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。     

不同养护条件下含石英玻璃地质聚合物砂浆的变形行为

为阐明典型活性组分（无定型SiO2）在地质聚合物中的作用行为和效应,探索地质聚合物体系中碱-集料反应评价方法,研究常温（23℃）和38℃湿气养护（相对湿度〉95%）、80℃在1 mol/L NaOH溶液浸泡及150℃在10%（质量分数）的KOH溶液压蒸下,含石英玻璃集料地质聚合物砂浆的变形行为,采用扫描电镜、电子散射能谱研究产物的组成和微观结构。结果表明：4种养护条件下,特别是在传统普通硅酸盐水泥（OPC）体系所规定的养护条件和龄期内,含石英玻璃集料地质聚合物砂浆没有发生有害膨胀;但是随养护条件不同,地质聚合物基体和石英玻璃可能经历不同的化学反应过程,进而导致不同的变形行为,特别是在高温且有外碱介入时,地质聚合物基体在后期会产生膨胀效应。不宜采用单一的适于OPC体系的高温、高碱快速检测混凝土碱-集料反应的检测方法来评价地质聚合物体系中的碱-集料反应行为。     

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。     

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.     

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－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。     

岩石材料的碱-碳酸盐和碱-白云石反应

用含碳酸盐和白云石的岩石粉末置于40℃不同浓度的碱溶液中一年或6个月，研究其碱-碳酸盐和碱-白云石反应。根据热力学计算，碱-碳酸盐和碱-白云石反应是可以进行的。XRD分析证实，岩石粉中的确有水镁石生成，ESEM和EDX检测出岩石表面存在水镁石，沉淀的产物和化学溶液的测定证明了岩石的分解和新产物的形成。但在细颗粒砂浆试验中碱-白云石反应未得到证实。德国魏玛的Finger建筑材料研究院宣称的碱-白云石反应的破坏也未检测到。     

RILEM AAR-5与其它快速法对集料ASR活性检测的对比与评价

试验采用RILEM AAR-5小混凝土柱法、ASTM C1260砂浆棒快速法、CECS48压蒸法和RILEM AAR-4加速混凝土棱柱体法检测了石门坎砂岩、两河口砂岩、锦屏砂岩、舟山安山岩和硅质白云岩的碱-硅酸反应活性,并将几种试验方法的结果进行比较,以评价RILEM AAR-5对硅质集料碱-硅酸反应活性检测的适应性.结果表明,对于慢性膨胀集料锦屏砂岩,RILEM AAR-5比ASTM C1260和CECS48检测更准确;硅质集料的小混凝土柱法(RELEMAAR-5)28 d膨胀率可以很好的预测混凝土棱柱体法试验结果;硅质集料尺寸与膨胀率的大致关系为RILEM AAR-5(5～10 mm,28 d)＞ASTM C1260(0.16 ～5 mm,14 d)＞CECS48(0.16 ～0.63 mm,6 h);碱-硅酸反应除受活性组分(化学因素)影响外,活性组分在集料中的分布(构造特征)也有重要作用.     

霞石正长岩对碱-硅酸反应的影响

以霞石正长岩为代表,研究了含碱集料对碱-硅酸反应膨胀的影响。研究结果表明,80℃或150℃蒸汽养护条件下可快速检测出霞石正长岩对碱-硅酸反应的影响;霞石正长岩在混凝土中的分解反应在增加混凝土可溶碱含量的同时,反应本身还将降低孔溶液OH-浓度,因此由霞石正长岩分解析出的碱与水泥中的碱对碱-硅酸反应影响不同,只有在适当的条件下才能显著增大碱-硅酸反应膨胀。     

碱金属碳酸盐对CaO高温固硫促进作用的研究

提高 ＣａＯ的固硫是对煤炭燃烧污染防治的研究热点．采用热天平测试研究在 ＣａＯ中添加不同碳酸盐的固硫反应的进程,并采用等效粒子模型处理实验数据,计算了表面化学反应控制阶段及产物层扩散控制阶段的动力学参数．实验及计算结果表明, ＣａＯ固硫反应初期为表面化学反应控制阶段,后期转为产物层扩散控制阶段．以碱金属碳酸盐为催化剂,能使固硫反应前期的化学反应控制阶段的反应活化能下降,并按 Ｌｉ, Ｎａ, Ｋ, Ｃｓ的顺序依次递减．将不同的碳酸盐作为固硫促进剂的 ＣａＯ加入型煤中,都得到了较高的固硫效率．     

含碱矿物碱性环境下分解的热力学分析

应用热力学方法探讨了298K时钾长石、钠长石、霞石等含碱矿物在碱性环境下的碱析出能力,并对这些含碱矿物分解析出的碱对碱-硅酸反应的影响进行了讨论.结果表明:在pH值大于13的碱性环境下,各含碱矿物最大析碱能力顺序依次为:片铝钠石＞白榴石＞霞石＞脱水方沸石＞钠云母＞白云母＞硬玉＞钠长石＞钾长石;随着溶液pH值增大,片钠铝石、霞石分解能力略有降低,而集料中常见的钠长石、钾长石矿物的分解析碱能力则显著提高.此外,根据热力学分析结果,提出降低孔溶液碱度、采用低的水灰比以及控制外部水分进入孔溶液是抑制集料碱析出的有效措施,研究结果为相应的碱-集料反应抑制措施的提出提供了理论依据.     

