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2 0 1 5年第 9期 9月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C 0NC RE T E A ND C E MEN T P RODUC T S 2 0 l 5 No 9 S e pt e mb e r 偏高岭土在高强混凝土中的应用 陈晓刚， 范志勇， 秦 琼 ( 苏州混凝土水泥制品研究院检测 中心 江苏省高耐久混凝土工程技术研究中心， 2 1 5 0 0 4 ) 摘要 ： 阐述 了具有 火山灰特性的偏 高岭 土在 混凝土 中的应用情 况， 通过配制 C 5 0和 C 6 0两种高强混凝土 ， 进 行 了强度、 氯离子渗透 、 收缩试验 ， 进一步验证 了偏 高岭 土材料在 混凝 土应 用中的耐久性能表现。 关键词 ： 高强混凝 土； 偏高岭土； 强度 ； 耐 久性 Ab s t r a c t ：T h e me t a k a o l j n w i t h p o z z o l a n i c c h a r a c t e ri s t i c s i n t h e a p p l i c a t i o n o f c o n c r e t e i s d e s c rib e d B y p r e p a r i n g C 5 0 a n d C 6 0 h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e ，t h e s t r e n g t h ， c h l o ri d e i o n p e n e t r a t i o n ， s h rin k a g e t e s t a r e c a r r i e d o u t ，wh i c h f u r t h e r v e ri f y t h e me t a k a o l i n ma t e ri a l i n t h e c o n c r e t e a p p l i c a t i o n f o r d u r a b l e p e r f o r ma n c e Ke y wo r d s ；Hi g h s t r e n g t h c o n c r e t e ； Me t a k a o l i n ； S t r e n gth ； Du r a b i l i t y 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5 ) 0 9 2 4 一 O 3 0前 言 混凝土是世界上应用最广泛 的建筑材料之一 。 长期以来 在我国建筑工程领域发挥着不可替代 的 作用 。随着我 国近十年来混凝土产业的高速发展 ， 目前我国混凝土行业已形成了大量的过剩产能 ， 属 于国家产业政策的调整控制行业 ， 在“ 后房地产 ” 时 代 ， 混凝土行业的发展将不得不调整发展模式和方 向 ， 其 中主要表现在两个方 面 ： 混凝土产业将告 别原来粗放式生产管理模式 ， 向集约化和环境友好 方向发展。例如 ， 随着 国家空气环境污染控制 的要 求 。 所有混凝土企业将逐步实现封闭化生产 ， 不但 搅拌楼要全封闭 。 而且砂石料场等都要进行封闭化 仓库式管理。混凝土产业将告别原来低强度等 级 、 低耐久性能等低端产品 ， 向高强 、 高性能 、 高耐 久和特殊混凝土产品定制化生产等方向发展 。在国 家产业政策和行业 自身发展阶段 的双重要求下 ， 混 凝土企业如果想 在下一轮的发展 中继续 以往 的辉 煌 ， 就 必须适应新 常态下 的发展要求 ， 增加企业 的 软硬件建设 提高产品的技术含量和企业 的市场竞 争能力 ， 才能在 以后的市场环境中立于不败之地。 行 业 的发 展 模 式 和 方 向给 混 凝 土 的组 成 材 料 提出了新要求 。目前除水泥、 粉煤灰 、 矿粉外 ， 其他 高活性辅助胶凝材料 的应用也越来越广泛 ， 如超细 粉 、 各种功效矿物添加剂等 。这些辅助材料的应用 符合混凝土对材料的一些特性要求 ，并通过单掺 、 双掺 、 混掺等多种方式来达到效果。本文将着重讲 述偏高岭土质材料在混凝土中的应用。高岭土作为 我国储量丰富的材料之一 ， 经过煅烧的偏高岭土具 一 2 4一 有活性高 、 取材方便 、 价格便宜 、 能进行环境友好型 开发等特点 1 - 4 。