Effect of the Composite of Natural Zeolite and Fly Ash on Alkali-Silica Reaction

The effect of the composite of natural zeolite and fly ash on alkali-silica reaction (ASR) was studied with natural alkali-reactive aggregate and quartz glass aggregate respectively.The expansive experiment of mortar bar and concrete prism was completed.The results show that ASR can be suppressed effectively by the composite of natural zeolite and fly ash.

ASR-氯盐腐蚀协同作用下混凝土的损伤特点

以碱+氯盐复合溶液浸泡的方式进行了ASR-氯盐腐蚀协同作用下混凝土加速劣化的实验。通过定期测量长度和动弹性模量,研究了混凝土在承受ASR、氯盐腐蚀双重破坏因素作用下的损伤特点以及混凝土初始碱含量、氯盐溶液浓度对损伤发展的影响。试验结果表明,不同浸泡液中当混凝土碱含量高时,各龄期的膨胀值均大于混凝土低碱时的膨胀值,同期的动弹性模量损失也更大。浓度较高的氯盐溶液主要在短期内对ASR膨胀的加速显著,但浓度较低的氯盐溶液则具有持续的加速作用。ASR-氯盐腐蚀作用下动弹性模量变化的具体特点是:劣化初期混凝土动弹性模量即急剧下降,当剩余动弹性模量在70%左右时,其下降减缓,随后发展极其缓慢至完全失效。分析动弹模量损失和膨胀率之间的关系,发现膨胀率低于0.5%时动弹性模量对因膨胀引起的混凝土损伤更为敏感。

ASR抑制下高性能混凝土的长期抗卤水腐蚀性

以中国西北地区高浓度盐碱环境为背景,研究了含潜在碱活性细骨料的大掺量矿物掺合料高性能混凝土(HPC)在Na^(+)-Cl^(-)-SO_(4)^(2-)型卤水中的力学性能和损伤演变.结果表明:在卤水浸泡3650 d时,HPC的相对动弹性模量大于90%,抗腐蚀系数大于1,线性膨胀率小于0.12%;较高的当量碱含量在一定程度上加剧HPC的碱硅酸反应(ASR);引气能够提高HPC的抗卤水腐蚀能力,降低ASR引起的膨胀;采用大掺量矿物掺合料和潜在碱活性细骨料制备的强度等级为C50的HPC,在Na^(+)-Cl^(-)-SO_(4)^(2-)型卤水中具有优良的长期耐久性.

粉煤灰对ASR的抑制及有效性评估

以中国快速砂浆棒法为基础 ,分别研究了在 40 ,60 ,80℃养护条件下低钙粉煤灰对硅质砾石、沸石化珍珠岩和石英玻璃碱硅酸反应 (alkalisilicareaction ,ASR)膨胀的抑制作用。讨论了集料碱活性、养护温度对粉煤灰抑制ASR效果的影响和建立粉煤灰及其它矿物外加剂抑制ASR有效性评估方法的技术路线和问题。结果表明 :粉煤灰抑制ASR的效果与集料碱活性和养护温度密切相关。一定养护温度下 ,集料活性越大 ,抑制效果越差 ;对特定活性集料 ,养护温度越高 ,抑制效果越差。粉煤灰对不同集料和同种集料不同养护温度下ASR膨胀抑制效果差异 ,主要与ASR历程有关 ,即与集料ASR本身特性有关。特定集料和养护条件下粉煤灰对ASR膨胀的抑制效果不能简单推广至其它种类不同的集料和养护条件。粉煤灰抑制ASR有效性应根据工程评价目的和要求分别确定。

温度和集料对混凝土ASR有效碱的影响规律

从碱硅酸反应(ASR)的化学本质出发,将有效碱进一步定义为扩散进入活性集料内并与活性SiO2发生化学反应的液相碱.在此基础上,以熔融石英玻璃为活性集料,研究养护温度、活性集料粒径和活性集料掺量(质量分数)对单颗活性集料内有效碱含量(质量分数)的影响;结合Fick第一定律和第二定律,建立了有效碱浓度的计算模型.结果表明:养护温度对单颗活性集料内有效碱含量影响显著;活性集料粒径对单颗活性集料内有效碱含量无显著影响;随着活性集料掺量的增加,单颗活性集料内有效碱含量呈现出一定的下降趋势;所建立的有效碱浓度计算模型可以有效反映养护温度、活性集料粒径和活性集料掺量对其的影响,对后续建模工作有一定的参考价值.

