偏高岭土对混凝土性能影响的研究

（盐城工学院）

　　摘  要：采用偏高岭土、粉煤灰和矿渣等量取代水泥及与粉煤灰或矿渣复掺配制混凝土，对其坍落度、强度进行了研究。偏高岭土用作混凝土掺合料，其性能优于粉煤灰及矿渣。

一、混凝土中掺入活性掺合料的意义

　　用于混凝土的掺合料绝大多数是具有一定活性的固体工业废渣。掺合料不仅可以取代部分水泥、减少混凝土的水泥用量、降低成本，而且可以降低温升，改善工作性能，增进后期强度，并可改善混凝土的内部结构，提高混凝土耐久性和抗腐蚀能力。尤其是矿物掺合料对碱集料反应的抑制作用引起了人们的重视。因此，国外将这种材料称为辅助胶凝材料，已成为高性能混凝土不可缺少的第六组分。

二、试验原材料

　　1、水泥：P•Ⅱ52.5水泥
　　2、砂：中砂，细度模数2.5, Ⅱ区，含泥量1.1%。
　　3、碎石：5～31.5mm连续级配，压碎值7.9%。
　　4、粉煤灰：电厂干排，Ⅱ级灰。
　　5、矿渣：比表面积：395m2/kg；需水量比:99.1%。
　　6 、偏高岭土(MK)。

偏高岭土的化学成分/%

三、试验结果与分析

　　1 、偏高岭土及其与粉煤灰或矿渣复掺对混凝土坍落度的影响

　　(1)偏高岭土及矿渣与粉煤灰等量取代部分水泥对混凝土坍落度的影响

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　　（2）偏高岭土与粉煤灰或矿渣复掺对混凝土坍落度的影响

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　　从以上几幅图可以看出，矿渣及粉煤灰取代部分水泥后再掺入偏高岭土，拌制的混凝土混合料的坍落度均有所降低。

　　2、偏高岭土及其与粉煤灰或矿渣复掺对混凝土强度的影响

　　（1）偏高岭土等量取代部分水泥对混凝土强度的影响

偏高岭土等量取代水泥配制的混凝土的强度

　　从以上图、表可以看出，偏高岭土等量取代水泥5%～25%，混凝土3d、7d、28d强度均有所提高。偏高岭土等量取代水泥从5%～20%时，随着取代量的增加，混凝土的抗压强度提高；至偏高岭土等量取代水泥达25%时，混凝土的抗压强度有所下降，但仍高于未掺加偏高岭土的混凝土强度。偏高岭土等量取代水泥20%时，各龄期抗压强度最高，其3d、7d、28d强度分别比未掺加偏高岭土的混凝土强度提高26.0%、10.1%、8.9%。这说明对于硅酸盐水泥掺入偏高岭土可提高配制的混凝土强度。这是因为偏高岭土是介稳态的无定形硅铝化合物，在碱激发下，硅铝化合物由解聚到再聚合，形成一种硅铝酸盐网络结构。偏高岭土掺入混凝土中，其活性的Al2O3和SiO2迅速与水泥水化生成的Ca(OH)2起反应，促进了水泥的水化进行，生成具有一定胶凝性能的水化硅酸钙、水化铝酸钙，并减少了粗集料周围的Ca(OH)2层，使混凝土的结构更加密实，强度更高。

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矿物掺合料取代10％水泥对混凝土强度的影响

矿物掺合料取代10％水泥对混凝土强度的影响图
1- 基准样；2-粉煤灰；3-矿渣；4-偏高岭土（下同）

矿物掺合料取代15％水泥对混凝土强度的影响

矿物掺合料取代15％水泥对混凝土强度的影响图

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矿物掺合料取代20％水泥对混凝土强度的影响

矿物掺合料取代20％水泥对混凝土强度的影响图

　　从以上三组图、表可以看出，粉煤灰与矿渣等量取代水泥10%、15%和20%时，其混凝土强度基本上都有比未用粉煤灰与矿渣取代水泥的低，只有用偏高岭土等量取代水泥的混凝土强度高于原水泥的混凝土强度。说明偏高岭土的活性优于粉煤灰与矿渣。

　　（2）、粉煤灰、矿渣分别取代水泥质量的10%、15%和20%后，再掺入偏高岭土对混凝土强度的影响

粉煤灰取代10%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度

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粉煤灰取代10%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度图
1-未掺；2-掺5%；3-掺10%；4-掺15%（下同）