压蒸条件下热碱溶液中白云石的稳定性 2反应产物

用X-射线衍射分析方法研究了100～200℃压蒸条件下1mol／LKOH溶液中白云石分别与石英、滑石、白云母、绿泥石和石英的混合物、微斜长石、硬石膏、羟钙石及水化硅酸钙共存的液固相体系的化学反应。结果表明，各体系中的主要反应为碱-白云石反应；硬石膏、羟钙石和滑石对该反应有促进作用，微斜长石对反应没有显著影响，而石英、白云母、水化硅酸钙及绿泥石与石英的混合物的存在不利于反应的进行。     

快速法用于鉴定国外集料的碱活性

用压蒸快速法鉴定集料的碱活性于1983年用英文发表之后,在国内外引起关注。本文着重介绍采用该法鉴定日本和加拿大集料碱活性的试验结果。     

波茨坦砂岩的微观结构和碱活性快速检测方法的适应性

为研究集料微观结构对碱活性快速检测方法中对岩石适应性的影响,采用混凝土棱柱体法、快速砂浆棒法、压蒸法、中国快速砂浆棒法研究了波茨坦砂岩的膨胀行为,并研究了膨胀后试件的微观结构.结果表明:快速砂浆棒法、压蒸法、中国快速砂浆棒法均不能正确判定波茨坦砂岩的碱活性,主要是由于这些方法使用的集料中含大量粒径太小、不能反映该砂岩特殊结构特征的颗粒;对该类岩石,除活性组分的类型、数量外,岩石的微观结构特征能够显著影响碱-集料反应发生的位置和膨胀行为.在快速法中采用能够保持岩石原有结构特征的集料粒径是正确鉴定类似波茨坦砂岩微观结构岩石及其它非均质、多矿物岩石碱活性的关键.     

硅质集料碱活性快速砂浆棒试验方法2.养护碱溶液和砂浆胶砂比与试样膨胀的关系

研究了养护碱溶液性质和胶砂比与硅质集料砂浆试样膨胀的关系。养护碱溶液质量分数愈高、碱离子活度愈高 ,试样膨胀愈大 ;胶砂比的影响比较复杂 ,集料潜在碱活性不同 ,试样对应的敏感胶砂比不一样。     

高温下锂化合物抑制碱硅酸反应的研究

系统研究了高温条件下锂化合物对碱硅酸反应(ASR)的抑制作用.含沸石化珍珠岩活性集料砂浆, 在150 ℃压蒸24 h后, 置于80 ℃养护至20 个月.研究发现:分别掺加n(Li)/ n(Na)为0.6的Li2CO3, LiOH·H2O, Li2SO4·H2O, LiCH3COO·2H2O, LiNO3, LiF能长期有效地抑制ASR膨胀, 且抑制效果依次增强.在碱含量为2.0%时, 掺加相同n(Li)/n(Na)的锂化合物, 其对膨胀的长期抑制效果与溶解度有关.随着锂化合物阴离子表面电荷密度的增加, 其对膨胀的抑制效果依次增强.此外 , 本工作还探讨了锂化合物抑制ASR的作用机理.     

玻璃纤维碱侵蚀机理和耐碱性的探讨

介绍了GRC发展背景,讨论了碱侵蚀机理、化学和物理腐蚀机理及GRC性能和耐久性。通过对玻璃纤维碱侵蚀机理和耐碱性的探讨,得出了水泥基对玻璃纤维的腐蚀作用包括氢氧离子和硅氧四面体的化学作用和静态疲劳过程的物理作用及玻璃纤维因成分和结构的不同有很大的差异等结论。     

高强度碱矿渣水泥

本文研制了低水灰比高强度碱矿渣水泥。抗压强度高达350MPa以上。分析了工艺条件对水泥性能的影响以及强度与水化程度,孔隙率、孔分布的关系。比较了碱矿渣水泥和波特兰水泥的界面性能和耐蚀性。并对碱矿渣水泥的水化产物进行了x-射线衍射分析、红外光谱分析、差热分析、扫描电镜观察及能谱分析。