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偏高岭土火山灰效应试验研究

范文

张东磊

摘要：以水灰比和偏高岭土掺量为变量，对45个70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体混凝土砂浆试块进行抗压强度试验，借助火山灰效应量化指标反应偏高岭土的火山灰活性。试验结果表明：偏高岭土的火山灰效应贡献率随着偏高岭土掺量的增加而先呈现增大后减小的趋势，其最佳掺量介于10%到20%之间；偏高岭土的火山灰效应贡献率随着水灰比的增大而呈现单调减小的趋势。

关键词：偏高岭土；砂浆；水灰比；火山灰效应

中图分类号：TU528文献标识码：A

偏高岭土是以高岭土为原料，经历高温后形成的无水硅酸铝，其粒径在4μm以下，约为水泥粒径的百分之一，具有极强的火山灰活性，将其掺入混凝土中可以大幅提高混凝土的抗压强度、抗渗性、耐久性、耐磨性等。[1]

已有的研究多集中于偏高岭土掺量对混凝土各项性能的影响，本文以水灰比和偏高岭土掺量为影响因素，以偏高岭土混凝土砂浆的抗压强度计算偏高岭土的火山灰活性，以期为工程实践提供参考。

1 试验概况

1.1 原材料

采用P·O 42.5级水泥；砂为普通河砂；石子为碎石，粒径5-15 mm；试验用水为自来水；偏高岭土由安徽泽成新型材料科技有限公司生产，Al2O3含量54%，SiO2含量41%。

1.2 砂浆制备

配合比为：水泥∶砂=1∶3，[2]取水灰比0.4、0.5和0.6，偏高岭土掺量为0%、5%、10%、15%和20%，共设计15组配合比，每组配合比成型3个70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试块，测其28d抗压强度。采用NJ-160B型水泥净浆搅拌机，投入砂、水泥和偏高岭土慢速搅拌60s，再加水快速搅拌120s，装模并振捣完成后立即用塑料薄膜覆盖，24h后拆模，标准养护28d。

1.3 抗压强度试验

加荷速率为0.5 MPa/s，[3]抗压强度计算公式见式（1）。

1.4 火山灰效应量化指标

由火山灰效应贡献率P将火山灰效应量化，其计算公式如下：[4，5]

2 试验结果与分析

2.1 抗压强度试验结果

抗压强度试验结果见下表。

2.2 掺量对偏高岭土火山灰效应的影响

偏高岭土掺量与其火山灰效应贡献率的关系曲线见图1。

由图1可知，偏高岭土的火山灰效应贡献率随着偏高岭土掺量的增加而先呈现增大后减小的趋势。这是因为掺入偏高岭土后，由于其极强的火山灰活性，混凝土抗压强度迅速增加，但是当偏高岭土的掺量过大时，由于其细度仅为水泥的百分之一，故其比表面积远大于水泥，导致其具有很大的吸水率，导致混凝土过于黏稠，而且其本身也不会发生水化反应，从而不利于砂浆强度的发展，[6]故根据试验结果，取其最佳掺量范围为10%-20%。

2.3 水灰比对偏高岭土火山灰效应的影响

图2所示为水灰比与偏高岭土火山灰效应贡献率的关系曲线。

由图2可知，偏高岭土的火山灰效应贡献率随着水灰比的增大而呈现单调减小的趋势。出现此现象可能与混凝土内部微孔的分布有关，水灰比较大时，混凝土砂浆内部微孔较多且较大，故偏高岭土的火山灰活性不易体现出来，当水灰比较小时，砂浆内部微孔较少且较小，从而易于偏高岭土火山灰活性的体现，故若想要充分利用偏高岭土的火山灰活性，应尽量减小水灰比。

3 结论

（1）偏高岭土的火山灰效应贡献率随着偏高岭土掺量的增加而先呈现增大后减小的趋势，其最佳掺量介于10%到20%之间。

（2）偏高岭土的火山灰效应贡献率随着水灰比的增大而呈现单调减小的趋势。

参考文献：

[1]李云峰，王宣卜，马健栋，等.偏高岭土对水泥胶砂力学性能的影响[J].中国科技论文，2018，13（1）：60-63.

[2]JGJ/T70-2009.建筑砂浆基本性能试验方法标准[S].陕西省建筑科学研究院，2009.

[3]GB/T 50081—2002.普通混凝土力学性能试验方法标准[S].中华人名共和国城乡建设部，2002.

[4]范力勇，陳金平.化学激发粉煤灰-水泥体系的火山灰效应分析[J].粉煤灰综合利用，2010，（2）：23-26.

[5]程海丽，杨飞华，马保国，等.高铝煤矸石复合活化及其火山灰效应分析[J].建筑材料学报，2016，19（2）：248-255.

[6]罗小宝，马芹永，顾皖庆，等.硅藻土掺量和硅粉掺量对混凝土抗压强度影响的试验与分析[J].科学技术与工程，2018，18（20）：310-314.

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