偏高嶺土對(duì)混凝土性能影響的研究

（鹽城工學(xué)院）

　　摘  要：采用偏高嶺土、粉煤灰和礦渣等量取代水泥及與粉煤灰或礦渣復(fù)摻配制混凝土，對(duì)其坍落度、強(qiáng)度進(jìn)行了研究。偏高嶺土用作混凝土摻合料，其性能優(yōu)于粉煤灰及礦渣。

一、混凝土中摻入活性摻合料的意義

　　用于混凝土的摻合料絕大多數(shù)是具有一定活性的固體工業(yè)廢渣。摻合料不僅可以取代部分水泥、減少混凝土的水泥用量、降低成本，而且可以降低溫升，改善工作性能，增進(jìn)后期強(qiáng)度，并可改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高混凝土耐久性和抗腐蝕能力。尤其是礦物摻合料對(duì)堿集料反應(yīng)的抑制作用引起了人們的重視。因此，國(guó)外將這種材料稱為輔助膠凝材料，已成為高性能混凝土不可缺少的第六組分。

二、試驗(yàn)原材料

　　1、水泥：P•Ⅱ52.5水泥
　　2、砂：中砂，細(xì)度模數(shù)2.5, Ⅱ區(qū)，含泥量1.1%。
　　3、碎石：5～31.5mm連續(xù)級(jí)配，壓碎值7.9%。
　　4、粉煤灰：電廠干排，Ⅱ級(jí)灰。
　　5、礦渣：比表面積：395m2/kg；需水量比:99.1%。
　　6 、偏高嶺土(MK)。

偏高嶺土的化學(xué)成分/%

三、試驗(yàn)結(jié)果與分析

　　1 、偏高嶺土及其與粉煤灰或礦渣復(fù)摻對(duì)混凝土坍落度的影響

　　(1)偏高嶺土及礦渣與粉煤灰等量取代部分水泥對(duì)混凝土坍落度的影響

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　　（2）偏高嶺土與粉煤灰或礦渣復(fù)摻對(duì)混凝土坍落度的影響

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　　從以上幾幅圖可以看出，礦渣及粉煤灰取代部分水泥后再摻入偏高嶺土，拌制的混凝土混合料的坍落度均有所降低。

　　2、偏高嶺土及其與粉煤灰或礦渣復(fù)摻對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

　　（1）偏高嶺土等量取代部分水泥對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

偏高嶺土等量取代水泥配制的混凝土的強(qiáng)度

　　從以上圖、表可以看出，偏高嶺土等量取代水泥5%～25%，混凝土3d、7d、28d強(qiáng)度均有所提高。偏高嶺土等量取代水泥從5%～20%時(shí)，隨著取代量的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度提高；至偏高嶺土等量取代水泥達(dá)25%時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度有所下降，但仍高于未摻加偏高嶺土的混凝土強(qiáng)度。偏高嶺土等量取代水泥20%時(shí)，各齡期抗壓強(qiáng)度最高，其3d、7d、28d強(qiáng)度分別比未摻加偏高嶺土的混凝土強(qiáng)度提高26.0%、10.1%、8.9%。這說(shuō)明對(duì)于硅酸鹽水泥摻入偏高嶺土可提高配制的混凝土強(qiáng)度。這是因?yàn)槠邘X土是介穩(wěn)態(tài)的無(wú)定形硅鋁化合物，在堿激發(fā)下，硅鋁化合物由解聚到再聚合，形成一種硅鋁酸鹽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。偏高嶺土摻入混凝土中，其活性的Al2O3和SiO2迅速與水泥水化生成的Ca(OH)2起反應(yīng)，促進(jìn)了水泥的水化進(jìn)行，生成具有一定膠凝性能的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣，并減少了粗集料周圍的Ca(OH)2層，使混凝土的結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，強(qiáng)度更高。

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礦物摻合料取代10％水泥對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

礦物摻合料取代10％水泥對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響圖
1- 基準(zhǔn)樣；2-粉煤灰；3-礦渣；4-偏高嶺土（下同）

礦物摻合料取代15％水泥對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

礦物摻合料取代15％水泥對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響圖

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礦物摻合料取代20％水泥對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

礦物摻合料取代20％水泥對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響圖

　　從以上三組圖、表可以看出，粉煤灰與礦渣等量取代水泥10%、15%和20%時(shí)，其混凝土強(qiáng)度基本上都有比未用粉煤灰與礦渣取代水泥的低，只有用偏高嶺土等量取代水泥的混凝土強(qiáng)度高于原水泥的混凝土強(qiáng)度。說(shuō)明偏高嶺土的活性優(yōu)于粉煤灰與礦渣。

　?。?）、粉煤灰、礦渣分別取代水泥質(zhì)量的10%、15%和20%后，再摻入偏高嶺土對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

粉煤灰取代10%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度

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粉煤灰取代10%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度圖
1-未摻；2-摻5%；3-摻10%；4-摻15%（下同）

