混凝土中钙矾石作用的二重性及其发生条件

钙矾石被广泛用来提高混凝土或胶凝材料的早期强度 ,或被用来生产收缩补偿混凝土 ,而延迟钙矾石的形成却引起混凝土的胀裂性破坏 ,这就形成了钙矾石作用的矛盾的二重性。探讨了混凝土中钙矾石的形成机理、结晶构造、形成条件、稳定性及延迟钙矾石的成因、危害 ,旨在揭示钙矾石作用的二重性 ,力求找出抑制延迟钙矾石膨胀的途径 ,更好地发挥钙矾石的优越性能     

延迟钙矾石形成、特征和膨胀机理概述

延迟钙矾石是混凝土一种潜在的劣化作用,本文在查阅国内外文献的基础上,对延迟钙矾石的形成、损害特征、膨胀机理和因素进行了概述,以期为实际工程中延迟钙矾石的防止提供一定的参考。     

二次钙矾石形成和膨胀混凝土的耐久性

阐述二次钙矾石形成(SEF)的条件、机理和影响因素，并对实际混凝土中的SEF破坏进行了分析。作者认为，二次钙矾石形成是否造成破坏与混凝土体系健康状况与所处环境有关，不能独立于外荷载作用、碱集料反应、冻融循环、冷热交替和干湿循环所造成的混凝土质变之外。从总体看，二次钙矾石形成不是混凝土破坏的主导因素。在健康混凝土中，少量二次钙矾石形成对混凝土有增强、密实和补偿收缩的作用；对于劣化混凝土或病害混凝土，二次钙矾石形成将加速其破坏。     

大体积补偿收缩混凝土中的延迟钙矾石生成现象 --答游宝坤同志的质疑

针对游宝坤同志对我们的试验结果和观点提出的质疑，基于近期的工作结果，就大体积补偿收缩混凝土内部延迟钙矾石生成及其影响进行讨论。大体积补偿收缩混凝土内部存在延迟钙矾石生成现象，是否引起膨胀，由结构内部条件决定。对于延迟钙矾石生成的潜在危险性应有充分的认识。     

大体积补偿收缩混凝土的结构稳定性问题

本文介绍国内外学者对钙矾石的热稳定性和低硫型水化硫铝酸钙生成条件的研究成果。通过大量的工程实践证明,大体积补偿收缩混凝土中基本不存在延迟钙矾石,也不会发生因延迟钙矾石后期膨胀对结构产生破坏的现象。     

大体积补偿收缩混凝土与延迟钙矾石生成

在大体积补偿收缩混凝土内部,由于胶凝材料水化放热,其最高温度可能超过钙矾石的分解温度,使水化初期生成的钙矾石分解;并在温度降低以后,在硬化混凝土内重新生成。本文探讨了这种延迟钙矾石生成现象对混凝土性能的影响。发现延迟钙平等互利 水化初期表面为补偿收缩混凝土的膨胀能损失。不能达到补偿温度收缩的目的;后期表现为混凝土的延迟膨胀。降低水胶比,掺加粉煤灰和矿等矿物和掺和料有利于抑制ＤＥＦ引起的后期膨胀。     

钙矾石的形成与稳定、膨胀机理及应用综述

在硬化水泥浆中形成钙矾石相是混凝土结构遭到破坏的原因之。形成钙矾石相导致膨胀这一事实以后又被利用来制造膨胀水泥混凝土,以补偿混凝土的收缩或对混凝土施加预压应力。钙矾石相的形成还涉及硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥、型砂水泥、抢修水泥等的凝结和强度的发展,特别与形成钙矾石相的早强水泥和早强外加剂的性能密切相关。本文重点介绍了钙矶石的形成与稳定、膨胀的原理及利用。     

混凝土中钙矾石的形成

钙矾石不仅是水泥重要的水化产物之一,也是混凝土遭受外界硫酸盐侵蚀的主要产物。经过高温养护的混凝土在后期也会重新形成大量的钙矾石,而且早期生成的钙矾石并不稳定,容易发生重结晶。对混凝土而言,从加水搅拌到以后的养护、使用过程中可能始终伴随着钙矾石的形成。本文对混凝土中钙矾石的形成方式进行了归纳,阐述了钙矾石的不同形成机理,并探讨了钙矾石的形成条件及影响因素。     

台山核电大体积混凝土延迟钙矾石反应的控制与验证研究

对大体积混凝土延迟钙矾石反应的评估是核电工程中对混凝土耐久性评价的重要方面。要想抑制大体积混凝土延迟钙矾石反应的发生,应针对具体环境下的特定混凝土配合比,通过开展前期模拟试验的方法来辅助分析确定避免发生DEF的具体技术要求。在任何情况下,大体积混凝土中心最高温度不宜超过80℃。     

混凝土中延迟钙矾石结构的再生成及其机制

本文调查了在混凝土要素中有硫酸盐加入的条件下,延迟钙矾石结构(DEF)对混凝土膨胀的影响,用以阐明延迟钙矾石结构的形成机制。分别用高早强波特兰水泥,膨胀率超过2.0%的波特兰白水泥,膨胀率0.6%的普通波特兰水泥,波特兰中热水泥,无膨胀的B级粉煤灰复合水泥和B级高炉矿渣水泥配制了六种砂浆。骨料种类的影响是显著的。石英质骨料和碱活性骨料制的砂浆在最初几天展示了很大的膨胀性。与延迟钙矾石结构相比,石灰石骨料在膨胀上的影响无论如何是比较小的。硬化混凝土中洗提出来的游离硫酸根离子和砂浆的体积膨胀之间存在着一定的相互关系。一种测量这些离子的方法被用于预报DEF。     

