一種抑制混凝土鹼矽酸反應的方法與流程
2023-05-13 13:41:46 1
本發明涉及水泥基混凝土材料技術領域，具體涉及一種抑制混凝土鹼矽酸反應的方法。
背景技術：
混凝土(簡稱「砼」)是由膠凝材料、砂、石按一定比例配合和水(可含有外加劑)攪拌而得。混凝土中的水泥、外加劑、混合料、水以及砂石骨料中的鹼會在混凝土澆築成型中會發生緩慢的鹼骨料反應，可使澆築成型的混凝土內產生內應力，隨著時間的延長，內應力會越來越大將澆築成型的混凝土脹裂、而且這種脹裂是無法補救的，嚴重時只能造成建築的報廢拆除。鹼骨料反應指鹼活性骨料中特定內部成分在一定條件下與混凝土中的鹼發生化學反應，生成的反應產物吸水膨脹，造成混凝土開裂甚至破壞的現象。鹼骨料反應按反應類型的不同可分為鹼矽酸反應和鹼碳酸反應。現階段發生的鹼骨料反應中，大部分都是鹼矽酸反應，因而對鹼矽酸反應研究的深度和廣度上均遠超鹼碳酸反應。
目前國內外主要採用以下幾種措施來抑制鹼矽酸反應：(1)控制混凝土中鹼含量，主要是採用鹼活性比較低的骨料或者使用鹼含量比較低的水泥，但是含有較低鹼含量的骨料是有限的，在近些年的高速建設發展中，低活性骨料的存量急劇減少；(2)在混凝土中添加煤粉、礦渣、矽灰等礦物摻合料，這也是目前使用最多的方式，但是根據活性骨料中的鹼含量不同，需要添加的摻合料的含量不同，對於鹼活性骨料中含鹼量比較高的地區，只能通過長途運輸、高成本的方式將摻合料運輸到建築地，大大提高了建築成本，而且摻合料所具有的抑制鹼骨料反應的長期作用也有待研究；(3)添加鋰鹽等化學添加劑，雖然具有較好的抑制效果，但是成本高，一般不會推廣使用。因此為了抑制混凝土的鹼活性反應，在配製混凝土時多採用在混凝土中添加摻合料的方法以抑制混凝土的鹼活性反應，目前所用的摻合料大多為粉煤灰(部分摻和矽粉)，但是不管是粉煤灰還是矽粉，其成本都相當高，經濟性不好。
針對上述問題，急需一種低成本、便捷、高效的一致鹼矽酸反應的方法。
技術實現要素：
針對現有技術中所存在的不足，本發明提供了一種抑制混凝土鹼矽酸反應的方法，通過對現有鹼活性材料進行加工處理後能有效抑制混凝土發生鹼矽酸反應，解決了目前工藝中存在的高成本、摻合料來源及成本受限等尖端問題。
為實現上述目的，本發明採用了如下的技術方案：一種抑制混凝土鹼矽酸反應的方法，包括如下步驟：s1、將鹼活性骨料粉磨為具有火山灰活性的粉狀料，且粉狀料的比表面積≥300m2/kg；s2、將粉狀料摻入混凝土中進行拌合，粉狀料摻入量佔混凝土膠凝材料總重量的比例≥20％。
進一步的，所述粉狀料比表面積達為300m2/kg-1000m2/kg。
進一步的，所述粉狀料的摻入量佔混凝土膠凝材料總重量的比例為20％～50％。
進一步的，所述步驟s1中包括：在鹼活性骨料粉磨前，添加佔鹼活性骨料重量0.5％～0.8％的激發劑，提高粉狀料的火山灰活性。
進一步的，所述激發劑為石灰或石膏。
相比於現有技術，本發明具有如下有益效果：
1、有效抑制具有鹼活性骨料的混凝土發生鹼矽酸反應，通過快速砂漿棒法測試結果：14天膨脹率大於0.3％的鹼活性骨料在使用本發明的方法後，同等條件下，14天和56天膨脹率均低至0.01％，對應的14天和28天膨脹率降低率均大於75％，具有明顯改善，能長期抑制鹼矽酸反應的發生，提高了建築的可靠性及使用壽命；
2、本發明中採用的鹼活性骨料與混凝土使用的原材料相同，節約了運輸摻合礦物料的運輸成本，也節約了採購成本，再者，使得混凝土中的含有物種類減少，可靠的控制周邊效應的產生；
3、對於只有鹼活性骨料的地區也能直接採用鹼活性骨料參與建築，通過本發明的方法合理利用了現有資源，使得鹼活性骨料的廣泛應用成為可能。
