用溶胶-凝胶膨胀法对碱-硅酸反应机理的研究

利用溶胶-凝胶膨胀法,将碱与蛋白石直接反应再一次证实,渗透压是碱-硅酸反应的主要膨胀力的来源,而凝胶膨胀所引起的膨胀量确实是有限的;并利用蛋白石对碱-硅酸反应的“最劣点”现象进行了研究,发现最劣点的产生实际上与溶液中碱的有限度含量密切相关。当活性矿物中的SiO_2与碱的摩尔比在某一值附近时,溶解出来的SiO_2浓度最大,粒子数最多,有可能产生最大的渗透压,因而此时产生的膨胀力与膨胀量最大。通过调整骨料的掺量和混凝土中可溶碱的含量有可能达到抑制碱骨料反应的目的。     

碱-集料反应的一些理论问题

评述了碱-集料反应的一些理论问题以及活性集料分布规律。碱-硅反应膨胀主要是由渗透压力和钙矾石膨胀所致。碱-硅反应产物组成SiO_2/Na_2O=0—25(分子比)。Ca(OH)_2提供了生成钙矾石膨胀相和R(Na,K)CSH的物质。碱-Kingstone白云岩反应膨胀是碱-硅反应、黄铁矿分解形成钙矾石和蒙脱石吸水膨胀等综合因素引起的。     

玻璃体集料的碱活性

熔制了Na_2O—CaO—Al_2O_3—SiO_2系统中的近百种玻璃,用压蒸砂浆棒快速法测定了它们的碱活性。结果表明玻璃集料的碱活性与化学组成之间有良好的相关性,可以用“碱活性指数”衡量活性大小。玻璃集料的反应产物是碱—钙—铝—硅凝胶,吸水肿胀性与凝胶组成的N/(C+A+S)摩尔比和相对湿度有关。“碱活性指数”可作为活性或非活性天然和人工质玻璃集料的判据。     

关于碱-骨料反应的几个问题

对于碱-骨料反应,去年我们曾撰文论述Ca(OH)_2的作用和膨胀的机理。承各位专家教授提出不少宝贵意见,启发颇大。一年多来通过补充试验和对资料的分析,现将目前我们对几个主要问题的认识申述如下。 一、关于膨胀机理 1944年W.C.Hansen首次提出碱-骨料膨胀反应的渗透压理论。 Kalaulsek在时论Hansen的论文时指     

关于火成岩骨料的碱活性及其与水泥浆的界面反应

本文研究了我国五省部分火成岩岩石的碱活性。根据岩相法,化学法、测长法以及在特殊养护条件下测定砂浆试体的膨胀等方法的试验结果,阐明了火成岩岩石碱活性的规律性。一般情况下,酸性和中性火成岩的碱活性大于基性类岩石;中、酸性类岩石中喷出相岩石的碱活性大于深成相和浅成相。岩石的碱活性与化学组成有关,但主要决定于矿物组成,特别是活性矿物的含量。在火成岩中,形成活性矿物的次生作用对岩石的碱活性有显著影响。火山玻璃体的化学组成不同,骨料的碱活性不同。通过对高碱水泥与各种玻璃骨料的界面反应的研究,认为玻璃的化学组成中 SiO_2/(Al_2O_3 Fe_2O_3)比值可能影响界面反应产物的性质,如吸水性和胶结性等,因而膨胀性能也显著不同。这方面的深入研究,有助于指导检定火成岩骨料的碱活性。     

掺粒化高炉矿渣和粉煤灰对水泥石中碱离子扩散的影响

碱骨料反应造成的混凝土劣化、损坏和由于环境中盐的影响,使用海砂引起的钢筋混凝土构筑物的劣化,在机械化浇注混凝土过程中使用不适宜的混合剂以及因为降低单位水泥用量而出现的混凝土中性化等等均是使半永久性混凝土构筑物耐久性降低的原因,人们正在认真探讨。碱骨料反应,顾名思义是指活性骨料同混凝土中所含的钠、钾等碱作用,生成膨胀性化合物的反应,其结果往往使混凝土劣化、损坏。发生碱骨料反应需要以下三个条件,即要有充分的湿度,混凝土中要含有足够量的碱,所使用的骨料中含有超过限量的活性SiO_2、活     

ZrO_2在硅酸盐玻璃中抗碱性能的研究

为了研究ZrO_2在硅酸盐玻功中的抗碱性能,须测定SiO_2玻璃,SiO_2—ZrO_2—Na_2O系玻璃及SiO_2—TiO_2—Na_2O系玻璃碱侵蚀时的表观活化能,并对侵蚀后的玻功表面进行分析。测定在碱溶液中加入ZrOCl_2,Ti(SO_4)_2,Na_2SiO_3时玻璃的侵蚀量,从而研究关于玻璃组成和侵蚀机理的关系。SiO_2玻璃,SiO_2—ZrO_25—Na_2O系玻璃及SiO_2—TiO_2—Na_2O系玻璃在碱溶     

海洋环境条件下碱骨料反应对海洋结构物性能影响的研究现状、存在问题及其发展趋势

海洋环境中有害物质侵蚀是造成海洋结构物性能劣化的主要原因。本文从影响碱骨料反应膨胀因素、氯离子与碱骨料反应共同作用对碱骨料反应膨胀行为影响、氯离子扩散与结合行为影响和力学性能损伤及损伤模型等方面出发,对海洋环境下碱骨料反应对结构物性能影响研究现状进行总结。分析此研究领域存在问题。提出了需引入能更准确反映碱骨料反应下材料损伤程度的变量参数;需加强氯离子与碱骨料共同作用下多维应力状态下混凝土长期力学性能演化规律研究;建立三轴应力状态下混凝土损伤的本构模型等新的研究思路。     

