混合材对碱--硅反应的作用--Ⅱ.混合材对碱-硅反应膨胀作用的机理

在70℃条件下硅灰、矿渣和粉煤灰对碱-硅反应膨胀规律研究的基础上,进一步分析研究了混合材对碱-硅反应膨胀作用的机理。结果表明,混合材对碱-硅反应的作用主要是化学作用和表面物理化学作用。在适当的条件下,化学作用可以使碱-硅反应得到有效抑制,而表面物理化学作用只能使碱-硅反应得到延缓。混合材的化学作用和表面物理化学作用与体系中的Ca(OH)2含量有着密切的关系,在有大量Ca(OH 2)存在的条件下,混合材不能有效地抑制碱-硅反应膨胀。只有当Ca(OH)2含量低到一定程度时,混合材才有可能抑制碱-硅反应膨胀。     

不同掺合料对碱-硅反应的抑制及比较研究

在掺合料对碱-硅反应的抑制机理基础上,根据不同矿物掺合料对碱-硅反应的抑制试验结果,比较并分析了四种掺合料对碱-硅反应的抑制效果.结果表明,硅粉对混凝土碱一硅反应的抑制效果最好,当硅粉掺量为15%时,抑制率可超过90%;粉煤灰和石灰石粉的抑制效果次之,而矿渣的抑制效果相对较差.     

云南地材复合掺合料抑制花岗岩骨料碱-硅酸反应活性研究

针对云南地区具有潜在碱-硅酸反应活性的花岗岩骨料以及当地传统掺合料资源稀缺等现状,研究当地石灰石粉、燃煤炉渣、硅灰等地材与粉煤灰形成复合掺合料对花岗岩骨料碱-硅酸反应活性的抑制作用。结果表明,粉煤灰与硅灰具有良好的复合效应,采用15%的粉煤灰与5%硅灰复合能够有效抑制花岗岩骨料碱-硅酸反应活性。而采用粉煤灰、燃煤炉渣粉、硅灰多组分复合时,各组分抑制作用充分协同发挥,达到抑制有效性要求的粉煤灰掺量可进一步降低至10%。     

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。     

磨细矿渣对碱-硅反应抑制效果的研究

选取采用砂浆棒快速法测试出14 d膨胀率为0.1%左右、0.1%~0.2%、0.2%~0.3%、0.3%~0.4%等4种天然骨料以及0.4%以上的高活性石英玻璃共5种碱-硅活性骨料,研究了磨细矿渣对ASR的抑制作用,并与掺25%粉煤灰进行比较。研究结果表明当磨细矿渣掺至40%时,即可抑制4种天然骨料发生ASR。当磨细矿渣掺至70%时,石英玻璃砂28 d的膨胀率仅为0.05%。磨细矿渣化学组成对抑制ASR作用的影响是各种组分影响的综合结果,对ASR的抑制效果与其Al2O3含量的相关性较大。其抑制ASR的主要作用是对胶凝材料体系中碱的稀释和固结作用,孔结构的改善只能起到辅助作用。     

矿物掺合料对碱矿渣混凝土氯离子渗透性的影响

氯离子渗透是造成混凝土中钢筋锈蚀的主要原因之一。本文采用ASTM C1202规定的氯离子渗透试验方法,研究了粉煤灰和硅灰等量取代矿渣对碱矿渣混凝土氯离子渗透性能的影响。研究表明,在其它条件相同时,碱矿渣混凝土氯离子渗透性随粉煤灰掺量增加而提高,随硅灰掺量增加而降低。从控制碱矿渣混凝土抗氯离子渗透性的角度出发,粉煤灰替代矿渣量宜控制在50%以内。     

碱的阈值及矿物掺合料组分对碱-硅酸反应的影响

矿物掺合料是抑制碱-硅酸反应(ASR)膨胀的有效方法之一,其种类、掺量不同,抑制效果也不同。以陶瓷抛光渣、粉煤灰、矿渣粉为掺合料取代部分水泥制备砂浆棒,通过膨胀率测定和能谱分析,研究碱的阈值及矿物组分对ASR膨胀的影响。结果表明:陶瓷抛光渣、粉煤灰对ASR膨胀的抑制效果优于矿渣粉;掺合料可使碱的阈值增大,降低因碱而发生较大ASR膨胀的风险;钙的含量也有阈值效应,达到50%以上时,会使ASR膨胀陡然增大;矿物化学组分与ASR膨胀的关系有一定规律可循,14 d膨胀值与(2Na₂O_e+CaO)/SiO₂获得最佳拟合。     

双掺矿物掺合料抑制集料碱硅酸反应的试验研究

为了研究双掺粉煤灰和硅粉对集料种类的碱硅酸反应(ASR)膨胀的抑制效果,以双掺总量为40%的掺合料进行三种配合比设计,并与单掺粉煤灰和硅粉进行了对比。结果表明:对于4种活性集料情况下,当硅粉和粉煤灰掺量比为3时,长期抑制效果最好。复掺比单掺10%粉煤灰的情况下抑制效果好,比单掺30%粉煤灰的情况下抑制效果差。     

