抑制碱集料反应评估方法及外加剂的研究

摘要

碱集料反应是导致混凝土耐久性失效,过早地失去使用价值、缩短寿命的重要原因之一.碱硅酸反应作为最主要和最普遍的碱集料反应类型,其预防措施的研究一直是混凝土耐久性研究的重要内容.国内外的大量研究已经表明:适当使用混合材对碱硅酸反应有一定的抑制效果.为将这一重大的研究成果应用于实际混凝土工程中,则必需有一套评价混合材抑制碱硅酸反应效果的科学方法.本工作选择多种实际工程应用的中低活性集料作为标准集料,结合混凝土菱柱体法和快速砂浆棒法的优点,采用接近混凝土实际配比的小混凝土快速方法研究了混合材在不同条件下抑制碱硅酸反应膨胀的规律性,以期为建立快速可靠地评价混合材抑制实际工程混凝土碱硅酸反应安全性的新方法提供依据.通过上述研究得到了以下结论:1.在抑制碱集料反应有效性评估方法确立过程中,标准集料的选择对评价混合材抑制碱集料反应有效性的方法非常关键.2.混合材抑制碱集料反应有效性的评估方法确立过程中,应综合考虑各方面因素来确定养护温度、养护碱溶液浓度、混凝土试块中的碱含量等参数.3.评价混合材抑制碱集料反应有效性的方法中,混凝土试体尺寸、集料粒径及级配的选择也非常重要.4.通过系统研究不同条件下锂盐对碱集料反应的长期影响发现锂盐能长期有效抑制碱集料反应膨胀,研究同样发现锂盐对碱集料反应的抑制效果受碱含量、集料活性、Li/Na摩尔比等因素的影响.5.一定条件下碱土金属盐不仅能抑制砂浆碱集料反应膨胀,而且其抑制效果同样具有长期稳定性.碱土金属盐能抑制碱集料反应膨胀关键可能在于:一方面碱金属阳离子较大的电荷密度导致其与带相反电荷的碱集料反应凝胶,静电相吸,二者形成连带结构,粒子间距离缩短,凝胶聚集,失去吸水肿胀能力.另一方面,在碱集料反应过程中,碱土金属离子能进入碱集料反应凝胶中取代Na<'+>、K<'+>,提高凝胶结构的致密度及其稳定性,降低其吸水肿胀能力,保护集料免受侵蚀.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1预防碱硅酸反应的主要措施

1.1.1使用非活性集料

1.1.2控制混凝土碱含量

1.1.3控制湿度

1.1.4使用混合材或化学外加剂

1.2混合材抑制ASR

1.2.1粉煤灰抑制ASR机理

1.2.2粉煤灰碱含量

1.2.3混合材抑制ASR有效性评估方法

1.3化学外加剂抑制ASR

1.3.1化学外加剂抑制ASR原理

1.3.2锂盐抑制ASR

1.3.3碱土金属盐抑制ASR

1.3.4其它物质抑制ASR

1.4研究目的和主要内容

1.4.1混合材抑制ASR有效性评估方法的研究

1.4.2化学外加剂抑制ASR的研究

第二章混合材抑制ASR有效性评估方法的研究

2.1研究方案

2.2基准集料的确定

2.2.1原材料和实验方法

2.2.2结果与讨论

2.2.3小结

2.3养护温度对粉煤灰抑制ASR效果的影响

2.3.1原材料和实验方法

2.3.2结果与讨论

2.3.3 小结

2.4养护溶液对粉煤灰抑制ASR效果的影响

2.4.1原材料和实验方法

2.4.2 结果与讨论

2.4.3小结

2.5混凝土总碱量对粉煤灰抑制ASR效果的影响

2.5.1原材料和实验方法

2.5.2结果与讨论

2.5.3小结

2.6试体尺寸对粉煤灰抑制ASR效果的影响

2.6.1原材料和实验方法

2.6.2结果与讨论

2.6.3小结

2.7集料粒径及级配的确定

2.8龄期和判据的确定

2.8.1快速法与混凝土棱柱体法的膨胀动力学比较

2.8.2相关性研究

2.8.3活化能验证及长期预测

2.9碱集料反应特征

2.10本章小结

第三章混合材抑制ASR评估方法草案及其应用

3.1混合材抑制ASR评估方法草案

3.2混合材抑制ASR评估方法的应用

3.2.1原材料和实验方法

3.2.2实验结果与讨论

3.2.3小结

3.3本章小结

第四章锂盐抑制ASR的长期有效性和机理

4.1 LiOH抑制ASR的研究

4.1.1压蒸反应膨胀特性

4.1.2 80℃养护膨胀特性

4.1.3 20℃养护膨胀特性

4.2锂盐抑制ASR机理的研究

4.2.1 Li+优先于K+(Na+)介入ASR的证据

4.2.2 L-S-H与K(N)-S-H性质区别

4.2.3锂化合物中阴离子的作用

4.2.4其它因素对锂化合物抑制ASR效果的影响

4.3锂盐对砂浆强度的影响

4.4锂盐对水泥凝结时间的影响

4.5本章小结

第五章碱土金属盐抑制ASR的研究

4.1 Ca(NO2)2抑制ASR的研究

4.1.1压蒸反应膨胀特性

4.1.2 80℃养护膨胀特性

4.1.3 20℃养护膨胀特性

4.2其它碱土金属盐抑制ASR的研究

4.2.1 Mg(NO3)2、Mg(CH3COO)2和Ba(NO3)2抑制ASR的研究

4.2.2 Ca(H2PO4)2抑制ASR的研究

4.3碱土金属盐抑制ASR膨胀机理的研究

4.3.1 SEM分析结果比较

4.3.2 XRD分析结果比较

4.3.3双电子层理论

4.4碱土金属盐对砂浆强度的影响

4.5碱土金属盐对水泥凝结时间的影响

4.6本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

博士生期间发表的学术论文，专著

博士后期间发表的学术论文，专著

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