粉煤灰抑制ASR的机制

本文研究粉煤灰对ASR的抑制作用。测定了不同粉煤灰掺量砂浆棒膨胀率、水泥石中Ca(OH)2含量以及主要水化产物C-S-H凝胶的微观结构和化学组成,并对粉煤灰抑制ASR的机制进行探讨。结果表明:随粉煤灰掺量增加,其对ASR具有显著的抑制效果。水泥石中Ca(OH)2含量不断减少,二次反应生成大量低n(Ca)/n(Si)的C-S-H凝胶。随n(Ca)/n(Si)降低,C-S-H凝胶中固溶了大量的Al,凝胶的固碱能力增强,从而使混凝土孔溶液中的有效碱大大减少,减轻了ASR程度。凝胶的固碱能力增强除了因n(Ca)/n(Si)降低,使C-S-H凝胶的固碱能力增强之外。还可能因为Al3+代替Si4+形成[AlO4]5-四面体,由于Al3+比Si4+少一价,引起电价不平衡,系统带负电,因此碱离子更容易进入C-S-H凝胶中,减少了碱与活性集料反应的机会。

粉煤灰品质与抑制ASR膨胀的能力

对比研究了2类、4种粉煤的化学和矿物组成、颗粒形貌和级配及抑制碱硅酸反应(ASR)膨胀的效果,讨论了粉煤灰品质与抑制ASR膨胀的关系。结果表明:相同掺量时,低钙粉煤灰抑制ASR能力优于高钙粉煤灰;粉煤灰同一品质指标对不同类型粉煤灰抑制ASR能力的影响不同,不同粉煤灰抑制ASR膨胀能力的差异不能简单归结为某一特定品质指标的差别,特别是品质指标绝对值及差别不大时。

矿物掺合料和外加剂复合使用抑制ASR的效果研究

为研究矿物掺合料和外加剂复合使用抑制ASR的效果,应用CECS 48∶93标准,研究了粉煤灰和硅灰复合使用,粉煤灰、硅灰和高效减水剂复合使用,粉煤灰、硅灰和引气剂复合使用抑制ASR的效果.试验结果表明:当基准砂浆水胶比一定,且对比砂浆与基准砂浆具有相同流动度时:(1)粉煤灰和硅灰复合使用在一定程度上可以抑制ASR,粉煤灰掺量越高其抑制效果越明显.(2)粉煤灰、硅灰和高效减水剂复合使用时能够抑制ASR,其抑制效果优于粉煤灰、硅灰单独复合使用时的效果.(3)粉煤灰、硅灰和引起剂复合使用时能够抑制ASR,其抑制效果也优于粉煤灰、硅灰单独复合使用时的效果.

集料粒径与ASR膨胀关系及膨胀预测研究进展

综述了集料粒径与碱硅酸反应(ASR)膨胀关系的研究现状,指出了ASR膨胀研究存在的局限性,阐述了大粒径、多级配集料ASR膨胀规律研究的必要性。介绍了几种ASR膨胀机理及ASR膨胀预测模型,并指出基于碱硅酸反应活化能的测定预测ASR膨胀将可能成为今后研究的一个热点。

碱-硅酸反应和硫酸盐侵蚀复合作用下的混凝土耐久性

碱-硅酸反应(ASR)和硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的两个重要因素。目前,对于单一因素作用下混凝土劣化过程的研究已有诸多报道,但关于混凝土在碱-硅酸反应和硫酸盐侵蚀复合作用下的损伤失效过程及机理研究却很少。本文介绍了近年来国内外在碱-硅酸反应和硫酸盐侵蚀方面的研究现状,主要阐述了它们各自的膨胀机理和抑制措施。在对Grattan等人试验中得到的膨胀数据、X射线衍射图和扫描电子显微镜图进行分析的基础上,讨论了混凝土在这两种因素复合作用下可能出现的膨胀值变化和强度变化,并提出有效的抑制措施。

