王桂明
材料导报
混凝土耐久性是国际工程界的重要研究课题.大量研究表明:渗透性是影响水泥混凝土耐久性的最关键因素,它与混凝土耐久性之间存在着极其密切的关系.因此,改善和增强水泥混凝土的抗渗性能,并使其具有优良的裂缝自修复能力是提高混凝土耐久性的重要途径,对提高混凝土的耐久性具有重要的意义.在对裂缝自修复作用机理的分析研究基础上,制备了一种裂缝自修复材料,对该材料的自修复功能和作用机理进行了研究与表征,并系统研究了该材料对混凝土耐久性的影响.主要结论如下:(1)在查阅与分析了大量国内外文献资料的基础上,提出了化学转换自修复反应思想,以此为理论依据,制备出了化学转换型水泥混凝土裂缝自修复材料--CCSM.(2)研究表明CCSM可显著提高水泥基材料(砂浆、混凝土)的抗渗性能和抗压强度.砂浆试件的一次抗渗压力由0.4MPa提高到1.4MPa以上,二次抗渗压力由0.1MPa提高到1.2MPa以上,抗压强度则由20.41MPa提高到23.54MPa.(3)CCSM涂层试件的二次和多次抗渗性能的研究表明,CCSM可显著提高混凝土的抗渗自修复能力;对去涂层试件抗渗性能进一步研究证明CCSM主要是通过活性化学物质扩散渗透到混凝土内部,借助化学转换作用来提高混凝土的抗渗性,并赋予混凝土自修复功能.(4)XRD衍射、压汞试验、SEM显微分析和成分分析研究表明,CCSM内含的活性化学物质在水泥基材料中具有扩散渗透性,能在较短的时间内扩散到水泥基材料的内部,并通过化学转换反应促使试件内部的未水化水泥等活性胶凝物质与游离钙离子在孔隙和裂缝中生成不溶性的硅酸钙等结晶体,堵塞内部孔隙,封闭毛细孔通道,显著降低试件的孔隙率(由36.4%降低到14.8%),并使试件内部的有害孔(孔径为100～200nm)和多害孔(孔径大于200nm)明显减少,从而阻止水与侵蚀性介质向内部的扩散.而CCSM的活性化合物在化学转换反应中并不消耗,可反复参与反应,从而赋予水泥基材料持久的裂缝自修复功能.(5)对影响CCSM自修复作用的相关因素的研究表明,水泥基材料中应有一定量的水泥含量(10%以上),才能使CCSM化学转换反应充分进行,从而有效提高混凝土的裂缝自修复作用;延长养护时间、增大环境湿度均有利于CCSM化学转换作用的发挥.(6)研究发现CCSM可明显提高混凝土耐化学侵蚀和抗冻融破坏能力.CCSM处理试件在盐酸和氢氧化钠溶液中浸泡3个月后的抗压强度明显提高(增长率超过28%),在硫酸钾溶液中略为降低(小于10%),抗渗压力均由1.4MPa提高到1.5MPa以上;而基准试件的抗压强度分别减少了20%、18%和27%,抗渗压力由0.6MPa降低为0.4MPa;经150次冻融破坏后,CCSM处理试件的强度损失仅为3.5%,而未处理试件强度损失达到15.6%.CCSM改善混凝土耐化学侵蚀和抗冻融破坏的作用机理在于,CCSM通过化学转换反应大幅度减少了试件内部的毛细孔(孔径为100～1000nm),有效地阻止了水和侵蚀性介质向试件内部的扩散,从而显著降低了侵蚀性介质和孔隙水对试件产生的化学侵蚀和冻融破坏.(7)CCSM还可有效抑制水泥混凝土的碱集料反应.当内掺水泥用量3%的CCSM后,试件长度膨胀率仅为基准样的1/9.(8)吸水率和氯离子扩散系数的测试显示,CCSM可使水泥混凝土的吸水增重率从基准试件的5.91%降低到0.23%～0.56%,氯离子扩散系数仅为基准试件的1/5左右.钢筋锈蚀试验表明:在NaCl溶液中长期浸泡后,CCSM处理试件中钢筋仍保持为钝化状态.由此可见,CCSM显著减少了水和氯离子等侵蚀性介质对混凝土的渗透,可有效防止水泥混凝土中的钢筋锈蚀.(9)依据扩散理论建立了CCSM在混凝土中的渗透扩散方程,并采用有限元分析方法对CCSM中的活性化合物在混凝土中的扩散速度、扩散深度进行了数值模拟.该模型的理论预测结果与实际测试结果具有很好的吻合性,可用于对CCSM实际工程应用的理论指导.
关键词:
混凝土
,
耐久性
,
抗渗
,
自修复
,
化学侵蚀
,
冻融
,
碱集料反应
,
钢筋锈蚀
莫祥银
,
许仲梓
,
唐明述
材料科学与工程学报
doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2002.01.035
概述了几十年来国际上AAR的研究进展,内容涉及AAR的分类、机理、鉴定和预防,并讨论了应进一步研究的问题.