3、粉狀料的比表面積與摻入膠凝材料中的重量成反比，可通過增加粉狀料粉末時間來減少摻入量，也能通過增加摻入量來減少粉狀料的粉磨時間，能根據現場使用情況，合理調節資源配比，最大程度控制成本的同時防止鹼矽酸反應的產生。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明的技術方案作進一步說明。
通過jgj52-2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》中的砂漿棒快速法在80℃、1m濃度naoh溶液裡浸泡14天齡期的膨脹率為0.331％，對於膨脹率低於0.1％的可認為為非活鹼性材料，作為參照基準進行對比實驗，以說明本發明所述方法的使用效果。
根據astmc441-2005《standardtestmethodforeffectivenessofpozzolansorgroundblast-furnaceslaginpreventingexcessiveexpansionofconcreteduetothealkali-silicareaction》中對膨脹率降低率的定義，對14天和56天膨脹率降低率越高，產生鹼矽酸反應的可能性越低，可作為混泥土產生鹼矽酸反應判定條件，作為參照基準進行對比試驗，以說明本發明所述方法的使用效果。
採用產自中國河北靈壽縣鹼活性燧石骨料作為實施例原材料進行試驗驗證。
實施例1：
本發明包括以下步驟：
s1:取鹼活性燧石骨料，使用球磨機粉磨0.5h，形成比表面積為394.2m2/kg的粉狀料，使其具有火山灰活性；
s2:將粉狀料、混凝土原料(包含鹼活性燧石骨料)及混凝土膠凝材料進行拌合，其中粉狀料的摻入量為混凝土凝膠材料總重量的50％。
採用砂漿棒快速法對拌合後的混凝土進行測試，14天和56天的膨脹率分別為0.085％和0.097％；而14天和56天的膨脹率降低率分別為74.3％和80.9％。膨脹率低於0.1％認定鹼活性材料的標準線，是可以直接使用的。而且膨脹率降低率處於中上水平，對後期的維持效果也有保證。
實施例2：
本發明包括以下步驟：
s1:取鹼活性燧石骨料，使用球磨機粉磨1.0h，形成比表面積為542.5m2/kg的粉狀料，使其具有火山灰活性；
s2:將粉狀料、混凝土原料(包含鹼活性燧石骨料)及混凝土膠凝材料進行拌合，其中粉狀料的摻入量為混凝土凝膠材料總重量的40％。
採用砂漿棒快速法對拌合後的混凝土進行測試，14天和56天膨脹率分別為0.057％和0.070％；而14天和56天的膨脹率降低率分別為82.8％和86.2％。
實施例3：
本發明包括以下步驟：
s1:取鹼活性燧石骨料，使用球磨機粉磨1.5h，形成比表面積為701.2m2/kg的粉狀料，使其具有火山灰活性；
s2:將粉狀料、混凝土原料(包含鹼活性燧石骨料)及混凝土膠凝材料進行拌合，其中粉狀料的摻入量為混凝土凝膠材料總重量的30％。
採用砂漿棒快速法對拌合後的混凝土進行測試，14天和56天膨脹率分別為0.065％和0.075％；而14天和56天的膨脹率降低率分別為80.4％和85.3％。
實施例4：
本發明包括以下步驟：
s1:取鹼活性燧石骨料，使用球磨機粉磨2h，形成比表面積為899.9m2/kg的粉狀料，使其具有火山灰活性；
s2:將粉狀料、混凝土原料(包含鹼活性燧石骨料)及混凝土膠凝材料進行拌合，其中粉狀料的摻入量為混凝土凝膠材料總重量的20％。
採用砂漿棒快速法對拌合後的混凝土進行測試，14天和56天膨脹率分別為0.080％和0.096％；而14天和56天的膨脹率降低率分別為75.8％和81.1％。
實施例5：
本實施例在採用實施例1～實施例4中的方法時，在鹼活性骨料粉磨前，添加鹼活性骨料重量的0.5～0.8％的石灰或者石膏，以提高粉狀料的火山灰活性，能進一步提高粉狀料水化反應的效果，而抑制鹼矽酸反應的效果也能得到增強。
最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。