硅粉对碱硅反应的抑制作用

掺一定量的硅粉可以抑制碱骨料反应(ASR)的膨胀变形。从硅粉抑制ASR的能力,抑制ASR膨胀的程度以及抑制ASR膨胀的工程安全性等三个方面,对掺硅粉抑制骨料ASR的有效性进行评估,评估结果表明:掺8%硅粉能够有效的抑制骨料的ASR膨胀。     

碱种类和掺量对ACM抗压强度的影响

分别用水玻璃(M=2.0)、NaOH和P.O42.5水泥等激发剂激发矿渣粉和粉煤灰等硅铝酸盐材料,制备碱-硅铝酸盐胶凝材料,来研究激发剂种类和掺量对碱-硅铝酸盐材料抗压强度的影响。结果表明在掺量相同的条件下,水玻璃的激活效果最好,水泥的激活效果最差,NaOH介于两者之间。水玻璃最佳用量为硅铝酸盐材料质量的7%;NaOH激发矿渣时的最佳用量为矿渣质量的8%,激发粉煤灰和矿渣的混合物时的最佳用量为硅铝酸盐材料质量的10%;以普通硅酸盐水泥作为碱激发剂,未能反应出明显的规律性。     

多元化矿物掺合料对混凝土碱硅酸反应抑制效果的研究

采用快速砂浆棒法和小砂浆棒快速法试验,进行了粉煤灰、矿粉和硅灰单掺、双掺及三掺对混凝土碱硅酸反应抑制效果的试验研究。结果表明,单掺15%～50%粉煤灰或者矿粉对混凝土碱硅酸反应具有明显地抑制效果,抑制率在32.9%～55.2%之间,且掺量越高,抑制效果越好;总掺量为30%～50%的双掺或三掺矿物掺合料对ASR抑制效果也很明显,抑制率在19.0%～66.7%之间,且三掺抑制效果略好于单掺和双掺;两种试验结果具有较好的一致性。     

混凝土中碱-硅反应的膨胀机理研究

利用高碱活性的蛋白石和低碱活性的天然水晶研究碱—硅反应的膨胀力来源。试样粉磨至40￣80μm后与0.7 mol/L的NaOH溶液混合,至反应达平衡,反应产物用真空干燥。取约1 g产物,压制成直径14 mm,厚约3￣4 mm的薄片后,采用自行设计的FLM1-凝胶膨胀自动测量仪分别在无半渗膜和有半渗膜条件下测量其吸水膨胀量。在无半渗膜条件下,反应产物的吸水膨胀量都很小;在有半渗膜条件下,反应产物吸水后都表现出明显的膨胀现象,其中蛋白石反应产物的膨胀量达85.5%,水晶的膨胀量有5.1%,这与反应溶液的pH值降低趋势相对应,也与样品本身的碱活性大小一致。结果表明,产物吸水肿胀所引起的膨胀量是很有限的,渗透压是碱-硅酸反应的主要膨胀来源,从而为碱-硅反应的渗透压假说提供试验论据。     

矿物添加剂对混凝土力学性能的影响

对掺加矿渣、粉煤灰、硅灰等矿物掺合料混凝土力学性能进行了研究。结果表明,单掺矿渣与硅灰能提高混凝土的保水性、黏聚性,但对于拌合物流动性的提高要比单掺粉煤灰的差。随着掺量的增加,单掺粉煤灰或矿渣的混凝土强度降低,单掺粉煤灰早期强度下降较大。双掺粉煤灰、矿渣混凝土,混凝土强度随着矿渣掺量的增加而降低;矿渣、粉煤灰掺量分别为30.5%、20.5%时,混凝土91 d的抗压强度要比基准混凝土的抗压强度高。在掺合料总量不小于61%时,AB组混凝土28、91 d的抗折强度和基准混凝土强度比较接近。其91 d强度甚至超过了基准混凝土。双掺粉煤灰、硅灰混凝土,当粉煤灰掺量不变时,单掺硅灰对提高混凝土强度比较显著。对于粉煤灰、矿渣、硅灰三掺的混凝土,与同等掺量的双掺组AB和AC相比,该组混凝土具有较高的抗压强度。     

矿物掺合料对双膨胀源膨胀剂限制膨胀率的影响研究

针对5种常用矿物掺合料,通过胶砂试验研究其对双膨胀源膨胀剂限制膨胀率的影响。结果表明:粉煤灰掺量≤30%、石灰石粉掺量≤10%时,随其掺量的增加对膨胀剂的膨胀性能具有促进作用,且粉煤灰的促进作用要高于石灰石粉。矿渣粉、钢渣粉和硅灰对膨胀剂的膨胀性能具有不同程度的抑制作用,3种矿物掺合料单掺时的掺量宜分别控制在20%、10%及5%以内。矿渣粉及钢渣粉对膨胀性能的抑制作用与其掺量密切相关,掺量越高胶砂限制膨胀率越低。矿渣粉分别与粉煤灰及石灰石粉复掺时的限制膨胀率均低于基准组,但高于矿渣粉单掺组,且相同复掺比例时,矿渣粉与粉煤灰复掺比矿渣粉与石灰石粉复掺时的限制膨胀率高。     

