甘肃凹凸棒土对UHPC基本性能影响分析.pdf

收稿日期:基金项目:国家自然科学基金()甘肃省建设科技攻关项目()作者简介:刘乐乐()男山西临汾人硕士生文章编号:()甘肃凹凸棒土对 基本性能影响分析刘乐乐潘亚磊杨友军(兰州交通大学 土木工程学院甘肃 兰州)摘要:为进一步降低 的生产成本、探索新矿物掺合料的应用采用机制砂制备 将不同温度煅烧处理后的甘肃凹凸棒土掺入其中改善 基本性能 结果表明:煅烧处理可以有效改善原矿甘肃凹凸棒土对 浆体流动度以及抗压强度的不利影响在相同掺量下 煅烧处理后的甘肃凹凸棒土 浆体流动度最高当凹凸棒土掺量为 时 试验组抗压强度仅小于基准组.甘肃凹凸棒土可有效增强 的抗折以及劈裂抗拉强度掺入的 煅烧甘肃凹凸棒土可将 试件的抗折以及劈裂抗拉强度提高约 关键词:超高性能混凝土甘肃凹凸棒土工作性能力学性能中图分类号:文献标志码:超高性能混凝土()是依据颗粒紧密理论设计通过不同粒径骨料的合理配比硅灰等超细粉末矿物掺合料和钢纤维等增强增韧材料的加入以及高温蒸压等养护手段最终形成的一种水泥基复合材料 的经典配合比中的硅灰和粉煤灰分别为冶炼钢铁和火力发电的固体废弃物 近年来国内低产能、高污染的电厂炼铁厂等大批量的淘汰关闭导致硅灰和粉煤灰等传统矿物掺合料价格飞涨资源稀缺 所以探索新的矿物掺合料在 中的应用十分必要凹凸棒土是一种甘肃省内特有且储量丰富的含水富镁硅酸盐粘土矿其具有独特的过渡链层状结构以及包括吸附性、催化性、胶凝性、填充性和火山灰效应等在内的多种特殊的物理化学性能素有“万土之王”之的美称 目前已有学者将甘肃凹凸棒土作为矿物掺合料加入普通混凝土当中有效地改善了普通混凝土的力学性能和耐久性能 因此如果能充分利用甘肃省的资源优势将凹凸棒土掺入 中替代部分胶凝材料在优化 基本性能和降低成本的同时还可以有效减少传统胶凝材料生产带来的环境压力进一步提升 的环保性因此本文以机制 为基础通过试验研究了原矿以及、煅烧改性后的甘肃凹凸棒土作为矿物掺合料以不同比例取代硅灰后对 工作性能及力学性能的影响 试验设计与方法.试验材料本文选用甘肃省临泽县奋君矿业有限公司生产的凹凸棒土原矿矿源地为临泽县板桥镇水泥为永登祁连山水泥厂生产的.级水泥 抗折和抗压强度分别为.、.硅灰由甘肃利鑫源微硅粉公司生产其活性 含量为.烧失量.矿渣粉为 型白色粉末矿渣粉平均粒径.比表面积/机制砂产地为兰州市皋兰县由玄武岩破碎而来钢纤维为圆柱形短细镀铜钢纤维长度、直径和长径比分别为、.和 减水剂为聚羧酸高性能减水剂减水率为 水为实验室自来水第 卷 第 期 年 月兰州工业学院学报 .试验方法根据现有学者的研究结论的热重分析中 曲线的特点以及现有学者的研究结论同时综合考虑热重分析试验存在的质量损失与相对温度变化的滞后情况本文将凹凸棒土的煅烧处理温度设定为、个温度通过马弗炉煅烧的方法制备出 种不同煅烧温度处理的甘肃凹凸棒土其升温速率为 /达到指定温度后持续煅烧时间为 以普通 为基准组原矿凹凸棒以及个各温度煅烧处理的凹凸棒分别以、的比率取代硅灰作为试验组制备 试件在试件制备完成后依据相关规范分别测试各组 的工作性和 抗压强度、抗折强度以及劈裂抗拉强度表 凹凸棒 配合比试验编号水泥/()矿粉/()硅灰/()凹凸棒土/()机制砂/()水/()钢纤维/减水剂/.().().().().注:试验编号()中的 表示凹凸棒 表示凹凸棒土取代硅灰比率 则分别对应不同的凹凸棒土煅烧温度即原矿凹凸棒、结果与讨论.甘肃凹凸棒土对 工作性能的影响图 为甘肃凹凸棒土对 流动性的影响可以看出:甘肃凹凸棒土对 的流动度有不利影响其中以掺入未煅烧原矿凹凸棒土的试验组最为明显 在 的 个不同掺量中 浆体流动度相较于基准组分别降低了.、.、.和.凹凸棒土本身独特的理化性质和微观结构是造成这一现象的主要原因 一方面凹凸棒土极强的吸水性降低了水胶比影响了 的流动度另一方面凹凸棒土微观结构中存在着大量的由晶束聚集形成的网状结构聚集体极易聚集成团将其掺入 中将增大胶凝材料间的摩擦阻力即凹凸棒土本身的胶体性使得 浆体变得粘稠从而降低了浆体的流动度()内掺 甘肃凹凸棒 流动度试验结果()甘肃凹凸棒土 流动度试验结果图 甘肃凹凸棒土对 流动性的影响 甘肃凹凸棒土经过煅烧处理后其吸水性和胶体性明显下降 的流动度较未煅烧前有所提高 在相同掺量下 煅烧处理凹凸棒土的 流动度最大 当凹凸棒土掺量为 时对应的 流动度值为 与相同掺量原矿凹凸棒土的流动度相比提高了.