　　從上述圖、表可以看出，粉煤灰取代10%Ⅱ型硅酸鹽水泥后，再摻入5%、10%和15%的偏高嶺土配制的混凝土的各齡期強(qiáng)度均高于僅摻入10%粉煤灰配制的混凝土的強(qiáng)度，其中再摻入10%偏高嶺土配制的混凝土的3d、7d、28d強(qiáng)度比僅摻入10%粉煤灰配制的混凝土的強(qiáng)度分別提高12.2%、18.1%、14.1%。

粉煤灰取代15%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度

粉煤灰取代15%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度圖

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　　從上述圖、表可以看出，粉煤灰取代15%Ⅱ型硅酸鹽水泥后，再摻入5%、10%和15%的偏高嶺土配制的混凝土的各齡期強(qiáng)度均高于僅摻入15%粉煤灰配制的混凝土的強(qiáng)度，其中再摻入10%偏高嶺土配制的混凝土的3d、7d、28d強(qiáng)度比僅摻入15%粉煤灰配制的混凝土的強(qiáng)度分別提高20.9%、13.2%、5.9%。

　　用粉煤灰等量取代10%和15%的Ⅱ型硅酸鹽水泥，這相當(dāng)于將硅酸鹽水泥變成了摻粉煤灰的普通硅酸鹽水泥。上述兩個(gè)表的試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明對(duì)于摻粉煤灰的普通硅酸鹽水泥，再摻入偏高嶺土可以提高配制的混凝土的強(qiáng)度。

粉煤灰取代20%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度

粉煤灰取代20%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度圖

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　　從上述圖、表可以看出，粉煤灰取代20%Ⅱ型硅酸鹽水泥后，再摻入5%、10%和15%的偏高嶺土配制的混凝土的強(qiáng)度除偏高嶺土摻量為10%的一組混凝土強(qiáng)度稍高外，另兩組均略有降低。這說(shuō)明對(duì)于粉煤灰水泥再摻偏高嶺土來(lái)配制混凝土對(duì)其強(qiáng)度不利。

礦渣取代10%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度

礦渣取代10%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度圖

　　從上述圖、表可以看出，礦渣取代10%Ⅱ型硅酸鹽水泥后，再摻入5%、10%和15%的偏高嶺土配制的混凝土的各齡期強(qiáng)度均高于僅摻入10%礦渣配制的混凝土的強(qiáng)度，其中再摻入15%偏高嶺土配制的混凝土的3d、7d、28d強(qiáng)度比僅摻入10%礦渣配制的混凝土的強(qiáng)度分別提高7.8%、15.5%、20.3%。

礦渣取代15%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度

礦渣取代15%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度圖

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　　從上述圖、表可以看出，礦渣取代15%Ⅱ型硅酸鹽水泥后，再摻入5%、10%和15%的偏高嶺土配制的混凝土的各齡期強(qiáng)度均高于僅摻入15%礦渣配制的混凝土的強(qiáng)度，其中再摻入15%偏高嶺土配制的混凝土的3d、7d、28d強(qiáng)度比僅摻入15%礦渣配制的混凝土的強(qiáng)度分別提高15.8%、20.2%、27.4%。

　　用礦渣等量取代10%和15%的Ⅱ型硅酸鹽水泥，這相當(dāng)于將硅酸鹽水泥變成了摻礦渣的普通硅酸鹽水泥。以上兩個(gè)表23和表24的試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明對(duì)于摻礦渣的普通硅酸鹽水泥，再摻入偏高嶺土可以提高配制的混凝土的強(qiáng)度。

礦渣取代20%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度

礦渣取代20%水泥再摻偏高嶺土的混凝土的強(qiáng)度圖

　　從上述圖、表可以看出，礦渣取代20%Ⅱ型硅酸鹽水泥后，再摻入5%、10%和15%的偏高嶺土配制的混凝土的強(qiáng)度除偏高嶺土摻量為5%的一組混凝土強(qiáng)度稍高外，另兩組均略有降低。這說(shuō)明對(duì)于礦渣水泥再摻偏高嶺土來(lái)配制混凝土對(duì)其強(qiáng)度不利。

四、結(jié)論

　?。?）偏高嶺土可用作混凝土摻合料，摻量合理時(shí)，其對(duì)混凝土工作性和強(qiáng)度的貢獻(xiàn)優(yōu)于礦渣和粉煤灰。

　?。?）對(duì)于硅酸鹽水泥，偏高嶺土可等量取代10%～25%的水泥，配制的混凝土的工作性較好，混凝土強(qiáng)度均有所提高

　　（3）對(duì)于摻粉煤灰或礦渣的普通硅酸鹽水泥，再摻入5%～15%的偏高嶺土，配制的混凝土的工作性尚好，混凝土強(qiáng)度均有較大幅度提高。

　?。?）對(duì)于粉煤灰水泥或礦渣水泥，再摻入偏高嶺土，對(duì)混凝土的工作性和強(qiáng)度幾乎沒(méi)有益處。