偏高岭土对水泥基材料的影响
发布日期： 2020-07-13 11:16:49 阅读量（394） 作者：1、偏高岭土对水泥基材料水化过程的影响
lagier 等发现，随水泥碱含量 Na2Oeq( Na2O + 0.658K2O) 的增加，偏高岭土火山灰反应加速; 认为含量的增大有助于偏高岭土的溶解，从而加速了硅酸三钙(C3A) 水化。Cabrera 等研究了偏高岭土和 Ca ( OH) 2 在 60 ℃水中的反应过程，发现 60% 的 Ca( OH) 2 在反应发生初始 5 h 内已消耗，反应进行 2 h 至 9 内，出现了反应产物 C2 ASH8 和 C4 AH13，而水榴石 CaAl2 ( SiO4 ) 3( OH) 4y则在反应发生 30 h 后才出现; 认水榴石是偏高岭土与 Ca( OH) 2 反应的直接产物，并非由其它亚稳态反应产物转变而来。Kyritsis 等研究认为，水榴石 CaAl2 (SiO4 )3-y(OH) 4y的组分和形貌与养护温度以及α-Al2 O3 的掺量有关; 当养护温度在200～ 325 ℃之间和 α-Al2 O3 掺量在 0 ～ 50% 之间变化时，水榴石呈现出八面体和二十四面体形貌。
大量研究表明，矿物掺合料掺入水泥基材料中，可引起早期材料内部的温度升高。与粉煤灰和矿渣不同，偏高岭土的火山灰反应较快，且还可促进 C3A 的水化。水泥早期水化放热的主要矿物为C3S，实际工程中多采用高 C2S 水泥，以此来避免内部温度过高而产生的膨胀开裂问题。虽然熟料中C3A与C3S 相比含量较少，放热量远不如 C3S，但在高C3A水泥中还是应当少用偏高岭土作为矿物掺合料，以避免和水泥水化产生的协同放热效应。
2、偏高岭土对水泥基材料内部孔结构的影响
Frias 等发现偏高岭土对硬化水泥浆体的孔隙率，孔径分布和孔径尺寸均有明显的改善作用。随着龄期的增加，总孔隙率和毛细孔数量呈明显下降趋势，凝胶孔数量逐渐增多。Poon 等研究发现 20% 掺量的偏高岭土可使混凝土 3 d、7 d、28 d 的总孔隙率分别降低 2.13% ，3.11% ，3.26% ; 可使3 d、7 d、28 d 的混凝土的平均孔径尺寸减小 9.9 nm，14.5 nm，21.1 nm。
Janotka 等研究了低纯度( 36.0wt% ，31.5wt % 和 40.0wt % ) 偏高岭土对硬化水泥浆体孔结构的改善效果。结果表明: 水泥净浆28d龄期和90d龄期的总孔隙率为29.37% 和 26.09% ，均高于含 20% 偏高岭土硬化水泥浆体。基准水泥净浆 28 d 龄期和 90 d 龄期的渗透系数为 2.3 × 10-10 m /s和0.7 × 10-10 m /s，而含20%偏高岭土硬化水泥浆体28 d 龄期和 90 d 龄期的渗透系数分别为1.2×10-10 m /s 和 0.4×10-10 m/s，3.7 × 10-10m /s 和 1.5×10-10 m /s，0.3 × 10-10 m /s和0.3 × 10-10 m /s。文章未解释其中一组低纯度偏高岭土(31.5% ) 渗透系数大于基准水泥净浆对应数值的原因。作者认为应于该组偏高岭土中所含杂质有关。
3、偏高岭土对水泥基材料力学性能的影响
陈益兰等研究了 7wt% 偏高岭土与 13wt% 粉煤灰(矿渣) 双掺的水胶比为 0.38 的混凝土的力学性能。结果表明: 偏高岭土和粉煤灰双掺的混凝土 3 d，7 d，28 d，60 d 抗压强度分别为基准混凝土的 130%，131% ，114%，115% ; 偏高岭土和矿渣双掺的混凝土 3 d，7 d，28 d，60 d抗压强度分别为基准混凝土的133%，130%，106%，107% ; 与对比的硅灰和粉煤灰双掺混凝土以及硅灰和矿渣双掺混凝土相比，强度均有不同程度的提高，后者对应龄期的抗压强度分别为基础混凝土的120% ，125%，108%，113%和137%，122%，111%，119% 。该实验通过对比28 d抗压强度与28 d劈裂强度的比值，认为在相同强度等级条件下，偏高岭土的掺入有助于降低混凝土的脆性。
Arikan 等研究了利用 20wt%不同来源的高岭土经过2 h热活化的后所得的偏高岭土配制水灰比为0.5的水泥砂浆的强度变化，发现掺有偏高岭土的砂浆7 d龄期的抗压强度为基准砂浆89%，87%，94%，抗折强度分别为基准砂浆的 91%，91%，104% ; 28 d 龄期分别达到基准砂浆抗压强度的105%，100% ，97%，抗折强度分别为基准砂浆的95%，98%，93% ; 90d 龄期的抗压强度为基准砂浆103%，105%，95% ，抗折强度为基准砂浆的105% ，105%，95%。对于上述实验结果需指出的是所选原料中有效成分高岭石较少，分别为73.6%，53.6% 和 41.6%，远低于商业偏高岭土中(SiO2 + Al2O3)百分比含量86.5%，87.5%，84%。其次，对于强度数据中略微倒缩的现象，作者在文章中并未加以解释，但据推测应于该组所含偏高岭土中杂质( Fe2O3 + TiO2 ) 有关。
此外Jin 等发现偏高岭土对新拌混凝土轴向抗压强度的贡献均大于硅灰。Crassagnabere 等研究表明: 掺入了25%偏高岭土的水泥砂浆经蒸养后，与基准砂浆相比，抗压强度增加了 39% ; 内部 Ca(OH)含量下降了73% ，C-S-H凝胶含量增加了44% 。
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