海水环境及高温对膨胀混凝土的双重影响

普通水泥混凝土由于各种收缩会引起局部开裂,从而使混凝土的耐久性能下降。通过在水泥中掺膨胀剂,生成的钙矾石(ettringite,简称AFt)膨胀,以达到补偿收缩的目的。但是,在利用其有利的一面时,往往又容易忽略其生成与稳定的一定条件。就海工混凝土而言,由于海工混凝土工程一般浇注的体积比较大,因此有时海工混凝土内部温度可能达到80℃以上,这样的温度会导致钙矾石延迟生成,延迟产生的钙矾石(delayed ettringite formation,简称DEF)可能会在后期引起混凝土的膨胀破坏。海水环境中含有大量的SO42-,又存在硫酸盐侵蚀(Sulphate Attack,简称SA),在一定程度上会加剧延迟钙矾石生成。天然海水中的Cl-含量、pH值等其他因素也同时会影响钙矾石延迟生成,所以这是一个极其复杂的过程。     

钙矾石和延迟性钙矾石的形成和膨胀

本文主要介绍了国内外有关钙矾石（AFt)和延迟性钙矾石的形成与膨胀机理，总结了影响延迟性钙矾石形成与膨胀的因素，以及目前的研究焦点。     

采用天然火山灰抑制碱硅反应

碱硅反应是硅酸盐水泥中的碱金属与骨料中某些硅质岩石或矿物，如蛋白石、黑硅石、玉髓等之间发生的反应。反应的产物常常引起混凝土发生明显的膨胀和开裂，最终导致混凝土结构的破坏。当前，火山灰材料被用于抑制或最小化碱硅反应。伊朗目前的研究首次评估了各种天然火山灰对抑制混凝土碱硅反应的影响。研究中采用了一种经岩石鉴定、快速试验和长期试验被证实具有活性的骨料。使用不同比例的各种火山灰材料来评估它们在抑制碱硅反应方面的效果。用砂浆棒法试验（ASTMC1260）结果显示掺和10％的硅粉或30％的所有天然火山灰对抑制碱硅反应引起的膨胀是有效的。在这项研究中，某些骨料长期试验获得的结果与快速试验获得的结果是一致的。     

膨胀混凝土延迟膨胀损伤模型

以钙矾石为膨胀源的膨胀混凝土的延迟钙矾石在很大程度上影响混凝土耐久性。当得到充足水分和硫酸盐时,延迟钙矾石迅速生成,导致混凝土损伤。对该情形下的延迟钙矾石行为进行分析研究。根据膨胀混凝土延迟膨胀的特点,利用时间标志将膨胀混凝土延迟钙矾石损伤理论分段讨论。在此基础上,利用Fick扩散定律、损伤力学理论建立损伤模型,同时利用损伤力学及弹性力学对时间标志进行推定。     

非均匀碱-硅酸反应下RC梁长期膨胀特征研究

碱-硅酸反应(ASR)能够产生膨胀应力，引起混凝土膨胀、开裂甚至破坏，而钢筋会对碱-硅酸反应引起的膨胀产生抑制作用，但目前仅用材料试验无法对钢筋的约束作用进行评估。围绕钢筋的约束作用，以钢筋混凝土(RC)梁为研究对象，采用加速ASR反应试验，研究了34个月内不同碱溶液浸泡区域和深度下RC梁的膨胀特性。进一步分析了钢筋对混凝土碱-硅酸反应膨胀的约束机理。结果表明：当浸泡位置和浸泡深度不同时，RC梁结构表现出不同的膨胀特征，直接浸入碱溶液的部位膨胀率较大，钢筋周围的膨胀率明显降低。钢筋能够对膨胀产生直接和间接两种约束作用。研究成果可为ASR反应损伤后钢筋混凝土的结构力学性能评估提供参考。     

硅灰对碱-硅反应及膨胀的抑制机理

首先介绍了硅灰对碱－硅反应及其膨胀的抑制效果，进而探讨了因硅灰掺入后水泥石中Ｃａ（ＯＨ）２含量及孔隙液中ＯＨ＾－和Ｒ＾＋浓度的变化。依据反应订料被侵蚀的化学过程，揭示了因硅灰掺往后大大降低了水泥中Ｃａ（ＯＨ）２的含量，降低了孔隙中ＯＨ＾－和Ｒ＾＋的浓度，从而减轻了对应性集料的侵蚀。然而，硅灰的抑制机理不仅只是减轻碱－－硅反应，还与水泥石结构特性有关，即硅灰的掺入不仅改善了水泥石的孔结构，而且还因火     

