混凝土骨料碱活性测定及碱骨料反应抑制方法的研究

• 作 者: 曹杨
• 机 构: 济南大学
• 出 处: 济南大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 混凝土骨料 碱活性测定 碱骨料反应 抑制方法 水泥混凝土

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。