板岩碱集料反应的抑制

论文摘要

碱集料反应是由于混凝土中的碱与集料反应,生成膨胀性胶体,造成混凝土破坏。该化学反应对混凝土结构的耐久性和寿命影响很大。其特点之一是反应的时间很长,至少在10年以上,发现、检测、抑制碱集料反应都有一定的难度。碱集料反应的机理,目前尚不十分明确。该反应主要有两种：一种是碱-硅酸反应,另一种是碱-碳酸盐反应。相关行业规范规定：较弱的碱-硅酸反应集料可以采用抑制措施后使用,而碱-碳酸盐反应禁止使用。本文主要研究碱-硅酸反应。碱-硅酸反应的检测可以通过观察集料成分、模拟混凝土膨胀、检测集料活性物质等方法进行。观察集料的成分主要通过岩相法来进行。模拟混凝土膨胀的方法有砂浆棒法、棱柱体法、蒸压法等。各方法试件尺寸不同,养护条件也不同,基本原理是一致的,都是通过模拟活性集料在混凝土中的膨胀,用测得的试件的膨胀率来评估集料活性的大小。检测集料的活性物质主要使用化学法,但由于该方法检测结果不够稳定和可靠,使用较少,或仅仅做为一种辅助性的检测方法来使用。本研究主要使用岩相法和测长法进行。本文首先使用快速砂浆棒法对粉煤灰、矿渣、硅灰等掺和料的单独和复合使用抑制碱集料的效果进行了研究,发现同时使用30%粉煤灰和5%硅灰可以有效抑制碱集料反应。对于板岩集料,单独使用30%粉煤灰的抑制效果也比较令人满意。因此决定使用30%粉煤灰、30%粉煤灰及5%硅灰共掺两种抑制措施。环境湿度较大时使用后者。之后使用小棱柱体法对抑制措施的有效性进行了研究。使用板岩集料和施工配合比时,膨胀率较低,满足使用要求,抑制率也远大于75%。另外还使用快速砂浆棒法对碱-硅酸反应的长期膨胀趋势以及低掺量掺和料和碱激发材料的抑制效果进行研究。结果表明,集料的碱-硅酸反应膨胀呈现指数形式增长,因此碱-硅酸反应膨胀具有无限增长的特性,不过其速率趋于零。掺和料对碱-硅酸反应产生抑制效果,膨胀特性会发生明显的变化,在初期最为明显,膨胀值和速率均降低。不过低掺量粉煤灰经过一段时间后会轻微促进碱-硅酸反应,也就是说抑制会失效,但实验室快速法失效的时间和实际环境中的失效时间的关系尚不明确。而碱激发材料对碱-硅酸反应的抑制效果非常好,在224d时膨胀率仍然小于0.01%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 碱集料反应研究的历史和现状
• 1.3 碱集料反应
• 1.3.1 碱-硅酸反应
• 1.3.2 碱-碳酸盐反应
• 1.4 碱-硅酸反应的条件
• 1.5 最劣点效应
• 1.5.1 活性集料的含量
• 1.5.2 活性集料的粒径
• 1.5.3 混凝土中的碱含量
• 1.6 集料中的碱活性物质
• 1.7 碱-硅酸反应的产物
• 1.8 碱-硅酸反应膨胀的抑制措施
• 第2章 碱-硅酸实验方法及研究思路
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 岩相法
• 2.2.2 测长法
• 2.2.3 化学法
• 2.2.4 醋酸铀荧光实验
• 2.3 研究思路
• 第3章 掺和料抑制碱-硅酸膨胀的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法和方案
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 配合比
• 3.3 结果及分析
• 3.3.1 实验结果
• 3.3.2 分析
• 3.4 小结
• 第4章 掺和料抑制碱-硅酸反应的有效性验证
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法和方案
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 配合比
• 4.3 结果及分析
• 4.3.1 实验结果
• 4.3.2 分析
• 4.4 小结
• 第5章 掺和料碱-硅酸反应的长效机制的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验方法和方案
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验方法
• 5.2.3 配合比
• 5.3 结果及分析
• 5.3.1 实验结果
• 5.3.2 分析
• 5.4 碱-硅酸反应产物的扫描电镜观察分析
• 5.5 小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献