铝离子对正在发生的碱硅酸反应膨胀的阻止作用及其机理研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51172061
项目类别：
面上项目
资助金额：
60.0万
负责人：
封孝信
依托单位：
华北理工大学
学科分类：
E0202.无机非金属基础材料
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
白瑞英；刘志刚；杨立荣；张利民；王春梅；魏庆敏；田青；李思；贾援；
关键词：
碱硅酸凝胶混凝土阻止膨胀碱硅酸反应铝离子

项目摘要

碱硅酸反应(ASR)是影响混凝土耐久性的重要因素之一，受到全球关注。目前工程上一般采取"以防为主"的措施。碱硅酸反应一旦发生，将导致混凝土工程的严重破坏，造成巨大的经济损失。对于正在发生的碱硅酸反应，如何有效、经济的将其终止，目前还是一个世界性难题。申请人的前期工作显示，铝离子对已经产生的ASR膨胀具有较好的阻止作用。因此，本课题将针对正在发生的碱硅酸反应，研究铝离子及其浓度对ASR反应产物膨胀性的影响规律，研究铝离子对碱硅酸凝胶组成与结构的影响及其与膨胀的相关性，探索加速铝离子向混凝土中渗透的有效方法，以期更深入的阐明铝离子对正在发生的ASR膨胀的阻止和修复机理，探讨更有效、更经济的修复措施，减少或避免ASR的继续破坏。本研究针对ASR正在发生但尚未引起严重破坏的混凝土结构，进行ASR膨胀的阻止措施研究，有利于提高现有混凝土结构的使用性能和耐久性，具有重要的理论意义和工程应用价值。

结项摘要

碱硅酸反应是影响混凝土耐久性的重要因素之一，其膨胀引起的结构破坏难于修复。本项目针对碱硅酸反应（ASR）引起的膨胀，研究了Al3+浓度、渗透时间等因素对ASR膨胀的阻止作用；通过C-S-H吸碱性能研究、孔溶液碱含量测定、碱硅凝胶结构分析等，探讨了Al3+阻止ASR膨胀的机理；采用自然浸泡、干湿循环、电场加速等渗透方法，研究了Al3+的渗透规律；并以5%Na2SO4和5%MgSO4为侵蚀溶液，研究了含铝化合物对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果显示，（1）Al3+对碱硅酸反应（ASR）膨胀有显著的阻止作用，并且存在一个适宜的Al3+渗入量使阻止效果最好；（2）Al3+可以转变ASR的产物，使膨胀性的碱硅凝胶转变为膨胀性较低的产物形态或非膨胀性的沸石类矿物；（3）Al3+使C-S-H凝胶对Na+离子的吸附能力增大，降低混凝土孔溶液中碱含量；（4）与自然浸泡制度相比，干湿循环能够加速Al3+在混凝土中的扩散，而电场作用能够显著提高Al3+的扩散；（5）Al2O3和Al(OH)3的掺入会降低混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，但掺加适量的粉煤灰可以消除其不利影响，粉煤灰与Al(OH)3的复合掺加效果更好。本研究有利于延长混凝土工程的使用寿命，研究成果具有广阔的应用前景。