واکنش قلیایی سنگدانه های بتن در سد سازی

آمارها از کشورهای صنعتی جهان نشان می دهد که در حال حاضر ترمیم و بازسازی سازه های زیربنایی آسیب دیده این کشورها هزینه بسیار زیادی در بر دارد.کشور ما ایران، در حال اجرای طرح های عمرانی و زیربنایی متعددی است و لازم است در مراحل مختلف مطالعاتی، علاوه بر هزینه های احداث، به هزینه های دوران بهره برداری و عمر مفید سازه توجه کافی بشود تا به زودی هزینه های هنگفت ترمیم و بازسازی از بودجه عمرانی کشور حذف شود.

یکی از دلایل خرابی سازه های بتنی پدیده واکنش قلیایی سنگدانه هاست. در این کتاب راهنمایی هایی برای به حداقل رساندن خطر زیان آور انبساطی که به وسیله واکنش قلیایی سنگدانه ها ایجاد می شود ارائه همچنین روند ارزیابی سنگدانه ها و معیارهای مناسبی برای کنترل انبساط آنها تشریح شده است. همچنین سعی شده است به دلیل اهمیت فوق العاده این مبحث، اطلاعات جامعی از انواع واکنش های قلیایی، ساز و کار واکنش ها، انواع سنگ های واکنش زا، روش های آزمایش کردن سنگدانه ها، و معیارهای جلوگیری و محافظت در برابر واکنش قلیایی آورده شود.در گذشته عقیده بر این بود که سنگدانه ها در بتن جزئی خنثی و از نظر شیمیایی پایدارند، ولی از دهه 1940 به تدریج معلوم شد بعضی سنگدانه ها در بتن که محیطی با قلیاییت بالاست، واکنش از خود نشان می دهند. این واکنش ها سبب انبساط زیان آور، ترک خوردگی و خرابی بتن می شود. روش های آزمون متعددی برای تشخیص واکنش زایی سنگدانه ها در سال های گذشته ارائه شده است.روش های کنترل انبساط ناشی از واکنش قلیایی سنگدانه ها بر روی هر نقطه بسیار متفاوت است. بسیاری از مشخصات فنی اجازه استفاده از سنگدانه های واکنش زا را نمی دهد، در نتیجه روش های محافظت در برابر واکنش قلیایی در آن مشخصات نیز مطرح نمی شود. به طور کلی روش های محافظت در برابر واکنش قلیایی شامل استفاده از سیمان با قلیاییت کم، محدود کردن استفاده از مقدار قلیاییت در بتن، استفاده از پوزولان طبیعی، خاکستر بادی، سرباره، میکروسیلیس و یا ترکیبی از روش های مطرح شده است.

در صورت نبود داده های کافی، سنگدانه ها باید در روند مناسبی برای تخمین درجه واکنش زایی مورد آزمایش قرار گیرند. اگر نتایج آزمون های آزمایشگاهی پتانسیل واکنش قلیایی سنگدانه ها را نشان نداد، سنگدانه ها می توانند بدون ملاحظات احتیاطی مورد استفاده قرار گیرند. ذکر این نکته اهمیت زیادی دارد که سنگدانه هایی که بالقوه دارای واکنش قلیایی- سیلیسی (ASR) هستند می توانند در بتنی که با معیارهای مناسب و با کنترل خطر انبساط تولید می شوند، مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از سنگدانه های با واکنش قلیایی- کربناتی معمولاً جلوگیری می شود، زیرا کنترل انبساط در آنها مشکل (یا غیر اقتصادی) است.

دو نوع واکنش قلیایی سنگدانه تاکنون شناسایی شده است:

الف- واکنش قلیایی – سیلیسی

ب- واکنش قلیایی – کربناتی

واکنش قلیایی – سیلیسی (ASR)

این نوع واکنش، میان مواد معدنی مختلف حاوی سیلیس آمورف (فعال) در سنگدانه ها و قلیایی های محلول موجود در منافذ بتنرخ می دهد. حاصل واکنش میان قلیایی ها و سنگدانه ها به صورت حاشیه ای تیره رنگ، دور سنگدانه ها را فرا می گیرد و ژلی تولید می کند که دارای کلسیم فراوان است و میل ترکیبی زیادی با آب دارد. اگر ژل آب و رطوبت جذب کند، حجم آن افزایش می یابد و باعث انبساط و ترک خوردگی ملات و خرابی بتن می شود. البته نوعی واکنش قلیایی-سیلیسی با روندی آهسته نیز شناسایی شده است که در سنگ های حاوی کوارتز رخ می دهد. در جدول 10-1 فهرستی از چندین نوع سنگ واکنش زا و مواد معدنی که مستعد واکنش قلیایی- سیلیسی اند، آورده شده است.

ASR بسیار شایع تر از ACR است و به دو نوع تقسیم بندی می شود :

واکنش هایی که با بلور شدن کم یا مواد سیلیسی نیمه پایدار مواجه است.

واکنش هایی که با بیشترین تنوع کوارتز مواجه است.

مزیت اصلی بین این دو نوع، از دیدگاه مهندسی زمان شروع انبساط و ترک خوردگی و دیدن آن در طول واکنش در کارگاه است. در اغلب اوقات در واکنش های نوع ائل، خصوصیات ASR، به طور نسبی در زمان کوتاهی از شروع ترک خوردگی (ترک خوردگی معمولاً در مدت 5 تا 10 سال و واکنش اغلب در 10 تا 20 سال) رخ می دهد. جلوه واکنش های مواجه با مواد معدنی کوارتز معمولاً بسیار طولانی تر است و واکنش ممکن است در دوره های چندیده ده ساله ادامه یابد.

جدول 10-1 : مواد معدنی و سنگ هایی مستعد واکنش زایی قلیایی- سیلیسی (ASR) در بتن

واکنش قلیایی- کربناتی

این نوع واکنش اغلب در سنگ آهک دولومیتی رس دار که در آنها بلورهای دولومیت با قطر 50 میکرون در میان مواد معدنی کلسیت و رس پراکنده شده اند، رخ می دهد

-4 شرایط وقوع پدیده واکنش قلیایی سنگدانه ها

سه شرط اساسی برای شروع و ادامه پدیده واکنش قلیایی لازم است :

1- وجود سنگدانه های حاوی مواد معدنی فعال و مستعد واکنش زایی

2- دسترسی سنگدانه ها به میزان قلیایی کافی که منبع اصلی آن سیمان مصرفی است، ولی می تواند از راه آب، مواد افزودنی، یا حتی سنگدانه ها، وارد سیستم شود.