不同碱环境下陶瓷抛光渣对碱-硅酸反应的抑制作用

以陶瓷抛光渣(PPR)为矿物掺和料,取代部分水泥制备砂浆棒,测定其在KOH溶液中的膨胀率,并对砂浆试样近集料区域进行扫描电子显微镜(SEM)分析,同时与在NaOH溶液中的试验数据进行对比,研究了PPR对水泥基材料碱硅酸反应(ASR)的抑制作用及其机理.结果表明:不同碱环境下,PPR均能有效抑制水泥基材料的ASR膨胀;当PPR掺量较小时,NaOH作用下的试样膨胀更小,当PPR掺量较大时,KOH作用下的试样膨胀更小;2种碱环境下均有K、Al同时在近集料区域富集的现象,并有非膨胀性架状铝硅酸盐KAlSiO4生成;PPR的高Al2O3、SiO2和低CaO含量特性对抑制水泥基材料ASR膨胀有重要作用.

集料ASR碱活性检测方法评述

概述了ＡＳＴＭ标准和压蒸法中集料ＡＳＲ活性的检测方法，并对检测方法研究的进展进行了评述；讨论了应进一步研究的问题。

土壤聚合物和水泥砂浆的碱-硅反应

为了比较分析土壤聚合物和含有矿物掺合料的水泥砂浆的碱-硅反应(ASR)问题。参照我国水工混凝土标准DL/T5151-2001和ASTM C 441-97进行了抑制骨料碱活性效能的试验。试验结果表明:掺加矿物掺合料能够有效地抑制ASR。当5%硅粉、20%粉煤灰和40%磨细矿渣共同掺入砂浆时,90d的膨胀率仅有0.13%,即降低了81.9%。对加压挤出的硬化水泥浆体孔溶液进行化学分析,发现矿物掺合料的加入降低了孔溶液中钾、钠离子和氢氧根离子的浓度,这是减少ASR危害的根本原因。土壤聚合物是一种无定形的无机材料,由偏高岭土、硅粉在高碱条件下制得。土壤聚合物的碱含量很高,达到12.1%,但土壤聚合物砂浆没有产生任何膨胀,其原因是土壤聚合物中没有充足的游离碱与活性骨料反应,因此不会产生危害性ASR。

高性能混凝土结构(HPCS)中的ASR及抑制措施评价

对ASR发生的化学机理进行了回顾。ASR发生的化学反应机理可以分为2步:1骨料颗粒外部OH-离子入侵活性颗粒,断开活性颗粒≡Si-O-Si≡的链接,形成分散的Si2+;2外界离子(K+,Na+,OH-)和≡Si-O-结合形成水化石灰石-Na-Si-复合物,该复合物吸水膨胀产生压力。利用ASR的化学反应机理分析和评价了普通混凝土中单种抑制材料抑制ASR的效果。由于HPC配合比设计时组成材料众多,根据ASR化学反应机理,研究HPC结构中用来抑制ASR的措施,必须考虑各种材料的相互影响和叠加效应。结论认为要保证HPC结构中抑制ASR的效果,关键是降低HPC结构中活性颗粒周围孔溶液中离子的浓度,防止合适浓度的OH-出现。

粉煤灰与沸石的复合对ASR的影响

用天然活性骨料和石英玻璃骨料研究了粉煤灰与沸石的复合对碱 -硅酸反应(ASR)的影响。测定了砂浆棒和混凝土棱柱体的膨胀率。结果显示 ,两者的复合能更有效地抑制ASR引起的膨胀。

掺煤矸石混凝土在ASR、氯盐腐蚀双因素作用下耐久性

以膨胀率、动弹性模量为损伤参量,研究了碱硅酸反应、氯盐腐蚀双重破坏因素作用下混凝土损伤规律,同时测试了混凝土中氯离子扩散情况。通过对掺、不掺煤矸石混凝土性能比较,着重考察煤矸石对混凝土耐久性的影响。试验结果显示,煤矸石的掺入能有效延迟和减缓混凝土ASR膨胀;普通混凝土经受ASR、氯盐腐蚀两者短期破坏作用后即处于濒临失效状态,掺煤矸石混凝土同期损伤程度小,动弹性模量下降缓慢,结构寿命延长;因煤矸石对混凝土孔结构的改善,其抗氯离子渗透性能明显优于普通水泥混凝土。火山灰反应优先消耗水化体系中OH-以及因结构致密化ASR反应速率受扩散过程控制是煤矸石延迟和减缓混凝土ASR膨胀的主要原因。

