矿物掺合料和锂盐对碱-硅反应的抑制作用

碱-硅反应是混凝土碱集料反应中最易发生的环节,且潜伏期长,一般是1-10年.其一旦发生,就难以抑制,导致混凝土的膨胀和开裂,直至混凝土被破坏.本文综述了碱-硅反应的机理,并介绍了采用粉煤灰等矿物掺合料和锂盐以抑制碱-硅反应的效果.矿物掺合料主要通过减少孔溶液中碱的含量抑制碱-硅反应,锂盐主要通过生成非膨胀性的产物抑制碱...     

集料中含碱矿物的分解及对碱-集料反应的影响

化学组成中含有Na,K的含碱矿物,如各种长石、云母等,普遍存在于混凝土集料中。作为地质演变的主要证据,这些含碱矿物在酸性、中性以及弱碱性条件下的分解析碱反应得到了证实。但是处于水泥混凝土中的强碱性复杂环境下,箕料中含碱矿物是否能够分解并析出大量的碱,是否由此而导致混凝土碱-集料反应(alkali-aggregate reaction, AAR)破坏的加剧一直以来成为混凝土碱集料反应研究中的一个悬而未决的问题。针对此问题进行了大量的研究,但至今并未得到统一的认识。本文对混凝土中含碱矿物的碱析出的研究进行了评述,指出了现有研究存在的不足, 并对今后的研究方向提出了意见。     

能有效抑制碱集料反应的复合矿物掺合料

研究了在80℃养护条件下，掺加复合矿物掺合料对含沸石化珍珠岩集料砂浆碱一集料反应膨胀的影响。研究发现．混凝土中复合矿物掺合料掺量为25％和40％时，可以有效抑制碱硅酸反应，且40％掺量时抑制作用更强。     

含碱集料对碱-硅酸反应的影响

采用80℃蒸汽养护快速实验方法,研究了2种不同类型含碱集料--霞石正长岩和白岗岩对碱-硅酸反应的影响,并通过在150℃不同的碱溶液中压蒸集料的方法,对含碱集料的析碱机理进行了分析.结果表明:霞石正长岩和白岗岩对碱-硅酸反应膨胀的影响与使用水泥的碱含量有关.在使用低碱水泥时,霞石正长岩和白岗岩使碱罐酸反应膨胀显著增大,而在使用高碱水泥时,霞石正长岩和白岗岩对碱-硅酸反应膨胀促进作用均减弱;在饱和Ca(OH)2溶液中的霞石矿物能稳定存在,随着碱含量的增加,霞石矿物发生分解,而长石矿物均能稳定存在,与碱溶液的反应仅在长石矿物表面区域进行.长石矿物与混凝土孔溶液中Ca2 之间的离子交换反应是混凝土中长石矿物析碱的主要原因.     

碱矿渣水泥砂浆的碱集料反应膨胀研究

通过测长试验,研究了三类碱矿渣水泥(AASC)砂浆的碱集料反应(AAR)引起的膨胀;分析了碱组分种类、碱质量分数、活性集料质量分数和矿渣种类等因素对AASC砂浆AAR膨胀率的影响.综合宏观和微观测试结果,探讨了碱矿渣混凝土的碱集料反应机理.结果表明,AASC系统出现危险性碱集料反应的可能性远低于普通水泥系统.     

工业废渣超细微粉在水泥及混凝土中的应用分析

高炉矿渣超细微粉、超细钢渣微粉、超细粉煤灰和工业硅灰等工业废渣超细微粉既可用作生产水泥的高活性混合材料，又可在混凝土配制过程中作为第六组分材料——矿物外加剂或矿物掺合料。配入水泥或混凝土，能够充分发挥其优良的“微集料填充效应”，“火山灰化学活性效应”以及“颗粒形态与轴承效应”，提高混凝土抗渗性、抗冻性、抗碳化能力以及抵抗SO42-和Cl-化学侵蚀的综合性能；能够使水泥石与混凝土体系的微观更加密实，获得更高的结构强度；降低水化热，减少混凝土的温度应力收缩与化学收缩，有效避免混凝土开裂；能够有效抑制碱-骨料反应（AAR），显著提高混凝土结构的耐久性能。     