3- وجود رطوبت بالا (رطوبت نسبی بیش از 85%) در محیط اطراف بتن

-5 ارزیابی سنگدانه های مستعد واکنش قلیایی

10-5-1 ارزیابی کلی

معمولاً مطالعه پروژه های زیربنایی مانند سدسازی طی مراحل مختلف شناخت، توجیهی و تفصیلی به شرکت های مهندسی مشاور معتبر و تخصصی واگذار می شود. بررسی منابع قرضه و تهیه گزارش مصالح ساختمانی یکی از موارد مندرج در شرح خدمات مهندسی این طرح هاست که اغلب توجه لازم و کافی به آن نمی شود. وجود منابع قرضه و مصالح ساختمانی مناسب در اطراف ساختگاه سد و سهولت دسترسی به آنها از مهمترین موضوعات فنی- اقتصادی در توجیه پذیری اجرای پروژه های سدسازی است که حتی می تواند گزینه انتخابی را عوض کند.مشخصه های فیزیکی و مکانیکی سنگدانه ای که قرار است در جایدهی بتن، مورد استفاده قرار گیرد باید از الزامات خاصی پیروی کند. به طور مثال از نظر وزن مخصوص، مقاومت در برابر سایش، سلامت و ... .

اغلب محققان بر این نکته توافق دارند که آزمون سنگ نگاری (ASTM C 295) همواره اولین قدم در راه شناسایی خصوصیات کیفی سنگدانه است، زیرا سنگ نگار ماهر با مشاهده مقاطع نازک سنگدانه با میکروسکوپ مناسب (ترجیحاً استریو میکروسکوپ پولاریزان) می تواند مواد معدنی بالقوه واکنش زا را تشخیص دهد و در مقایسه با تجارب قبلی اظهار نظر کند.

هر چند آزمون سنگ نگاری به تنهایی نمی تواند مشخصه های انبساط زایی یک مخلوط بتن را پیش بینی کند، ولی نتایج آن می تواند بای انتخاب آزمایش های تکمیلی مناسب (براساس طبیعت سنگدانه) مورد استفاده قرار گیرد، تا بدین وسیله از حجم بررسی های تکمیلی کاسته شود.

از مزایای دیگر آزمون سنگ نگاری صرف هزینه و زمان نسبتاً کم است، ولی در مقابل لزوم تجربه و مهارت کافی سنگ نگار با توجه به انگشت شمار بودن متخصصان این رشته جزء معایب این روش به شمار می رود.

پس از این مرحله از مطالعات عده ای از محققان با توجه به طولانی بودن زمان آزمایش های منشور ملاتی و منشور بتنی (حدود 6 ماه تا یکسال) و اینکه گاهی اوقات لازم است در فرصت کوتاهی تا شروع عملیات جایدهی بتن، سنگدانه ناشناخته ای از لحاظ پتانسیل واکنش زایی مورد بررسی قرار گیرد، روش های تسریع شده ای ابداع کرده اند که :ظرف چند هفته نتیجه دهد.

روش انجام آن آسان و مستلزم تهیه وسایل گران قیمت و بکارگیری پرسنل با تخصص های ویژه نباشد.

همبستگی خوبی میان نتایج به دست آمده و عملکرد سنگدانه ها و سازه های اجرا شده در گذشته برقرار باشد.

از طرف دیگر این آزمایش نباید آنقدر ضعیف باشد که بعضی سنگدانه های با فعالیت چشمگیر را نتواند شناسایی کند و نباید آنقدر خشن و سخت باشد که سنگ های حاوی مواد معدنی غیر فعال مانند کوارتزهای کاملاً بلورین (کریستالی) را نیز واکنش زا نشان دهد (چنین موردی اگر دمای آزمایش اتوکلاو از C° 150 بیشتر شد، اتفاق می افتد).

برای آنکه بتوان چنین شرایطی را برقرار کرد باید حداقل یک یا چند ترکیب مناسب از موارد زیر را در نظر گرفت :

1- افزایش غلیظ قلیایی های موجود در سیمان توسط سود سوزآور (NaOH) یا غرق کردن نمونه های منشوری در سود سوزآور یک نرمال (1M NaOH)

2- نگهداری نمونه ها در دمای بالا، به طور مثال 38 تا 80 درجه سانتی گراد

3- اعمال فشار بالا در اتوکلاو

4- نگهداری نمونه ها در شرایط رطوبت زیاد مانند 100% رطوبت یا محلول حاوی نمک های خورنده مانند کلرید سدیم

5- افزایش سطح مخصوص مصالح با خرد و آسیاب کردن سنگدانه ها

در این نوشتار فقط روش هایی مورد بحث قرار گرفته اند که در حال حاضر به دلیل انطباق بهتر با نتایج حاصل از تجربیات عینی، بیشتر مورد توجه و تایید محققان قرار دارند. بر این اساس، پس از انجام آزمون ینگ نگاری چهار گزینه متصور است (به نمودار گردش کار 1 مراجعه شود) :

1- بعضی اوقات ماسه یهسنگ هایی با سیمان کوارتزی حاصل از رشد ثانویه دیده می شوند. این گونه سنگ ها مشکوک به نوعی واکنش قلیایی- سیلیسی هستند که فعالیتشان اغلب آهسته است و گاهی حتی 20 سال پس از اجرای سازه موجب ترک خوردگی بتن می شود. اگر بلورهای کوارتز با وضعیت شرح داده شده مشکوک به این حالت در زیر میکروسکوپ مشاهده شود، توصیه می گردد آزمایش واکنش قلیایی منشور بتنی کانادایی CSAA23.2-14A انجام می شود. این آزمایش در استاندارد ASTM باشماره C 1293 مشخص شده است.

