混凝土骨料碱活性及碱骨料反应抑制方法的研究

摘要

碱骨料反应(简称AAR)是影响混凝土耐久性的最重要因素之一，到目前为止，已在世界范围内造成了难以估计的损失，引起工程界和理论界的共同关注。鉴于其危害的严重性，本论文就唐山市的混凝土骨料碱活性及碱骨料反应的抑制措施进行了研究。　　从唐山市三个主要的混凝土骨料来源地取样，利用岩相法、快速砂浆棒法、碳酸盐快速初选法和混凝土棱柱法几种常用的骨料碱活性检验方法，结合化学分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段，对骨料的碱活性进行了研究。结果表明，三种骨料样品均为粘土质碳酸盐，含有玉髓和白云石等碱活性矿物，具备AAR发生的岩相特征。随地区不同，活性矿物的岩相特征有所变化，碱活性检测结果表明，部分骨料以碱硅酸反应活性为主，部分骨料以碱碳酸盐反应活性为主，部分骨料还兼具两种活性。　　采用ASTMC1260方法，以碱活性检验中活性最高的一种骨料为试验样品，选择Ca(NO3)2、Ba(NO3)2、Al(NO3)3及阳离子表面活性剂等几种有机、无机化学外加剂，进行了AAR膨胀的抑制试验。结果显示：Al(NO3)3和阳离子表面活性剂可以有效抑制ASR膨胀。加入适量硝酸铝，试件膨胀率由空白样的0.237％降低至0.043％；加入适量阳离子表面活性剂，试件的膨胀率由空白样的0.26％降低至0.034％。　　针对这两种效果较好的外加剂，从有效碱含量、界面反应产物两方面，就外加剂的作用机理进行了进一步的研究。测试结果显示，加入硝酸铝后，反应产物更加致密，对碱具有更好地吸纳作用，因此，硝酸铝的作用机理为改变反应产物的结构及组成，从而改变反应产物的膨胀性质，进而抑制了碱硅酸反应的膨胀。加入阳离子表面活性剂后，反应产物生成量明显减少，因此，阳离子表面活性剂的作用机理是其可以吸附在骨料表面带负电的活性SiO2表面，避免碱对活性矿物的侵蚀，从而抑制了碱硅酸反应的过程，进而起到抑制碱硅酸反应膨胀的作用。

目录

文摘

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引 言

1文献综述

1.1碱骨料反应概述

1.2骨料碱活性检测方法的研究综述

1.2.1骨料的碱活性

1.2.2各国骨料碱活性的检测标准比较

1.2.3目前常用的碱活性检测方法

1.3碱骨料反应及其膨胀研究现状

1.3.1碱硅酸反应及其膨胀

1.3.2碱碳酸盐反应及其膨胀

1.4碱骨料反应的抑制及机理研究现状

1.4.1矿物外加剂

1.4.2化学外加剂

1.5目前本领域存在的问题

2试验原材料及仪器

2.1试验原材料

2.2实验仪器

3骨料碱活性的研究

3.1技术路线

3.2检测方法

3.3骨料碱活性检测结果与分析

3.3.1 XRD分析

3.3.2化学成分分析

3.3.3岩相分析

3.3.4 ASR膨胀率检测

3.3.5骨料ACR膨胀率检测

3.3.6混凝土棱柱体法检测

本章小结

4碱硅酸反应抑制措施的研究

4.1技术路线

4.2试验方法

4.3试验结果与讨论

4.3.1膨胀破坏最劣点确定

4.3.2无机外加剂对碱硅酸反应膨胀的影响

4.3.3阳离子表面活性剂对碱硅酸反应膨胀的影响

本章小结

5碱硅酸反应抑制机理研究

5.1设计思路及方法

5.1.1外加剂对有效碱含量的影响

5.1.2外加剂对反应产物形貌的影响

5.2试验结果与讨论

5.2.1硝酸铝对碱硅酸反应的抑制机理研究

5.2.2阳离子表面活性剂对碱硅酸反应的抑制机理

本章小结

结 论

参考文献

致谢

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