碱矿水泥砂浆的碱集料反应膨胀研究

通过测长试验,研究了三类碱矿渣水泥（ＡＡＳＣ）砂浆的碱集料反应（ＡＡＲ）引起的膨胀,分析了碱组分种类、碱质量分数、活性集料质量分数和矿种类等因素对ＡＡＳＣ砂浆ＡＡＲ膨胀率的影响,综合宏观和微观测试结果,探讨了碱矿渣混凝土的碱集料反应机理,结果表明,ＡＡＳＣ系统出现危险性碱集料反应的可能性远低于普通水泥系统 。     

电化学脱盐对混凝土碱集料反应的影响

研究了新型的钢筋混凝土修复技术———电化学脱盐技术对钢筋混凝土碱集料反应的影响。试验结果表明,对于含有碱活性集料的混凝土,电化学脱盐具有加速碱集料反应的倾向,但在脱盐电解质溶液中加入锂盐,通过电迁移方式导入锂离子后,可以抑制碱集料反应。     

低碱水泥的生产与应用

碱集料反应影响着砼的耐久性，低碱水泥因素而倍受市场青睐。2000t/d预分解窑可以利用低品位石灰石生产出优质低碱熟料，其率值可在较大范围内波动，在该低碱水泥的应用上，掺加合适的外加剂，可充分地发挥产品的技术优势。     

偏高岭土及其在高性能混凝土中的应用

介绍了偏高岭石结构、火山灰性及其在高性能混凝土中应用研究现状。有关研究结果表明：偏高岭土可有效提高水泥砂浆和混凝土的强度，改善混凝土的抗渗性和耐蚀性，有效地抑制碱集料反应等，是一种很有开发应用价值的混凝土功能性掺合料。     

化学外加剂抑制碱硅酸反应原理及进展

概述了化学外加剂抑制碱硅酸反应 (ASR)膨胀的原理及其几十年来国际上的研究进展 ,并讨论了应进一步研究的问题     

碱激发胶凝材料及混凝土研究进展

综合评述了碱激发胶凝材料及其混凝土的研究进展,总结了影响碱激发胶凝材料性能的主要因素,着重介绍了采用碱激发胶凝材料配制的混凝土性能最新研究进展,包括新拌混凝土拌合物和易性、硬化混凝土强度和抗化学侵蚀、碱集料反应、对钢筋的保护作用等耐久性问题以及硬化混凝土变形性能等,并提出当前研究存在的问题和今后研究的发展方向.     

碳酸盐反应活性的新快速鉴定方法

系统研究了大量具有不同化学组成、结构和地质特征的碳酸盐集料 ,并选择加拿大Kingston的碱活性碳酸盐集料作为标准进行对比试验。研究内容涉及集料的化学组成、矿物分析和岩相检验 ,集料不同颗粒大小的碱碳酸盐反应动力学 ,探讨并否定了 80℃下晶体热致膨胀因素的影响。根据试验结果提出了一种新的评价碳酸盐集料碱活性的方法。方法的主要试验参数为 :集料尺寸 5～ 10mm、水泥中碱质量分数 1.5 0 % (等当量Na2 O)、水灰比0 .3的小混凝土试件在 80℃、1mol/L的NaOH养护溶液中养护 14d的试件膨胀率大于 0 .10 %。     

陶瓷抛光渣对水泥基材料碱集料反应的影响

以0%、20%、30%、40%陶瓷抛光渣等量取代水泥制备砂浆试样,矿渣作对比试验,通过膨胀率、强度测定、扫描电子显微镜观察和能谱分析,研究陶瓷抛光渣对水泥基材料碱集料反应的影响规律,揭示矿物掺合料抑制碱集料反应的机理。结果表明:陶瓷抛光渣能有效抑制水泥基材料的碱集料反应膨胀,且其抑制作用比矿渣更显著;两种掺合料使集料与胶凝材料界面区结构更密实,界面宽度更小;抛光渣的合理掺量为20%～30%、矿渣掺量应30%。矿物掺合料抑制碱集料反应的机理为界面过渡区中Ca/Si比降低使集料表面碱度降低,降低了近集料区域生成高Na/Si比膨胀性产物的可能性,并且K+和Al~(3+)在近集料处富集,形成非膨胀性产物。由于体系中Al_2O_3的存在,使K+对碱集料反应的作用低于Na+的作用。     

碱骨料反应及辅助胶凝材料对其抑制机理的研究综述

介绍了混凝土碱骨料反应的反应特征和分类,结合国内外碱骨料的研究发展情况从骨料特性、碱的来源、Ca (OH)2作用等三个方面系统阐述碱骨料反应机理.掺入辅助胶凝材料(SCMs)是目前预防和抑制碱骨料反应最经济有效的方式,从SCMs对碱的物理稀释效应、滞留效应、与Ca(OH)2的火山灰效应、以及改变反应产物的化学组成和微观界面效应等几个方面揭示其抑制机理.在对研究现状总结分析的基础上提出碱骨料反应有待进一步解决的问题并给出了相关建议.     

