高岭土下脚料在混凝土中的应用.pdf

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1、曹征良等：高岭土下脚料在混凝土中的应用 高岭士下脚料在混凝士中的应用 曹征良，邢锋，刘伟，罗泳波 深圳大学建筑与土木工程学院广东深圳5 1 8 。6 0 【摘要】采用瓷土公司高岭土下脚料锻烧生成的偏高岭土作为混凝土掺台料，试验研究其对混凝土性能的 影响。试验结果表明：掺加偏高岭土会增加混凝土用水量，但偏高岭土具有较高活性，掺加适量偏高岭土能改善混 凝土力学性能，掺量在1 5 为佳；掺加偏高岭土的混凝土后期强度发展较快，2 8 d 龄期时。其抗压强度一般比不掺偏 商岭土的混凝土高。 【关键词】偏高岭土；高岭土下脚料；混凝土 强度 【中囤分类号】巧2 8 【文献标识码】B【文章编号】1 0 0 1

2、 6 8 6 4 ( 2 0 0 4 ) 位一0 0 0 5 一0 3 0 前言 偏高岭土是高岭土在适当温度下脱水形成的无水硅酸 铝，含有大量活性氧化硅和氧化铝，呈现热力学介稳状态。在 适当激发下具有胶凝性。偏高岭土作为混凝土矿物掺台 料，能与氢氧化钙、水发生二次水化反应，生成o s _ H 凝胶、 水化钙铝黄长石及水化铝酸钙可以改善混凝力学性能， 提高混凝土耐久性能口。】。 国内外研究混凝土用的偏高岭土一般由纯高岭土原矿 煅烧、粉磨而成。本文尝试采用涂料、造纸领域产生的高岭 土下脚料进行煅烧生产偏高岭土，试验研究偏高岭土对混凝 土用水量和力学性能的影响。涂料、造纸领域排放的高岭土 下脚料，呈

3、粉末状。细度与水泥相近，一般只需煅烧即可使 用。但排放量较大的高岭土下脚料目前一般作为工业废料 采用填埋、嚣天堆放等方式处理，对环境影响很大。如能得 到充分利用，不仅较由纯高岭土煅烧偏高岭土工艺具有更高 的性价比，且能够利用工业废料，具有较高的环保效应。 1 试验简介 1 1 试验原材料 水泥：珠江水泥厂生产的“粤秀牌”P I l 4 2 5 水泥。其物 理性能见裘l ，化学成分见表2 。 表l水泥主要物理性能指标 凝结时n n ( h ：而n ) 抗压( M h )抗折( 加P a ) 8 吣n 筛余比表而积 垫堑堡墼塑垫! 型 垫! 堡2型! 虹 5 82 ：2 83 4 35 7 67

4、29 71 ，44 0 5 基金项目 建设部科技资助项目( 0 3 0 2 一0 9 0 ) 偏高岭土：采用广东茂名山阁瓷土公司排放的高岭土下 脚料煅烧得到，比表面积为2 9 0 抒，k 。高岭土化学成分见表 2 。 砂：广东东莞东江河砂，细度模数2 7 3 ，中砂。 石：深圳市龙岗平湖芙蓉石场产辉绿岩碎石，最大粒径 2 5 一，连续级配合格。 减水剂：深圳产N 型高效减水剂，水剂，含固量4 0 。 水：自来水。 1 2 试验方法 水泥性能测定依据c 删7 酊I j 9 9 9 等国家标准进行； 偏高岭土依据有关掺合料标准进行；混凝土用砂、石性能测 定依据J G J 5 2 9 2 ，J G

5、l 5 3 9 2 行业标准进行。 混凝土强度力学性能试验依据国家标准c B 5 8 l 一2 0 0 2 进行；混凝土拌合物性能依据国家标准G B 斓一2 2 进 行。混凝土拌台物采用6 0 L 强制式搅拌机搅拌、振动成型及 标准养护至试验龄期。强度试件尺寸采用l O O r m 1 0 0 血 x1 0 0 咖，试验结果已换算为标准试件强度。 1 3 配合比 混凝土掺合料采用6 5 0 a c 、8 0 0 两种煅烧温度生成的偏 高岭土，掺量5 2 0 ；水腔比0 3 和O 5 ；随偏高岭土掺量 变化，水胶比不变，调整用水量控制坍落度在2 0 0 2 0 唧。 具体配合比见表3 。 2 试