不同离子对混凝土碱硅酸反应影响的研究进展

混凝土的碱硅酸反应(Alkali-silica reaction,ASR)本质上是孔溶液中的离子、水分子与骨料中活性二氧化硅的反应。根据不同离子对ASR的影响效果,可将离子分为碱离子(Na^(+)、K^(+)和OH-)、锂离子和铝离子、钙离子。碱离子(Na^(+)、K^(+)和OH^(-))促进混凝土的碱硅酸反应,导致混凝土发生更严重的膨胀性破坏。Al^(3+)和Li^(+)减缓混凝土碱硅酸反应造成的膨胀性破坏;Ca^(2+)起到的作用与n(Ca)/n(Si)(物质的量比)密切相关,当n(Ca)/n(Si)<0.2时,Ca^(2+)对ASR起促进作用;当n(Ca)/n(Si)≥0.2时,Ca^(2+)对ASR起抑制作用。本文首先介绍了ASR反应产物的最新研究进展,包括ASR产物的种类、微观形貌、原子结构及水稳定性,综述了这些离子对ASR反应过程、ASR产物组成、ASR产物结晶性能及膨胀性的影响,展望了不同离子对混凝土ASR影响的未来研究方向。

微平面模型模拟ASR作用下混凝土力学行为

为了准确模拟发生碱-硅酸反应(ASR)的混凝土结构的复杂受力行为,在最新一代微平面理论的基础上,提出适于分析ASR作用下混凝土力学行为的微平面模型.修改了微平面应力边界和法向模量表达式,引入应力效应函数来模拟应力对ASR膨胀应变的影响.开发相应的动力显式算法,完成了该算法在有限元程序ABAQUS中的集成.对ASR作用下的混凝土试件力学性能和变形试验进行模拟可知,计算值与试验值吻合良好,验证了该模型的有效性.

基于正交试验的碱-硅酸反应复合抑制剂的研究

基于三元二次正交旋转组合试验,采用快速砂浆棒法,测定试件膨胀率以及强度,得到以膨胀率为因变量Y的回归方程,分析了三因子共同作用对碱-硅酸反应的抑制作用以及相互之间的交互作用。结果表明:使膨胀率降低到0.1%的粉煤灰掺量至少为16%,膨胀率最低值0.045%相应的粉煤灰掺量为26.8%;矿渣掺量变化时对碱-硅酸反应抑制效果变化程度不明显,但膨胀率均小于规定要求,矿渣粉掺量可控制在20%~30%;粉煤灰与矿渣、粉煤灰与Al_2(SO_4)_3、矿渣与Al_2(SO_4)_3均对ASR膨胀率有正交互效应;得到其对碱-硅酸反应的影响规律及满足强度要求时的最佳因子组合,可为工程应用提供借鉴。

混凝土碱-硅酸反应破坏机理及其进程影响研究进展

碱-硅酸反应(Alkali-Silica Reaction, ASR)作为一种混凝土中所含碱与骨料中碱活性成分在一定湿度条件下发生的物理化学反应,在混凝土内部生成凝胶产物,进而引起混凝土发生变形、开裂、强度下降等病变行为,严重时将威胁结构物长期运行的功能性和安全性。随着非活性骨料的日益减少以及混凝土种类的不断改进和创新,ASR及其相伴的工程隐患和危害等问题的探究和防范应更加予以重视。在对混凝土工程ASR病害典型案例进行剖析的基础上,综述了ASR产生机理以及“吸水膨胀”和“渗透压”两种ASR诱发破坏假说的研究现状;从内部骨料特征和外部环境两个视角,论述了骨料活性、骨料粒径、骨料含量与级配以及环境温度和环境相对湿度等因素对ASR进程的影响;从完善ASR诊断方法与病害评估体系的目标出发,提出了混凝土ASR破坏机理及其进程影响研究方面亟待攻克和值得进一步关注的问题。