碱硅酸反应交流阻抗谱研究及其合理应用

以快速砂浆棒法为比较,用交流阻抗谱方法对几种集料的潜在碱活性和由此引起的碱硅酸反应对砂浆密实性、抗渗性和氯离子扩散性的影响进行了研究.结果表明:有潜在碱活性的集料与普通集料有不同的交流阻抗响应,可以根据其特征阻抗谱在复平面中的相对位置以及相角的大小来评定集料的碱活性,所得结果与快速砂浆棒法检测的结果有较好的相关性.交流阻抗谱方法有可能发展为评定集料碱活性的方法.在适度的碱硅酸反应存在的情况下,砂浆密实性、抗渗性提高,氯离子扩散阻抗系数变大.利用这一特性可以提高混凝土的耐久性和使用寿命,这对于具有一定潜在碱活性集料的合理使用有参考价值.     

混凝土碱-硅酸反应的原理与破坏特征及其影响因素

总结了混凝土碱-硅酸反应的反应机理和破坏特征,结合目前国内外研究现状和发展趋势,从混凝土碱含量,活性骨料含量和尺寸,胶凝材料体系的组成和环境温度、湿度等方向对碱-硅酸反应的影响因素进行分析,为改进碱骨料反应评价方法与预防混凝土碱-硅酸反应提供参考。     

LiOH对碱-硅酸反应产物膨胀行为的影响

研究了硅酸与KOH，NaOH以及LiOH反应后所形成产物的吸水能力，结果表明：KOH与硅酸反应后的产物的吸水能力最强，其次是NaOH，而LiOH与硅酸反应的产物的吸水能力最弱．通过SEM／EDS对比研究了硅质集料在LiOH，KOH，LiOH KOH介质中的膨胀行为，结果表明：LiOH—硅酸反应生成的结构致密的非膨胀性产物硅酸锂L-S-H包裹在未反应的集料周围，阻止了碱—硅酸反应的继续进行，而LiOH—硅酸反应过程本身不会引起膨胀；在LiOH存在时，硅酸与KOH反应后形成的K-S-H中的K^ 被Li^ 取代生成L—S—H，而L-S-H阻碍了碱—硅酸反应的继续进行，故LiOH能够抑制碱—硅酸反应发生膨胀．     

混凝土碱-硅酸反应的抑制措施

该文结合国内外研究成果总结碱-硅酸反应的抑制措施,分析了这些方法的科学性和适用性;并阐述混凝土中碱含量限值取值的来源及存在的争议。基于国内外在混凝土中抑制碱-硅酸反应的研究现状和发展趋势,提出预防和控制混凝土碱-硅酸反应的一些建议。     

碱硅酸反应（ASR）抑制措施研究评述

评述了各种抑制碱硅酸反应（ＡＳＲ）的方法。重点对利用粉煤灰抑制ＡＳＲ的研究进行了综述，并对研究中存在的问题，如娄煤灰碱含量与有效性的关系，抑制评估方法以及抑制机理等进行了讨论。     

混凝土碱-硅酸反应的评价方法

结合国内外规范、研究发展重点介绍碱-硅酸反应的测试方法和评价指标,并分析这些方法的科学性和适用性,阐述现有测试方法存在的局限性和面临的争议,介绍碱-骨料反应的新评价措施。基于国内外在混凝土中测试和评价碱-硅酸反应的研究现状和发展趋势,提出预防和控制混凝土碱-硅酸反应的一些建议。     

混凝土碱集料反应与预防措施

对碱硅酸反应和碱碳酸盐反应的反应特征、机理以及影响反应的各种因素进行了系统的分析和探讨，进而提出了一些行之有效的碱集料反应的预防措施，并以三峡工程为例，详细介绍了三峡主体工程所采用的碱集料反应预防措施及其效果，进一步证实了预防措施的实用性和有效性。     

碱硅酸反应对水泥基材料力学性能的影响

通过对比活性不同的两种砂制备的砂浆试样在碱硅酸反应中的膨胀率,结合三轴抗压测试研究了碱硅酸反应前后水泥基材料的力学性能变化,分析了碱硅酸反应后材料微观结构演变与力学性能间的关系。结果表明碱惰性砂制备的砂浆试样中骨料周围局部区域形成少量针状凝胶相,由于碱硅酸反应速率较慢且凝胶相较少,因而其膨胀率较小且对水泥基材料力学性能的影响较小。碱活性砂制备的砂浆试样中,骨料周围易生成大量针状凝胶层,且随着碱硅酸反应的进行凝胶相膨胀加剧,促进水泥基材料中骨料周围的水泥浆体中形成大量裂纹,进而明显影响水泥基材料的力学性能。研究表明,三轴抗压测试中,除膨胀率外,极限抗压强度和应变量也可以作为评价水泥基材料碱硅酸反应水平的参量。     