　　从上述图、表可以看出，粉煤灰取代10%Ⅱ型硅酸盐水泥后，再掺入5%、10%和15%的偏高岭土配制的混凝土的各龄期强度均高于仅掺入10%粉煤灰配制的混凝土的强度，其中再掺入10%偏高岭土配制的混凝土的3d、7d、28d强度比仅掺入10%粉煤灰配制的混凝土的强度分别提高12.2%、18.1%、14.1%。

粉煤灰取代15%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度

粉煤灰取代15%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度图

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　　从上述图、表可以看出，粉煤灰取代15%Ⅱ型硅酸盐水泥后，再掺入5%、10%和15%的偏高岭土配制的混凝土的各龄期强度均高于仅掺入15%粉煤灰配制的混凝土的强度，其中再掺入10%偏高岭土配制的混凝土的3d、7d、28d强度比仅掺入15%粉煤灰配制的混凝土的强度分别提高20.9%、13.2%、5.9%。

　　用粉煤灰等量取代10%和15%的Ⅱ型硅酸盐水泥，这相当于将硅酸盐水泥变成了掺粉煤灰的普通硅酸盐水泥。上述两个表的试验结果说明对于掺粉煤灰的普通硅酸盐水泥，再掺入偏高岭土可以提高配制的混凝土的强度。

粉煤灰取代20%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度

粉煤灰取代20%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度图

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　　从上述图、表可以看出，粉煤灰取代20%Ⅱ型硅酸盐水泥后，再掺入5%、10%和15%的偏高岭土配制的混凝土的强度除偏高岭土掺量为10%的一组混凝土强度稍高外，另两组均略有降低。这说明对于粉煤灰水泥再掺偏高岭土来配制混凝土对其强度不利。

矿渣取代10%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度

矿渣取代10%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度图

　　从上述图、表可以看出，矿渣取代10%Ⅱ型硅酸盐水泥后，再掺入5%、10%和15%的偏高岭土配制的混凝土的各龄期强度均高于仅掺入10%矿渣配制的混凝土的强度，其中再掺入15%偏高岭土配制的混凝土的3d、7d、28d强度比仅掺入10%矿渣配制的混凝土的强度分别提高7.8%、15.5%、20.3%。

矿渣取代15%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度

矿渣取代15%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度图

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　　从上述图、表可以看出，矿渣取代15%Ⅱ型硅酸盐水泥后，再掺入5%、10%和15%的偏高岭土配制的混凝土的各龄期强度均高于仅掺入15%矿渣配制的混凝土的强度，其中再掺入15%偏高岭土配制的混凝土的3d、7d、28d强度比仅掺入15%矿渣配制的混凝土的强度分别提高15.8%、20.2%、27.4%。

　　用矿渣等量取代10%和15%的Ⅱ型硅酸盐水泥，这相当于将硅酸盐水泥变成了掺矿渣的普通硅酸盐水泥。以上两个表23和表24的试验结果说明对于掺矿渣的普通硅酸盐水泥，再掺入偏高岭土可以提高配制的混凝土的强度。

矿渣取代20%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度

矿渣取代20%水泥再掺偏高岭土的混凝土的强度图

　　从上述图、表可以看出，矿渣取代20%Ⅱ型硅酸盐水泥后，再掺入5%、10%和15%的偏高岭土配制的混凝土的强度除偏高岭土掺量为5%的一组混凝土强度稍高外，另两组均略有降低。这说明对于矿渣水泥再掺偏高岭土来配制混凝土对其强度不利。

四、结论

　　（1）偏高岭土可用作混凝土掺合料，掺量合理时，其对混凝土工作性和强度的贡献优于矿渣和粉煤灰。

　　（2）对于硅酸盐水泥，偏高岭土可等量取代10%～25%的水泥，配制的混凝土的工作性较好，混凝土强度均有所提高

　　（3）对于掺粉煤灰或矿渣的普通硅酸盐水泥，再掺入5%～15%的偏高岭土，配制的混凝土的工作性尚好，混凝土强度均有较大幅度提高。

　　（4）对于粉煤灰水泥或矿渣水泥，再掺入偏高岭土，对混凝土的工作性和强度几乎没有益处。