混凝土碱-骨料反应长期膨胀变形预测模型研究进展

碱-骨料反应被称为混凝土的“癌症”，是影响混凝土寿命的重要因素。对于已经使用活性骨料的混凝土结构，如何预测碱-骨料反应引起的混凝土长期变形，并合理评价结构的整体安全性，是工程密切关心的问题。回顾了混凝土碱-骨料反应长期变形预测模型的研究进展，将现有模型归为宏观膨胀的数学拟合模型、结构宏观变形的唯象学模型、基于骨料膨胀的模型、考虑碱-硅酸反应(ASR)凝胶的模型、考虑物质迁移的模型等五大类，并分析了各种模型的优缺点和适用范围。认为ASR长期膨胀变形预测模型需重点考虑碱离子向骨料内部的扩散、SiO₂的溶解及凝胶的组成，且需根据岩相分析来选择“反应环”模型或“凝胶袋”模型。     

引滦入津水源保护工程预防混凝土碱——集料反应技术措施

引滦入津水源保护工程是向天津市区输水的重要工程，预防混凝土碱-集料反应显得非常重要。介绍了在该工程中预防混凝土碱-集料反应所采取的措施，以及作者对预防措施的一些思考意见。     

水工混凝土的碱-硅反应抑制

我国水利水电工程建设中越来越多地使用碱活性骨料,为了确保工程的安全性和兼顾经济性,需采取合理可靠的碱骨料反应抑制措施.提出用粉煤灰的比表面积与综合化学成分组合得到的物化因子作为评价粉煤灰品质的指标,以全面反映粉煤灰掺和料的化学、矿物、物理特性对抑制碱-硅反应效果的影响.水工混凝土对碱骨料反应已具备一定的自免疫力,这包括采用含碱活性石粉的人工砂时石粉起到的分散应力的作用,以及引气起到的消纳膨胀产物的作用.砂浆棒快速法高估了粉煤灰对水工混凝土碱-硅反应的抑制效果,混凝土棱柱体法由于配合比、骨料粒径均与实际水工混凝土差距较大,还无法真实反映抑制措施对水工混凝土碱-硅反应的抑制效果,需开发能够反映水工混凝土骨料粒径大、胶凝材料用量低、水胶比高等特点的碱-硅反应抑制效果评价试验方法.     

重视和预防混凝土工程碱集料反应

混凝土工程碱集料反应是指混凝土中碱和环境中可能渗入的碱与混凝土集料(砂石)中的碱活性矿物质成分,在混凝土固化后缓慢发生化学反应,产生胶凝物质因吸收水分后发生膨胀,最终导致混凝土从内向外延伸开裂和损坏的现象。为了有效地预防混凝土工程碱集料反应,延长和保持混凝土工程的正常寿命,保障工程安全,提高社会效益,国家有关部门相应制定了一些技术标准、规范。大型工程还专门出台预防混凝土工程碱集料反应技术管理规定,以提高人们对混凝土工     

硫酸盐侵蚀中钙矾石的形成机理及硫酸盐侵蚀预防措施

硫酸盐侵蚀造成的工程危害越来越受到工程界的重视,本文从理论分析的角度阐述了硫酸盐侵蚀的破坏原理。研究表明：钙矾石作为对混凝土力学性能具有破坏作用的膨胀性物质,它广泛的存在于混凝土材料中,早期的水泥水化反应生成的钙矾石由于硫酸盐数量极少,一般是以单硫型硫铝酸钙（AFm）的形式存在,随着硫酸盐数量的增加,根据钙矾石（AFt...     

基于MICP技术改良的膨胀土膨胀特性试验研究

为了探究微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术改良膨胀土膨胀特性的效果和作用机理,利用产脲酶菌CGMCC 1.368 7,开展了MICP拌和法处理膨胀土的膨胀特性试验。通过正交试验研究了反应液配比和Ca²⁺浓度对MICP拌和法处理膨胀土自由膨胀率、无荷膨胀率、CaCO₃百分生成量的影响及其变化规律,揭示了MICP改良膨胀土的微观机理。结果表明:经MICP拌和法处理后,膨胀土的膨胀特性得到显著改善;当反应液配比为1∶1、Ca²⁺浓度为2.0 mol/L时,膨胀土自由膨胀率最大降低了44.4%;当反应液配比为1∶3、Ca²⁺浓度为2.0 mol/L时,体膨胀率减小了92.2%,膨胀含水率降低了24.9%。MICP技术通过胶结土颗粒、充填土体孔隙和离子置换作用,降低膨胀土颗粒的亲水性,减小土颗粒间的排斥作用,减弱膨胀土的膨胀势。研究成果验证了基于MICP技术拌和法改良膨胀土膨胀特性的可行性。     