6、验结果与分析 2 1 偏高岭土混凝土的用水量 试验研究了在6 5 0 、8 0 0 温度下煅烧的偏高岭土对混 凝土用水量的影响。与基准混凝土相比，偏离岭土混凝土保 持水胶比不变，随掺量增加，通过调整每方混凝土用水量，控 制坍落度在2 0 0 2 0 n 蚰。试验结果如图1 所示。 混凝土中掺加偏高岭土将降低其流动性或增加用水量， 而粘聚性和保水性得到改善“o 】。由图I 可知：偏高岭土掺 量小于5 时，其对混凝土用水量影响不大，随偏高岭土掺 量的增加，混凝土用水量递增；水胶比不同，偏高岭土掺量对 3 D I 邝1 5 1 2 0 0 1 。水工混凝土砂石骨料试验规程 s 作者简介】何建范( 1

7、 9 6 7 一) ，男，浙江寐阳人，总工程师兼总 【收稿日期 2 0 。4 一0 1 2 8 监理师，主要从事土建工程施工监理与翻翌造竹 等工作。 6 低温建筑技术 2 0 0 4 年第2 期( 总第9 8 期) 混凝土用水量的影响规律较为一致。试验结果说明，偏高岭 土掺量不宜过高，否则用水量过大，或减水剂掺量增加。 表3混凝土配台比 岫。 水泥水( W ，B ) 偏高岭土 砂石 减水剂 钢 ( k o ) ( W 一)( W 一)( W 一) ( k 矗) ( ) C I5 0 001 5 0 ( 0 3 )，6 7 2l O 卯2 2 c r d 23 5 0 01 7 5 ( O5 )

8、，7691 1 0 610 M K 6 5 0 14 7 5 01 5 0 ( 03 ) 2 5 0 ( 5 )6 7 3l O 卯22 M K 6 5 0 一24 8 0 01 6 0 ( 03 ) 5 33 ( 1 0 ) 6 5 61 0 7 022 M K 6 5 0 一34 7 6 01 6 8 ( 0 3 ) “0 ( 1 5 ) 6 4 31 0 4 9 22 M K 6 5 0 44 6 1 31 7 3 ( 03 ) 1 1 5 3 ( 2 0 )6 3 51 0 3 52 2 M K 6 5 0 54 7 5 01 5 0 ( 0 5 ) 2 5 O 【5 )7 1 81

9、1 0 。2 2 M K 6 5 0 64 8 0 01 6 0 ( 0 5 ) 5 3 3 ( 1 0 ) 0 9 91 0 7 32 2 M K 6 5 0 74 蚰11 7 3 ( 05 ) 8 65 ( J 5 )6 3 51 。3 62 2 M K 6 5 0 84 8 0 O1 8 0 ( 05 ) 1 2 0 0 ( 2 0 )6 2 31 0 1 72 2 M K 8 0 0 13 7 6 O1 8 8 ( 0 3 ) 1 8 8 ( 5 )7 5 31 0 8 31 0 M l 嚣0 0 23 8 6 01 9 3 ( O 3 ) 3 86 ( 1 0 ) 7 6 51 0

10、5 6 1 0 M I 0 0 33 9 601 9 8 ( O 3 ) 5 9 4 ( 1 5 )7 5 81 0 4 7l0 M K 8 0 0 44 0 802 0 4 ( O 3 ) 8 16 ( 2 0 )7 5 11 0 3 71 0 M K 8 0 0 一53 5 7 21 勰( 0 5 ) 1 88 【5 )7 5 31 鸺3 lO M K 8 0 0 一63 4 741 9 3 ( O 5 ) 3 8 6 ( 1 0 ) 7 6 51 0 5 61 0 M K 8 0 D 一75 6 101 9 8 ( 0 5 ) 9 9 O ( 1 5 )7 5 81 呷10 M K 8

