碱硅酸反应的抑制机理及现状研究

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1、碱硅酸反应的抑制机理及现状研究【关键词】现状，研究，机理，抑制，硅酸，反应，碱，碱-碳酸盐反应则是水泥中的碱与粗集料中的白云石之间在水的作用下反应，体积膨胀，使混凝土开裂。其反应式为：据研究，我空军机场在70年代中期以后，陆续发现道面水泥混凝土因非荷载作用的混凝土自身损坏，根据调查,发现这些机场道面板出现损坏的密度和轻重程度有很大差别。个别机场，有三分之一的道面板出现这类损坏，其中严重的为板块大面积出现较宽的裂缝，有的表层砂浆剥落、混凝土酥松，急需进行修补。例如，某军用机场在1967年进行了扩建，对原沥青混凝土道面盖被1500m,交付使用后仅3年，

2、发现数块混凝土道面板局部出现微细裂缝，并向两边扩展。到1992年统计道面已被严重腐蚀575块，占道面板总数的%，严重影响了机场跑道的使用性能。其碱-集料反应的外观特征是:最初在道面表层出现黄色的水迹，继而在水迹范围内产生裂缝，裂缝逐渐扩展;在雨后晴天或早晨从裂缝中析出白霜物质；对较宽的裂缝，沿裂缝常有黑褐色的渗出物印迹，并微微突起1-2咖。裂缝形状有树枝状的、地图状的或其他形状的，严重的表层砂浆剥落。这是多因素共同作用的结果。从地理位置上看，这些机场均位于长江以北的我国三北地区。到目前为止，碱集料反应仍然不同程度的危害机场水泥道面。因此，研究如何抑

3、制碱硅酸反应是十分必要也是不可松懈的。2、正文相关概念1•石灰：是由石灰石、白云石等原料，经900-1100°C熾烧而成的以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。石灰是硅酸盐制品的主要原料之一，常与硅质材料（粉煤灰、火山灰、矿渣等）搭配使用。其内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙。2•粉煤灰：是从煤燃烧后的烟气中收铺下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：等。粉煤灰是一种似火山灰质混合材料，在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥或细骨料，不仅能降低成本而且能提高混凝土的和易性，提高不透水性、气性抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能

4、，降低水化热，改善混凝土的耐高温性，减轻颗粒分离和析水现象，减少混凝土的收缩和开裂。3.矿渣：经提炼后的矿石残余物为矿渣。矿渣经磨细后，是水泥的活性混合材料。4.火山灰：火山灰是指由火山喷发出直径小于l-2nini的矿物质粒子。在常温有水的情况下可与石灰反应生成具有水硬性胶凝能力的水化物。因此磨细后可用作水泥的混合材料及混凝土的掺合料。国外碱硅酸研究现状目前，国外在研究GRC（玻璃纤维增强型混凝土）领域处于领先地位，主要是采用抗碱玻璃纤维增强普通硅酸盐水泥，以减少碱硅酸反应给机场水泥道面混凝土造成的影响。在美国、日本、德国等碱硅酸反应严重的地区，一

5、般采用低碱水泥作为预防碱硅酸反应的重要措施。Sims和Nixon通过大量实验发现，在碱集料破坏事例中，有众多ASR与ACR同时引起破坏的现象。经研究，在碱碳酸盐反应中含有微晶石英，因此，碱硅酸反应也起作用。研究表明，氯盐能促进ASR反应。一般认为是NaC1与氢氧化钠作用形成。但研究显示，NaC1对ASR的促进作用比等摩尔浓度的NaOH更高。Shayan研究认为，NaCl和水泥反应增大了011-的浓度，且生成的Friedel氏盐填充在ASR引发的裂纹中，从而增大膨胀；但Kawamura等发现这一反应仅导致少量的0H-浓度增加，Arya也认为硬化水泥中

6、大部分已与硫酸盐反应，进一步与NaCl反应OH-形成必然很少，形成的Friede1氏盐也很有限。国内碱硅酸研究现状国内研究成果表明：军用机场道面混凝土通常采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，三北地区生产的这类水泥含碱量一般较高；军用机场道面混凝土的水泥用量一般都在300kg/m3以上，且经常处在地面的潮湿环境中，因而发生碱集料反应的可能性较大，采取预防措施尤为必要。中国工程院、南京工业大学等经过多年的研究，取得了一系列成果，如矿物混合材、自制高效锂盐抑制剂、纤维材料等碱集料反应的抑制作用，探明了各种材料的抑制机理，提出了低Ca/Si比的C-S-H凝胶控

7、制碱集料反应的抑制理论，Li-S-H凝胶控制碱集料反应的抑制理论，及纤维通过形成三维网络结构而抑制膨胀的抑制理论。并且提出了偏高岭土、锂盐抑制剂、聚丙烯纤维等复合抑制材料加入到新拌混凝土中，可以有效抑制碱集料反应，大大延长道面混凝土的寿命。南京工业大学在该领域做了卓有成效的研究工作，并建立了国家活性集料检测中心。由中国建筑材料研究院牵头的国家“九五”科技攻关项目《重点工程混凝土耐久性研究与工程应用》中针对混凝土碱集料反应危害列有专门子课题进行研究，并取得成果如“混凝土碱集料反应安全性专家系统”等。XX年天津市颁布修订后的强制性标准《预防混凝土碱集料

8、反应技术规程》。严章荣采用砂浆棒法和砂浆柱法进行抑制对比试验，首先通过在低活性、中活性和高活性三种系列骨料中分别掺入DZ-