稻壳灰粒径对水泥砂浆的碱硅酸反应风险影响

固废资源化是实现可持续发展的重要内容.稻壳灰的火山灰活性高,有望作为辅助性胶凝材料用于水泥砂浆或混凝土,但其中K 2O和Na 2O含量较大,需探明不同粒径稻壳灰的掺入可能带来的碱硅酸反应风险.现有研究表明,粉煤灰的火山灰活性能抑制碱硅酸反应,已得到广泛应用.对比起见,设置了基准组、掺4种粒径粉煤灰组和稻壳灰组,在分别测试其抗压、抗折强度的基础上,测试膨胀率,通过SEM和EDS测试了掺粒径为5μm的稻壳灰试件和未掺稻壳灰试件的微观形貌和元素组成.试验结果表明:稻壳灰或粉煤灰的掺入均可以提高砂浆的力学性能,稻壳灰粒径越小提高的程度越大,中值粒径为5μm的稻壳灰可以使砂浆28 d抗压强度提高50.6%,抗压强度提高64.7%,效果均好于粉煤灰;稻壳灰的粒径不超15μm时,对砂浆的膨胀率可起到显著的抑制作用,且抑制效果优于粉煤灰,5μm的稻壳灰能使14 d膨胀率减小90%,并使骨料表现为无害,而8~20μm粉煤灰均仅减小60%左右的14 d膨胀率,骨料仍表现为有害;稻壳灰的火山灰活性不仅能生成低Ca/Si比的C-S-H凝胶,降低碱含量,还能使砂浆致密性提高,抑制碱离子和水的渗透,从而表现为对碱硅酸反应的抑制效果.

骨料碱活性矿物组成和含量对碱-硅酸反应的影响

采用岩相法确定某东南沿海地区常用骨料具有碱活性,岩石类型为蚀变岩和安山岩,活性矿物主要为硅质蛋白石、玉髓、隐晶玻璃和绿帘石。蚀变岩碱活性矿物含量远高于安山岩,骨料以蚀变岩为主的试块快速砂浆棒法膨胀率大于以安山岩为主的试块。通过SEM和EDS对快速砂浆棒法试样自然断面进行形貌观察和元素含量分析,结果表明:蚀变岩碱活性矿物以铝硅酸盐为主,蚀变过程中Al^(3+)部分取代Si^(4+),Na^(+)吸附能力增强,碱活性增加。

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。

混凝土碱-硅酸反应膨胀率预测模型修正研究

为建立准确、可行的混凝土棱柱体法碱-硅酸反应膨胀率预测模型,基于幂函数模型、双曲线函数模型、复合指数函数模型预测值与实测值偏差情况,分别采用拟合回归方法确定引入模型的修正参数,进而实现对幂函数、双曲线函数模型的修正,评价了修正方法的准确性和可行性。结果表明:通过2组混凝土配合比180 d龄期膨胀率拟合回归分析,复合指数函数模型预测值与实测值相符性好;修正后幂函数、双曲线函数模型的拟合回归相关系数得到提高,模型所用修正方法具有一定的准确性和可行性;幂函数修正模型整体上符合程度优于其它模型,因此采用预测模型时建议优先采用幂函数修正模型。

混凝土碱-硅酸反应进程计算方法研究进展

阐述了混凝土碱-硅酸反应(ASR)进程的模拟研究进展。首先对ASR计算模型研究现状进行总结,其次探寻了ASR计算模型中的最优模型,最后对现有ASR计算模型中所存在的问题提出建议。ASR计算模型主要包含理论模型、细观模型、宏观模型和宏细观阶梯模型。理论模型能够预测特定骨料类型及粒径条件下的砂浆扩展,但不适用于混凝土结构。其中,二价离子浓度的理论模型模拟精度最高;细观模型能够对ASR作用下混凝土细观裂纹分布进行描述,但建模较为复杂。其中,晶格离散粒子模型模拟精度最高;宏观模型能够对ASR作用下混凝土损伤区及损伤位移进行描述,但大多忽略混凝土蠕变效应。其中,宏观蠕变模型模拟精度最高;宏细观阶梯模型是全面的ASR计算模型,但研究较少,模拟精准度有待进一步研究。

