伊利石粘土對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響研究

張 鑫 李佰壽

(延邊大學(xué)，吉林 延吉 133002)

伊利石粘土對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度的影響研究

張 鑫 李佰壽*

(延邊大學(xué)，吉林 延吉 133002)

制備了6組不同伊利石粘土摻量的再生混凝土試塊，對(duì)3 d，7 d，28 d，60 d不同齡期不同摻量的再生試塊進(jìn)行了對(duì)比，分析了伊利石粘土的摻量與再生混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系，結(jié)果表明，齡期3 d時(shí)，伊利石粘土的添加減緩了再生混凝土抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)，7 d，28 d，60 d時(shí)伊利石粘土的添加加快了再生混凝土抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)。

伊利石粘土，再生混凝土，混凝土齡期，抗壓強(qiáng)度

0 引言

伊利石粘土是以伊利石為主要礦物特征的粘土，伊利石是一種富鉀的硅酸鹽云母類粘土礦物，因其最早在美國(guó)的伊利島被發(fā)現(xiàn)而得名。該礦物為單斜晶系，晶體細(xì)小，比重2.5～2.8，粒度一般為2 μm左右，具滑感，伊利石的化學(xué)成分為SiO2，Al2O3，K2O[1,2]。國(guó)內(nèi)最初在雙潮鄉(xiāng)渡船頭村發(fā)現(xiàn)伊利石礦，吉林省安圖縣伊利石資源非常豐富，已探明資源儲(chǔ)量在1.4億t以上，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量超2億t，屬于單一特大型砂質(zhì)伊利石礦床。目前，伊利石在新型陶瓷、塑膠、高級(jí)紙張、化肥、建筑材料、農(nóng)牧業(yè)等領(lǐng)域有很好的利用[3]，但在混凝土礦物摻和料方面的應(yīng)用研究基本空白。

同時(shí)，近年來國(guó)內(nèi)混凝土的年平均消耗量約20億m3，按1%的廢棄率計(jì)算，每年就將產(chǎn)生5 000萬t的廢棄混凝土；大量的危舊建筑物拆除所產(chǎn)生的建筑垃圾中，廢棄混凝土可達(dá)34%[4]。而這些廢棄混凝土一般運(yùn)到郊外填埋或是隨意堆積，不僅處理費(fèi)用驚人，而且污染環(huán)境、占用耕地。

為了研究伊利石粘土對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，在膠凝材料中添加伊利石粘土?？紤]到對(duì)廢棄材料的資源化再利用，在粗骨料中摻加一定量的再生混凝土粗骨料[5]。通過對(duì)不同齡期下的不同伊利石粘土摻量的再生混凝土試塊抗壓強(qiáng)度的對(duì)比，研究伊利石粘土對(duì)再生混凝土的抗壓強(qiáng)度的影響。

1 試驗(yàn)概況

水泥為亞泰P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥；攪拌水使用自來水；減水劑為方勝建材公司生產(chǎn)的聚羧酸減水劑；再生混凝土為延吉市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站廢試塊，強(qiáng)度范圍為40 MPa～50 MPa，經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎；伊利石粘土產(chǎn)自吉林省安圖縣，一級(jí)品，化學(xué)組分見表1。

表1 伊利石粘土化學(xué)組分 %

試驗(yàn)設(shè)計(jì)6組不同的伊利石粘土摻量，每組12個(gè)立方體試塊，用以分別測(cè)得3 d，7 d，28 d，60 d的抗壓強(qiáng)度。根據(jù)肖建莊對(duì)再生混凝土抗壓強(qiáng)度與再生骨料取代率之間關(guān)系[6]的研究，可以確定天然骨料和再生骨料按照1∶1的比例添加，試驗(yàn)配合比見表2。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，測(cè)得試塊在3 d，7 d，28 d，60 d的不同齡期的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果匯總見表3。

表2 再生混凝土配合比

表3 再生混凝土抗壓強(qiáng)度

從3 d齡期的混凝土試塊抗壓強(qiáng)度可以看出，隨著伊利石粘土摻加比率的不斷提高，試塊的抗壓強(qiáng)度不斷降低，其中未摻加伊利石粘土的RCD-0組試塊抗壓強(qiáng)度最高。其原因可能是由于伊利石粘土顆粒細(xì)小，其粒徑大約在2 μm，而硅酸鹽水泥顆粒一般在7 μm～200 μm左右，伊利石粘土具有更高的比表面積，使溶解水泥的水量減少，伊利石粘土的添加減少了參加水化反應(yīng)的水量；而且伊利石粘土屬于富鉀礦物，溶液中的一價(jià)鈉離子、鉀離子會(huì)降低Ca2+的溶解性，從而使得熟料凝結(jié)和早期強(qiáng)度的發(fā)展得到延緩[7]，使得混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著伊利石粘土的摻量添加而不斷降低。