基于碱-硅反应抑制效果的粉煤灰品质评价指标

基于粉煤灰抑制碱一硅反应(ASR)的效果,采用22种粉煤灰对具有碱活性的砂岩骨料进行ASR抑制试验,提出了用粉煤灰的化学成分因子Cfa来评价粉煤灰品质、优选粉煤灰.首先用其中的12种粉煤灰进行砂浆棒快速法试验,分析了粉煤灰主要化学成分对ASR的影响,确定CFA的表达式为[m(CaO)+0.735 6m(R2O)+1.460 7m(MgO)-1.829 9m(SO2)]/[O.792 8m(SiO2)-2.170 5m(Fe2O3)+0.567 3m(A12O3)];用其余10种粉煤灰进行砂浆棒快速法试验和60℃混凝土棱柱体法试验,验证了CFA的合理性,比较了CFA和另外3种粉煤灰品质评价指标与粉煤灰对ASR抑制效果的相关系数.结果表明:粉煤灰的单一化学成分不足以全面反映粉煤灰对ASR的抑制效果;CFA与粉煤灰对ASR的抑制效果有较好的相关性;当CFA≤0.400时,约30%的粉煤灰掺量可以有效抑制ASR;当CFA>O.400时,粉煤灰掺量应更大.     

抑制碱-碳酸盐反应膨胀的研究

采用经多种方法确定为碱碳酸盐活性的骨料,按小混凝土柱法,研究了粉煤灰、矿渣、硅粉、天然沸石及其复合超细粉对碱-碳酸盐反应(ACR)膨胀的影响;分析了孔溶液碱度与ACR膨胀的关系,对ACR膨胀机理进行了探讨。     

掺加粉煤灰预防公路工程混凝土碱-骨料反应技术经济分析

碱-骨料反应是影响混凝土耐久性的主要因素之一。掺加粉煤灰能有效抑制碱-骨料反应。掺加不同比例粉煤灰代替水泥制作砂浆棒,测试其14 d膨胀率均小于规定数值,且掺加30%粉煤灰时膨胀率最小。对掺加不同比例粉煤灰制作不同混凝土强度进行了经济分析表明:混凝土强度越高,经济效益越明显。     

高温对碱粉煤灰矿渣水泥石微结构及力学性能的影响

对比研究了碱矿渣水泥石与不同粉煤灰掺量(质量分数,下同)的碱粉煤灰矿渣水泥石在室温至1000℃时的抗压强度和外观变化,应用X射线衍射和扫描电镜分析了常温及高温后上述水泥石的物相及微观结构.结果表明:常温下,碱矿渣水泥石抗压强度高于碱粉煤灰矿渣水泥石,且碱矿渣水泥石耐高温性能优于碱粉煤灰矿渣水泥石;600℃下,碱矿渣水泥石发生固相反应,产物为钙黄长石;粉煤灰掺量分别为50%和30%的碱粉煤灰矿渣水泥石在800,1000℃时的抗压强度降低为0,在1000℃下,其固相反应产物为钙黄长石和透辉石.     

混凝土防腐蚀防泛碱影响因素的正交试验研究

利用正交试验分析了水胶比、硅灰、粉煤灰及矿粉掺量对混凝土硫酸盐腐蚀时抗压强度耐蚀系数Kf和混凝土泛碱物质量m的影响,并考虑了水胶比与3种矿物掺合料掺量的交互作用。结果表明:4种因素对于2个考核指标的主次排序基本相同,即水胶比的影响最大,硅灰次之,水胶比和硅灰的交互作用影响显著;粉煤灰掺量仅对混凝土防泛碱问题影响显著;其余因素及交互作用没有显著性影响。在单掺硅灰的条件下,用抗压强度耐蚀系数的变化研究硅灰与水胶比的交互作用,结果表明,硅灰最佳掺量随水胶比的变化而波动。水胶比在0.33以下时,最佳硅灰掺量在5%以下,当水胶比在0.33~0.43时,最佳硅灰掺量为10%。     

矿物掺合料对碱骨料反应的抑制效果研究

活性掺合料取代部分高碱水泥,不仅可减少混凝土的有效含碱量,还能产生物理化学作用,抑制碱-骨料反应。本文利用快速砂浆棒试验方法,探讨粉煤灰、矿渣粉、沸石粉在本地区预防混凝土碱硅酸反应中各掺合料的适宜量。粉煤灰或沸石粉取代水泥20%以上,高炉矿渣粉取代水泥为50%以上就可以有效预防混凝土碱硅酸反应。