新疆大石峡水利枢纽混凝土碱-硅酸反应抑制研究

新疆大石峡水利枢纽混凝土选用的骨料存在碱活性,可能导致工程产生碱骨料破坏问题,本文研究了当地粉煤灰和矿粉对碱-硅酸反应(ASR)的影响,并采用XRD和SEM-EDS测试分析了水化产物和界面过渡区的形态。结果表明:粉煤灰掺量≥20%(质量分数)或矿粉掺量≥40%(质量分数)都能显著抑制碱-硅酸反应;在纯水泥样品界面过渡区可以观察到无定形相,在含有粉煤灰或矿粉的样品中未观察到无定形相,这意味着碱-硅酸反应发生在纯水泥样品中;添加粉煤灰或矿粉降低了界面过渡区物相的Ca/Si摩尔比,抑制了碱-硅酸反应。

碱硅酸反应(ASR)抑制措施研究评述

评述了各种抑制碱硅酸反应（ＡＳＲ）的方法。重点对利用粉煤灰抑制ＡＳＲ的研究进行了综述，并对研究中存在的问题，如粉煤灰碱含量与有效性的关系、抑制评估方法以及抑制机理等进行了讨论。

橡胶粉和硅灰对碱硅酸反应的抑制作用

采用快速砂浆棒法,研究废旧轮胎橡胶粉(WRP)和硅灰(SF)单掺及两者复掺对碱硅酸反应(ASR)引起有害膨胀的抑制作用,并分析WRP粒径对ASR抑制作用的影响;结合扫描电镜和X射线衍射等方法,揭示了两者对活性骨料ASR的抑制机理.结果表明:WRP能够抑制ASR,但其粒径会影响抑制效果,其中0.125 mm (120目) WRP效果最佳;SF对ASR抑制作用早期较好,而后期不够理想;复掺SF和WRP对抑制ASR膨胀协同作用优异,前期SF发生火山灰反应,水化产物具有缚碱能力,有效抑制ASR负面效应,改善了WRP周边砂浆的密实性,后期WRP利用其物理性能降低膨胀压,从而协同缓解了ASR引起的膨胀.

混合材抑制碱-硅酸反应(ASR)的新机理

目前研究表明混合材对碱-硅酸反应(ASR)有很好的抑制作用,但对混合材抑制ASR机理的认识需进一步完善。本文采用TEM／EDS、FT-IR和29Si MAS NMR等现代测试方法对不同粉煤灰掺量的水泥基材料主要水化产物C-S-H凝胶化学组成和结构进行研究,指出了低Ca／Si比的C-S-H凝胶在抑制ASR中的重要作用(能够结合孔溶液中的碱,减少可发生ASR的有效碱量),并分析了低Ca／Si比的C-S-H凝胶的持碱机制,对混合材抑制ASR的机理有了新的认识, 完善了混合材抑制ASR的机理。研究结果不仅对于建立比较完整的碱一集料反应预防理论是十分必要的,而且对于抑制和防止碱集料反应具有一定的指导意义。

粉煤灰抑制集料碱硅酸反应的有效性评估

可靠地评价粉煤灰抑制ASR的有效性是工程中使用粉煤灰预防ASR的关键所在。可从粉煤灰抑制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个方面对掺粉煤灰抑制ASR的有效性进行评估。评估结果表明,掺20%的粉煤灰可以有效抑制活性集料ASR的膨胀。

粉煤灰与LiOH的复合对碱硅酸反应的影响

将粉煤灰与LiOH复合,研究了其对碱硅酸反应(ASR)的影响。结果显示,复合使用对ASR的抑制效果比单独使用粉煤灰或LiOH更加明显。在满足有效抑制碱硅酸反应的前提下,粉煤灰与LiOH复合使用可以显著降低粉煤灰和LiOH各自的掺加量。

不同结构构造硅质集料的碱硅酸反应模型

正确认识不同结构构造特征集料的碱硅酸反应 (ASR)特征 ,对判定集料碱活性和诊断工程ASR事例以及采取正确预防措施均有重要意义 .早期的以单一组分的高活性集料为基础提出的ASR模型只强调集料中活性组分对ASR的作用 ,仅适用于特定类型的高活性集料 .本工作用扫描电镜 (SEM )和光学显微镜研究了石英玻璃、沸石化珍珠岩和硅质砾石的ASR反应特征 ,并综合对慢膨胀型集料ASR研究的文献 ,提出了结构构造特征不同的硅质活性集料的ASR基本模型 :结构构造特征不同的活性集料其ASR过程及膨胀行为不同 ;对以无定型SiO2 为活性组分的均质高活性集料 ,反应特征符合传统的ASR模型 ;对致密、多矿物慢膨胀型集料 ,除活性组分类型和数量外 ,活性组分在集料内的分布 ,即集料的构造特征对ASR的速度和膨胀行为也有重要影响 .