در حال حاضر آزمایش منشور بتنی (14A) قابل اعتمادترین آزمایش برای تعیین استاندارد واکنش زایی سنگدانه های بتن است ولی انجام روش استاندارد آن به یکسال وقت نیاز دارد که جزء معایب آن به شمار می رود. این تنها روشی است که اندازه دانه های سنگی تحت آزمایش در حدود اندازه های مورد مصرف در بتن حقیقی می باشد. در این روش منشورهای بتنی (3 منشور) به ابعاد 300 × 75 × 75 میلی متر ساخته می شود و پس از سخت شدن نمونه ها، طول آنها را با دقت اندازه گیری می نمایند. سپس نمونه ها را در محفظه ای با رطوبت نسبی 100% و دمای °c38 به مدت یکسال یا بیشتر نگهداری نموده و طول آنها را در مقطع زمانی 1 ، 2 ، 4 ، 8 ، 13 ، 18 ، 26 ، 39 و 52 هفته با دقت اندازه گیری می نمایند.اگر میانگین طول نسبی منشورها پس از گذشت یکسال بیش از 04/0 درصد افزایش یابد، سنگدانه واکنش زا تشخیص داده می شود. نکته مهم در این آزمایش آن است که سیمان به کار رفته برای ساخت نمونه های منشوری از نوع یک با مجموع قلیایی (1/0 ± 9/0) درصد و میزان مصرف آن 420 کیلوگرم در هر متر مکعب بتن می باشد. همچنین با افزودن مقدار لازم محلول سود یک نرمال به آب اختلاط بتن، میزان کل قلیایی ها را به 25/1 درصد وزن سیمان افزایش می دهند تا برای تشخیص هر دو نوع واکنش قلیایی- سیلیسی و قلیایی- کربناتی در سنگدانه به کار رود. بعضی محققین محیط نگهداری نمونه های منشوری را سود یک نرمال با دمای °c38 انتخاب می نمایند تا زمان انجام آزمایش را به شش ماه کاهش دهند. آزمایش های انجام شده تا به حال نتایج رضایت بخشی داشته است.

نمودار گردش کار :

روش بررسی واکنش قلیایی سنگدانه های بتن

- اگر سنگدانه های بتن از معدن سنگ آهک استخراج شوند (مانند سد کارون 3 و سد بارزو) انجام آزمایش شیمیایی CSA,A23.2-26A توصیه می شود. این آزمایش که از سال 1993 به استاندارد کانادا وارد شده است برای ارزیابی واکنش قلیایی- کربناتی سنگ های معدنی به کار می رود. در این روش نمونه سنگ معدن را توسط معدن سنگ شکن فکی شکسته و پس از آسیاب کردن از الک 150 میکرون (الک نمره 100) می گذارند. نمونه ای از این مواد آسیاب شده را برای تعیین اکسیدهای کلسیم، منیزیم و آلومینیم تجزیه شیمیایی می کنند و نتایج را روی نمودار استاندارد می برند. آنگاه در مورد استعداد واکنش زایی سنگدانه نتیجه گیری می کنند. تجربیات قبلی نشان می دهد نتایج به دست آمده از این نمودار با نتایج اخذ شده از آزمایش ASTM C 586 (استوانه سنگی) همبستگی خوبی دارد.

آزمایش شیمیایی (26A) معمولاً در مطالعات مرحله اول (توجیهی) سد سازی صورت می گیرد و در صورتی که سنگدانه مشکوک به واکنش قلیایی- کربناتی باشد، باید در ادامه مطالعات (یا مطالعات مرحله دوم) با انجام آزمون منشور بتنی (14A) دقت لازم بشود (به نمودار گردش کار 1 مراجعه شود) ولی اگر سنگدانه از نظر واکنش قلیایی- کربناتی مشکلی نداشت باید تحت آزمایش منشور ملات تسریع شده قرار گیرد که در بند بعدی به آن اشاره شده است.

3- در صورتی که گزینه های اول و دوم هیچکدام مصداق نداشت باید دید آیا در گزارش سنگ نگاری سنگدانه ها هیچگونه مواد بالقوه واکنش زا تشخیص داده شده است یا خیر ؟ نام مواد معدنی واکنش زا (واکنش قلیایی- سیلیسی) همراه با سنگ های مشکوک در جدول 2-1 درج شده است که می تواند راهنمای خوبی برای سنگ نگار باشد. در صورتی که ماده مشکوکی در سنگدانه تشخیص داده شود انجام آزمایش واکنش قلیایی منشور ملات تسریع شده کانادایی CSA,A23.2-25A توصیه می شود. این آزمایش در استاندارد امریکایی ASTM با شماره C 1260 نامگذ��ری شده است. این آزمایش در کشورهای مختلف به صورت گسترده ، مورد استفاده محققان قرار گرفته است (شکل 10-11) ابزار این آزمون را نشان می دهد.

4- روش انجام این آزمایش با اصلاحات جزئی از پیش نویس اولیه آن اقتباس شده است. در این روش سنگدانه تا حد ماسه شکسته شده است و 3 نمونه منشوری از ملات به ابعاد 285 × 25 × 25 میلی متر براساس روش آزمایش ASTM C 227 تهیه می شوند. پس از 24 ساعت منشورها را در ظرف آب قرار می دهند و ظرف محتوی نمونه ها در گرمچال با دمای 80 درجه سانتیگراد قرار می گیرد. پس از 24 ساعت نمونه ها را از آب 80 درجه سانتیگراد خارج می کنند و پس از اندازه گیری اولیه طول آنها، در محلول سود یک نرمال 80 درجه سانتیگراد قرار می دهند و طول نمونه ها پس از گذشت یک، پنج، یازده و چهارده روز اندازه گیری می شوند. اگر میانگین افزایش طول نسبی منشورها طی 14 روز از حد مشخصی تجاوز کند، معمولاً سنگدانه ها مستعد واکنش زایی تشخیص داده می شود که نیاز به بررسی های تکمیلی با آزمایش منشور بتنی ASTM C 1293 دارد.

در غیر این صورت سنگدانه برای مصرف در بتن مورد تایید قرار می گیرد (به بیان دیگر صرفاً با استفاده از نتایج به دست آمده از آزمایش ASTM C 1260 نمی توان سنگدانه ای را رد کرد).

این روش آزمون تمامی مزایای لازم برای یک روش سریع را دارد. انجام آزمایش حداکثر یک ماه طول می کشد و روش انجام آن نسبتاً آسان است. همچنین همبستگی خوبی میان نتایج آن و آزمایش منشور بتنی ASTM C 1293 وجود دارد. به طور مثال در یک سری آزمایش های منشور ملات تسریع شده که روی 22 نوع سنگدانه معدنی سیلیکانی ایالت کبک کانادا انجام شده است، این روش توانسته است 5 نمونه از 6 سنگدانه واکنش زا را شناسایی کند. در تحقیقی دیگر ضریب تغییرات گزارش شده از 38 آزمایشگاه مختلف در حدود 14% بوده است، که درصد قابل قبولی است. همچنین ضریب تغییرات انجام دوباره این آزمایش توسط کاربری واحد، در یک آزمایشگاه در حدود 6% به دست آمده است. باتوجه به موارد فوق آزمایش منشور ملات تسریع شده (ASTM C 1260) می تواند به عنوان روش استاندارد در مطالعات مرحله اول مطالعات سدسازی یا دیگر پروژه های زیربنایی توصیه شود. در صورتی که نتیجه آزمایش، سنگدانه را مشکوک به واکنش زایی نشان دهد باید در ادامه بررسی ها (یا مطالعات مرحله دوم) با انجام آزمایش منشور بتنی (14A) به نتیجه نهایی رسید. همچنین آزمایش منشور ملاتی تسریع شده ASTM C 1260 روش و ابزار مناسبی در کنترل کیفی سنگدانه های بتن در حین اجرای کار به شمار می رود، زیرا نتایج به دست آمده در مقایسه با نتایج مراحل مطالعاتی قابل بررسی و نتیجه گیری است.