11、0 0 83 2 642 0 4 ( 0 5 ) 8 1 6 ( 2 0 )7 5 l1 0 盯1 O 注：M K 6 5 0 ：6 5 0 煅烧偏高岭土；M K 8 0 0 ：8 0 0 煅烧偏高岭土。 另外偏商岭土掺量大于1 0 时，煅烧温度对混凝土用 。 岳 邑 * 旺 ( a ) 煅烧温度为6 5 0 8 0 0 水量有一定的影响，8 0 0 温度下煅烧的偏高岭土较6 5 0 温 度下煅烧的偏高岭土用水量大。这可能因为，脱水程度不同 丽引起的颗粒表面张力、表面积的差异造成。在8 0 0 煅烧 条件下，偏高岭土脱水更加充分颗粒表面张力，比表面积增 大，使用水量增加，且随偏高岭土掺量增加，

12、表现更为明显。 2 2 偏高岭土混凝土的强度 偏高岭土中含有大量无定型s i q 和仙q ，其与水泥水 化产物叫可以发生二次水化反应，生成的c s H 凝胶结 构与水泥水化产物相似，具有较高的活性。本文采用高岭土 下脚料煅烧偏高岭土，试验研究了其对混凝土强度的影响。 其标准养护2 8 d 抗压强度试验结果如图2 所示。 由图2 可知：偏高岭土脱水温度对其活性影响较大，煅 挠温度为8 0 0 的效果明显高于6 5 0 。煅烧温度为6 5 0 的偏高岭土，不同水胶比条件下混凝土抗压强度均随偏高岭 土掺量的增加而呈线性下降，当偏高岭土掺量为2 0 ，水胶 比等于O 3 和0 5 时，棍凝土抗压强度分

13、别较基准组下降 2 2 和2 8 。煅烧温度为8 的偏高岭土，水胶比等于 o ，3 时，混凝土抗压强度在偏高岭土掺最为1 5 时达到峰 值，混凝土抗压强度较基准组提高1 0 ；水胶比等于o 5 时， 掺5 偏高岭土，混凝土抗压强度较基准组提高8 ，且随掺 量增加，强度变化不明显。 P 岳 邑 删 崔 窿 图1 偏高岭土混凝土用量 偏高蛉土掺量( ( a ) w 肥= 0 3 苫 邑 懈 积 出 蜒 图2 偏高岭土混凝土的强度 偏高岭土播量C ) ( b ) w B = 0 5 苫一悃鼎出辖 曹征赶等：高岭土下脚料在混凝土中的应用 8 0 0 煅烧的偏高岭土的增强作用与其水化活性有关， 偏高岭土

14、二次水化反应可使混凝土中片状c H 晶体大幅降 低，同时混凝土界面区结构及水泥基体孑L 隙特征有一定的改 善。但与相关研究结果相比”4 】，增强效果不算明显。 h ，咖”1 研究表明，偏高岭土水活性与原料高岭土的结晶 度有关，结晶度越好，二次水化产物中c s H I 的含量越高，强 度也越高。而粒径、杂质含量的影响似乎很小。而本文煅烧 鲁 邑 趔 盟 蚓 埋 龄期( d ) ( n ) W ，B = 03 偏高岭土采用的高岭土下脚料与高岭土原矿成分及结晶度 相当。究其原因可能与偏高岭土细度有关，本文采用的偏高 岭土比表面积与水泥相当，其活性得不到充分激发，且密实 填充效应不明显。而文献8 采用

15、进口偏高岭土比表面积达 到水泥的加倍以上。所以采用高岭土下脚料煅烧的偏高岭 土可通过粉磨，提高比表面积以进一步增加其活性。 23 偏高岭土混凝土强度随龄期的发展 。 圈3 偏高岭土混凝土强度髓龄期的发展 试验研究了8 0 0 煅烧偏高岭土混凝土标养3 、7 d 和2 8 d 抗压强度，其强度随龄期发展如图3 所示。试验结果表明， 偏高岭土混凝土3 d 抗压强度均低于基准组，随着养护龄期 延长，偏高岭土混凝土增长较挟，W B 等于0 3 的，掺1 5 偏 高岭土混凝土7 、2 8 d 抗压强度和W B 等于0 5 的所有偏高 岭土混凝土2 8 d 抗压强度均超过了相应龄期的基准组混凝 土。 3