针对偏高岭土材料的特点 ， 本文特 意进行了有针对性的配合 比设计 ， 在立足于高强度 等级 的情况下 ， 经过综合考虑 ， 采用偏高岭土粉料 与矿粉 1 ： 1双掺的方式和粉煤灰单掺的方式 ，分别 配制出了符合工程应用的混凝土成品 ， 并进行 了各 项 性能 比较 。 1 原材料 水泥 ： P 0 4 2 5级水泥 、 P 0 5 2 5级水泥。 粉煤灰 ： I 级粉煤灰。 矿 粉 ： S 1 0 5级矿 粉 。 砂 ： 区中砂 ， 细度模数 2 7 ， 含泥量 0 8 ， 泥块 含 量 0 1 。 碎石 ： 5 - 2 5 m m连续级配碎石 ， 压碎值 7 4 ， 含 泥量 0 6 泥块含量 O 。 偏高岭土 ： 化学组成见表 1 ， 复合掺合料成分 中 偏高岭土与矿粉 比例为 1 ： 1 。 表 1 偏 高 岭 士 的化 学 组 成 S i O 2 A 1 2 0 3 C a O Mg O F e 2 O 3 K 2 O + N a 烧失量 4 9 1 5 4 4 3 2 0 1 2 0 1 5 0 5 0 0 0 4 1 0 2 外加剂 ： J C 一 2聚羧酸减水剂 ， 减水率 2 8 。 水 ： 自来水 。 2混 凝土配 合 比 C 5 0 、 C 6 0混 凝土 配合 比分 别见 表 2 、 表 3 。 3试 验结 果与分 析 3 1 混 凝土力 学 性能 掺复合掺合料 的 C 5 0混凝土抗压强度检测 结 果 见 表 4 。 陈晓刚 ， 范志勇 ， 秦琼 偏高岭土在高强混凝土中的应用 表 4 C 5 0混凝土抗压强度检测结果 分析表 4的检测结果可知 ， 掺粉煤灰 的混 凝土 各龄期强度略低于纯水泥混凝土对 比样 J Z 随着粉 煤灰掺量 的增加 ， 混凝 土的强度逐渐降低 ， 粉煤灰 对混凝 土 1 d强度的降低作用最为显著 。掺复合掺 合料 的混凝 土( MK 0 5 、 MK1 0 、 MK 1 5 ) 3 d 、 7 d和 2 8 d 强度均高于基准样 J Z ， 混凝土各龄期强度 随复合掺 合料掺量 的增加而增大 。复合掺合料掺量从 5 增 至 1 5 时 ， 与基准样相 比 2 8 d强度分别增长了 4 、 1 1 和 1 5 。同掺量的复合掺合料混凝土与粉煤灰 混凝土相 比，后期强度有显著提高 ， MK 0 5 、 MK1 0 、 MK1 5的 2 8 d强度分别 比同掺量的粉煤灰混凝土提 高 8 、 1 8 和 2 5 。 掺 复合掺合料 的 C 6 0混凝土抗压强度检测结 果见表 5 。由表 5的检测结果可知， 水灰比为 0 3时 掺入粉煤灰或复合掺合料对混凝 土 l d和 3 d强度 几乎没有影 响。随着粉煤灰掺量的增加 ， 混凝土 7 d 和 2 8 d 强 度呈降低的趋势 ， 但是掺复合掺合料的三 组混凝土 7 d和 2 8 d强度呈相反的规律 。掺复合掺 合料 5 、 1 0 和 1 5 的三组混凝土 7 d强度 比基准 样 J Z分别提高了 6 、 1 1 和 1 6 ， 2 8 d强度则分别 提 高 了 7 、 1 4 和 1 6 。 表 5 C 6 0混凝土抗压强度检测结果 3 2 抗氯离子渗透 采用混凝土试件 的电通量 为指标来 确定混凝 土抗氯离子渗透性能 将质量浓度为 3 0 的 N a C 1 溶液和摩尔浓 度为 0 3 mo l L的 N a O H溶液注人试 件两侧 ， 每隔 1 0 m i n记录一次 电流值 ， 直至通电 6 h 。 抗氯离子渗透检测结果见表 6 。 从表 6的检测结果可知 ， 掺人粉煤灰或复合掺 合料能减小混凝土 的电通量 。与 C 5 0基准混凝土相 比， 掺入 5 、 1 0 和 1 5 复合掺合料 的 C 5 0混凝土 电通量分别减小 了 1 2 O , 2 5 5 和 3 9 2 ：与 C 6 0 基准混凝土相 比 ， 掺入 5 、 1 0 和 1 5 复合掺合料 一 2 5 2 0 1 5年第 9期 混凝土与水泥制品 总第 2 3 3期 表 6 混凝土的 电通量检测结果 编 号 电通 量 C C5 0 C 6 0 的 C 6 0混 凝 土 电 通 量 分 别 减 小 了 l 5 2 、 2 8 8 和 4 4 2 。 复合掺合料 中的活性 A 1 0 、 S i O 组分与水泥 水化生成的氢氧化钙反应生成二次水化产物 ， 改善 了混凝土的孔结构 ， 提高 了混凝土 的密实度 ， 显著 增强了混凝土的抗氯离子渗透性 。 