碱-碳酸盐反应研究进展

比较详细地介绍了有关碱 -碳酸盐反应的膨胀机理及其影响因素 ,活性碳酸盐岩的特征结构与鉴定方法以及预防和抑制碱 -碳酸盐反应的措施。并对碱 -碳酸盐反应研究中存在的一些问题进行了讨论     

碱-碳酸盐反应热力学讨论

应用热力学方法探讨了温度对碱 碳酸盐反应的影响 ,反应温度升高时 ,反应的推动力减弱。对碱与碳酸盐发生反应生成沉淀时所需碱的浓度以及温度的影响进行了讨论。 2 98K ,pH≥ 10 .6时 ,碱 碳酸盐反应能发生 ,反应温度升高 ,碱 碳酸盐反应所需碱的浓度相应增大。对氢氧化锂与碳酸盐反应可能生成碳酸锂沉淀时溶液的碱的浓度作了计算 ,2 98K ,pH≥ 13.1时 ,氢氧化锂与碳酸盐反应除生成水镁石和方解石外还能生成碳酸锂沉淀 ,反应温度升高时 ,反应生成碳酸锂沉淀所需碱的浓度变化不大     

碱-白云石反应机理与预防

根据颗粒堆积原理计算了碱白云石反应引起的固相框架体积的变化,并用图象分析技术研究了反应产物间的孔隙体积。研究了碱白云石反应机理,从热力学和通过实验分析了溶液ｐＨ值对碱白云石反应程度与速率的影响。通过监测白云岩粉末样压实体和基本不含粘土及石英的白云质灰岩在碱溶液中的膨胀行为,研究了碱白云石反应本身的膨胀性。评估了低碱度的硫铝酸盐水泥对碱白云石反应的抑制作用。结果表明：球形产物如呈最紧密堆积,则固体产物的孔隙率为２５．９５％,碱白云石反应后固相框架体积将增加２９．２３％。实际上,固体产物的孔隙率为１５％,反应后固相框架体积将增加１２．５％,这为反应产生膨胀提供了前提条件。白云石与碱作用生成水镁石、方解石和碳酸碱,该过程能直接引起膨胀。反应和膨胀的速率取决于溶液的ｐＨ值,ｐＨ值越高,反应和膨胀越快,当ｐＨ值低于某一值后,碱白云石反应将不发生,相应地,岩石不产生膨胀。碱白云石反应膨胀的驱动力为去白云化反应生成的方解石和水镁石晶体在受限空间生长产生的结晶压力。硫铝酸盐水泥能有效地抑制碱白云石反应膨胀,从而能防止混凝土的开裂破坏。     

碱—白云石反应及碱—碳酸盐岩反应的膨胀机理

应用分析电镜／能谱仪（ＡＥＭ／ＥＤＳ）和薄膜试样分析技术，研究了与碱反应前后活性碳酸盐岩的结构和组成变化，采用ＥＤＳ定量分析测定了白云石晶体的Ｃａ／Ｍｇ（Ｃ）的分布，从理论上求出了碱－白云石反应碱溶液的ｐＨ临界值与白云石的组成Ｃ有关。认为采取降低混凝土溶液ＰＨ值的措施不能保证以活性碳酸盐岩作集料的混凝土的耐久性。提出碱－碳酸盐岩反应膨胀机理是：固相产物吸水肿胀加上产物水镁石和方解石晶体生长及重排产     

碱—碳酸盐反应和pH值

热力学计算表明,碱—碳酸盐反应的AG_(298)~0=-12.19kJ。这是去白云石化反应得以进行的化学推动力。文中列出了计算所得的白云石稳定区和不稳定区的范围。由此得出,溶液中的pH愈高,CO_3~(2-)浓度愈低,则白云石愈不稳定。这就从理论上阐明了为什么水泥中碱含量愈高,碱—碳酸盐反应愈烈,膨胀破坏作用就愈大。混合材掺量很高时,才能显著降低水泥石液相中的pH值,从而缓和碱—碳酸盐反应。这再一次证明碱—碳酸盐反应与去白云石化密切相关。实验和理论证明,碱—碳酸盐反应是由于去白云石化在原地产生,这种局部化学反应和结晶压是引起膨胀的根本原因。要抑制碱—碳酸盐反应,防止混凝土工程遭受破坏,最根本的途径是采用高混合材掺量的低碱水泥。     