從7 d齡期的混凝土試塊開始，RCD-0組不再是同期試塊中抗壓強(qiáng)度的最高組，7 d，28 d，60 d的同期最高抗壓強(qiáng)度分別是RCD-3，RCD-4，RCD-8組，可以看出隨著齡期的增長(zhǎng)，高摻量的伊利石粘土的試塊的抗壓強(qiáng)度越來越有優(yōu)勢(shì)。由于伊利石粘土是一種高鋁(Al2O3：30%～35%)的硅酸鹽礦物，其主要的化學(xué)成分是SiO2，Al2O3，與粉煤灰的化學(xué)成分基本相同，但相對(duì)于粉煤灰以5 μm～50 μm的中粉粒和粗粉粒為主不同，伊利石粘土的粒徑集中在2 μm左右，更小的顆粒粒徑說明伊利石粘土具有更好的物理填充作用效應(yīng)，即更好的形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)[8]。同時(shí)伊利石屬于硅酸鹽，能與水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生活性效應(yīng)。在形態(tài)效應(yīng)、微集料效應(yīng)和活性效應(yīng)三種效應(yīng)的作用下，混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度得到了有效的提高。不過在60 d齡期時(shí)，當(dāng)摻量大于6%時(shí)，試塊的抗壓強(qiáng)度基本不再增長(zhǎng)，說明過多的伊利石粘土對(duì)于混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)不再產(chǎn)生作用。綜合7 d，28 d，60 d齡期的混凝土抗壓強(qiáng)度，伊利石粘土摻量保持在4%～6%時(shí)，既能有效增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度，同時(shí)也不浪費(fèi)材料。

3 結(jié)語

伊利石粘土的添加一定程度上影響了再生混凝土的抗壓強(qiáng)度：在3 d齡期時(shí)，伊利石粘土的添加延緩了混凝土早期抗壓強(qiáng)度的發(fā)展，隨著摻量的增加，混凝土抗壓強(qiáng)度不斷降低。

隨著齡期的增長(zhǎng)，摻加伊利石粘土的混凝土的抗壓強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)開始體現(xiàn)，綜合不同齡期混凝土的抗壓強(qiáng)度，當(dāng)伊利石粘土摻量在4%～6%時(shí)，既能保證較高的強(qiáng)度增長(zhǎng)，同時(shí)也不浪費(fèi)原料。

[1] 李曉敏.伊利石：一種前景廣闊的新型粘土礦物材料[J].世界地質(zhì)，2000(12)：376-379.

[2] 劉振敏.中國(guó)伊利石粘土礦概述[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2002(3)：28-32.

[3] 李 娜.伊利石礦物的主要應(yīng)用領(lǐng)域述評(píng)[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2012(2)：32-36.

[4] 胡治春.廢棄混凝土回收利用的研究進(jìn)展[J].商品混凝土，2016(1)：30-32.

[5] 李占印.再生骨料混凝土性能的試驗(yàn)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2004.

[6] 肖建莊,李佳彬.再生混凝土的抗壓強(qiáng)度研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004(12)：1558-1561.

[7] 簡(jiǎn)險(xiǎn)峰.無機(jī)鹽離子對(duì)水泥水化性能的影響研究現(xiàn)狀[J].商品混凝土，2013(10)：25-27.

[8] 陳楊升.礦物摻合料微細(xì)集料效應(yīng)和形態(tài)效應(yīng)的研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2011.

Experimental study on the influence of illite clay on compressive strength of recycled concrete

Zhang Xin Li Baishou*

(YanbianUniversity,Yanji133002,China)

Six groups of recycled concrete blocks with different Illite clay contents were prepared, 3 days, 7 days, 28 days and 60 days of different ages were tested with different amount of recycled samples, in order to study the relationship between the content of Illite clay and the compressive strength of recycled concrete. Research shows that: on the 3 day, the addition of Illite clay slowed the growth of compressive strength, and the addition of Illite clay accelerated the growth of compressive strength on the 7 day, the 28 day and the 60 day.

Illite clay， recycled concrete， age of concrete， compressive strength

1009-6825(2017)03-0117-02

2016-11-13

張 鑫(1989- )，男，在讀碩士

李佰壽(1954- )，男，博士，碩士生導(dǎo)師，教授

TU528

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