掺合料对碱集料反应的抑制机制

碱集料反应(AAR)由于其破坏性以及一旦发生难以修复的性质,也被叫为混凝土的“癌症”。为了更好地降低工程中碱集料反应的发生,介绍了碱集料反应的两种类型:碱-硅酸反应(ASR)与碱-碳酸盐反应(ACR)及其膨胀机理。进而对掺合料抑制碱集料反应的机制研究现状进行了总结,从减少有效碱含量以及生成非膨胀反应产物两方面进行分析,对比了ASR和ACR的的不同抑制效果。最后对目前关于掺合料抑制碱集料反应的研究不足之处进行总结,对未来研究方向和趋势做出展望,希望对后续抑制碱集料反应的研究提供参考。

碱集料反应(AAR)研究评述

本文论述了碱集料反应的分类及其破坏机理、集料碱活性检测方法、预防碱集料反应的几种方法、以及碱集料反应破坏事例的识别方法,探讨了碱集料反应研究中存在的一些问题,并以此提出了解决这些问题的途径。

硅灰类型对碱集料反应的影响及机理分析

采用快速砂浆棒法研究了原状硅灰和增密硅灰对活性骨料碱集料反应(AAR)的影响,采用岩相法分析了增密硅灰发生反应后的形貌及膨胀开裂现象。结果表明:原状硅灰可以明显地抑制活性骨料发生AAR,增密硅灰则会加剧碱硅酸反应(ASR);原状硅灰颗粒微小,在砂浆中分散均匀,主要发生火山灰反应,消耗砂浆孔溶液中的碱,降低孔溶液的pH值,且形成的低钙硅比C-S-H凝胶还能进一步捕捉体系中的碱,从而抑制发生AAR;增密硅灰中的部分颗粒难以在砂浆搅拌过程中充分破碎和分散,会与碱发生ASR而非火山灰反应,形成的ASR凝胶吸水膨胀,加剧了活性骨料的AAR和膨胀。

碱集料反应对混凝土结构的破坏及化学抑制措施

本文简述了混凝土结构中碱集料反应的破坏现象及其抑制措施。碱集料反应包括碱硅酸反应和碱碳酸反应等两种化学侵蚀现象。碱集料反应的检测技术包括岩相法(RILEM标准)、砂浆棒快速法(ASTM标准)、混凝土棱柱体法(CSA标准)等。碱集料反应矿物掺合料抑制技术和化学外加剂技术,其中矿物掺合料技术包括粉煤灰和矿渣等混凝土结构常用矿物掺合料,化学外加剂技术主要涉及锂盐外加剂。最后对混凝土结构中碱集料反应的研究与应用发展方向进行了展望。

基于抑制碱集料反应的衬砌混凝土配合比设计——以新疆JH一级水电站引水隧洞工程为例

新疆JH一级水电站地区骨料均具有碱活性,当地无法供应低碱水泥,该水电站的引水隧洞工程项目采用粉煤灰,以合理的配合比抑制混凝土的碱集料反应。在无低碱水泥的情况下,通过掺加20%的粉煤灰,在此掺量范围内进行引水隧洞衬砌混凝土配合比试验,试验表明该掺量粉煤灰抑制碱活性结果满足规范要求。

我国混凝土中的碱集料反应

介绍了我国已发现的混凝土中活性集料分布及碱集料反应（Ａｌｋａｌｉａｇｇｒｅｇａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎ—ＡＡＲ）的破坏事例．这包括碱硅酸反应（Ａｌｋａｌｉｓｉｌｉｃａｒｅａｃｔｉｏｎ—ＡＳＲ）和碱碳酸盐反应（Ａｌｋａｌｉｃａｒｂｏｎａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎ—ＡＣＲ）．叙述了大型混凝土工程，如立交桥、机场和预应力混凝土铁路桥梁受ＡＡＲ破坏的典型事例，并叙述了确证ＡＡＲ的综合判定方法．

国内外混凝土碱集料反应研究综述

概述了几十年来国际上AAR的研究进展 ,内容涉及AAR的分类、机理、鉴定和预防 。

锂离子在混凝土碱集料反应过程中的作用

在采用X射线衍射分析、化学组成分析和偏光显微镜分析对硅质碳酸盐集料的矿物学特征充分研究的基础上,研究了锂离子迁移渗透在混凝土碱集料反应过程中的行为特征.混凝土棱柱法(CSA A23.2-14A或ASTM C1293)所测的膨胀结果表明:掺加[Li]/[Na+K]摩尔比1.11的LiNO3能有效抑制混凝土碱集料反应膨胀;锂玻璃不仅不能抑制碱集料反应膨胀甚至会在一定程度上促进膨胀;与单一掺加混合材(粉煤灰或矿渣)相比,LiNO3与混合材的复合在一定程度上增强了相应的膨胀抑制效果;在混凝土碱集料反应过程中,存在Li+与Na+,K+之间的竞争.相对而言,Li+具有一定的优势.这与锂盐能表现出一定的混凝土碱集料反应膨胀抑制效果相一致.此外,强度对比研究结果表明,掺加锂盐一定程度上降低了混凝土的强度.