碱－白云石反应及碱－碳酸盐岩反应的膨胀机理

应用分析电镜／能谱仪（ＡＥＭ／ＥＤＳ）和薄膜试样分析技术，研究了与碱反应前后活性碳酸盐岩的结构和组成变化，采用ＥＤＳ定量分析测定了白云石晶体中的Ｃａ／Ｍｇ（Ｃ）的分布，从理论上求出了碱－白云石反应碱溶液的ｐＨ临界值与白云石的组成Ｃ有关。认为采取降低混凝土溶液ｐＨ值的措施不能保证以活性碳酸盐岩作集料的混凝土的耐久性，提出碱－碳酸盐岩反应膨胀机理是：固相产物吸水肿胀加上产物水镁石和方解石晶体生长及重排产生的结晶压力。膨胀值的大小不仅取决于碱－白云石反应进行的程度，而且取决于产物的晶粒尺寸和结晶度。     

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 %。     

白云石晶粒尺寸对白云岩中碱白云石反应及膨胀性的影响

采用激光共聚焦显微镜(LSCM)测量了白云岩JFG、DHC、DHF和DHG中白云石晶粒的尺寸,采用X-射线衍射(QXRD)定量分析了白云岩中碱白云石反应(ADR)生成的水镁石含量,并依据RILEM AAR-2、CECS 48、RILEMAAR-5和NRAA&2检测了白云岩的膨胀性.结果表明,白云岩JFG、DHC、DHF和DHG中白云石中位径为13μm、14 μm、94 μm和81μm;随着养护时间的延长,养护在150℃、10％ KOH溶液中的5～10 mm白云岩颗粒中的白云石反应程度逐渐增高,4d后,白云石晶粒尺寸越大,白云岩中去白云石反应程度越高;RILEM AAR-5混凝土微柱试件的膨胀大小依次为,细晶白云岩DHF＞粉晶白云岩JFG及DHC＞细晶白云岩DHG,白云岩中白云石晶粒尺寸与ADR膨胀性没有直接的相关性,可见白云石晶粒尺寸不是影响白云岩ADR膨胀性的唯一因素.     

混合材对碱—碳酸盐反应的影响

利用快速测长法研究了混合材对碱—碳酸盐反应的影响。通过试验证明混合材能减缓碱—碳酸盐反应的速度,但不能有效地抑制碱—碳酸盐反应,并初步探讨了混合材不能有效地抑制碱—碳酸盐反应的机理。     

碱碳酸盐反应的膨胀机理

将具有碱碳酸盐反应活性的骨料置于已知浓度的碱溶液中,通过分析溶液中碱离子浓度的变化,分析和探讨碱碳酸盐反应的膨胀机理。实验证实：去白云石化反应的产物层中除了方解石和水镁石外,还有K^ ,Na^ 和CO3^2-,即去白云石化反应的反应产物K^ ,Na^ 和CO3^2-并不回到孔溶液中,而是保留在产物层中占据一定的空间。因此,去白云石化反应产物所占据的空间大于参加反应的白云石所占据的空间,从而引起膨胀。     

LiOH抑制碱-硅酸反应膨胀及其应用研究

研究了沸石化珍珠岩混凝土在KOH,LiOH溶液中压蒸膨胀行为,通过扫描电镜和能量散射谱对产物的形貌和组成进行了分析,说明LiOH抑制碱-硅酸反应膨胀的机理主要是在集料周围形成了含锂盐的非膨胀性产物,含锂产物层的形成对活性集料起保护作用而阻止了碱的进一步侵蚀。研究了由碱-硅酸活性集料和碱-碳酸盐活性集料制成的混凝土在各种碱中的膨胀行为。结果表明：混凝土在相同摩尔浓度的碱中压蒸,在NaOH溶液中膨胀最大,在LiOH溶液中膨胀最小。在应用LiOH抑制碱-硅酸反应膨胀促进碱-碳酸盐反应膨胀的双重作用下,在Spratt细粒硅质灰岩中,少量的白云石在碱环境中可发生去白云石化作用而对膨胀有贡献,也即尽管Spratt灰岩中碱-硅酸反应是主要的,但也存在碱-碳酸盐反应。     

碱激发碳酸盐-矿渣复合灌浆材料的工作性能

在碱激发碳酸盐-矿渣复合灌浆材料试验研究中引入浆液Marsh时间与Mini扩展度试验方法,以表征浆液的表观粘度和屈服应力,并结合传统的凝胶时间试验方法,综合研究了不同配方浆液的工作性能.结果表明:硅酸钠溶液浓度和矿渣掺量对浆液工作性能的影响相似,其值增大,浆液凝胶时间缩短,Marsh时间延长,扩展度减小,即浆液的表观粘度和屈服应力随之增大,并且发现其将随时间而进一步显著增大,说明浆液保持良好流动性的时间缩短.硅酸钠溶液模数或缓凝剂掺量增加时,浆液凝胶时间延长,且保持良好流动性的时间增加,但其起始表观粘度和屈服应力变化不大.     