5- اگر هیچ یک از حالات بالا در آزمون سنگ نگاری تشخیص داده نشود، معمولاً می توان سنگدانه را برای مصرف در بتن مناسب دانست، ولی باید توجه داشت که در طول اجرای پروژه سنگدانه ها باید به صورت متناوب مورد آزمایش قرار گیرند.

10-5-2 ارزیابی براساس راهنمای دوام بتن ACI

ارزیابی واکنش زایی سنگدانه ها در ACI 201.2R به چهار بخش تقسیم بندی می شود، که در ادامه به آن می پردازیم.

الف- عملکرد کارگاهی

ب- ارزیابی با سنگ نگاری

ج- آزمون های آزمایشگاهی برای شناسایی واکنش پذیری قلیایی- سیلیسی سنگدانه ها

د- آزمون های آزمایشگاهی برای شناسایی واکنش قلیایی- کربناتی سنگدانه ها

با رویکرد دیگری می توان آزمایش های تعیین پتانسیل واکنش قلیایی را از یک نقطه نظر به دو دسته تقسیم کرد :

دسته اول : آزمایش هایی که روی سنگ انجام می شوند و یا واکنش سنگ در برابر قلیایی ها مورد توجه قرار می گیرد. آزمون سنگ نگاری (ASTM C 295) و آزمایش های شیمیایی (ASTM C 289) و (CSA A23.2-26A) جزء این دسته هستند.

دسته دوم : آزمایش هایی که روی ملات یا بتن ساخته شده از سنگدانه انجام می شود آزمایش منشور ملاتی (ASTM C 227) و منشور بتنی (CSA A23.2-14A) از این نوع هستند.

عملکرد کارگاهی

تاریخچه رضایت بخش عملکرد کارگاهی ممکن است بهترین روش برای ارزیابی پتانسیل واکنش قلیایی سنگدانه ها (AAR) باشد. تعدادی از شاخص های مهم، در راستای تحلیل عملکرد کارگاهی به شرح زیر است :

بتنی که مورد ارزیابی قرار می گیرد باید حداقل 10 سال از زمان ساختش گذشته باشد.

شرایط محیطی بتن کارگاه باید حداقل در شرایط شدید برای سازه پیشنهاد شده باشد.

ارزیابی های سنگ نگاری به منظور اثبات این که سنگدانه ها در سازه، در صورت نبود اسناد مستدل، به طرز مناسبی بررسی شود.

امکان سنجی کاربرد پوزولان یا سرباره بررسی.

نسبت آب به مواد سیمانی (W/cm) بتن باید بررسی شود، زیرا در عملکرد تاثیر می گذارد.

هنگامی که عملکرد کارگاهی مناسب ثابت شد، سنگدانه ها می توانند در بتن بدون انجام آزمایش های بیشتر مورد استفاده قرار گیرد.

برای سازه های بتنی که شرایط وقوع پدیده واکنش قلیایی (وجود قلیایی ها و رطوبت) در آنها مهیاست، پتانسیل واکنش زایی سنگدانه ها نیز باید بررسی شود، زیرا حتی مشخصه های فیزیکی و مکانیکی قابل قبول سنگدانه ها به معنای پایایی شیمیایی آنها نیست.

در واقع بررسی سابقه استفاده از منبع قرضه در سازه های مشابه می تواند واقع بینانه ترین و ارزان ترین راه برای برسی پتانسیل واکنش زایی سنگدانه ها باشد، ولی سازه مورد بررسی باید شرایطی به شرح زیر را برآورده کند :

شرایط وقوع پدیده واکنش قلیایی برقرار باشد.

طرح اختلاط و سایر اطلاعات مورد نیاز درباره اجزای متشکله بتن (مانند نوع، محل تولد، میزان مصرف و ترکیبات سیمان) در دسترس باشد.

هیچگونه ماده افزودنی معدنی (پوزولان، سرباره، میکروسیلیس و ...) در بتن مصرف نشده باشد.

زمان کافی از احداث سازه گذشته باشد (حداقل 10 سال).

اگر اطلاعات به دست آمده از بازرسی سازه های اطراف محل ساختگاه ناکافی یا قابل اعتماد نباشد، باید خود منبع قرضه بررسی شود.

در بررسی کیفیت و پتانسیل واکنش زایی سنگدانه های منابع قرضه، تهیه نمونه معرف نقش مهمی دارد. به طور مثال باید از مصالح سنگی، تمامی طبقات معادن لایه بندی شده نمونه گیری شود، زیرا خصوصیات لایه های مختلف ممکن است با یکدیگر فرق داشته باشند.

10-5-3 ارزیابی با سنگ نگاری

بررسی های سنگ نگاری باید در گام اول، در تشخیص قابلیت مناسب بودن ذرات سنگدانه های معدن برای استفاده در ساخت بتن باشد. سنگ نگاری ابزار قدرتمندی است که محدوده اطلاعات گسترده ای در زمینه خصوصیات فیزیکی،شیمیایی و معدن شناسی سنگدانه ها، شامل وجود سنگ ها یا فازهایی از مواد معدنی که باعث شناخته شدن علت واکنش های زیان آور در بتن می شود، را ارائه می دهد.

در بعضی حالت ها، ارزیابی های سنگ نگاری دلیل مناسبی برای مردود کردن سنگدانه ها براساس پتانسیل واکنش قلیایی یا ملزم کردن به معیارهایی در راستای اقدامات جلوگیری کننده مناسب است. به طور کلی، ارزیابی ها نمی تواند نوع و توزیع مواد معدنی واکنش زا را که باعث انبساط آسیب آور در بتن می شود، پیش بینی کند. معمولاً آزمون های آزمایشگاهی بیشتری برای این هدف نیاز است. نتایج ارزیابی های سنگ نگاری براساس راهبری برنامه های آزمون آزمایشگاهی در راستای انتخاب نوع و آزمون های متوالی و هر معیار ارزیابی مرتبط است.

