C-S-H凝胶的持碱机制研究

碱是混凝土发生碱-硅酸反应(ASR)的重要因素之一。K 、Na 离子在水化产物和孔溶液中的分配直接影响碱与活性集料发生ASR的潜能。许多学者研究发现,水泥的主要水化产物C-S-H凝胶对K 、Na 有很强的结合力,且随其n(Ca)/n(Si)比降低,结合能力增强。本文采用HRTEM(高分辨率透射电镜)/EDS(能量散射谱仪)、FT-IR(付立叶变换红外光谱)以及29Si MASNMR(带魔角旋转的核磁共振)测定不同粉煤灰掺量的水泥石样品中C-S-H凝胶的化学组成和结构变化,讨论其对C-S-H凝胶持碱能力的影响。结果表明:随粉煤灰掺量增加,二次火山灰反应生成大量低n(Ca)/n(Si)比的C-S-H凝胶。且随n(Ca)/n(Si)比降低,C-S-H凝胶的持碱能力增强。低n(Ca)/n(Si)比的C-S-H凝胶中硅氧四面体的平均链长较大,Si-OH数目增多,从而导致碱在C-S-H凝胶中的结合位置增多,因此碱离子更容易进入低n(Ca)/n(Si)比的C-S-H凝胶中。     

碱在C-S-H凝胶中的存在形式

从工业硅酸盐水泥熟料中分离出硅酸盐矿物，制备了C—S—H凝胶，并利用能谱、红外光谱、X光电子能谱等技术研究了K^ 和Na^ 在C—S—H凝胶中的存在形式．研究结果显示，C-S-H凝胶中结合的K^ ，Na^ 量随C—S—H凝胶中n(CaO)／n(SiO2)的降低而增加；K^ ，Na^ 在C—S—H凝胶中均有2种存在形式，即既有通过表面力作用而吸附在CS—H凝胶表面这种形式，也有通过化学键力结合在C—S—H凝胶结构中这种形式；在C—S-H凝胶的结构中，可能存在着Si—OK或Si—ONa基团，从而使K^ ，Na^ 可结合在C-S-H凝胶中．     

偏高岭土抑制ASR效果试验研究

采用玻璃砂浆棒法，试验研究了偏高岭土煅烧温度和掺量对抑制ASR的影响，并比较了偏高岭土、粉煤灰、硅灰和矿渣对ASR的抑制效果。试验结果表明：掺量为20％的偏高岭土具有了较好的抑制ASR能力；与硅灰(8％)、粉煤灰(15％)和矿渣(15％)相比，偏高岭土抑制ASR效果更好。     

硫酸盐对C-S-H凝胶的侵蚀探讨

从硬化水泥浆体中萃取了C-S-H凝胶,用不同浓度的Na2SO4和MgSO4溶液进行侵蚀,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段观察和分析了其与硫酸盐之间的作用.结果显示,不论是Na2SO4还是MgSO4对C-S-H凝胶都有侵蚀作用,不论是在低浓度的Na2SO4或MgSO4溶液中,还是在高浓度的Na2SO4或MgSO4溶液中,都可以形成石膏晶体.     

碱硅酸反应（ASR）抑制措施研究评述

评述了各种抑制碱硅酸反应（ＡＳＲ）的方法。重点对利用粉煤灰抑制ＡＳＲ的研究进行了综述,并对研究中存在的问题,如娄煤灰碱含量与有效性的关系,抑制评估方法以及抑制机理等进行了讨论。     

Philipp方法检测锂盐抑制ASR有效性的研究

本研究是针对来自德国不同开呆地的四种集料，采用德NPhillip快速检测方法来研究LiOH在碱硅酸反应的整个过程。设定四种Li／（Na＋K）摩尔比，通过在四种集料中掺加不同量LiOH，产生不同的结果，通过对研究结果的比较、分析选出最合适，最有效抑制碱硅酸反应Li／（Na＋K）摩尔比。     

两类典型碱活性岩石在碱溶液中压蒸的反应产物

用XRD和SEM/EDS研究了以加拿大Spratt硅质灰岩(SL岩石)和Pittsburg泥质白云质灰岩(PL岩石)为代表的两类典型碱活性岩石在1.8 mol/L KOH,NaOH和LiOH溶液中150℃压蒸150 h后的反应产物.结果表明:2种岩石在不同碱溶液中受侵蚀程度、压蒸产物种类、结晶程度、形貌及分布显著不同.PL岩石除发生去白云石化反应外,岩石中的隐晶质石英也与碱反应生成典型的碱-硅酸反应产物.SL岩石除隐晶质石英与碱反应外,岩石中少量的白云石晶体在碱溶液中可发生去白云石化反应;ASR和ACR可能在某些灰岩集料中同时发生,尽管ASR,ACR在不同岩石中的贡献可能存在差异.     

应用纳米压痕技术测定C-S-H凝胶微观力学性能

利用水热合成法制备了C-S-H凝胶,应用纳米压痕技术测试了改性前后C-S-H凝胶粒子的弹性模量与硬度,并对试样制备技术进行了研究。研究表明:应用酚醛树脂镶嵌C-S-H凝胶粒子后再进行磨光、抛光和超声波清洗等工艺可制得表面光洁度符合纳米硬度仪要求的试样;合成的C-S-H凝胶粒子的弹性模量与硬度的样本均值为26.36、0.855 GPa,聚合物改性C-S-H凝胶粒子的弹性模量和硬度有所降低。     

改进水吸附法用于C-S-H凝胶的半定量分析

在Olson水吸附法的基础上,针对其存在的问题,提出了改进水吸附法,然后用改进水吸附法对水泥中的C-S-H凝胶进行了半定量分析.     