压蒸条件下热碱溶液中白云石的稳定性1.反应的热力学基础

通过计算热碱溶液中白云石与岩石中的杂质成份及水泥水化产物间可能发生的化学反应的平衡条件来评估压蒸条件下热碱溶液中白云石的稳定性。热碱溶液中白云石与石英、微斜长石、滑石、硬石膏、氢氧化钙或ＯＨ－有可能发生化学反应，白云石与白云母、绿泥石或水硅钙石之间的反应在热力学上是不可能的。     

碱激发碳酸盐矿胶凝材料反应产物的研究

采用X射线光电子能谱元素定量分析(XPS)、红外光谱分析(IR)、X射线衍射分析(XRD)和固体高分辨核磁共振分析(29 Si NMRMAS谱)等多种微观测试手段,研究了碱激发碳酸盐矿胶凝材料的反应产物的种类和结构。结果表明：改性水玻璃(碱)与碳酸盐矿粉的反应产物为凝胶物质,其主要组成是纤蛇纹石型的水合硅酸镁和白钙沸石型的水合硅酸钙,此外,还存在有一定数量的硅凝胶。     

方解石颗粒尺寸对白云质灰岩中碱白云石反应的影响

探讨了白云质灰岩中方解石基质对Na＋在岩石中迁移及其对碱白云石反应的影响。采用图像分析法测定不同白云质灰岩样本中方解石颗粒的尺寸,采用N2吸附法测定岩石孔径分布,采用火焰光度计测定养护在80℃、1 mol／L NaOH溶液中岩石柱内部的Na＋含量,采用X-射线内标法定量分析白云质灰岩中碱白云石反应（ ADR）生成的水镁石含量。结果表明,白云质灰岩TS-1、TS-2、GS-2及FHS-1中方解石颗粒中位径分别为4μm、12μm、15μm和33μm;方解石颗粒越小,迁移到岩石内部的Na＋含量越高,岩石中白云石的碱白云石反应程度越高。     

含白云石微粉粉煤灰基地质聚合物的力学性能及微观结构

研究了白云石粒径及掺量对以粉煤灰和偏高岭士为原料制备的地质聚合物抗压强度和微观结构的影响.结果表明:掺入10%～25%的白云石粉体有利于提高地质聚合物早期和后期抗压强度,粉体越细和掺量越多,早期增强效果越显著.热霞分析表明加入白云石后降低地质聚合物中自由水、填隙水含量,提高结构水含量.微观结构研究显示白云石在地质聚合物...     

碱激发碳酸盐矿灌浆材料的制备

从硅酸钠溶液的改性、碳酸盐矿粉的粉磨和浆液的拌制三个方面详细说明了碱激发碳酸盐矿灌浆材料的制备过程,并通过实验室模拟灌浆试验研究了这种新型灌浆材料的可灌性影响因素、灌浆参数和灌浆效果。     

碱激发胶凝材料中碱硅反应研究进展

本文综述了碱激发矿渣、碱激发粉煤灰、碱激发矿渣粉煤灰以及其它碱激发胶凝材料中的碱硅反应研究进展.在相同条件下,碱激发矿渣砂浆棒或混凝土棱柱体的膨胀值通常比硅酸盐水泥材料的小,取决于碱激发剂种类、活性骨料的种类和尺寸等.碱激发矿渣的碱硅反应并不随碱掺量的增加而变大,存在碱掺量最劣值.用粉煤灰或偏高岭土来取代矿渣可减小甚至抑制碱激发矿渣中碱硅反应的发生.     

碱活性集料在不同碱液中压蒸后产物的研究

通过X射线衍射及扫描电镜／能谱分析法对2种典型的碱硅酸活性集料(Spratt limestone,SL)和碱碳酸盐活性集料(Pittsburg limestone,PL)在KOH,NaOH及LiOH溶液中于150℃压蒸150h后的产物进行了研究,结果表明：NaOH对2种集料有最强的腐蚀作用,腐蚀作用最弱的是LiOH。2种集料在不同的碱介质中压蒸后,产物的结晶度、形貌及分布是不同的。PL在碱液中除了去白云化反应外,PL中的隐晶石英也与KOH和NaOH反应生成典型的碱一硅酸产物,与LiOH反应形成硅酸锂。SL在不同碱液中除生成大量碱一硅酸产物外,SL中的少量的白云石在碱溶液中也发生了去白云石化反应,对膨胀作出贡献。     

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.