ارزیابی های سنگ نگاری برای سنگدانه های سرند شده واکنش پذیر بستگی زیادی به مهارت و تجربه سنگ نگار دارد. در بعضی مواقع سنگدانه هایی که از نظر با بررسی های سنگ نگاری قابل قبول بوده اند در سال های بعدی با واکنش قلیایی مواجه شده اند. این موارد لزوماً از نتایج نادرست طبقه بندی مواد حاصل نشده است و بیشتر ناشی از نداشتن اطمینان کامل، از واکنش پذیری مواد معدنی است. علاوه بر این، اجزای اصلی بعضی از سنگ ها ممکن به آسانی قابل شناسایی با میکروسکوپ نیستند، بنابراین با روش های مشابه سنگ نگاری قابل تشخیص نیستند.

10-6 آزمون های آزمایشگاهی برای شناسایی واکنش پذیری قلیایی- سیلیسی سنگدانه ها

10-6-1 آزمون منشور ملات (ASTM C 227)

این روش آزمون برای تشخیص پتانسیل واکنش پذیری قلیایی- سیلیسی ترکیبات سیمان و سنگدانه به کار می رود و برای ارزیابی سنگدانه های واکنش پذیری قلیایی- کربناتی توصیه نشده است. منشورهای ملات (سیمان/سنگدانه = 25/2) در طول مدت نگهداری در دمای 38 درجه سانتی گراد در مخزن هایی با درصد رطوبت بالا نگهداری و بررسی می شوند. مقدار قلیاییت سیمان مشخص نشده است، اما سیمانی که باید با سنگدانه مورد استفاده قرار گیرد، انتخاب می شود، که دارای بالاترین مقدار قلیاییت باشد. مشخصات فنی استاندارد برای سنگدانه های بتن (ASTM C 33) مشخص می کند که ترکیبات سیمان- سنگدانه ای، که بیشتر از 05/0 درصد در 3 ماه یا 10/0 درصد در 6 ماه است، دارای انبساط اند و واکنش پذیرند. محدودیت های بیشتر و سخت گیرانه تری به وسیله دیگر موسسات و انجمن ها اعمال می شود. مثلاً (USBR) الزامات را کمتر از 05/0 درصد در 6 ماه و یا 10/0 درصد در 12 ماه مشخص کرده است.

یادآوری : با یک درصد (Na2Oe=Na2O+0.658K2O) در سیمان، با اینکه انبساط هنوز کمتر از 10/0 درصد در 6 ماه است، ممکن است با بعضی واکنش های سنگدانه ها مواجه شویم.

10-6-2 روش تسریع شیمیایی (ASTM C 289)

در این آزمون، نمونه ای از سنگدانه های خرد شده عبوری از الک شماره 50 (300 میکرون) و باقیمانده روی الک شماره 100 (150 میکرون) را در محلول سود سوزآور یک نرمال به مدت 24 ساعت قرار می دهند و محلول را تحلیل می کنند.

مقداری سیلیس حل می شود و میزان کاهش قلیایی در نمودارهای کشیده شده ای که به سه حال بی ضرر، با پتانسیل واکش زایی یا زیان آور، طبقه بندی می شوند.

قابلیت اطمینان این آزمون به چند دلیل کم است. دیگر فازهای مواد معدنی موجود در سنگدانه ها ممکن است بر نتایج آزمون و در راستای کاهش حل شدن سیلیس ناشی از رسوب مواد، دخالت کند. علاوه بر این فازهای واکنش دار ممکن

است در طول خرد شدن و عملیات الک کردن سنگدانه ها از بین برود. بنابراین سنگدانه های واکنش دار ممکن است در طول خرد شدن و عملیات الک کردن سنگدانه ها از بین برود. بنابراین سنگدانه های واکنش دار ممکن است در واقع براساس نتایج این آزمون بی ضرر محسوب شوند. در تقابل با این موضوع، مساحت سطح بالا و دمای مورد استفاده در این آزمون در حل شدن بعضی فازهای مواد معدنی سیلیسی، که در این شرایط پایدار هستند، است. در نتیجه این نتایج در سنگدانه هایی که عملکرد کارگاهی خوبی دارند در این آزمون جزء مواد زیان آور طبقه بن��ی می شوند.

10-6-3 آزمون تسریع شده منشور ملات (ASTM C 1260)

این آزمون در موسسه ملی تحقیقات ساختمان آمریکا (NBRI) در سال 1986 توسعه داده شد. روش ساخت منشورهای ملات مانند ASTM C 227 است. بعد از قالب گیری در یک روز، منشورها در آبی با دمای 80 درجه سانتی گراد قرار می گیرد. در روز دوم، طول اولیه در دمای 80 درجه سانتی گراد قرائت و منشورها به محلول سرد سوزآور یک نرمال در دمای 80 درجه سانتی گراد منتقل و نگهداری می شود. اتبساط های قرائت شده برای دوره 14 روزه در محلول سود سوزآور می ماند تا مرحله ای آزمون را به پایان برساند. انبساط های به دست آمده در این آزمون سریع به طور کلی قابل مقایسه با بیشتر از نتایج بعد از یک سال در آزمون ASTM C 227 (در دمای 38 درجه سانتی گراد و رطوبت 100%) است. این آزمون به طور موفقیت آمیزی برای شناسایی واکنش قلیای- سیلیسی سنگدانه ها استفاده شده است، اما برای ارزیابی واکنش قلیایی- کربناتی سنگدانه ها مناسب نیست.

تفسیر نتایج ساده نیست و معیارهای انبساط مختلف پیشنهاد شده است. محدودیت های متفاوت انبساط پیشنهاد شده بستگی به نوع سنگ آزمایش شده دارد. این بررسی ها پیشنهاد داده است که انبساط را به 10/0% (بعد از 14 روز در محلول سود سوزآور یک نرمال) برای کوارتز سیلیکاتی و سنگدانه های سیلیسی کربناتی و برای ماسه های طبیعی و شن ها بزرگتر از 20/0% محدود شود. بسیاری از سنگدانه ها با عملکرد رضایت بخش کارگاهی، اندازه انبساطی بیشتر از 25/0% در این آزمون از خود نشان می دهند. در نتیجه، سنگدانه ها نباید براساس این آزمون پذیرفته شوند، تا زمانی که ارزیابی های سنگ نگاری مورد تایید قرار گیرد و سنگدانه ها از نوع واکنش زای آسیب رسان باشند.

