混凝土骨料碱活性测定及碱骨料反应抑制方法的研究

摘要

碱骨料反应(简称AAR)是影响水泥混凝土耐久性的重要因素之一，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，本论文就山东省部分地区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。 以山东省济南、泰安、临沂等地的骨料为试验样品，利用快速砂浆棒法、碳酸盐快速初选法等几种骨料碱活性检验方法，结合化学分析、扫描电镜(SEM)、能谱分析等实验手段，对骨料的碱硅酸反应(简称ASR)活性和碱碳酸盐反应(简称ACR)活性进行了研究。结果表明，随地区的不同，骨料碱活性有一定区别。其中，临沂骨料属于高ASR活性骨料，其他两种骨料属非ASR活性骨料；三种骨料皆属于非ACR活性骨料。 采用快速砂浆棒法，以具有较高碱活性的临沂骨科为试验样品，研究了碱骨料反应中的“最劣点效应”，继而选择矿物混合材、无机外加剂和纤维材料，进行了碱骨料反应的抑制试验。试验结果表明，骨料的最劣点即最不利掺量为70％；粉煤灰的掺加量为25％以上，硅灰的掺加量为20％以上，偏高领土的掺加量为15％以上时，对碱骨料反应的抑制效果较好；锂盐溶液的掺加量为0.1％以上时，可以将试样规定龄期的膨胀率限制在0.1％以下，即可以有效抑制碱骨料反应；聚丙烯纤维的掺加量超过0.75 kg/m3时，对碱骨料反应能起到较好的抑制效果。 针对各种抑制材料所起到的抑制效果，分别对其作用机理进行了分析。其中，矿物混合材的加入可以降低体系中水化产物的Ca/Si比，而低Ca/Si比的水化产物具有较强吸附碱离子的能力，降低了碱对活性骨料的侵蚀作用，从而起到抑制和减缓碱骨料反应的作用；加入含有Li+的抑制剂，Li+优先与活性骨料反应生成硅酸锂凝胶L-S-H，这些更致密的产物包裹在骨料周围，阻止了OH-、Na+(K+)对骨料的侵蚀，同时，Li+还可以取代碱骨料反应生产物中的K+、Na+，生成非膨胀的硅酸锂凝胶L-S-H，起到了抑制试样的碱骨料反应的作用；聚丙烯纤维均布在体系中，会构成三维网络，可以阻碍水泥砂浆的离析倾向，吸收碱硅酸凝胶膨胀产生的应力，从而降低了试样内部膨胀开裂的可能性。 针对矿物混合材、无机外加剂和纤维等材料对碱骨料反应的复合抑制效果进行了初步研究，得出的较好配比为偏高岭土15％、锂盐溶液0.05％、聚丙烯纤维0.75Kg/m3。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1碱骨料反应的定义、分类

1.2.2碱骨料反应膨胀机理研究现状

1.2.3目前常用的骨料碱活性检测方法及评价

1.2.4对碱骨料反应(AAR)的主要预防及抑制措施

1.3目前碱骨料反应(AAR)预防抑制措施中存在的问题

1.4研究目的、研究内容及创新点

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容

1.4.3本文创新点

第二章试验原材料、仪器

2.1试验原材料

2.1.1水泥

2.1.2骨料

2.1.3抑制材料

2.1.4化学试剂

2.2试验仪器

第三章骨料碱活性的测定

3.1试验方法

3.1.1快速砂浆棒法

3.1.2碱碳酸盐快速初选法

3.2骨料化学成分分析结果

3.3试样膨胀率测试结果

3.3.1 ASR膨胀率测试结果

3.3.2 ACR膨胀率测试结果

3.4本章小结

第四章碱硅酸反应(ASR)抑制机理的研究

4.1碱硅酸反应(ASR)中“最劣点”掺量的测定

4.1.1试验内容

4.1.2试验结果与讨论

4.2矿物混合材对碱—硅酸反应(ASR)抑制机理的研究

4.2.1试验方法

4.2.2砂浆棒试样膨胀率测试结果

4.2.3试样Ca(OH)2含量的测定

4.2.4.试样的微观形貌及成分分析

4.2.5矿物混合材对ASR抑制机理的探讨

4.3无机外加剂对碱硅酸反应(ASR)抑制机理的研究

4.3.1试验方法

4.3.2砂浆棒试样膨胀率测试结果

4.3.3锂盐对ASR抑制机理的探讨

4.4纤维材料对碱硅酸反应(ASR)抑制机理的研究

4.4.1试验方法

4.4.2砂浆棒试样膨胀率测试结果

4.4.3试样的微观形貌以及成份分析

4.4.4聚丙烯纤维限制ASR膨胀机理的探讨

4.5矿物混合材、无机外加剂和纤维材料对试样ASR的复合抑制效果初探

4.5.1试验方法

4.5.2试验结果与讨论

4.6本章小结

第五章结论

致 谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录