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。

碳酸盐反应活性的新快速鉴定方法

系统研究了大量具有不同化学组成、结构和地质特征的碳酸盐集料 ,并选择加拿大Kingston的碱活性碳酸盐集料作为标准进行对比试验。研究内容涉及集料的化学组成、矿物分析和岩相检验 ,集料不同颗粒大小的碱碳酸盐反应动力学 ,探讨并否定了 80℃下晶体热致膨胀因素的影响。根据试验结果提出了一种新的评价碳酸盐集料碱活性的方法。方法的主要试验参数为 :集料尺寸 5～ 10mm、水泥中碱质量分数 1.5 0 % (等当量Na2 O)、水灰比0 .3的小混凝土试件在 80℃、1mol/L的NaOH养护溶液中养护 14d的试件膨胀率大于 0 .10 %。

典型白云质泥晶灰岩集料的碱碳酸盐膨胀

研究了以具有典型类斑状结构特征白云质泥晶灰岩作为骨料的混凝土柱在150℃下的压蒸膨胀行为及其膨胀开裂特征.结果表明,基质为泥晶方解石、具有类斑状结构的白云质泥晶灰岩潜在高碱碳酸盐反应(ACR)膨胀性.由ACR引起的膨胀裂缝起始于集料内部的白云石分布密集区,沿白云石晶粒边缘连续延伸、贯穿泥晶方解石基质进而由里向外扩展至水泥浆体.

豹斑白云质泥晶灰岩的混凝土碱骨料反应膨胀行为

研究了具有类斑状结构特征的豹斑白云质泥晶灰岩作为骨料的混凝土柱在150℃压蒸碱骨料反应膨胀行为及其膨胀开裂特征。结果表明,豹斑白云质泥晶灰岩的特点是白云石的晶粒尺寸普遍较大,岩相结构仍属类斑状,也有泥晶与假亮晶方解石两种基质形式;无论基质的特征如何,ASR膨胀值小的豹斑白云质泥晶灰岩混凝土柱AAR膨胀性较弱,膨胀由ACR引起,然而,具有较高ASR膨胀值的岩石容易呈现潜在的高AAR膨胀性,膨胀应归结于ACR与ASR共同作用的结果。基质为泥晶方解石的豹斑泥晶灰岩膨胀裂缝起始于白云石晶粒密集区,裂缝顺白云石与基质方解石之间的界面扩展至水泥浆体。

白云质鲕粒灰岩的混凝土碱碳酸盐反应膨胀行为

研究了具有类斑状结构特征的白云质亮晶鲕粒灰岩作为骨料的混凝土柱在150℃压蒸时的碱碳酸盐反应膨胀行为及其膨胀开裂特征。结果表明,白云质亮晶鲕粒灰岩的岩相结构实际上是类斑状结构与镶嵌亮晶基质的复合。呈类斑状结构、鲕粒内的基质为泥晶方解石的白云质亮晶鲕粒灰岩,显示潜在高AAR膨胀性,膨胀由ACR反应引起;基质是粒状亮晶方解石的白云质亮晶鲕粒灰岩显示弱ACR膨胀性;白云质亮晶鲕粒灰岩的开裂特征与岩石的复合岩相结构特点相对应,膨胀裂缝起源于鲕粒内部的白云石密集区。

白云石矿物掺合料的研究

本文研究一种功能性混凝土复合掺合料,即利用碱与白云石之间发生的碱-碳酸盐反应能产生体积膨胀的原理,制备出具有抗渗功能的混凝土复合掺合料.白云石矿在我国分布广泛、储量丰富,所以碱-白云石混凝土功能复合掺合料是一种理想的抗渗混凝土复合掺合料.若能在我国大范围内推广这项技术,将会对功能性混凝土复合掺合料的生产和推广应用起到良好的示范作用.

白云石晶粒尺寸对白云岩中碱白云石反应及膨胀性的影响

采用激光共聚焦显微镜（LSCM）测量了白云岩JFG、DHC、DHF和DHG中白云石晶粒的尺寸,采用X-射线衍射（QXRD）定量分析了白云岩中碱白云石反应（ADR）生成的水镁石含量,并依据RILEM AAR-2、CECS 48、RILEM AAR-5和NRAA-02检测了白云岩的膨胀性。结果表明,白云岩JFG、DHC、DHF和DHG中白云石中位径为13μm、14μm、94μm和81μm;随着养护时间的延长,养护在150℃、10%KOH溶液中的5-10 mm白云岩颗粒中的白云石反应程度逐渐增高,4 d后,白云石晶粒尺寸越大,白云岩中去白云石反应程度越高;RILEM AAR-5混凝土微柱试件的膨胀大小依次为,细晶白云岩DHF〉粉晶白云岩JFG及DHC〉细晶白云岩DHG,白云岩中白云石晶粒尺寸与ADR膨胀性没有直接的相关性,可见白云石晶粒尺寸不是影响白云岩ADR膨胀性的唯一因素。

