先說下泛堿泛白。
混凝土表面泛白,俗稱泛堿或起霜,一般認為是在水泥水化過程中,C3S 和 C2S 水化生成 C-S-H 凝膠的同時,形成了大量的 Ca(OH)2,Ca(OH)2 是一種極易溶解的物質,在水化初期往往存在于混凝土的 游離水中。在混凝土凝結硬化早期,隨著混凝土的干燥,結構內部含氫氧化鈣濃度較高的游離水會逐漸沿著內部毛細孔 向外遷移,以補償表面被蒸發掉的水分,將溶于其中的 Ca(OH)2 帶出,到達混凝土表面后,Ca(OH)2 還會與空氣中的 CO2 和水分發生化學反應,生成不溶于水的白色沉淀 CaCO3,附著在混凝土表面上。這種在硬化過程中產生的泛堿稱為初次泛白。
混凝土在硬化過程中隨著時間的延長, 硬化速度逐漸減慢, 在雨雪的侵蝕下, 水分又會在某些部位滲入混凝土內部, 進入的水分又會溶解殘存的氫氧化鈣,當水分隨外界溫度升高而蒸發時就會將溶于其中的氫氧化鈣再次帶到結構表面, 形成二次泛白。
第二次泛白與初次泛白有所不同, 多數情況下不會出現在混凝土的整個表面上, 而是不均勻的出現在局部表面。這 種泛白與水泥品種、用量、密實度、吸水率和孔隙率有關。表面粗糙易積水、內部疏松吸水率大的部位.容易產生多次泛白。
說的簡單點就是水分流失的時候把Ca離子帶到表面就造成了泛堿泛白。固化劑的作用是密封混凝土,能將混凝土表面密封度達90%以上,這樣就大大減緩了水分流失的速度,從而減少Ca離子的流失,從而減少泛堿泛白,而鋰基固化劑相對于鈉基固化劑的話,密封性更好,所以抑制泛堿泛白的效果也更好。
接著說堿骨料反應
堿骨料反應(Alkali-Aggregate Reaction,簡稱AAR)是指混凝土中的堿(K2O、Na2O)與活性骨料之間發生的化學反應。
水泥中95%以上的主要成分是CaO ,SiO2 ,Al2O3 ,Fe2O3另外少量的其他氧化物MgO ,SO3 ,K2O ,Na2O等,這些氧化物主要是生產過程中反應不夠充分而殘留在水泥中的,其成分與含量跟水泥生產的原材料和工藝水平有關。Na2O水化后生成NaOH,K2O水化后生成KOH。而NaOH和K2O是強堿,能與活性比它們弱的元素發生置換反應。
堿骨料反應包括3種主要類型:
堿-硅酸反應(Alkali-Silica Reaction,簡稱ASR) 指混凝土中的堿與骨料的活性SiO2反應
堿-硅酸鹽反應(Alkali-Silicate Reaction,簡稱ASR ) 指混凝土中堿與骨料中硅酸鹽礦物反應
堿-碳酸鹽反應(Alkali-Carbonate Reaction,簡稱ACR) 指混凝土中的堿與骨料中某些碳酸鹽礦物反應
AAR 可用簡單的化學方程式表示為:
Ca2++SiO2+H+ → C-S-H
C-S-H+H2O → C-N(K)-S-H
其中由于生成了具有膨脹性的產物(C-S-H 凝膠)從而導致混凝土結構開裂。通過試驗,可以看出摻入鋰鹽抑制劑,能夠很好地抑制AAR,原因主要是試樣中摻加鋰鹽抑制劑后,Li+ 對水泥中的Na+,K+ 及養護液滲入的Na+ 均可發生作用。Li+ 與Na+,K+ 相比,其具有更小的離子半徑,更高的電荷密度,因此L-S 比N(K)-S 具有更強的離子結合力,含Li+ 化合物的引入將致使Li+ 取代Na+,K+,優先形成另一種凝膠產物——鋰硅酸凝膠(L-S-H),Li+ 與活性集料的反應:Li++OH-+SiO2 → L-S-H
硅酸鋰凝膠L-S-H 是無色、無味微渾濁液體可用水無限稀釋,硅酸鋰凝膠自身是非膨脹性物質,不會對體系內部產生膨脹性危害。硅酸鋰凝膠濃縮至較高濃度時可發生聚合,進一步蒸發失水后可析出沉淀即結構致密的固體硅酸鋰,體系中加入鋰鹽抑制劑后,在滲透作用下,Li+ 進入微孔或裂縫中,優先與活性骨料反應生成硅酸鋰凝膠L-S-H,包裹在骨料周圍,可以阻止Na+、K+ 對骨料的侵蝕;對于已經生成的堿硅酸凝膠,Li+ 也可取代堿硅酸凝膠中的Na+、K+,使其失去膨脹破壞作用。所以鋰鹽抑制劑加入能有效抑制堿骨料反應的發生,而且對已發生堿骨料反應的部位也可以起到修復作用,使其尺寸保持穩定。