山东骨料碱活性及抑制碱硅酸反应研究

针对山东地区混凝土用骨料的碱活性进行分析研究,认为山东地区存在碱活性骨料。研制出两种碱硅酸反应抑制剂,通过试验研究分析了掺抑制剂之后的水化产物,表明抑制剂抑制ASR具有很好的效果。     

煅烧铝矾土对碱-硅酸反应的影响

通过煅烧铝矾土制备活性Al2O3掺合料,研究烧铝矾土对碱-硅酸反应的影响,并分析矾土对碱-硅酸反应的抑制机理.结果显示,掺加-定量的烧铝矾土能抑制碱-硅酸膨胀反应.     

不同碱环境下陶瓷抛光渣对碱-硅酸反应的抑制作用

以陶瓷抛光渣(PPR)为矿物掺和料,取代部分水泥制备砂浆棒,测定其在KOH溶液中的膨胀率,并对砂浆试样近集料区域进行扫描电子显微镜(SEM)分析,同时与在NaOH溶液中的试验数据进行对比,研究了PPR对水泥基材料碱-硅酸反应(ASR)的抑制作用及其机理.结果表明:不同碱环境下,PPR均能有效抑制水泥基材料的ASR膨胀;...     

Bewertung der Alkalireaktivität von Gesteinskörnungen

Assessment of the Alkali‐Reactivity of Aggregates Damages to concrete structures caused by the involvement of alkali‐silica reaction (ASR) are still today a world‐wide problem and increased in the last years despite of intensive research, available standards and guidelines. Especially pavement concretes (roads, airports) are affected by ASR due to the external alkali‐supply by deicers. At the F.A. Finger‐Institute for Building Material Sciences (FIB), a combination of an accelerated mortarbar test and comprehensive petrographic and mineralogic examinations are used for a short‐term assessment of the alkali‐reactivity of aggregates. For a reliable assessment of the ASR damage‐potential of specific concretes, a new developed ASR performance‐test, the cyclic climate storage, is used.     

Petrographic identification of alkali–silica reactive aggregates in concrete from 20th century bridges

Cracks and white coatings have been observed in a number of concrete bridges constructed during the 20th century. The observed damage phenomena have been attributed to the alkali–silica reaction (ASR) after following detailed macroscopic examination. Several analytical approaches – optical microscopy of thin sections, petrographic image analysis and SEM/EDS study – were employed in order to: (1) quantify the extent of the damage (volume percentage of alkali–silica gel); (2) determine the causes of the damage. The presence of alkali–silica gels is controlled by the petrography of aggregates where monomineral quartz aggregates, metagreywacke, pellite and metasedimentary rock fragments contribute significantly to ASR development. Other phases (feldspars) and fragments of magmatic native rocks (granite, diorite, and volcanic rocks) have not been shown to have any influence on ASR. The volume of alkali–silica gels in the studied concrete samples (ranging from 0.1 to 0.9 vol.%) increases with increasing age of the bridge.     

土壤聚合物和水泥砂浆的碱-硅反应

为了比较分析土壤聚合物和含有矿物掺合料的水泥砂浆的碱-硅反应(ASR)问题。参照我国水工混凝土标准DL/T5151-2001和ASTM C 441-97进行了抑制骨料碱活性效能的试验。试验结果表明:掺加矿物掺合料能够有效地抑制ASR。当5%硅粉、20%粉煤灰和40%磨细矿渣共同掺入砂浆时,90d的膨胀率仅有0.13%,即降低了81.9%。对加压挤出的硬化水泥浆体孔溶液进行化学分析,发现矿物掺合料的加入降低了孔溶液中钾、钠离子和氢氧根离子的浓度,这是减少ASR危害的根本原因。土壤聚合物是一种无定形的无机材料,由偏高岭土、硅粉在高碱条件下制得。土壤聚合物的碱含量很高,达到12.1%,但土壤聚合物砂浆没有产生任何膨胀,其原因是土壤聚合物中没有充足的游离碱与活性骨料反应,因此不会产生危害性ASR。     