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。     

从国外工程事故谈控制水泥的含碱量

各水泥厂为确保产品质量,对水泥的主要矿物组成和化学成分,逐一进行严格控制。然而,对于水泥中低含量组份 Na_2O、K_2O,即所谓含碱量,却注意不够,甚至被有的厂忽略了。水泥含碱量引起人们关注,起源于美国派克坝(Parker Dam)失事,该坝最大坝高达92米,于1938年建成,两年后,大坝混凝土严重裂缝,坝面混凝土裂开、脱落,经 H·S·Meissner研究,证实了 T·E·Stanton 的发现:破坏是由于高碱水泥与某些骨料产生了碱—骨料(碱性)膨胀反应所致。事后查明,该坝使用四种低热水     

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.     

碱激发胶凝材料与硅酸盐水泥基材料碱骨料反应的比较

碱骨料反应是水泥混凝土的主要耐久性问题之一,其研究备受关注.碱激发胶凝材料中碱含量高而钙含量低,所以其中发生的碱骨料反应必然不同于硅酸盐水泥基材料.本文对文献中不同种类的碱激发胶凝材料和硅酸盐水泥基材料中的碱骨料反应的研究结果进行了总结对比,分析了两类不同的胶凝材料体系在碱骨料反应膨胀和反应产物两个方面的差异,并指出了产生差异的主要原因.     

粉煤灰对混凝土中碱-骨料反应的影响

无论使用何种骨料或水泥,用粉煤灰取代一部分水泥是控制碱-骨料反应引起混凝土膨胀的一种有效措施.粉煤灰在减轻混凝土中碱-骨料反应损坏的效率方面,取决于粉煤灰中有效碱的含量、水泥的取代百分率和水泥中碱的含量.粉煤灰中的有效碱金属,是影响混凝土中碱-骨料反应的一个因素.     

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。     

碱-硅集料反应的模型研究——Ⅰ.溶胶的形成及其向凝胶的转化

用模拟化学反应的方法研究碱-硅集料反应的过程机理。确定数量的无定形SiO_2在典型浓度的碱溶液中溶解可能导致最高SiO_2浓度的溶液,这同时也是SiO_2/Na_2O摩尔比最高的溶胶,它的溶胶粒子数量最多、比表面积最大,而SiO_2的聚合度却相当低(<12)。在混凝土中存在的各种电解质及固体氢氧化钙的化学作用下,这种溶胶可以转化为凝胶。     

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——骨料反应影响因素的试验研究

本文根据长度法,对碱——骨科反应的影响因素进行了试验研究。其中包括:水泥的含碱量、水泥中的活性混合材料、活性骨料和粒径的大小对碱——骨料反应作用的影响,并对水泥安全含碱量进行了探讨。认为水泥安全含碱量固定为0.6％是不够严密的,应该随骨料中活性骨料的含量,活性大小及颗粒大小而改变。     

试论水泥石的碱-骨料膨胀

引言 我国对碱-骨料反应的研究已有了一定程度的开展,但其机理至今来能最后阐明,因而展开这一问题的讨论和研究是有理论与实际意义的。现就水泥石膨胀这一普遍现象出发,探讨碱-骨料膨胀反应,以及影响这一反应的各种因素,不当之处,希大家指正。 水泥石膨胀的必要条件 水泥石的膨胀、开裂是常常可以遇到的现象。水泥中存在过量的方镁石、游离石灰或石膏,水泥石处于硫酸盐介质中,骨料中含有活性耝份如过烧的石灰石、白云石、活性二氧化硅等     

碱激发胶凝材料化学收缩或膨胀的试验研究

本文对碱激胶凝材料与水-水泥体系的化学收缩或膨胀进行了试验研究,其中以水-水泥体系为对比样.结果表明:室温(20±1℃)条件下,水-水泥体系、碱激发矿渣和碱激发粉煤灰体系都发生化学收缩,且其收缩值随反应龄期的延长而增加;在相同的龄期,水-水泥体系的化学收缩最大,碱激发矿渣体系的化学收缩最小;碱激发偏高岭石体系发生化学膨胀,且其膨胀值随反应龄期的延长而增加;碱激发偏高岭石的反应产物是无定形类沸石(因为具有沸石的NH+4离子交换性质),其中低聚合度的产物对化学膨胀有很大贡献;碱激发矿渣体系和碱激发粉煤灰体系的主要反应产物的性质与水泥产物的性质相似,但是存在少量无定形类沸石,这对化学收缩有部分抵消作用.     

关于碱—骨料反应的两点注记

混凝土中的碱—骨料反应,是工程实践中一个重要的技术问题,读本学报1963年第2期“碱—骨料反应专栏”以后,得到很大启发,受益非浅,謹就笔者所知,提出以下两点意见。 1.关于碱—骨料反应的机理 碱—骨料反应的机理历程,错综复杂,目前还处在积累资料,提高认识阶段。因为这里牵涉到许多物理—化学过程,而且,能够起反应的骨料,也不仅限于含硅一类岩石,某些不含硅的