如何研究碱硅酸反应的机理现状

发布时间：2016-07-11

　　据研究，我空军机场在70年代中期以后，陆续发现道面水泥混凝土因非荷载作用的混凝土自身损坏，根据调查，发现这些机场道面板出现损坏的密度和轻重程度有很大差别。个别机场，有三分之一的道面板出现这类损坏，其中严重的为板块大面积出现较宽的裂缝，有的表层砂浆剥落、混凝土酥松，急需进行修补。下面小编介绍一篇优秀材料期刊《化工新型材料》内容广泛，应用领域跨行业、跨部门，读者和服务对象不仅有化工科研人员、生产加工企业的厂长经理和营销人员、大专院校师生等，而且还有从国防建设到国民经济各部门的广大用户和关注化工新材料的各界人士。

　　碱-碳酸盐反应则是水泥中的碱与粗集料中的白云石之间在水的作用下反应，体积膨胀，使混凝土开裂。其反应式为：

　　例如，某军用机场在1967年进行了扩建，对原沥青混凝土道面盖被1500m，交付使用后仅3年，发现数块混凝土道面板局部出现微细裂缝，并向两边扩展。到1992年统计道面已被严重腐蚀575块，占道面板总数的8.73 % ,严重影响了机场跑道的使用性能。其碱-集料反应的外观特征是:最初在道面表层出现黄色的水迹，继而在水迹范围内产生裂缝，裂缝逐渐扩展;在雨后晴天或早晨从裂缝中析出白霜物质;对较宽的裂缝，沿裂缝常有黑褐色的渗出物印迹，并微微突起1-2mm。裂缝形状有树枝状的、地图状的或其他形状的，严重的表层砂浆剥落。这是多因素共同作用的结果。从地理位置上看，这些机场均位于长江以北的我国三北地区。到目前为止，碱集料反应仍然不同程度的危害机场水泥道面。因此，研究如何抑制碱硅酸反应是十分必要也是不可松懈的。

　　2、正文

　　2.1 相关概念

　　1.石灰：是由石灰石、白云石等原料，经900-1100℃煅烧而成的以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。石灰是硅酸盐制品的主要原料之一，常与硅质材料(粉煤灰、火山灰、矿渣等)搭配使用。其内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙。

　　2.粉煤灰：是从煤燃烧后的烟气中收铺下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：

　　等。粉煤灰是一种似火山灰质混合材料，在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥或细骨料，不仅能降低成本而且能提高混凝土的和易性，提高不透水性、气性抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能，降低水化热，改善混凝土的耐高温性，减轻颗粒分离和析水现象，减少混凝土的收缩和开裂。

　　3.矿渣：经提炼后的矿石残余物为矿渣。矿渣经磨细后，是水泥的活性混合材料。

　　4.火山灰：火山灰是指由火山喷发出直径小于1-2mm的矿物质粒子。在常温有水的情况下可与石灰反应生成具有水硬性胶凝能力的水化物。因此磨细后可用作水泥的混合材料及混凝土的掺合料。

　　2.2.国外碱硅酸研究现状

　　目前，国外在研究GRC(玻璃纤维增强型混凝土)领域处于领先地位，主要是采用抗碱玻璃纤维增强普通硅酸盐水泥，以减少碱硅酸反应给机场水泥道面混凝土造成的影响。在美国、日本、德国等碱硅酸反应严重的地区，一般采用低碱水泥作为预防碱硅酸反应的重要措施。

　　Sims和Nixon通过大量实验发现，在碱集料破坏事例中，有众多ASR与ACR同时引起破坏的现象。经研究，在碱碳酸盐反应中含有微晶石英，因此，碱硅酸反应也起作用。

　　研究表明，氯盐能促进ASR反应。一般认为是NaCl与氢氧化钠作用形成 。但研究显示，NaCl对ASR的促进作用比等摩尔浓度的NaOH更高。Shayan研究认为，NaCl和水泥反应增大了OH-的浓度，且生成的Friedel氏盐填充在ASR引发的裂纹中，从而增大膨胀;但Kawamura等发现这一反应仅导致少量的OH-浓度增加，Arya也认为硬化水泥中大部分已与硫酸盐反应，进一步与NaCl反应OH-形成必然很少，形成的Friedel氏盐也很有限。