碱矿渣水泥砂浆的碱集料反应膨胀研究

通过测长试验，研究了三类碱矿渣水泥（ＡＡＳＣ） 砂浆的碱集料反应（ＡＡＲ） 引起的膨胀；分析了碱组分种类、碱质量分数、活性集料质量分数和矿渣种类等因素对ＡＡＳＣ 砂浆ＡＡＲ 膨胀率的影响． 综合宏观和微观测试结果，探讨了碱矿渣混凝土的碱集料反应机理． 结果表明，ＡＡＳＣ 系统出现危险性碱集料反应的可能性远低于普通水泥系统．

硅粉抑制碱集料反应的试验研究

通过对青海地区的集料调研分析,发现青海大部分地区的集料存在高的碱活性。采用西宁城北地区典型的砂石集料以及大通地区的集料进行了试验研究,对比分析了不同掺量的硅粉对碱集料反应的抑制效果。结果表明:对于城北石、大通石两种碱活性较低的集料,选择掺量10%、15%、20%硅粉时,其14 d膨胀率均小于0.1%,均能有效抑制碱集料反应的膨胀。而对于城北砂碱活性较高的集料,选择掺量20%硅粉时,其14 d膨胀率小于0.1%,可以有效抑制碱集料反应的膨胀。

既有混凝土结构碱集料反应耐久性评定

随着既有结构混凝土碱集料反应问题不断出现,对既有混凝土结构碱集料反应耐久性检测技术与评定方法进行研究。通过试验研究与理论分析,提出了既有结构混凝土中可溶性碱含量确定方法;根据耐久性极限状态的确定原则,提出了既有结构碱集料反应耐久性极限状态标准;根据碱集料反应条件和耐久性损伤特点,给出了既有结构混凝土碱集料反应耐久性评定方法;结合实际工程应用,对其可行性和有效性进行验证。

混凝土碱集料反应与混凝土有效碱测定方法

近年来 ,混凝土的碱集料反应及抑制混凝土碱集料反应措施的研究已成为国内外学者关注的热点。引证了混凝土的碱集料反应与混凝土有效碱的关系 ,评述了改进ASTMC311方法、原位置溶出法和挤压法 3种测定有效碱的方法 ,若采用混凝土有效碱来评价混凝土中碱对混凝土碱集料反应的影响 ,不仅可以准确判断混凝土碱集料反应的发生 。

国外预防碱集料反应的规范及评估方法评述

对国外预防碱集料反应的规范和评价混合材有效性的方法及方法研究方面最新进展进行了评述，提出了我国在这方面应开展的工作内容。

钢渣掺合料对碱集料反应抑制及有效性评估

利用ASTM C441方法进行钢渣掺合料抑制碱集料反应的有效性评估试验,钢渣掺合料抑制碱集料反应效果良好,砂浆棒膨胀率能够减少约50%;针对实际工程集料,采用提高养护温度和养护碱溶液浓度的优化试验方法进行有效性评估试验.试验结果表明,矿物掺合料达到胶凝材料总量的30%,单掺矿渣粉以及钢渣粉和矿渣粉复掺比例为1∶2时,钢渣掺合料对碱集料反应有较强的抑制效果.

碱集料反应预防材料的研究

系统研究了LiOH对两种工程活性集料(北京砾石和沸石化珍珠岩)引起的碱集料反应的影响。研究发现:掺加一定Li/Na摩尔比以上的LiOH能长期有效抑制碱集料反应膨胀。此外,对LiOH抑制碱集料反应的作用机理进行了讨论。

电化学脱盐对混凝土碱集料反应的影响

研究了新型的钢筋混凝土修复技术———电化学脱盐技术对钢筋混凝土碱集料反应的影响。试验结果表明,对于含有碱活性集料的混凝土,电化学脱盐具有加速碱集料反应的倾向,但在脱盐电解质溶液中加入锂盐,通过电迁移方式导入锂离子后,可以抑制碱集料反应。

硅灰及锂盐对碱集料反应抑制效果的研究

利用砂浆棒快速法考察掺入外加剂对砂浆棒膨胀率的影响,研究了向水泥砂浆中添加硅灰和锂盐对碱集料反应(AAR)的抑制效果.结果表明,适量掺入硅灰和锂盐可以较好地抑制由碱集料反应所造成的试样膨胀.

氯离子腐蚀与碱集料反应双重破坏因素作用下混凝土膨胀行为的研究

进行了氯化钠与碱集料反应双重破坏因素作用下混凝土的膨胀试验 ,目的是研究有氯化钠存在时碱集料反应的规律。试验中采用了高低两种不同碱含量的混凝土 ,浸泡液用 1NNaCl、1NNaOH及其分别与3%和 7%的NaCl的复合 ,碱集料反应环境温度为 38℃。研究结果表明 ,不论何种复合 ,高碱含量混凝土的膨胀均比低碱含量的混凝土高 ;对于低碱含量混凝土 ,在早期 ,1NNaCl溶液对混凝土膨胀的值高于 1NNaOH溶液 ,NaOH与NaCl的复合会导致更低的膨胀值 ,但在后期 ,结果正好相反 ;对于高碱含量混凝土 ,则不论在早期还是后期 ,1NNaCl溶液对混凝土膨胀的值均低于 1NNaOH溶液 ,NaOH与NaCl的复合会导致更高的膨胀值。

老混凝土工程碱集料反应防治方法研究

本文从物理约束、表面隔水和碱转移三方面研究了老混凝土工程碱集料反应(AAR)的防治措施。研究表明,对含AAR的混凝土棱柱体施加预压应力可减小AAR裂纹;采用有机硅和甲基丙烯酸甲酯对混凝土表层与表面进行适当处理,可在一定程度上抑制AAR;一定浓度的LiOH溶液可有效地抑制AAR;硅溶胶也能降低AAR膨胀,缓和AAR破坏。

陶粒混凝土碱集料反应的交流阻抗研究

碱集料反应是影响混凝土耐久性的重要方面。本文利用交流阻抗方法 ,通过对三种不同陶粒混凝土碱集料反应的分析与讨论 ,认为陶粒具有不同程度的碱活性 ,但由于其自身多孔结构的特点 。