碱硅酸反应作用下混凝土中氯离子扩散规律和结合能力

采用活性集料和非活性集料配成混凝土进行对比试验,研究了氯离子在同时受到碱硅酸反应(ASR)作用的混凝土中的扩散和结合特性.所用混凝土的碱含量分别为水泥质量的0.5%和1.5%,试验温度为60℃,并采用3.5%和7.5%两种不同质量分数的NaC l溶液浸泡混凝土,进行了氯离子渗透试验,测定了不同浸泡龄期下混凝土试件内部总氯离子含量和自由氯离子含量.用XRD和SEM以及压汞法对试件进行了微观结构分析.结果表明:在ASR同时作用时,混凝土的氯离子扩散速度减慢,混凝土对氯离子的结合表现为线性吸附关系,氯离子结合能力也明显降低;ASR所导致的开裂不会明显提高氯离子的侵入.由于氯离子扩散速度减慢,混凝土钢筋锈蚀时间延迟,但并不能得到抑制,并且由于氯离子结合能力的降低以及ASR的发生,孔溶液中C(C l-)/C(OH-)提高,反而会使锈蚀加快.

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。

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。

不同温度下碱-硅酸反应膨胀规律研究

参照砂浆棒快速法,调整试验温度,研究了温度对骨料碱-硅酸反应(ASR)膨胀的影响规律。采用化学反应速率常数描述温度对混凝土ASR膨胀的影响,探讨了ASR速率常数与养护温度之间的关系,验证了温度对碱-骨料反应的影响可以用Arrhenius方程来描述的设想。运用Arrhenius方程初步建立了ASR膨胀预测模型。

冻融循环对混凝土碱硅酸反应二次损伤的影响

研究了早期受到不同程度冻融循环作用的混凝土在进一步受到碱硅酸反应作用时的损伤破坏特点和规律.混凝土试件先进行冻融循环30次和60次,然后在60℃的1molNaOH溶液中浸泡进行加速碱硅酸反应试验,每周一次监测混凝土的超声速度,并用其转换的相对动态弹性模量作为混凝土内部损伤的指标.试验结果表明早期冻融循环会成为混凝土进一步碱硅酸反应损伤的诱因,从而加速混凝土的损伤失效过程;早期冻融损伤越严重,后期碱硅酸反应损伤也越严重.与未预先受到冻融作用的混凝土试件相比,除了早期损伤速率加快之外,损伤的规律性基本没有变化.早期冻融循环的作用相当于混凝土在后期受到更严重的碱硅酸反应作用.早期损伤形成混凝土内部缺陷以及改变混凝土的内部结构,是产生这些影响的原因.

长石类矿物析碱对碱-硅酸反应的影响

应用热力学方法探讨了298K时钾长石、钠长石、霞石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(ASR)的影响进行了讨论。结果表明,由于矿物类型不同,碱性环境下的分解难易程度不同,其中霞石较易分解,钠长石次之,钾长石较难分解;随着溶液pH值增大,除霞石分解能力略有降低外,钠长石、钾长石的分解能力均显著提高。此外,通过加速实验方法证实含有霞石、钠长石、钾长石矿物的集料在使用低碱水泥条件下能显著促进ASR膨胀。

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。

粉煤灰抑制碱硅酸反应膨胀的机理研究

研究了粉煤灰对碱硅酸反应(ASR)膨胀的抑制规律,并用扫描电镜(SEM)和光学显微镜表征了集料的反应情况。采用高压装置提取孔溶液,并采用pH计和火焰光度计测试了孔溶液的pH值和K+、Na+浓度随复合水泥浆体初始组成和龄期的变化规律。结果表明:试件的宏观膨胀随集料反应程度的增加而增大。掺入粉煤灰降低了孔溶液的pH值和K+、Na+浓度,提高了复合水泥浆体吸附碱的能力,延缓了外部碱向浆体的扩散,集料ASR反应程度降低,进而抑制了ASR膨胀。