混凝土与水泥制品
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  • 文章内容

碱矿渣再生骨料混凝土碱骨料反应研究

作者:宋进平,徐 清,马倩敏,刘李斌,宁 于    单位:昆明理工大学建筑工程学院,650504

关键词:碱矿渣水泥;再生骨料;碱活性;碱骨料反应

摘  要:选用不同类型的骨料配制原生混凝土,自行加工破碎成再生骨料,采用快速砂浆棒法研究了不同类型再生骨料的碱活性,并试验研究了再生骨料来源、碱浓度以及水玻璃模数对碱矿渣再生骨料砂浆碱骨料反应膨胀率的影响。结果表明,以火山凝灰岩、火山角砾岩为骨料配制的原生混凝土加工而成的再生骨料可能存在潜在碱骨料反应危害。提高水玻璃模数以及碱浓度会导致碱矿渣再生骨料砂浆碱骨料反应膨胀率的增大。

 0   前言

 碱矿渣水泥(Alkali-Activated Slag Cement)是用碱金属化合物作为碱组分激发矿渣活性得到的一种水硬性胶凝材料;再生骨料则是由废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级处理而得。以碱矿渣水泥作为胶凝材料,用再生骨料替代部分或全部替代天然骨料,拌制而成的混凝土称之为碱矿渣再生骨料混凝土[1]
 碱-骨料反应(Alkali-Aggregate Reaction,AAR)是指混凝土中的碱与具有碱活性的骨料之间发生反应,反应产物吸水膨胀或反应导致骨料膨胀,造成混凝土开裂破坏的现象。早在19世纪40年代,美国率先发现且证实了碱骨料反应的存在[2],并提出混凝土内Na2O含量及混凝土结构使用条件潮湿与否是混凝土发生碱骨料反应的决定条件;随后,我国学者刘崇熙[3]对混凝土碱骨料的反应机理进行了研究,并提出碱骨料反应的充要条件为混凝土内Na2O-SiO2-H2O三者同时具备,即当混凝土内存在活性物质、碱以及水同时存在的情况下,混凝土才可能发生碱骨料反应。
 相对于普通水泥,碱矿渣水泥以碱作为矿渣的活性激发剂,整体碱度更高,史才军[4]已通过试验证明,对于碱骨料反应,碱矿渣水泥的有效碱量高于普通水泥;而赵瑞[5]则认为,虽然碱激发胶凝材料会发生碱骨料反应,但碱激发体系中水化产物能与碱结合,会消耗一部分的碱,所以,碱激发胶凝材料系统中的有效碱含量不宜作为判断碱骨料反应能否发生的唯一标准。Michael Thomas[6]认为,在混凝土内加入矿渣粉能减少混凝土内活性二氧化硅的含量,从而可以在一定程度上抑制碱骨料反应的发生;Shi C[7]也认为,碱矿渣混凝土不会发生碱骨料反应,因为碱激发系统各种水化产物消耗了绝大部分的碱。而Puertas F.[8]和Al-otaibi S.[9]通过试验研究发现,碱激发胶凝材料会发生碱骨料反应,但碱骨料反应膨胀值远远低于同条件下硅酸盐水泥;Bakharev[10]通过对比试验发现,碱矿渣水泥混凝土的碱骨料反应膨胀率大于普通硅酸盐水泥,并认为造成差异的主要原因是碱含量的不同。
 综上所述,碱激发胶凝材料仍有发生碱骨料反应的可能性,倘若再生骨料本身具有过高的活性,则会加大碱矿渣再生骨料混凝土发生碱骨料反应的概率。崔正龙[11]利用废旧混凝土电杆制备再生骨料,通过试验发现,再生骨料混凝土无碱骨料反应危害,但由于试验用再生骨料出处难以确定,在实际工程中仍需要对再生骨料采取适当的抑制碱骨料反应措施;侯云芬[12]通过快速碱-硅酸反应研究了再生骨料的碱骨料反应膨胀率,研究表明,相对于天然骨料,再生骨料碱骨料反应初期膨胀率较小,但后期膨胀率增幅较快。
 本研究选用了五种不同类型的骨料分别配制原生混凝土,再自行加工破碎成再生骨料,首先用快速砂浆棒法对再生骨料的碱活性进行判定;在此基础上,通过试验研究再生骨料来源、水泥碱浓度以及水玻璃模数对碱矿渣砂浆碱骨料反应膨胀率的影响。
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