偏高嶺土火山灰效應試驗研究

張東磊

摘 要：以水灰比和偏高嶺土摻量為變量，對45個70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體混凝土砂漿試塊進行抗壓強度試驗，借助火山灰效應量化指標反應偏高嶺土的火山灰活性。試驗結(jié)果表明：偏高嶺土的火山灰效應貢獻率隨著偏高嶺土摻量的增加而先呈現(xiàn)增大后減小的趨勢，其最佳摻量介于10%到20%之間；偏高嶺土的火山灰效應貢獻率隨著水灰比的增大而呈現(xiàn)單調(diào)減小的趨勢。

關(guān)鍵詞：偏高嶺土；砂漿；水灰比；火山灰效應

中圖分類號：TU528文獻標識碼：A

偏高嶺土是以高嶺土為原料，經(jīng)歷高溫后形成的無水硅酸鋁，其粒徑在4μm以下，約為水泥粒徑的百分之一，具有極強的火山灰活性，將其摻入混凝土中可以大幅提高混凝土的抗壓強度、抗?jié)B性、耐久性、耐磨性等。[1]

已有的研究多集中于偏高嶺土摻量對混凝土各項性能的影響，本文以水灰比和偏高嶺土摻量為影響因素，以偏高嶺土混凝土砂漿的抗壓強度計算偏高嶺土的火山灰活性，以期為工程實踐提供參考。

1 試驗概況

1.1 原材料

采用P·O 42.5級水泥；砂為普通河砂；石子為碎石，粒徑5-15 mm；試驗用水為自來水；偏高嶺土由安徽澤成新型材料科技有限公司生產(chǎn)，Al2O3含量54%，SiO2含量41%。

1.2 砂漿制備

配合比為：水泥∶砂=1∶3，[2]取水灰比0.4、0.5和0.6，偏高嶺土摻量為0%、5%、10%、15%和20%，共設計15組配合比，每組配合比成型3個70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方體試塊，測其28d抗壓強度。采用NJ-160B型水泥凈漿攪拌機，投入砂、水泥和偏高嶺土慢速攪拌60s，再加水快速攪拌120s，裝模并振搗完成后立即用塑料薄膜覆蓋，24h后拆模，標準養(yǎng)護28d。

1.3 抗壓強度試驗

加荷速率為0.5 MPa/s，[3]抗壓強度計算公式見式（1）。

1.4 火山灰效應量化指標

由火山灰效應貢獻率P將火山灰效應量化，其計算公式如下：[4，5]

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 抗壓強度試驗結(jié)果

抗壓強度試驗結(jié)果見下表。

2.2 摻量對偏高嶺土火山灰效應的影響

偏高嶺土摻量與其火山灰效應貢獻率的關(guān)系曲線見圖1。

由圖1可知，偏高嶺土的火山灰效應貢獻率隨著偏高嶺土摻量的增加而先呈現(xiàn)增大后減小的趨勢。這是因為摻入偏高嶺土后，由于其極強的火山灰活性，混凝土抗壓強度迅速增加，但是當偏高嶺土的摻量過大時，由于其細度僅為水泥的百分之一，故其比表面積遠大于水泥，導致其具有很大的吸水率，導致混凝土過于黏稠，而且其本身也不會發(fā)生水化反應，從而不利于砂漿強度的發(fā)展，[6]故根據(jù)試驗結(jié)果，取其最佳摻量范圍為10%-20%。

2.3 水灰比對偏高嶺土火山灰效應的影響

圖2所示為水灰比與偏高嶺土火山灰效應貢獻率的關(guān)系曲線。

由圖2可知，偏高嶺土的火山灰效應貢獻率隨著水灰比的增大而呈現(xiàn)單調(diào)減小的趨勢。出現(xiàn)此現(xiàn)象可能與混凝土內(nèi)部微孔的分布有關(guān)，水灰比較大時，混凝土砂漿內(nèi)部微孔較多且較大，故偏高嶺土的火山灰活性不易體現(xiàn)出來，當水灰比較小時，砂漿內(nèi)部微孔較少且較小，從而易于偏高嶺土火山灰活性的體現(xiàn)，故若想要充分利用偏高嶺土的火山灰活性，應盡量減小水灰比。

3 結(jié)論

（1）偏高嶺土的火山灰效應貢獻率隨著偏高嶺土摻量的增加而先呈現(xiàn)增大后減小的趨勢，其最佳摻量介于10%到20%之間。

（2）偏高嶺土的火山灰效應貢獻率隨著水灰比的增大而呈現(xiàn)單調(diào)減小的趨勢。

參考文獻：

[1]李云峰，王宣卜，馬健棟，等.偏高嶺土對水泥膠砂力學性能的影響[J].中國科技論文，2018，13（1）：60-63.

[2]JGJ/T70-2009.建筑砂漿基本性能試驗方法標準[S].陜西省建筑科學研究院，2009.

[3]GB/T 50081—2002.普通混凝土力學性能試驗方法標準[S].中華人名共和國城鄉(xiāng)建設部，2002.

[4]范力勇，陳金平.化學激發(fā)粉煤灰-水泥體系的火山灰效應分析[J].粉煤灰綜合利用，2010，（2）：23-26.

[5]程海麗，楊飛華，馬保國，等.高鋁煤矸石復合活化及其火山灰效應分析[J].建筑材料學報，2016，19（2）：248-255.

[6]羅小寶，馬芹永，顧皖慶，等.硅藻土摻量和硅粉摻量對混凝土抗壓強度影響的試驗與分析[J].科學技術(shù)與工程，2018，18（20）：310-314.