混合材抑制碱-硅酸反应(ASR)的新机理

目前研究表明混合材对碱一硅酸反应（ASR）有很好的抑制作用，但对混合材抑制ASR机理的认识需进一步完善。本文采用TEM／EDS、FT-IR和^29Si MAS NMR等现代测试方法对不同粉煤友掺量的水泥基材料主要水化产物C-S-H凝腔化学组成和结构进行研究，指出了低Ca／Si比的C-S-H凝腔在抑制ASR中的重要作用（能够结合孔溶液中的碱，减少可发生ASR的有效碱量），并分析了低Ca／Si比的C-S-H凝胶的持碱机制，对混合材抑制ASR的机理有了新的认识，完善了混合材抑制ASR的机理。研究结果不仅对于建立比较完整的碱一集料反应预防理论是十分必要的，而且对于抑制和防止碱集料反应具有一定的指导意义。     

我国首例海工混凝土碱集料反应

对浙江省宁波北仑港海工混凝土构件，用岩相法、扫描电镜／能谱分析、快速压蒸测长法，Ｘ－射线衍射分析等方法进行研究，发现在浪溅区凡表面开裂剥落的混凝土构件中都含有大量的活性集料，并发生了碱集料反应，而表面完整没有裂纹的混凝土构件中活性集料较少；结果表明，海工混凝土如使用碱活性集料，它与来自海水中的碱将会发生反应造成混凝土开裂；碱集料反应和钢筋锈蚀等破坏作用的相互促进，使海工混凝土构件的耐久性大大下降。     

引气剂对延缓高海拔强碱环境下碱-硅酸反应的影响

青藏高原盐渍土地区的碱金属离子含量很高,属于强碱环境,碱活性骨料分布广,极易引起混凝土发生碱-硅酸反应(ASR)。为确定引气剂延缓ASR的机理,设计了掺入矿物掺合料(SCM)的混凝土配比,并加入引气剂,研究了腐蚀溶液中的混凝土试件,包括1.5 a的强度发展和1 a的碱金属离子扩散浓度,并研究了砂浆棒试件210 d的膨胀率发展和龄期长达6 a的微观形貌。结果表明:相较于未使用引气剂的试件,掺量为0.05%的引气剂未引起混凝土试件(含气量5.4%)的强度损失,且有效降低了砂浆棒试件的膨胀率。此外,引气气孔成为了ASR产物的储仓,若混凝土碱量不变,则可控制碱活性骨料周边的ASR作用程度,延缓ASR胀裂的速率,有效改善SCM对ASR的抑制作用。     

粉煤灰对ASR的抑制及有效性评估

以中国快速砂浆棒法为基础，分别研究了在40，60，80℃养护条件下低钙粉煤灰对硅质砾石、沸石化珍珠岩和石英玻璃碱硅酸反应(alkali silica rection,ASR）膨胀的抑制作用。讨论了集料碱活性、养护温度对粉煤灰抑制ASR效果的影响和建立粉煤灰及其它矿物外加剂抑制ASR有效性评估方法的技术路线和问题。结果表明：粉煤灰抑制ASR的效果与集科碱活性和养护温度密切相关。一定养护温度下，集科活性越大，抑制效果越差；对特定活性集料，养护温度越高，抑制效果越差。粉煤灰对不同集料和同种集料不同养护温度下ASR膨胀抑制效果差异，主要与ASR历程有关，即与集料ASR本身特性有关。特定集料和养护条件下粉煤灰对ASR膨胀的抑制效果不能简单推广至其它种类不同的集料和养护条件。粉煤灰抑制ASR有效性应根据工程评价目的和要求分别确定。快速评估方法的结果与混凝土长期性能之间的相关性需进一步研究。     

以板岩为集料的混凝土中碱集料反应及其抑制

用快速砂浆棒法确定了以板岩矿为集料的混凝土中存在着较严重的碱集料反应,设计了一系列实验,分析了其引起的原因.在混凝土中引入一定量的碎石型陶粒、LiOH和粉煤灰等均可有效地抑制其碱集料反应.分析发现碎石型陶粒表面大量的孔洞吸收碱集料反应产生的膨胀物质,从而抑制了碱集料反应的破坏.