中低热微膨胀水泥混凝土性能试验研究

本文应用新研制的中低热膨胀水泥拌制混凝土，进行混凝土的拌合物性能、力学性能、变形性能、热学性能和耐久性试验，以确定该水泥能否满足水电工程大体积混凝土的要求。试验结果表明，混凝土的上述性能基本满足设计要求，尤其是它的膨胀性能明显优于单一的氧化镁膨胀或硫铝酸钙膨胀，具有明显的技术优势和经济效益。     

锂盐高效减水剂抑制碱硅酸反应在水工混凝土中的应用

结合水电工程的实际,对锂盐高效减水剂抑制碱硅酸反应(ASR)在水工混凝土中的应用进行了试验研究,结果表明,采用锂盐高效减水剂配制水工混凝土,不仅能使混凝土的综合性能满足设计要求,同时能有效抑制活性骨料ASR的膨胀变形,从而减少水工混凝土因ASR膨胀而产生破坏的风险。     

补偿收缩混凝土在环保电站垃圾池中的应用与研究

补偿收缩混凝土具有抗裂、防渗等作用,是混凝土设计首选。施工时须对实际原材料进行实验验证,按限制膨胀率试验结果,确定膨胀剂的合理掺量。对水中养护28天后混凝土试样限制膨胀率不大于0.1%规定要高度重视,以利用补偿收缩混凝土的有效膨胀能;要防止多余膨胀能对混凝土结构的延迟性破坏。文章介绍了补偿收缩混凝土在环保电站垃圾池中的成功应用经验。     

北疆供水一期工程膨胀土不同循环模式条件下的胀缩特性

为深入探讨北疆供水一期工程膨胀土渠坡胀缩机理,通过对膨胀土进行了3种不同循环模式条件下的无荷膨胀率、有荷膨胀率和收缩试验,从宏观角度分析了其胀缩特性规律,并采用扫描电镜试验从微观上揭示其物理机制。结果表明：膨胀土的膨胀变形随时间的延长可分为快速、匀速及稳定3个阶段,膨胀变化主要集中在快速膨胀阶段,上覆荷载越大,有荷膨胀率越小,上覆压力抑制了膨胀土的吸水膨胀作用;随着循环次数的增加,无荷膨胀率、有荷膨胀率和线缩率均呈逐渐减小的趋势,第5次循环后逐渐趋向于稳定值,其中干湿-冻融循环减小幅度最大,干湿循环次之,冻融循环最小。微观机制方面,试样经过循环后,土体孔隙和颗粒总数呈逐渐增大趋势,颗粒总面积等微观指标逐渐减小;土颗粒大小及含量是影响胀缩性的主要因素,循环作用影响黏土颗粒的大小、含量及排列等因素的变化,其中干湿-冻融循环颗粒总面积变化程度最大,膨胀土试样胀缩变化程度最大,冻融循环对微观结构影响最小,膨胀土试样胀缩变化程度最小。     

注水方式对膨胀土膨胀量的影响研究

为了研究不同注水方式对膨胀土膨胀量的影响,取某高速铁路地基膨胀泥岩,进行不同数量开孔和不开孔方式注水的重塑膨胀土浸水膨胀变形试验,并分析得到了开孔造成的土体损失体积率与膨胀量损失量之间的关系。试验结果表明:开孔注水与不开孔注水的膨胀时程曲线、膨胀量与含水率关系曲线有很大不同;各注水方式下,膨胀时程曲线和膨胀量与含水率关系曲线变化规律基本一致。开孔注水方式下,膨胀时程曲线、膨胀量与含水率关系曲线可分为三个阶段:初始快速膨胀阶段、减速膨胀及逐渐稳定阶段、突然增长阶段。不开孔注水方式下,膨胀时程曲线、膨胀量与含水率关系曲线可分为四个阶段:初始缓慢膨胀阶段、快速膨胀阶段、减速膨胀及逐渐稳定阶段、突然增长阶段。土体损失体积率与膨胀量损失量之间呈良好的线性关系,其关系式为Δδ=0.617ΔV+0.02。     

磷渣抑制集料碱硅酸反应的试验研究

进行磷渣抑制集料ASR的试验研究,结果表明,磷渣可以抑制集料的ASR膨胀,其抑制效果随着磷渣掺量的增加而提高,复掺粉煤灰可以提高磷渣抑制ASR的抑制率。认为从磷渣抑制ASR的能力、抑制ASR膨胀的程度以及抑制ASR膨胀的工程安全性等3个方面可以对掺磷渣抑制ASR的有效性进行评估。对磷渣抑制ASR的效果进行评估,结果表明,掺40%的磷渣可以有效地抑制活性集料ASR的膨胀。