关键词:
碱集料反应
,
碱硅酸反应
,
碱碳酸盐反应
,
分类
,
机理
,
鉴定
,
预防
杨晓明
,
韩志强
硅酸盐通报
钢筋混凝土结构是目前应用最为广泛的土木工程结构,其在服役过程中容易受到各种因素影响而发生多种病害,从而提前退出使用.研究各种病害对钢筋混凝土结构的影响对于确保钢筋混凝土结构的安全有着重要意义.本文采用拟人的方法将钢筋混凝土结构所受的各种病害(包括:钢筋锈蚀、混凝土碳化、化学侵蚀、冻融破坏、碱集料反应、疲劳破坏、开裂等)归结为几种病症,以此来分析各种病害导致钢筋混凝土的劣化机理,为减轻混凝土病害的影响,确保钢筋混凝土结构的健康提供帮助.
关键词:
钢筋混凝土结构
,
病害
,
钢筋锈蚀
,
碱集料反应
,
疲劳
刘哲
,
李玉平
,
王伟
,
郭爱芬
,
师润城
,
魏早宁
硅酸盐通报
用快速砂浆棒法确定了以板岩矿为集料的混凝土中存在着较严重的碱集料反应,设计了一系列实验,分析了其引起的原因.在混凝土中引入一定量的碎石型陶粒、LiOH和粉煤灰等均可有效地抑制其碱集料反应.分析发现碎石型陶粒表面大量的孔洞吸收碱集料反应产生的膨胀物质,从而抑制了碱集料反应的破坏.
关键词:
碱集料反应
,
板岩
,
陶粒
,
快速砂浆棒法
张士萍
,
邓敏
,
唐明述
材料科学与工程学报
本文分别在现场以及试验室内研究了某机场跑道混凝土出现严重的开裂和剥落现象的原因。碱集料反应以及冻融循环均会导致开裂和剥落,通过XRD、岩相分析以及集料的碱活性检测排除了发生碱集料反应的可能性。采用快冻法测试了机场跑道现场钻取的芯样混凝土的抗冻性。同时借助于显微镜、SEM、MIP分析了损伤混凝土的微观结构,揭示出跑道混凝土的损伤与抗冻性较差有关,并讨论了改善严酷地区混凝土耐久性的措施。
关键词:
混凝土
,
碱集料反应
,
抗冻性
,
微观结构
莫祥银
,
李钢
,
唐明述
材料科学与工程学报
doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2005.01.034
在20℃长期养护条件下,当碱含量为2.5%时,掺加Li/Na摩尔比0.6的LiF能长期有效抑制碱集料反应嘭胀.研究发现:集料活性越高,LiF对膨胀抑制效果越好.对于沸石化珍珠岩砂浆,在有效抑制碱集料反应膨胀的前提下,随着Li/Na摩尔比进一步的增加,LiF对碱集料反应膨胀的抑制效果并没有得到相应的提高.此外,掺加LiF一定程度上降低了砂浆的抗压强度和抗折强度,掺量越大,强度降低越多.在相同碱含量条件下,掺加LiF能缩短水泥的凝结时间,且Li/Na摩尔比越大,凝结时间越短.
关键词:
碱集料反应
,
锂盐
,
集料活性
,
碱含量
,
掺加量
沈家万
,
卢都友
,
康小朋
,
许仲梓
硅酸盐通报
混凝土孔溶液碱度是诱发和维持AAR的必要条件,其准确测定是诊断和预测AAR的基础.为比较不同途径和测试方法获取的混凝土水溶性碱含量以及孔溶液碱度之间相关性,分别采用热水浸出法和改进ASTM C114对比研究了配合比碱含量不同的既有混凝土构件的水溶性碱含量,并估算其孔溶液碱度.结果表明,针对4组碱含量不同的高性能混凝土构件,实际测定的水溶性碱含量及据此估算的孔溶液碱度与基于配合比计算的结果之间没有明显相关性.芯样水溶性碱含量随水中浸出时间延长而增加.混凝土配合比碱含量相同,但组分不同的2组芯样,其水溶性碱含量和孔溶液碱度也存在明显差别.建议针对现代混凝土系统研究配合比碱含量与实际碱含量之间的对应关系,以安全、科学和经济地预防其AAR危害.
关键词:
碱集料反应
,
孔溶液碱度
,
水溶性碱含量
,
热水浸出法
,
预制混凝土构件
王玉江
,
邓敏
,
唐明述
硅酸盐通报
doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2006.01.011
化学组成中含有Na,K的含碱矿物,如各种长石、云母等,普遍存在于混凝土集料中.作为地质演变的主要证据,这些含碱矿物在酸性、中性以及弱碱性条件下的分解析碱反应得到了证实.但是处于水泥混凝土中的强碱性复杂环境下,集料中含碱矿物是否能够分解并析出大量的碱,是否由此而导致混凝土碱-集料反应(alkali-aggregate reaction,AAR)破坏的加剧一直以来成为混凝土碱集料反应研究中的一个悬而未决的问题.针对此问题进行了大量的研究,但至今并未得到统一的认识.本文对混凝土中含碱矿物的碱析出的研究进行了评述,指出了现有研究存在的不足,并对今后的研究方向提出了意见.
关键词:
碱集料反应
,
含碱矿物
,
集料碱析出
