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沸石粉抑制碱骨料反应的性质

信息来源:潍坊沸石生物技术开发中心 作者:

 

  混凝土中的某些骨料与水泥中的碱在一定条件下发生化学反应,引起混凝土涨裂、开裂,甚至剥落等破坏,这种反应称为碱骨料反应。碱骨料反应造成混凝土的强度大大降低,引发的裂缝也加速了环境中侵蚀性介质的破坏作用。预防碱骨料反应一般要求采用非活性骨料,控制水泥和外加剂中的碱含量,但因受到材料供应地的限制而往往难以做到,在混凝土中掺入矿物掺和料是抑制碱骨料反应的有效措施,研究证明,用天然沸石粉等量取代30%的水泥,即使掺活性骨料配制混凝土,也不会发生碱骨料反应。

  从理论上分析,混凝土的碱骨料反应如碱硅反应是在混凝土液相中的碱离子与活性骨料之间进行的,这种反应在颗粒表面进行,引起局部能量集中,膨胀力过大引起局部混凝土破坏和开裂。而沸石粉中的活性SiO2微粒均匀分散到混凝土的各个部位,将局部反应分解成无限多的活性中心,每个中心都参与反应而消耗混凝土液相中的碱,化解了能量的积聚,有效抑制了碱骨料反应。
  令外,对碱骨料反应的抑制也可能归因于沸石粉的离子交换性。溶液中的强碱性离子如K+、Na+很容易进入沸石粉骨架,与Ca2+离子进行离子交换。因此,天然沸石能够有效降低混凝土中饱和CH碱溶液的pH值,且随着沸石细度的增加和龄期延长,pH值有下降的趋势。同时,K+和Na+等离子参与二次水化反应,生成溶解度相对很低的物相-碱性RCSH凝胶。