3 3收缩 采用接触法测定无约束 和规定 的温 湿度条件 下硬化混凝土试件 的收缩变形性能 ，试 件尺寸为 1 0 0 mmx 1 0 0 m mx 5 1 5 mm的棱柱体 ， 在卧式收缩仪上 读取试件 的长度 ， 收缩性能检测结果见图 1 、 图 2 。 O 5 1 0 1 5 2 O 25 3 0 龄期， d 图 1 掺合料掺量对 C 5 0混凝土收缩性能的影响 5 oo 宝 4 0 0 3 0 0 蓦2 0 0 粪1 o o 0 O 5 1 0 1 5 2 O 25 3 0 龄期， d 图 2掺 合 料 掺 量 对 C6 0混 凝 土 性 能 的影 响 从图 l可以看 出 掺粉煤灰和复合掺合料的混 凝 土 1 d 、 3 d和 7 d的收缩值 与 基准样 J Z相 当 ，随着 龄期 的增长 掺复合掺合料的混凝土后期收缩值 明 显低 于基准样 。 MK 0 5 、 MKI O 、 MK 1 5的 2 8 d收缩 值 与基准样相比分别减小了 7 O 、 l 2 0 和 2 8 3 。 从 、图 1还可以看 出 掺量相 同的情况下 ， 掺复合掺合 料的混凝土各龄期收缩值均小于粉煤灰混凝土 。 一 2 6一 图 2的检测结果表明 ， 掺粉煤灰和复合掺合料 的混凝土 1 d 、 3 d和 7 d的收缩值与基准样 J Z相当 ， 但 是后 期 2 8 d的 收缩 值 与基 准样 相 比有 明显 差 异 。 掺复合掺合料的三组混凝土 MK 0 5 、 MK1 0和 MK1 5 的 2 8 d收缩 值 与基准 样相 比分 别减 小 了 l 7 8 、 3 3 2 和 4 4 7 ， 表 明复合掺合料对低水胶 比的高强 混凝土抗裂性能提高更为明显。 4结 论 ( 1 ) 与基 准水泥混凝土相 比， 粉煤灰取代水 泥 降低了混凝土的 1 d和 3 d强度 混凝土的 7 d和 2 8 d 强 度逐 渐接 近基 准混 凝 土 混凝 土 的水胶 比越 大强 度降低效应越明显 ； 掺人复合掺合料后混凝土的 l d 和 3 d强度与基 准混凝土相 当甚至更高 。 7 d强度均 高于相 同强度等级的基准混凝土 ， 当混凝土 的水胶 比降低到 0 3时 ， 掺复合掺合料混凝土的 7 d强度提 高 6 1 6 。 检测结果还表明， 掺复合掺合料的混凝 土后期 强度增 长率更高 。与基准混凝 土相 比， 掺 1 5 复合掺合料的混凝土 2 8 d强度提高 1 0 2 5 。 说 明复合掺合料对提高混凝土强度特别是 混凝土 后期强度有明显效果。 ( 2 )本次检测和国内外 已有 的研究结果均表 明 ， 复合掺合料 的掺人 能降低 混凝 土的收缩 ， 混凝 土的收缩值随掺合料掺量的增加而减小。复合掺合 料 中的活性组分发生二次水化反应 ， 生成的二次水 化产物填充在硬化水泥浆体孔隙 中， 降低了混凝土 的孔隙率 ， 改善了孔结构 ， 提高了混凝 土的密实度 ， 混凝土的电通量明显降低 。复合掺合料对混凝土耐 久性 的改善能发挥很好 的作用。 ( 3 ) 由于偏高岭土颗粒粒度细 、 比表面积大 ， 等 量取代部分水泥 时会导致用水量相 同的情况下混 凝土的初始坍落度明显 降低 ， 对混凝 土的流动性产 生一定程度 的影 响 ， 因此 ， 在 实际应用 中需对混凝 土的流动性和物理力学性能加 以综合考虑。 参 考文献 ： 1 1 曹征 良 偏高岭土在混凝土 中的应用 【 J 深圳大 学学报理工 版， 2 0 0 4 ，2 l ( 2 1 ： 1 8 3 1 8 6 2 】 钱晓倩， 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 ( 1 ) ： 7 7 7 8 3 1 丁铸， 张德 成， 王向东 偏 高岭土火 山灰活性 的研究 与利用 【 J 】 硅酸盐通报， 1 9 9 7 ( 4 ) ： 5 7 6 1 4 1 方永浩， 郑 波， 张亦 涛 偏 高岭土及其 在高性能混凝 土 中的 应用 J 硅酸盐学报， 2 0 0 3 ， 3 1 ( 8 ) ： 8 0 1 8 0 4 收 稿 日期 ： 2 0 1 5 0 7 -0 5 作者简介 ： 陈晓刚( 1 9 7 9 一 ) ， 男 ， 工程师 。 E- mail ： c k l 2 2 81 2 6 c o m O O O O O 0 _o l 姆娶刊 赠