10-6-4 آزمون منشور بتن (ASTM C 1293)

در این آزمون، همانطور که اشاره شد بتن مخلوطی از مقدار سیمان پرتلندی برابر با kg/m3 10 ± 420 که دارای مقدار قلیاییت (Na2Oe) برابر با 10/0 ± 90/0% است. سپس محلول سود سوزآور به آب اختلاط اضافه شود تا مقدار قلیاییت سیمان 25/1% شود و کلاً قلیاییت بتن به Kg/m325/5 برسد. این درجه قلیاییت بالا برای انبساط آرام سنگ های واکنش زا از قبیل خاک رس لایه لایه شده، ضروری است. منشورها در دمای 38 درجه سانتی گراد نگهداری شود و انبساط بعد از گذشت حداقل یک سال قرائت می شود.

محدوده انبساط در کانادا و فرانسه 04/0% مشخص شده است و در پیوست آزمون ASTM C 1293 نیز توصیه شده است. این انبساط تقریباً در جایی است که ترک خوردگی و اثری از خرابی برای اولین بار در منشور مشاهده شده است.

این روش آزمون دارای مزایایی متمایز نیست به روش آزمون ASTM C 227 است، زیرا سنگدانه های درشت نیز می توانند بدون خرد شدن به اندازه ماسه مورد آزمون قرار گیرند. یک دوره 12 ماهه زمان نیاز است تا دما برای افزایش حجم و دیگر تغییرات انبساط تسریع شده صورت پذیرد. ذکر این نکته مهم است که به هر حال تسریع بیشتر ممکن است تاثیرات نامطلوبی داشته باشد.

10-7 آزمون های آزمایشگاهی برای شناسایی واکنش قلیایی- کربناتی سنگدانه ها

10-7-1 روش استوانه سنگی (ASTM C 586)

در این روش، استوانه هایی (یا منشورهایی) از قطعه سنگ بریده می شوند و در محلول سرد سوزآور یک نرمال در دمای اتاق (بعد از رسیدن به ثبات اندازه در آب مقطر)، و انبساط آن حداقل بعد از یک سال قرائت می شود. انبساط هایی که از 10/0% در یک ماه بیشتر باشد، به طور کلی پتانسیلزیان آور بودن واکنش شیمیایی بین قلیایی ها و سنگ را نشان می هد. این روش نشان دهنده پتانسیل انبساط در بتن نیست و انجام آزمون های بیشتری بر روی سنگدانه ها در بتن از جمله (ASTM C 1105) در صورتی که انبساط از 10/0% بیشتر باشد، توصیه شده است.

10-7-2 نسبت اجزای شیمیایی (ASTM C 1105)

تعیین پتانسیل واکنش قلیایی- کربناتی با ازمون نسبت اجزای شیمیایی (CSA A23.2-26A) شامل تحلیل در خصوص CaO,MgO,A12O3 می شود. سنگ آهک نسبتاً خالص و دولومیت ها با نسبت اجزای تشکیل دهنده قابل شناسایی اند و تمایل به واکنش قلیایی- کربناتی ندارند. این سنگدانه ها معمولاً نیاز بیشتری به انجام آزمون ها برای واکنش قلیایی- سیلیسی دارند. پتانسیل واکنش سنگ آهک دولومیتی نمودار پتانسیل انبساط در ناحیه ای از CaO/MgO در برابر A12O3 در این قبیل سنگدانه ها باید در آزمون منشور بتن مورد آزمایش قرار گیرند. این آزمون کمک می کند تا بعضی مشکلات در شناسایی واکنش های سنگ آهک دولومیتی با ارزیابی های سنگ نگاری برطرف شود.

10-7-3 آزمون منشور بتن (ASTM C 1105)

این آزمون شبیه منشور بتن بای شناسایی واکنش قلیایی – سیلیسی (بند 3-2-3-4) انجام می شود، بجز تفاوت هایی که در دمای نگهداری و مقدار قلیاییت بتن با آن آزمون دارد. ASTM C 1105  مستلزم انجام آزمون بر روی مخلوط بتنبا نمونه های نگهداری شده در دمای 23 درجه سانتی گراد است. پتانسیل واکنش زیان آور در صورتی که انبساط از 015/0% در سه ماه و 025/0% در 6 ماه یا 030/0% در یک سال تجاوز نکند، نشان داده می شود.

کاربرهای این آزمایش باید تصدیق کنند که اطلاعات درباره ترکیب سیمان- سنگدانه مورد آزمایش قرار گیرد و قابل توجه نبودن انبساط در این آزمون، به طور حتم واکنش دار نبودن سنگدانه ها را نشان دهد. به طور مثال، ممکن است انبساط زیان آور اگر سنگدانه های مورد مصرف در بتن با مقدار قلیاییت بالایی باشند، رخ دهد. انجمن استاندارد کانادا (A13.2-14A CSA) ملزم می کند که پتانسیل واکنش قلیایی- کربناتی سنگ ها تحت آزمون منشور بتن در شرایط مشابه برای ASR قرار گیرند (که با kg/m3 25/5 ، Na2Oeو در دمای 38 درجه نگهداری می شوند). علاوه بر این معیارهای بعضی انبساط ها باید اعمال شود. سنگدانه هایی که تصور می شود واکنش دار هستند، مقدار انبساط آنها بیشتر از 040/0% در 12 ماه باشد. لازم به ذکر است معیاری برای نتایج آزمون سریع تر، ندارد. آزمون کانادایی به دلیل تصدیق واکنش پذیری سنگ ها عملکرد ذرات ترکیب سیمان- سنگدانه را شناسایی نمی کند.

10-7-4 آزمون های دیگر برای AAR

محدوده روش های آزمون برای ارزیابی واکنش پذیری سنگدانه ها با تعیین پتانسیل برای انبساط ترکیبات سیمان- سنگدانه ها وجود دارد. بعضی از این روش ها در ACI 221.1R تشریح شده است.

10-8 راهبردها و معیارهای توسعه ازمایش کردن

استاندارد های ASTM پوشش دهنده تعدادی از روش های مرتبط با آزمایش برای شناسایی AAR است. همه این روش های آزماش برای همه انواع سنگدانه ها مناسب نیستند و نیاز است موسسات راهکارهایی برای حداقل کردن خطر AAR، براساس مواد و مصالح موجود محلی و شرایط محیط زیست، ارائه کنند.