ASR抑制下高性能混凝土的长期抗卤水腐蚀性

以中国西北地区高浓度盐碱环境为背景,研究了含潜在碱活性细骨料的大掺量矿物掺合料高性能混凝土(HPC)在Na⁺-Cl^--SO₄^2-型卤水中的力学性能和损伤演变.结果表明：在卤水浸泡3 650 d时,HPC的相对动弹性模量大于90%,抗腐蚀系数大于1,线性膨胀率小于0.12%;较高的当量碱含量在一定程度上加剧HPC的碱硅酸反应(ASR);引气能够提高HPC的抗卤水腐蚀能力,降低ASR引起的膨胀;采用大掺量矿物掺合料和潜在碱活性细骨料制备的强度等级为C50的HPC,在Na⁺-Cl^--SO₄^2-型卤水中具有优良的长期耐久性.     

粉煤灰与沸石的复合对ASR的影响

用天然活性骨料和石英玻璃骨料研究了粉煤灰与沸石的复合对碱－硅酸反应（ASR）的影响。测定了砂浆棒和混凝土棱柱体的膨胀率。结果显示，两者的复合能更有效地抑制ASR引起的膨胀。     

不同温度下碱-硅酸反应膨胀规律研究

参照砂浆棒快速法,调整试验温度,研究了温度对骨料碱-硅酸反应(ASR)膨胀的影响规律。采用化学反应速率常数描述温度对混凝土ASR膨胀的影响,探讨了ASR速率常数与养护温度之间的关系,验证了温度对碱-骨料反应的影响可以用Arrhenius方程来描述的设想。运用Arrhenius方程初步建立了ASR膨胀预测模型。     

脱钙对水泥浆体中C-S-H凝胶结构的影响

采用X射线荧光分析、X射线衍射、Fourier红外光谱、~(29)Si固体核磁共振谱结合去卷积技术研究了脱钙对水泥(ASTMⅠ型)浆体中C-S-H凝胶结构的影响.结果表明:对于水化3,28d的水泥浆体,其脱钙过程均为2个阶段,即:当水泥浆体的钙硅比(摩尔比)由2.78左右降至2.00左右时,几乎全部游离的CH被脱去,C-S-H凝胶部分脱钙,浆体的脱钙主要在这个阶段完成,C-S-H平均链长分别由2.4,2.9增加至4.4,5.8,且I(Q~2)/I(Q~1)增加;当水泥浆体的钙硅比降至1.83左右时,C-S-H凝胶脱钙,并产生了更显著的聚合,C-S-H平均链长进一步分别增加至6.2,9.9,且I(Q~2)/I(Q~1)继续增加;Alite和Belite在整个脱钙过程中的变化并不明显.脱钙过程中C-S-H二聚体向更高聚合态转变,但是Al掺杂会影响C-S-H结构的稳定性.从分子尺度理解,脱钙如能使桥硅氧四面体结构稳定,对于C-S-H结构的优化是有利的.     

沸石在抑制碱硅酸反应中的作用

通过测定沸石的离子交换量随时间的变化、沸石的水化程度及沸石对孔溶液中碱含量的影响，分析和讨论了沸石在抑制碱硅酸反应中的作用。结果显示，沸石的离子交换能力在最初的10min最强，2h时达到总交换量的约80％，约在2d时趋于平衡；当沸石取代水泥30％，在6个月龄期时，沸石的反应程度约为40％-50％；沸石通过降低可溶性碱量或有效碱量来抑制碱硅酸反应膨胀；当沸石达到一定掺量以上时，沸石中的碱并不影响其对碱硅酸反应的抑制作用。     

混合材对碱--硅反应的作用--Ⅱ.混合材对碱-硅反应膨胀作用的机理

在70℃条件下硅灰、矿渣和粉煤灰对碱-硅反应膨胀规律研究的基础上,进一步分析研究了混合材对碱-硅反应膨胀作用的机理。结果表明,混合材对碱-硅反应的作用主要是化学作用和表面物理化学作用。在适当的条件下,化学作用可以使碱-硅反应得到有效抑制,而表面物理化学作用只能使碱-硅反应得到延缓。混合材的化学作用和表面物理化学作用与体系中的Ca(OH)2含量有着密切的关系,在有大量Ca(OH 2)存在的条件下,混合材不能有效地抑制碱-硅反应膨胀。只有当Ca(OH)2含量低到一定程度时,混合材才有可能抑制碱-硅反应膨胀。     

Al元素对C_3S水化生成的C-S-H结构与形貌影响

在1 450℃下高温烧制高纯C3S,60℃水浴养护条件下进行铝元素掺杂的C3S水化试验。通过FT-IR和SEM测试技术分析研究Al元素对C3S水化生成的水化硅酸钙(C-S-H)结构与形貌的影响。结果表明Al元素掺杂后参与C-S-H结构构建,改变Si—O键振动,Al元素的掺杂改变了C3S水化产物C-S-H的微观形貌。