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关于如何减缓混凝土中的碱-硅酸反应(ASR)

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1这可能就会导致建筑商寻求其它降低碱 二氧化硅反应(ASR)的方法

在过去的一年中,锂材料短缺成为了一个世界性问题。其原因是由于人们对电动汽车需求量的激增,就需要为其充电电池提供原材料。这给锂材料供应商带来了巨大的压力,因为目前的运营产量还无法满足全球快速增长的需求。因此,锂材料不仅短缺,其价格也随之大幅提高,仅仅几个月的时间,每公吨锂的全球平均价格就从11,561美元飙升到了61,943美元。

同样在建筑行业,对锂需求的大幅增长以及成本的大幅增加,为那些需要在混凝土中缓解碱-硅酸反应(ASR*)的人们来说无疑带来了很大挑战,因为毕竟锂基外加剂是降低ASR的一种常见做法。碱-硅酸反应(ASR)是碱-骨料反应的一种,是二氧化硅和碱化合物制成的骨料之间的反应,吸水后的碱硅酸凝胶体体积远大于反应前固体体积,大量凝胶体在混凝土骨料界面区的积聚、膨胀,导致混凝土沿着界面产生不均匀膨胀、开裂,从而破坏混凝土结构的完整性。

人们普遍认为这种外加剂可以降低膨胀力、降低二氧化硅溶解、 二氧化硅和硅酸盐的再聚合或ASR凝胶颗粒之间的排斥力,从而能够缓解碱-硅酸反应(ASR)。

——通过其他方法来减缓ASR

2这可能就会导致建筑商寻求其它降低碱 二氧化硅反应(ASR)的方法

尽管很多人仍然认为锂基外加剂是用来缓解ASR的首选解决方法,但是这并不是唯一的解决方式。多年来,建筑行业的许多专业人士一直在深入研究能够降低或者防止ASR的多种方法。产生碱-二氧化硅反应的三种基本元素包括碱、活性骨料和水。了解到这一点之后,很多专业人士找到了一些方法,或许可以减少或者去除其中一个或多个必要元素。

常见做法是减少或避免使用碱性和活性骨料

ASR的首选解决方法

通常,在寻求避免对ASR的基本要素产生影响时,建筑专业人士通常的做法是减少或避免使用混凝土混合物中的碱性或活性骨料。比如在过去,建筑商会选择使用低碱性水泥作为混凝土,或者会用粉煤灰和矿渣来代替部分水泥。

碱-硅酸反应(ASR)中水的成分不容忽视

通常这些降低ASR的方法往往都忽略了水也是其中重要的组成部分。这也间接说明去除混凝土中的水分是非常困难的。因为混凝土是一种多孔材料,能够吸收周围的水分。

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当然,现在有很多种方法可以对普通混凝土进行处理,以便减少水分通过其表面。最常见的做法就是采用涂料和密封剂。

尽管二者的质量不同,它们能够抑制进入混凝土的水分量也不同,但都可以很大程度上减缓ASR的影响。

但二者究竟是如何起作用的呢?

(1)Krystol T1®防水涂料,其含有Krystol®技术可以使混凝土与水和未水化的水泥颗粒发生化学反应。这种反应会形成互锁晶体,这些晶体会填满混凝土中的毛细孔洞和微微裂缝,封堵水和水污染物可能通过的路径。这个过程会消耗残留水分,使混凝土变得干燥、防水,而且不太可能产生碱-硅酸反应(ASR)。

(2)Hydrostop™ Sealer防水密封剂,其包含一种独特的硅烷和硅氧烷混合物,能与所涂混凝土结构表面下的硅酸盐产生化学反应,形成一种不溶于水的阻水膜屏障。虽然它不能像Krystol T1设计的那样帮助混凝土抵抗高静水压力,但在低风险的情况下,这种方法仍然可以防止大量水分进入混凝土,从而也会降低ASR产生的几率。

 

——一种更新的解决方案

为了给建筑专业人士提供更多选择,凯顿国际与渥太华大学合作进行了一项最新的研究。在这项研究中,两家机构对混凝土的自我修复过程、以及这个过程如何对抗碱-硅酸反应(ASR)进行了深入研究和探讨。

3有一种更新的解决方案

这项合作研究的最终结论非常具有现实意义。研究团队指出,辅助性凝胶材料(SCM)和自愈合性结晶型防水外加剂(KIM)可以改变碱-硅酸反应(ASR)。这种改变将延迟ASR产生的过程,为建筑商争取更多的时间对混凝土可能出现的损坏现象进行修复。

研究人员也指出,为取得更好的效果,最好是辅助性凝胶材料(SCM)与外加剂同时使用。具体来讲,当研究人员将偏高岭土与结晶型外加剂、纳米二氧化硅和硅灰同时使用时,他们发现碱-硅酸反应(ASR)降低了,而且效果比单独使用硝酸锂的效果要好。

 

——这可能是避免锂短缺对减缓碱-硅酸反应(ASR)产生影响的关键

4这可能是避免锂短缺对减缓ASR产生影响的关键

尽管目前锂严重短缺,但还有一些方法来帮助减缓ASR,如通过减少或去除三大必要元素(碱、活性骨料和水)。而且目前还有一种更新的解决方案,即使用KIM混凝土防水外加剂和辅助性凝胶材料(SCM),其效果甚者超过锂基外加剂。这种方法为建筑专业人员提供了一个更好且更易实现的解决方案。

 

*ASR: alkali-silica reaction.