در راهنمای چاپ شده توسط CSA، استفاده از سنگدانه ها بدون انجام آزمون ای آزمایشگاهی کافی مجاز است و می تواند با عملکرد کارگاهی مناسب اثبات شود. در صورت نداشتن اطلاعات مختلف کارگاهی، سنگدانه ها باید تحت آزمون های آزمایشگاهی پیوسته قرار گیرند. سنگ های کربناتی ابتدا براساس اجزای تشکیل دهنده شیمیایی مورد ارزیابی قرار می گیرند. اگر ترکیبات سنگدانه ها نسبتاً خالص سنگ آهک یا دولومیت، باشد، سنگدانه ها به نظر می رسد دارای پتانسیل واکنش قلیایی- کربناتی و سپس در روندی مشابه پتانسیل واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه ها مورد آزمایش قرار گیرد. اگر طبقه بندی اجزاء تشکیل دهنده شیمیایی سنگ های معدنی کربناتی باشند، باید پتاسیل واکنش سنگ آهک دولومیتی با ازمون منشور بتنی مورد آزمایش قرار گیرد. اگر سنگدانه با این آزمون انبساط زیان آور کمی (انبساطی کمتر از 040/0% در یک سال) داشته باشند، مکن است برای استفاده بدون اقدامات احتیاطی بیشتری مورد استفاده قرار گیرد. اگر این حالت نبود (انبساط بیشتر یا مساوی 040/0% در یک سال) باید ارزیابی های سنگ نگاری بر روی منشور بتنی برای تعیین واکنش های طبیعی انجام شود. اگر انبساط ناشی از واکنش اجزای سیلیسی سنگدنه ها باشد، سنگدانه ها ممکن است هنوز برای استفاده در بتن نیاز به اقدامات احتیاطی داشته باشند (این اقدامات برای واکنش ASR سنگدانه ها مشخص شده است). اگر نتایج ارزیابی های سنگ نگاری واکنش ACR را نشان دهد، سنگدانه ها باید پذیرفته نشوند و یا از تشکیل فازهای واکنش دار جلوگیری شود. دیگر سنگدانه ها، به استثنای مواد معدنی کربناتی، فقط تحت آزمون ASR قرار می گیرند. اولین آزمونی که برای ارزیابی باید به کار رود، آزمون سنگ نگاری مطابق با ASTM C 295 است. اگر چه سنگ دانه ها ممکن است برای استفاده صرفاً با استفاده از ارزیابی های سنگ نگاری انتخاب شود (نمودار گردش کار2)، این آیین کار عمومی نیست. در صورت وجود نداشتن اطلاعات رضایت بخش کارگاهی، اگر پتانسیل واکنش یا مواد زیان آور با ارزیابی های سنگ نگاری نمایان نشد، سنگدانه ها به طور معمول تحت آزمون تسریع شده منشور ملات قرار می گیرند. اگر سنگدانه ها، انبساطی بیشتر از حد در آزمون تسذیع شده منشور ملات از خود نشان نداد، ممکن است برای استفاده در بتن مورد قبول واقع شود. اگر انبساط های به دست آمده در آن آزمون، نشان دهنده پتانسیل زیان آور بودن باشد، انجام آزمون منشور بتنی برای مطابقت نتایج قبل از نپذیرفتن سنگدانه ها یا اعمال شرایط احتیاطی برای استفاده، پیشنهاد شده است. اگر سنگدانه ها دارای انبساط بیش از اندازه در آزمون منشور بتنی نباشند، صرفنظر از عملکرد آن در آزمون منشور ملات، برای استفاده در بتن بدون محدودیت قابل قبول است. سنگدانه هایی که بیش از اندازه در آزمون منشور بتنی منبسط شده اند، همچنان در صورت اعمال اقدامات احتیاطی مناسب، می توانند در بتن مورد استفاده قرار گیرند.

نمودار گردش کار : فرایند کلی برای ارزیابی سنگدانه ها و تعیین خطر آسیب های واکنش قلیایی (AAR)  

 10-9 اقدامات جلوگیری کننده از واکنش AAR

روش هایی که برای حداقل کردن خطر آسیب دیدگی واکنش ASR به کار می رود شامل انجام یک یا چند مورد از موارد زیر است :

استفاده از سیمان با قلیاییت واکنش زا

محدود کردن مقدار قلیاییت در بتن

استفاده از پوزولان یا سرباره

استفاده افزودنی های شیمیایی مناسب

درباره ی این دیدگاه ها در این چند بحث می شود. برای سنگدانه های واکنش دار قلیایی- کربناتی، تنها کار توصیه شده پرهیز یا کاهش نسبت فازهای واکنش دار است. دیگر روش های مطرح شده تاثیر بر واکنش قلیایی سیلیسی سنگدانه ها است و ثابت شده است که برای جبران واکنش قلیایی- کربناتی سنگ ها مناسب نخواهد بود.

10-9-1 استفاده از سنگدانه های بدون واکنش

این روش ممکن است واضح و مطمئن ترین راه برای جلوگیری از واکنش های آسیب ��ننده در سازه های بتنی باشد. سنگدانه های بدون واکنش در بسیاری از منطقه ها موجود نیستند و واردات آنها نیز معمولاً غیر اقتصادی است. علاوه بر این AAR در حالت های متمایزی ممکن است اتفاق بیفتد، وقتی در جاهایی براساس آزمایش های قبلی بر روی سنگدانه ها نشان می دهد که دارای واکنش زیان‌ آوری نیست نیز امکان AAR وجود دارد. روش های آزمون موجود تضمینی برای عملکرد مناسب سنگدانه ها در هر مکانی نیست. در نتیجه اگر در سنگدانه ها واکنش زیان آوری پیدا نشود، ممکن است پیشگیری در بسیاری از اوقات صورت پذیرد. این اوضاع شامل سازه های با اهمیت (یا بحرانی)، شرایط محیطی فعال (مهاجم)(منبع خارجی قلیایی مانند آب دریا یا نمک های یخ زدا) مقادیر بالای سیمان یا دوره بهره برداری زیاد است.

10-9-2 محدود کردن مقدار قلیاییت در بتن

تحقیقات در زمینه واکنش قلیایی سنگدانه ها نشان داده است که واکنش وسیع در قلیاییت سیمان کمتر از 60/0% Na2Oe غیر محتمل است. این مقدار حداکثر محدوده ای است که برای سیمان مود استفاده با سنگدانه های واکنش زا در امریکا و در ASTM C 150 مشخص شده است. این معیار بدون محاسبه مقدار سیمان در بتن و بدون محاسبه کل مقدار قلیاییت بتن و دقت بیشتر برروی شاخص های پتانسیل واکنش است. بعضی مشخصات فنی در واقع حداکثر مقدار قلیاییت در بتن را مشخص می کند. این محدودیت ها در بازه 5/2 تا 5/4 کیلوگرم بر متر مکعب Na2Oe، است. در بعضی کشورها، این محدوده نسبت به واکنش زا بودن سنگدانه ها متفاوت است. در کانادا محدوده ای بین 8/1 تا 3 کیلوگرم بر متر مکعب Na2Oe تعیین شده است.