16、结语 31 掺加偏高岭土会增加混凝土用水量，偏高岭土掺量小 于5 时，其影响不大，随偏高岭土掺量的增加，混凝土用水 量递增，故偏高岭土掺量不宜过大；偏高岭土掺量大干1 0 时，煅烧温度对混凝土用水量有一定的影响。 3 2 高岭土下脚料煅烧偏高岭土具有一定的活性。但与相 关研究结果相比，增强效果不算明显，可能与偏高岭土颗粒 粒径过粗，活性没有充分激发有关。 3 3 偏高岭土脱水温度对其活性影响较大，煅烧温度为 8 0 0 偏高岭土活性较高。水胶比等于O 3 时，最佳掺量为 1 5 ，较基准组混凝土抗压强度提高1 0 以上。 3 48 0 0 q 。煅烧偏高岭土混凝士3 d 抗压强度均低于基准组，

17、 随养护龄期延长，强度增长较快，偏高岭土混凝土2 8 d 抗压 强度般比基准组高。 参考文献 1 B d 咄A H 砂“v l 哆m e 【a k a 越m 咖c 眦t i o n ，1 9 9 5 ， 4 0 ( 7 】：4 6 1 0 2 K Ac n 岫1 n c 删n g r e k 小m 山i l 畸“山h i 曲一m a c I i 订哼m d b k a d 佃 J c 御e m c 伽口H ec o r 州i k s ，2 呻l ，( 2 3 ) ：盯9 4 8 4 3 虹灿JM ，w I ds s I l l p h 出删她1 c e0 f 御【且k “缸r 帅眦 J C e

18、 n 瑚【c 邮册t em s ，1 9 9 8 ，2 8 ( 1 ) ：8 3 8 9 龄期( d ) 【b ) w ，B = 0 5 4 砌hs ，州bJ M ，J 嘣A I d n i v es h 即曲p 0 皿d “c 。吐i 讥竹锄d c e h 州r 址i 帆i n 删p e r p b 鲥i 9 e dm 日a k 舯u n J c 簋b 踟ta n dc o n 一 k I I e B d 1 1 9 9 6 2 6 ( 1 0 ) ：1 5 3 7 1 5 4 4 5 饯晓情，詹树林，李宗津掺偏高岭土的高性能混凝土物理力学 性能研究 J 建筑材料学报，2 0 0 1 ，4

19、( 1 ) ：7 5 7 8 6 】B 血J W i l 凼s a b i rB B ，e l c 珥诎a b i K 哼d n c 呲e i n c 0 忡d “g p I d 、 v e n 趟b da s | L 刊r 【丑k 矗b n J M 4 日面n e0 f ( 1 棚d kf k a m h ， 1 9 9 9 ，5 1 ( 3 ) ：2 0 7 2 1 6 ( 7 M u m M 呻埘帆嘲胡帅d h a 也i 1 1 90 f 叫a n e d 山y B 姗| 】_ d a 瑚 丽聃池1 1 瑚u 辨c e d 嘶浏。酉d 即中咖瞄d t h e 珀m k I 沁k m 出e

20、r e 啦t i v i w0 fn * b b m h n i t e J ( b r 蚓n “c 口咄BR e B 髓I c h 1 9 8 3 1 3 ( 2 ) ：1 5 9 2 6 6 8 钱晓倩，李宗津掺偏高蛉土的高强高性能混凝土力学性能 J 混凝土与水泥制品，2 0 0 1 ( 1 ) ：1 6 1 8 【收祸日期】2 H 一0 1 2 5 【作者简介】曹征良( 1 9 4 8 一) ，男，广东深圳人：博士，副教授， 从事土木工程专业。 q t q 4 t ，：t ， q 4 q i 6 4 掣1 P o q 4 e q 4 4 1 q 4 4 o F o q 蚶- 一 中国科技论文统计源期刊 ( 中国科技核心期刊) 低温建筑技术收录证书 经过多项学术指标综合评定及同行多位 专家评议推荐，贵刊被收录为国家科技部“中 国科技论文统计源期刊”( 中国科技核心期 刊) 。特颁发此证书。 中国科学技术信息研究所 吾昌_)割鞲幽螭