方解石颗粒尺寸对白云质灰岩中碱白云石反应的影响

探讨了白云质灰岩中方解石基质对Na^+在岩石中迁移及其对碱白云石反应的影响。采用图像分析法测定不同白云质灰岩样本中方解石颗粒的尺寸,采用N_2吸附法测定岩石孔径分布,采用火焰光度计测定养护在80℃、1mol/L NaOH溶液中岩石柱内部的Na^+含量,采用X-射线内标法定量分析白云质灰岩中碱白云石反应(ADR)生成的水镁石含量。结果表明,白云质灰岩TS-1、TS-2、GS-2及FHS-1中方解石颗粒中位径分别为4μm、12μm、15μm和33μm;方解石颗粒越小,迁移到岩石内部的Na^+含量越高,岩石中白云石的碱白云石反应程度越高。

结构特征对白云质灰岩ADR膨胀的影响

运用激光共聚焦显微镜(LSCM)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对中国山东省潍坊市虎头山的白云质灰岩HTS-3、HTS-5、HTS-8、HTS-10、HTS-12和HTS-13的岩石结构特征进行分析,并采用混凝土微柱法(RILEM AAR-5)和碱-碳酸盐反应快速鉴定法(NRAA 02)对岩石的碱-碳酸盐反应活性进行检测。结果表明:泥晶白云质灰岩中,伊利石含量、白云石含量和白云石-基质间的间隙是影响碱白云石反应(ADR)膨胀的重要因素,伊利石的含量越高,越有利碱迁移至白云石表面发生碱白云石反应;白云石含量越高,碱白云石反应位置增多;白云石-基质间的间隙越小,碱白云石反应生成产物越受限,结果均使得ADR膨胀增大。

防冻剂对混凝土粗骨料的适应性研究

钠系防冻剂对白云石、石灰石等粗骨料的碱—骨料反应表明:它们有加速白云石的去白云石化作用,工程中不宜使用,但对石灰石影响不大,工程中可以选用。

白云岩粉末压实体碱白云石反应的膨胀应力

采用自制膨胀应力测定仪对白云岩粉末压实体的碱白云石反应(ADR)膨胀应力进行直接测定。结果表明:白云岩粉末压实体与碱发生去白云石化反应可以产生膨胀应力,膨胀应力可以达到103 MPa。白云岩粉末压实体发生去白云石化反应产生的膨胀应力趋势相同,即变化过程可分为3个阶段:平缓阶段、缓慢增加阶段和快速增加阶段。在养护过程中,受限的白云岩粉末压实体内的白云石发生去白云石化反应,生成细小的方解石和水镁石。这些产物在受限的孔隙和间隙里沿白云石边缘生长并形成搭接框架后,继续生长引起白云岩粉末压实体缓慢产生膨胀应力。

高温饱和蒸汽环境下管桩混凝土的碱骨料反应研究

从碱骨料反应的定义、分类、条件、机理、预防措施等方面介绍了碱骨料反应的原理。利用白云岩制作了两组胶砂试件,一组试件胶材采用纯水泥,另一组掺入10%的硅灰等量替代水泥,并在水泥标准养护箱中养护24 h,脱模后在常温蒸汽中养护6 h,再到高温蒸压养护8 h。通过骨料碱活性试验方法中的评定方式对结果进行评定。试验结果表明,碱骨料反应在高温环境下可快速发生,且硅灰掺入量为10%时,能够有效抑制碱骨料反应。

三峡工程大坝混凝土材料研究若干问题

本文论述了三峡工程大坝混凝土材料研究的若干问题。例如:骨料、特种水泥、外加剂、碱-骨料反应、补偿收缩混凝土、RCC混凝土、混凝土配比设计等。

含白云石微粉粉煤灰基地质聚合物的力学性能及微观结构

研究了白云石粒径及掺量对以粉煤灰和偏高岭土为原料制备的地质聚合物抗压强度和微观结构的影响。结果表明:掺入10%～25%的白云石粉体有利于提高地质聚合物早期和后期抗压强度,粉体越细和掺量越多,早期增强效果越显著。热重分析表明加入白云石后降低地质聚合物中自由水、填隙水含量,提高结构水含量。微观结构研究显示白云石在地质聚合物中参与反应,其反应机制包括溶解-沉淀和扩散控制过程。白云石反应溶出的Ca、Mg与地质聚合物凝胶结合形成的致密的钙镁铝硅酸凝胶、白云石-凝胶基体之间良好的界面结合以及白云石微粉的微集料效应,共同促进了地质聚合物强度发展和提高。