استفاده از سیمان با قلیاییت کم و محدود کردن قلیاییت بتن راهکار مناسبی برای همه حالت ها نیست. در تحقیقات متمایزی محدوده های متمایزی برای اعمال در کاربردهای مختلف بیان شده است. در سازه های هیدرولیکی مقدار قلیاییت به زیر kg/m33، Na2Oe محدود شده است.

قلیایی ها ممکن است از طریق محیطی مانند آب های شور، سولفات آب های سطحی زمین، آب دریا یا نمک های یخ زدا به داخل بتن نفوذ کنند. تحقیقات نشام می دهد که آب دریا موجود در آب مخلوط بتن باعث بالا رفتن میزان تمرکز یون هیدروکسیل و افزایش انبساط بتن می شود. همچنین مطالعات نشان

می دهد که بتن در معرض محلول NaC1 می تواند باعث انبساط و ترک خوردگی های چشمگیری بشود.

استفاده از مواد مکمل سیمانی

پوزولان ها یا سرباره ها می توانند به عنوان یکی از اجزای بتن (جایگزین سیمان یا اضافه بر آن) یا سیمان آمیخته استفاده شوند. درباره ی سیمان آمیخته در ASTM C 1157 و ASTM C 595 بحث شده است. هر چند بسیاری از مشخصات فنی و راهنماها برای حداقل کردن AAR مجاز، استفاده از سرباره یا پوزولان ها از قبیل خاکستر بادی و میکروسیلیس با سنگدانه های دارای پتانسیل واکنش زا را مجاز می دانند. بسیاری از بحث ها متمرکز شده درخصوص قلیایی ها در پوزولان یا سرباره و در مرحله بعد وجود پتانسیل برای واکنش آنهاست. مکتوبات بسیاری در این خصوص وجود دارد که از حوصله این کتاب خارج است. در اینجا بعضی راهنمایی ها درباره استفاده از این مواد با سنگدانه های واکنش دار قلیایی- سیلیسی آورده شده است یا می توان به عنوان مثال از ترمیم کننده بتن های اپوکسی و ترمیم کننده های لاتکسی بر پایه سیمان استفاده نمود که مسلح به الیاف های پروپیلن می باشند که جهت استفاده یا مشاوره فنی می توان با شماره 02145872 با واحد فنی کلینیک بتن ایران تماس حاصل نمود

10-9-4 استفاده خاکستر بادی و سرباره

خلاصه ای از مشخصات فنی برخی از کشورها در استفاده از خاکستر بادی و سرباره برای مقابله ASR در بتن، در جدول 10-2 آورده شده است. وقتی خاکستر بادی یا سرباره همراه با سنگدانه های واکنش زا استفاده می شود، در مشخصات فنی کنترل مقدار کل قلیایی بتن، معمولاً در محدوده بازه k/m3 5/2 تا 5/4 Na2Oeدر نظر گرفته می شود. تفاوت های چشمگیر در رفتار قلیایی ها با پوزولان ها یا سرباره وقتی مشاهده می شود که تعدادی از کشورها رفتار خاکستر بادی و سرباره را غیر فعال و بدون مشارکت با قلیایی ها می دانند. معیارها یک ششم و یک دوم کل قلیایی ها به ترتیب برای خاکستر بادی و سرباره براساس تحقیقات در بتن را نشان می دهد. قلیایی های حل شده در آب، خاکستر بادی و سرباره معمولاً خیلی پایین (کمتر از 1/0% Na2Oe) و خیلی کمتر از یک ششم یا یک دوم کل قلیایی هاست. قلیایی های موجود، مطابق با ASTM C311 تعیین می شوند. به طور کلی نسبت بندی بزرگتر از یک ششم و یک دوم کل مقدار قلیایی به ترتیب برای خاکستر بادی و سرباره بیان شده است.

راهنمایی های فنی برای استفاده خاکستر بادی و سرباره برای مقابله با ASR ابتدا در کانادا شروع شد و پس از بحث های قابل ملاحظه و مکتوبات موجود قابل توجه، اتفاق آرا حاصل شد که این مواد همکاری موثری برای همه قلیایی ها از خود نشان نمی دهند. به هر حال محدودیت هایی در قرار دادن کل مقدار قلیایی خاکستر بادی و سرباره، و مقدار حداقل جایگزینی آنها در CSA A23.2-27A مشخص شده است. حداقل میزان جایگزینی مورد نیاز به واکنش زایی سنگدانه ها، مدت بهره برداری و اندازه اعضای سازه ای، شرایط محیطی و ترکیبات خاکستر بادی و سرباره، بستگی دارد. برای خاکسترهای بادی با کل مقادیر قلیایی کمتر از 3%، Na2Oe مقدار حداقل جایگزینی در محدوده 15 تا 25 درصد  برای خاکستر بادی با کلسیم پایین و نوع F ( CaO 8% >) و از 20 تا 30 درصد برای خاکستر بادی با مقدار متوسط کلسیم ( CaO 8% 20-8) است. اگر مقدار قلیایی خاکستر بادی بین 3 تا 5/4% Na2Oe باشد، میزان حداقل جایگزینی مواد مذکور باید نسبت به مقادیر مذکور افزایش یابد.

برای سرباره با مقدار کل قلیایی کمتر از 1% Na2Oe، حداقل میزان جایگزینی در محدوده 25 تا 50 درصد است. خاکسترهای بادی با مقادیر قلیایی بیشتر از 5/4% Na2Oe یا با مقادیر کلسیم بیشتر از 20%CaO یا سرباره ها با مقادیر قلیایی بیشتر از 1% Na2Oeنمی توانند با سنگدانه های واکنش پذیر مورد استفاده قرار گیرند، مگر اینکه بازدهی آنها با عملکرد آزمون مطابق با CSA A23.2-28A به اثبات برسد.

تعدادی از کشورها استفاده از سیمان های آمیخته سرباره ای را به عنوان جایگزین روش های دیگر به جای استفاده از سیمان پرتلند با قلیاییت کم برای کنترل AAR مجاز می دانند. در این حالت ها، مقدار قلیاییت مجاز سیمان سرباره ای نسبت به نسبت بندی سرباره مطابق با جدول 10-3، متفاوت است.

مشخصات فنی برای استفاده از خاکستر بادی و سرباره تفاوت چشمگیری میان کشورهای مختلف دارد.

جدول 10-2: خلاصه ای از مشخصات فنی کشورهای مختلف برای خاکستر بادی و سرباره برای مقابله با ASR 

جدول 10-3: مقدار قلیاییت مجاز سیمان سرباره ای با درصدهای سرباره متفاوت