锂盐抑制混凝土碱硅酸反应的机理——界面过渡区特性的分析

摘要

碱硅酸反应发生在骨料与水泥石的界面，界面过渡区也是混凝土的薄弱环节。本文的目的是从界面过渡区的角度来探讨锂盐碱硅酸反应作用机理。
　　 本文通过采用高活性骨料沸石化珍珠岩，在不同浓度的KOH、NaCl环境下，掺入不同掺量的锂盐，制备混凝土试件，标准养护28天后，用扫描电镜(SEM)研究了混凝土界面过渡区结构和组成；用SEM-BSE分析混凝土界面区孔结构和元素分布的变化。同时对比研究了砂浆棒的宏观膨胀值和模拟孔溶液的离子成分。
　　 试验结果表明，发生ASR反应混凝土的界面过渡区形貌复杂、结构松散，有大量的CSH凝胶、CH晶体、AFt晶体产生。CH晶体尺寸较小。同时在界面过渡区产生了Si、Al、Na、K元素富集。掺入锂盐后，界面过渡区结构变密实，形貌简单，界面区产物主要为CH晶体、CSH凝胶，CH晶体尺寸较大且以板状形式生长在凝胶中，各物相间结合紧密；锂盐的掺入同时降低了Na、K元素在界面过渡区的富集程度，产生的CSH凝胶的Ca/Si比较低，Na、K元素含量少；同时锂盐的掺入降低界面过渡区孔隙率和平均孔径；随着Li+/K+摩尔质量比的增加，界面过渡区密实度、CH晶体尺寸呈增大趋势，Ca/Si比下降，Na、K元富集程度和含量下降，界面过渡区孔隙率、平均孔径呈下降趋势。
　　 通过实验研究认为，锂盐的掺入可以提高ASR混凝土界面过渡区的密实度，优化界面过渡区结构，在界面过渡区产生低Ca/Si比、Na、K元素含量低的LSH凝胶，降低界面过渡区孔隙率和平均孔径，达到抑制碱硅酸反应效果，且随着Li+/K+摩尔质量比的增加抑制效果增强。

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致谢

第1章绪论

1.1本课题研究的意义和目的

1.1.1研究的意义

1.1.2本文研究目的

1.2本课题国内外研究现状

1.2.1碱集料反应的研究现状

1.2.2混凝土界面过渡区研究现状

1.2.3前期界面过渡区与ASR关系的研究

1.2.4锂盐抑制碱硅酸反应的研究现状

1.3本文研究的主要内容

第2章试验原理及方案设计

2.1材料及相关指标

2.2实验方案

2.2.1实验方案设计

2.2.2试件的制备与养护

2.3测孔原理

2.3.1图像采集

2.3.2图像预处理

2.3.3图像识别

2.3.4图像测量

2.4主要仪器及参数

第3章锂盐对ASR混凝土界面过渡区形貌的影响

3.1形貌分析理论

3.2在碱(KOH)环境下锂盐对界面区形貌的影响

3.2.1掺入LiOH时的形貌特征

3.2.2掺入LiCl时的形貌特征

3.2.3掺入LiNO3时的形貌特征

3.3在盐(NaCl)环境下锂盐对界面区形貌的影响

3.3.1掺入LiOH是的形貌特征

3.3.2掺入LiCl是的形貌特征

3.3.3掺入LiNO3是的形貌特征

3.4锂盐对混凝土膨胀和孔溶液的影响

3.4.1锂盐对膨胀值的影响

3.4.2锂盐对孔溶液的影响

3.5本章小结

第4章锂盐对ASR混凝土界面过渡区元素分布的影响

4.1元素分布对混凝土性能的影响

4.1.1元素分布的形成

4.1.2元素分布对混凝土耐久性的影响

4.2锂盐对碱(KOH)环境下的元素分布的影响

4.2.1掺入LiOH时的元素分布

4.2.2掺入LiCl时的元素分布

4.2.3掺入LiNO3时的元素分布

4.3锂盐对盐(NaCl)环境元素分布的影响

4.3.1掺入LiOH时的元素分布

4.3.2掺入LiCl时的元素分布

4.3.3掺入LiNO3时的元素分布

4.4本章小结

第5章锂盐对混凝土界面过渡区孔结构的影响

5.1孔的分类和测试方法

5.2碱(KOH)环境下锂盐对混凝土孔结构的影响

5.3盐(Nacl)环境下锂盐对混凝土孔结构的影响

5.4本章小结

第6章锂盐抑制ASR反应机理分析

6.1界面区的结构特征与ASR之间的联系

6.2钙矾石、Ca/Si与ASR反应的联系

6.3锂盐抑制ASR反应机理

第7章研究结论及展望

7.1本文研究结论

7.2本课题展望

7.3本课题的创新之处

参考文献