两类典型碱活性岩石试体在碱溶液中的膨胀行为

为确定以Spratt硅质灰岩(SL岩石)和Pittsburg泥质白云质灰岩(PL岩石)为代表的两类典型碱活性岩石试体在碱性环境中的膨胀来源和发展评定岩石碱活性的方法,研究了不同条件下SL和PL岩石在砂浆和混凝土中的膨胀行为.研究结果表明:SL岩石在砂浆和混凝土中均呈高ASR膨胀性,尽管其中的少量白云石可发生去白云石化反应;决定PL岩石高膨胀性的机制是ACR,与传统的ASR有本质不同,尽管其中含有的少量微晶石英可参与与碱的反应并可能对岩石的膨胀有一定贡献.采用能保持岩石微观结构构造特征的颗粒尺寸是正确评估PL岩石碱活性的关键.利用ASR和ACR对粉煤灰等混合材及含锂化合物的不同响应,特别是LiOH的抑制ASR膨胀和引发ACR膨胀的双重效应,在实验室可以快速区别同时含有白云石和石英的灰岩类集料的活性来源.     

温度和集料对混凝土ASR有效碱的影响规律

从碱硅酸反应(ASR)的化学本质出发,将有效碱进一步定义为扩散进入活性集料内并与活性SiO2发生化学反应的液相碱.在此基础上,以熔融石英玻璃为活性集料,研究养护温度、活性集料粒径和活性集料掺量(质量分数)对单颗活性集料内有效碱含量(质量分数)的影响;结合Fick第一定律和第二定律,建立了有效碱浓度的计算模型.结果表明:养护温度对单颗活性集料内有效碱含量影响显著;活性集料粒径对单颗活性集料内有效碱含量无显著影响;随着活性集料掺量的增加,单颗活性集料内有效碱含量呈现出一定的下降趋势;所建立的有效碱浓度计算模型可以有效反映养护温度、活性集料粒径和活性集料掺量对其的影响,对后续建模工作有一定的参考价值.     

Performance of carbon, polyvinylalcohol and steel based microfibers on alkali–silica reaction expansion

The performance of carbon, polyvinylalcohol (PVA) and steel microfibers on alkali silica reaction (ASR) were investigated. Two series of mortar specimens containing different amounts of microfibers were cast. One of the series was cured in accordance with ASTM C1260 test method, while other series were additionally cured at 23 °C in water for 14 days before standard ASTM C1260 curing period. Extended curing was found to be effective on reduction of ASR expansions in all of the mixtures containing any type of microfibers used in this study. This may be due to enhancement of matrix–microfiber bonding. ASR expansions were reduced by increasing the microfiber content in the specimens subjected to extended curing.     

温度和供碱方式对砂岩ASR的影响

参照砂浆长度法和砂浆棒快速法,研究了温度和供碱方式对砂岩砂浆试件ASR的影响.试验结果表明,提高养护温度可以加速砂岩的ASR反应速率,但会降低砂岩砂浆试件的最终膨胀率.低温养护条件下,供碱方式会影响砂岩砂浆试件的ASR反应速率,高温养护条件下,供碱不仅应影响砂浆的ASR速率,还会对试件随龄期的膨胀曲线趋势产生明显影响.高温养护条件下,砂浆试件膨胀率随时间的变化,可用双曲函数较好的拟合.     

Effectiveness of nondestructive testing for the evaluation of alkali–silica reaction in concrete

This paper deals with the application of various test methods for monitoring the progression of alkali–silica reaction (ASR) in laboratory concrete mixtures. The effectiveness of each method is reported. Concrete specimens were stored at 38 °C in high humidity environment according to the Canadian CSA A23.2-14A standard. Mechanical properties were assessed with conventional destructive test and with nondestructive tests (ultrasonic pulse velocity, dynamic modulus of elasticity and nonlinear acoustics). Petrographic examination was performed to confirm damage associated with ASR.Compressive strength and ultrasonic pulse velocity were slightly affected by ASR expansion. Both static and dynamic moduli of elasticity were significantly affected by ASR expansion. Nonlinear acoustics yielded the best correlation with expansion.The ultimate goal of such study would contribute to develop a universal procedure for the evaluation of the state of ASR in a structure. This paper does not answer this issue but is a first step toward that goal.