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。     

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-碳酸盐岩反应机理

本文应用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射扫描电子显微镜和能谱仪(SEM/EDAX和召TEM/EDAX)比较详细地研究了活性碳酸盐岩石的微观结构。实验表明,在活性碳酸盐岩石中,菱形白云石晶体孤立地分布在由微晶方解石和粘土所构成的墓质中,粘土呈网络状分布在微晶方解石之间。活性岩石经碱液作用后,在白云石晶体外面生成平行排列的水镁石晶体。根据微观结构的研究结果可以提出碱-碳酸盐岩反应的膨胀机理:OH~-,M~+和水分子通过粘土网络间的通道进入岩石内部与白云石晶体反应,这些离子和水进入限制空间以及白云石晶体表面,由于反白云化而产生的晶体生长和重排是引起膨胀的根本原因。     

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—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－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。     

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     

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。     

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。     

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。     

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     

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.     

用溶胶-凝胶膨胀法对锂化合物抑制碱-硅酸反应膨胀机理的研究

利用溶胶-凝胶膨胀法对锂化合物在碱硅酸反应中膨胀的抑制机理进行了研究,对加入锂盐后的碱-硅酸反应产物的膨胀量进行了测定,并借助扫描电镜对试样的微观形貌进行了观察,同时还测定了反应后溶液中SiO2的含量,证实了锂化合物的作用在于：抑制骨料中活性SiO2的溶出;改变凝胶产物的性质,使凝胶的吸水能力和膨胀量变小。     

碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的碱骨料反应机理研究

碱激发胶凝材料是一种新型低碳材料，其液相环境的碱度普遍高于水泥基材料，势必导致碱骨料反应引起的体积变形不同于水泥基材料。为探究碱激发胶凝材料的碱骨料反应行为与液相碱度的关系，选取花岗岩为代表性骨料制备碱激发偏高岭土-矿渣砂浆，研究在不同浓度NaOH溶液浸泡下的砂浆变形行为。结合微观分析表明，碱激发胶凝材料的体积收缩能很好地抑制碱骨料反应产生的膨胀，不同浸泡条件下碱激发偏高岭土-矿渣砂浆会呈现不同的变形行为。碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的膨胀是由碱骨料反应生成产物以及原类沸石结构的水化硅铝酸钠凝胶向沸石结构转化所造成的。当碱激发胶凝材料的孔溶液氢氧根离子浓度大于0.209 mol/L时，碱骨料反应会发生。     

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。根据研究结果把碱－碳酸盐岩反应膨胀机理归为：固相产物吸水肿胀和产物水镁石和方解石晶体生长和重排产生的结晶压力。膨胀值的大小取决于产物层的表观体积。     

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...     

含碱活性碳酸盐骨料地质聚合物砂浆的变形行为

为探究传统碱–碳酸盐反应（ACR）机理和碱活性碳酸盐骨料在地质聚合物中的反应行为,对比研究了含纯白云石（YT）和含加拿大 Kingston 白云质灰岩（CK）地质聚合物砂浆分别在不同养护条件[室温相对湿度（RH）大于 95%、38 ℃时 RH〉95%和 80 ℃时 1mol/L NaOH 溶液]下的变形行为。结果显示：YT 在 3 种养护条件地质聚合物中仅起填料作用而使砂浆收缩略有减小;含 CK 地质聚合物砂浆随温度和/或碱度变化呈现显著不同的变形行为,特别是在 38 ℃、RH 〉 95%和 80 ℃、1 mol/L NaOH 溶液条件下分别于不同养护阶段产生微小膨胀;预示 CK 在地质聚合物体系中的反应机制可能与硅酸盐水泥体系中的显著不同,通过选择特定的碳酸盐骨料和养护条件,可望实现地质聚合物体系变形的调控     

唐明述教授出席第八届国际碱-集料反应会议

第8届国际碱-集料反应会议于1989年7月20日在日本京都召开。共有46个国家327位科学家和工程技术人员参加,向大会共提交134篇论文。唐明述教授提交了论文两篇: 1.碱-碳酸盐反应动力学; 2.硅质集料的显微结构和碱活性。均在大会上宣读并收入论文集中。此外还带去新完成尚未发表的论文两篇: 1.碱-碳酸盐和pH值;     

碱-硅集料反应的模型研究Ⅱ.碱-二氧化硅溶液对氢氧化钙的侵蚀

为了深入研究氢氧化钙在碱-集料反应中的作用,专门研究了结晶氢氧化钙在各种SiO_2/Na_2O摩尔比及不同SiO_2浓度的碱-硅溶液中受侵蚀的情况。结果发现当溶液的R_(?s)=1.6—2时侵蚀最严重;在此范围以外的溶液造成的侵蚀轻微得多。表面反应生成的产物从沉淀到凝胶及C-S-H变化很大。溶液中的SiO_2浓度的增加也有利于对氢氧化钙侵蚀的增强。探讨了氢氧化钙在不同pH值下受侵蚀的机理。