这是因为 煅烧处理后凹凸棒土原矿中的坡缕石结构脱水分解从而有效降低了其对 浆体流动度的影响.甘肃凹凸棒土对 抗压强度的影响图 为甘肃凹凸棒土对 抗压强度的影响可以看出:甘肃凹凸棒土对 的抗压强度有不利影响首先掺入原矿凹凸土的试验组与基准组 兰州工业学院学报 第 卷相比其抗压强度有较大程度的降低掺入 原矿凹凸棒土的 抗压强度较基准组降低了.其次凹凸棒土经煅烧处理后其对 的抗压强度有不利影响有所降低当凹凸棒土的掺量为 时、煅烧处理的试验组 试块的抗压强度与基准组的差距均在 以内尤其 试验组抗压强度仅小于基准组.()内掺 甘肃凹凸棒 抗压破坏性形态()甘肃凹凸棒土 抗压强度试验结果图 甘肃凹凸棒土对 抗压强度的影响.甘肃凹凸棒土对 抗折强度的影响图 为甘肃凹凸棒土对 抗折强度的影响可以看出:掺入原矿凹凸土的试验组与基准组相比抗折强度均有所升高 掺入 原矿凹凸棒土的 抗折强度为.较基准组升高了.随着掺量的增加原矿凹凸土对 抗折强度的提升不断增大原矿凹凸棒土掺量为、的 组 抗折强度分别升高了.、.、.凹凸棒土经过煅烧处理后同样可以提高 的抗折强度且提升程度远大于原矿凹凸土凹凸棒土掺量、煅烧处理的试验组抗折强度分别为.、.较原矿凹凸棒土分别提高了.、.当凹凸棒土的掺量增加到 时除了 煅烧处理的试验组外其他 试块的抗折强度较基准组均有 以上的提升尤其 试验组抗折强度较基准组提升了.增强效果尤为显著 这可能是因为 煅烧凹凸棒土的反应活性相较于未煅烧凹凸棒土得到明显提升其火山灰活性和细长状纤维改善了 细观结构的密实度和粘结强度()内掺 甘肃凹凸棒 抗折破坏性形态()甘肃凹凸棒土 抗折强度试验结果图 甘肃凹凸棒土对 抗折强度的影响.甘肃凹凸棒土对 劈裂抗拉强度的影响图 为甘肃凹凸棒土对 劈裂抗拉强度的影响可以看出:掺入原矿凹凸土的试验组与基准组相比其劈裂抗拉强度存在不同程度的降低 掺入原矿凹凸棒土的 劈裂抗拉强度为.较基准组降低了.随着掺量的增加原矿凹凸土对 劈裂抗拉强度的降低不断增大原矿凹凸棒土掺量为 的 组 劈裂抗拉强度分别降低了.、.、.凹凸棒土经过煅烧处理后则可以小幅提高 的劈裂抗拉强度 凹凸棒土掺量、煅烧处理的试验组劈裂抗拉强度较基准组分别提高了.、.、.当凹凸棒土的掺量增加到时除了原矿以及 煅烧处理的试验组外其他 试块的劈裂抗拉强度都高出基准组 左右尤其 试验组劈第 期 刘乐乐等:甘肃凹凸棒土对 基本性能影响分析裂抗拉强度比基准组提升.()内掺 甘肃凹凸棒 劈裂抗拉破坏性形态()甘肃凹凸棒土 劈裂抗拉强度试验结果图 甘肃凹凸棒土对 劈裂抗拉强度的影响 结论)甘肃凹凸棒土对 的工作性能有不利影响煅烧处理可以有效改善原矿甘肃凹凸棒土对 浆体流动度的不利影响 煅烧处理后的凹凸棒土吸水性较小在相同掺量下 浆体流动度最高 )甘肃凹凸棒土对 的抗压强度有不利影响掺入 原矿凹凸棒土的 抗压强度较基准组降低了.经煅烧处理后甘肃凹凸棒土对 的抗压强度有不利影响有所降低 当凹凸棒土的掺量为 时、煅烧处理的试验组 试块的抗压强度与基准组的差距均在 以内尤其 试验组抗压强度仅小于基准组.)甘肃凹凸棒土可以增强 的抗折以及劈裂抗拉强度且煅烧处理后的甘肃凹凸棒土对 的抗折以及劈裂抗拉强度的提升程度远大于原矿凹凸土掺量的 煅烧处理甘肃凹凸棒土可以将 的抗折以及劈裂抗拉强度提高 左右参考文献:钟蕴为吴永魁文许高媛等.超高性能混凝土()基本性能研究综述.混凝土与水泥制品():.张红师海霞.中国低碳混凝土发展任重道远 推动“低碳混凝土”发展专家座谈会侧记.混凝土世界():.任珺刘丽莉陶玲等.甘肃地区凹凸棒石的矿物组成分析.硅酸盐通报():何忠茂.甘肃凹凸棒土对水泥基复合材料耐久性的影响及其作用机理研究.兰州:兰州大学.谢晶晶陈天虎庆承松等.热处理凹凸棒石的结构演化.地学前缘():.():.:.:(责任编辑:杨春玲)兰州工业学院学报 第 卷