模拟大体积混凝土条件下生成的钙矾石的形态

利用半定量XRD和SEM-EDS分析、观察了补偿收缩水泥砂浆在模拟大体积混凝土内部温湿度条件下的水化产物相组成和微观形貌,延迟钙矾石生成所导致的试件开裂是由于微晶状钙矾石在硬化砂浆中均匀膨胀所致。     

钙矾石型混凝土膨胀剂组成与性能的研究

采用不同种类、形态和数量的石膏及含铝原料,配制出不同膨胀率的钙矾石型膨胀剂,研究不同膨胀剂对水泥性能的影响规律,分析膨胀剂组成与性能之间的关系,提出应按混凝土性能要求来设计膨胀剂。     

钙矾石膨胀和水镁石膨胀的相干性

对钙矾石膨胀和水镁石膨胀的相干性进行了研究,得到：当熟料中ＭｇＯ含量接近５．０％,而ＳＯ３含量大于３．５％,钙矾石膨胀和水镁石膨胀的相干性明显;当熟料中ＭｇＯ含量接近５．０％,ＳＯ３含量小于并接近３．５％时,钙矾石膨胀和水镁石膨胀的相干性较小,且这种相干性是有利的,即钙矾石的膨胀有助于水镁石膨胀能作更多的膨胀功;当熟料中ＭｇＯ含量接近５．０％,ＳＯ３含量较小时,钙矾石和水镁石膨胀几乎不相干。在配制补偿收缩的高强混凝土时,利用钙矾石膨胀和水镁石膨胀的相干性,可以达到补偿其后期干缩的效果。     

硫酸盐侵蚀水泥改良路基段上拱研究

首先对某高速铁路无砟轨道路基上拱问题进行了资料调研,通过现场变形监测、填料取样试验、矿物成分分析等手段,明确了硫酸盐侵蚀水泥改良填料膨胀是引起路基上拱主要原因,然后结合化学反应机理和室内模拟试验,对发生此类膨胀变形的反应条件、膨胀变形特征进行了分析。研究结果表明,膨胀变形主要发生在路基水泥改良填料层位,该土层具有大量硫酸盐侵蚀水泥产物钙矾石和硅灰石膏发育的特征,路基上拱与硫酸盐侵蚀水泥改良土形成钙矾石和硅灰石膏晶体相关;水泥改良填料中相对潮湿的高PH值碱性环境和石膏等硫酸盐矿物的存在是发生此类膨胀变形的必要条件;硫酸盐侵蚀水泥改良填料将发生持续性膨胀变形,上拱持续时间可达数年,破坏性强。本文研究成果可供类似环境下路基工程的建设及相关研究借鉴。     

复合掺加缓凝剂与高效减水剂的膨胀混凝土变形性能

膨胀混凝土通过结晶性钙矾石或氧化镁的生成实现硬化后期的膨胀性能.化学外加剂通过如缓凝剂或高效减水剂的掺加往往改变结晶型膨胀组分的形成速率进而影响膨胀混凝土的后期膨胀性能.通过研究对比萘磺酸盐甲醛缩合物(FDN)与接枝共聚羧酸类超塑化剂(PCA)以及四种缓凝剂对钙矾石类与氧化镁类膨胀混凝土变形性能的影响.研究发现,与高效减水剂相比,缓凝剂对两类膨胀混凝土的膨胀性能影响较大,其中糖类以及有机磷类缓凝剂较为适合钙矾石类膨胀混凝土在饱水养护下的膨胀性能发展,而有机磷类缓凝剂更加适合氧化镁类膨胀混凝土饱水养护下膨胀性能发展.对于两种膨胀混凝土而言,饱水养护才能保证混凝土的后期持续膨胀.     

补偿收缩复合胶凝材料的水化与膨胀性能

研究了补偿收缩复合胶凝材料的膨胀性能以及水化过程、水化产物及微观结构等.结果表明:硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂早期膨胀量大、膨胀速度快,更适用于配制高强度等级的补偿收缩混凝土;用水量充足时,该类膨胀剂与水泥在水化早期相互促进,用水量不足时,两者的水化转变为相互抑制;膨胀剂的水化速度快于水泥,在低水胶比情况下也能生成大量膨胀性产物钙矾石,产生理想的膨胀量;在膨胀剂掺量一定的情况下,膨胀剂膨胀效能的发挥与材料内部微观结构的致密程度密切相关.     

温度对钙矾石生长特性的影响

实验研究了合成温度对水泥水化产物钙矾石微观形貌和生长特性的影响。利用XRD和SEM等测试方法对常温和50℃溶液反应法合成的钙矾石进行了定性分析,利用TG-DSC-DTG对常温溶液法合成的钙矾石进行了热稳定性分析。结果表明:常温和50℃溶液法均可以合成钙矾石,其中常温溶液法合成的钙矾石晶体形貌表现为细棒状,晶体长约2～3μm,宽约0.5μm;50℃溶液法合成的钙矾石晶体形貌为细针状,晶体长约0.5～1.0μm,宽约0.1μm。提高溶液反应温度,钙矾石微观形貌有所变化,晶体形貌变得细小,温度的升高促进了钙矾石晶体晶核的形成以及晶体的生长。