分并膨胀，导致混凝土开裂。

ASR凝胶首次发现于20世纪30年代。并非所有集料都会形成ASR凝胶。确定集料形成ASR凝胶的敏感性的第一个测试方法是在1947年开发的。从那时起，已经进行了许多测试，几乎所有测试都依赖于工程性能的测量，通常是物理膨胀。没有一种测试方法特别有效，因为它们往往既会高估也会低估ASR反应性。

特纳-费尔班克公路研究中心化学实验室开发了一种新的测试方法，可以准确地确定集料中的ASR反应性，并且完全依赖于化学测量。该测试被称为T-FAST（特纳-费尔班克公路研究中心ASR敏感性测试）。它简单易行，只需21天。

与其他标准测试（通常是美国标准测试方法（ASTM）1260和ASTM 1293）一样，T-FAST方法将确定集料中ASR反应性位点的存在。这些是实验室测试；然而，结果并不意味着ASR会在混凝土中形成。ASR凝胶的形成取决于混凝土的碱含量，这主要由水泥的碱含量（从磨机报告中获得）和混凝土中的水泥量决定。其他补充胶凝材料（SCM）也可能产生影响，尽管程度较小。

多年来，业界一直在讨论需要测量集料的碱阈值。阈值是足以触发ASR反应的碱含量水平。到目前为止，还没有这样的测试方法。

TFHRC开发了碱阈值测试（ATT），可以准确地确定混凝土中的碱含量是否足以触发所用集料（粗集料和细集料）中的ASR。该测试类似于T-FAST方法，也在21天内完成。

在之前的测试中，例如，当一种集料被证明具有反应性时，通常的做法是添加SCM，例如粉煤灰，而实际上可能根本不需要。使用粉煤灰还有其他原因，然而，随着粉煤灰供应的减少，新的测试方法意味着只有在真正需要时才会使用粉煤灰。

用于粗集料的T-FAST方法已被美国州公路和运输官员协会（AASHTO）作为临时规范TP144-21所接受。细集料的方法和ATT也已提交给AASHTO以供考虑。

T-FAST视频

联邦公路管理局化学实验室的研究人员演示了T-FAST测试过程，该过程可以准确预测ASR凝胶的形成，最终有助于防止混凝土开裂。在开发T-FAST之前，由吸收水分的ASR凝胶引起的混凝土裂缝的测试结果不可靠。本教学视频演示了在化学实验室中进行T-FAST测试所需的步骤。T-Fast方法介绍

T-Fast方法只需要600克具有代表性的粗细集料样品。只需要对粗集料进行破碎，细集料则直接测试，无需破碎。在破碎粗集料之前，第一步是清洁破碎机。我们会使用少量集料来清洁和冲洗机器，然后再开始破碎样品。这有助于去除之前处理的样品残留的任何材料。如果样品中有颗粒滞留在四分之三英寸筛子上，则将其分离并用破碎机减小尺寸。将破碎后的部分与样品其余部分混合。启动破碎机，并逐渐添加少量集料。准备一套筛子，从上到下顺序排列：8号筛、16号筛、30号筛、50号筛、100号筛，底部是一个盘子。

T-Fast测试步骤

将破碎后的样品倒入筛子中。用手摇动筛子一会儿，然后检查50号筛和100号筛中保留了多少材料。如果数量不足，则需破碎30号筛及以上所有级配的材料，直至获得足够的数量。摇动筛子10分钟，这将有助于更有效地分离不同尺寸的级配。彻底清洗50号筛和100号筛，以去除破碎过程中产生的任何细粒。清洗掉所有细粒后，将这两部分分别放入不同的碗中，并将碗放入保持在100摄氏度的烘箱中干燥至恒重。样品完全干燥后，贴上标签并放入自封袋中。

现在我们已经得到清洁干燥的两部分，可以准备试管了。对于T-Fast，我们需要准备12个试管，分为四组，每组三个试管。在本例中，我将向您展示如何准备用于测试粗集料的试管，因此，在带标签的称量舟中预先称重破碎的样品至关重要。50号筛和100号筛的样品可以使用同一个称量舟称重。

集料级配准备好后，我们可以开始称量氧化钙了。对于前三组试管，称量0.13克氧化钙；对于第二组三支试管，称量0.25克氧化钙；对于第三组试管，称量0.34克氧化钙；对于第四组试管，称量0.25克氧化钙。首先，将氧化钙加入试管中，并确保其均匀地位于试管底部。接下来，我们将加入破碎的集料，同时不要扰动氧化钙。然后，我们将试管放入试管架中，以避免因不必要的移动而扰乱内容物。

使用煮沸后冷却至室温的去离子水，配制500毫升1英寸浓度的氢氧化钠溶液。我们需要称量20克氢氧化钠并将其溶解在500毫升去离子水中。在T-Fast测试中，所有12个试管都需要25毫升1N氢氧化钠溶液。因此，我们测量25毫升，并小心地将溶液加入试管中。注意要沿着试管壁缓慢倒入溶液，以避免扰动试管底部集料和氧化钙。使用试管架可以避免因任何意外移动而扰乱试管内容物。前三组试管放入55摄氏度的烘箱中，而第四组试管则放入80摄氏度的烘箱中保存21天。

我们的样品已经在烘箱中保存了21天，现在是时候分析它们了。这里它们按条件分成三组排列。它们已经冷却到室温，大约需要30分钟。我们已经准备好了真空过滤装置。这里有一个侧臂烧瓶，它连接到真空管线上。在烧瓶口，我们放置一个带有橡胶漏斗适配器的布氏漏斗。在布氏漏斗内，我们放置一个合适直径的玻璃微纤维滤纸。取第一个试管，打开它，并使用刮刀彻底混合内容物，特别注意破坏由于ASR凝胶形成而形成的任何团块。现在，打开真空泵，并将试管内容物缓慢倒入布氏漏斗中的滤纸上。所有液体收集到烧瓶中后，关闭真空泵，并将烧瓶从真空管线上取下。取下橡胶漏斗适配器和漏斗，并将滤液逐渐倒入相应的已标记样品储存管中。重复此过程，直至所有12个试管处理完毕。我们可以对来自相同T-Fast条件的三个样品使用相同的侧臂烧瓶、布氏漏斗和滤纸。为了避免污染，当我们转移到下一个条件时，我们将更换所有这三个部件。样品过滤后，我们可以继续分析它们。

真空过滤

在本例中，我们使用ICP进行分析。但是，也可以使用其他技术，例如WDXRF或AA。无论您使用哪种技术，都必须相应地校准您的仪器。我们通常使用多元素标准品进行校准，该标准品包含铝、钙、钾、镁、硫、硅和钠，以尽可能模拟T-Fast试管内溶液的典型成分。我们准备七个不同浓度范围的标准品和一个对照标准品。打开ICP机器后，第一步是用标准品进行校准。我们这里有校准标准品和对照标准品，准备注入机器进行分析。机器进行校准时，我们可以开始准备样品稀释液进行分析。机器校准完毕且对照标准品合格后，我们可以开始分析样品稀释液。必须选择合适的稀释因子，使每种元素的浓度都接近相关校准曲线的中间部分。建议首先对每个样品进行十倍稀释，以了解需要选择的稀释因子。稀释因子的选择取决于仪器、各种元素的校准范围和样品的性质。获得所有稀释液的结果后，您可以继续计算每种条件下的毫摩尔浓度，然后计算RI值。