【文章內容簡介】 低 [5]。 高嶺土的煅燒方法通常采用回轉窯或流化床，煅燒時間從幾分鐘到幾小時。 Salvador等的研究稱，采用粉塵懸 浮煅燒法可將時間縮短到幾秒鐘，煅燒過程包括加熱、煅燒和冷卻 [20]。 對結構性能影響的研究 A. 對孔結構影響的研究 混凝土中加入 MK 后，微觀結構有了一定的改善。硬化后的水泥中， CH 含量大大減少， CSH（水化硅酸鈣）的含量相應增多。在膠砂試塊中摻入 20％ MK 的水泥漿，其硬化后平均孔徑的減少最為顯著。摻入 MK 的水泥漿的結構優(yōu)于純水泥漿體，摻入 30％MK 的水泥漿水化后的孔幾乎接近收縮孔?？偟目左w積隨養(yǎng)護時間的增加而減小，而同時隨 MK 摻量的增加而增大。 B. 對化學收縮 值和自收縮值影響的研究 MK 的加入可以延緩混凝土的自收縮和化學收縮。含有 10％ MK 的混凝土在 24h 內的自收縮值低于普通混凝土的自收縮值。 Wild 等的研究發(fā)現(xiàn)，當 MK 含量為 15％ 和 10％以下時，化學收縮和自收縮值隨 MK 的增加而增加，隨后隨 MK 的增加而減少。這可能550～ 750℃ 925℃ 1100℃ 1300℃ 河南理工大學本科畢業(yè)論文 高嶺土的研究應用現(xiàn)狀 6 是由于高 MK 含量的漿體在水中相應的膨脹引起的，當 MK 含量增加時， C2ASH8（水化鈣鋁黃長石）的形成量增加，而 C4AH13（水化鋁酸四鈣） 的總量減少，反應產物的總體積相對增加的結果。 C. 對力學性能影響的研究 有關 MK 對混凝土力學性能影響方 面的研究較多。這些研究都顯示 MK 對混凝土的強度有較大貢獻。加入 MK 的混凝土或膠砂試塊后期強度不斷增加，可能趕上甚至超過硅灰（ SF）的作用。 Khatib 等認為這主要是由于填充效應、水泥水化的加速和火山灰膠凝反應等 3 個因素的影響，影響主要發(fā)生在最初的 714d 內。丁鑄等的實驗顯示，單獨將偏高嶺土加入硅酸鹽水泥時，可使水泥的抗壓強度提高 10MPa。錢小倩的研究發(fā)現(xiàn)，混凝土中加入 10％ 15％的 MK 時，其抗拉、抗壓和抗彎性能都有所提高，沖韌性也有一定的提高。 D. 對耐久性影響的研究 MK 的加入對孔結構有很 大的改善。據文獻報道， MK 的加入會減少孔徑為 ～10181。m 的 毛細孔的體積，這使混凝土抗有害溶液侵蝕和離子擴散的能力得到提高，抗凍性能得以改善。對高活性偏高領土（ HRM）的研究發(fā)現(xiàn)，摻入 MK 的混凝土的耐久性得到顯著提高。摻入 8％和 12％的 HRM 的 Cl 離子擴散系數(shù)明顯低于控制試樣。而且抗硫酸鹽的能力和抑制堿集料反應的能力有一定改善，對混凝土的裂紋和表面破損也有較好的抑制作用。 E. 對混凝土工作性的影響研究 通常認為含有 MK 的混凝土的流動性會降低，需水量會增大。但 Caldarone 等的研究發(fā)現(xiàn)， 加入 10％ MK 的混凝土雖然坍落度減少，但其比加等量 SF、相同坍落度的混凝土節(jié)約高效減水劑（ HRWR）達 25％～ 35％，這可能是由于 MK 混凝土比 SF 混凝土的黏滯性小的緣故。 Lota 等的研究發(fā)現(xiàn)，將 MK 作為添加劑和一種聚合物混合使用，可以大大改善膠砂試樣的工作性。丁鑄等對 MK 和高效減水劑相容性的研究發(fā)現(xiàn)，單獨加入 MK 的硅酸鹽水泥，水泥的需水量略有增加、凝結時間縮短，水泥和高效減水劑的相容性降低，但將其與適量超細礦渣復摻后，水泥和高效減水劑的相容性會大幅度改善。MK 對混凝土的流動性的影響較小，只需適當增加高效減水 劑的摻量即可保持與基準混凝土相同，且能顯著改善混凝土的黏聚性和保水性。 河南理工大學本科畢業(yè)論文 高嶺土的研究應用現(xiàn)狀 7 偏高嶺土的應用現(xiàn)狀 偏高嶺土在高性能混凝土中的應用 A. 偏高嶺土對水泥石和混凝土力學性能的影響 高強度是高性能的標志之一，摻加偏高嶺土的一個主要目的，就是提高水泥砂漿和混凝土的強度，因此偏高嶺土對水泥石和混凝土力學性能的影響是眾多研究者關心的一個主要問題。 a. 水泥漿體和砂漿強度 偏高嶺土作為一種火山灰質材料，摻入水泥中自然會影響水泥石的結構和強度。Poon 等對用 0～ 20％（ 質量分數(shù)，下同）偏高嶺土和硅粉取代硅酸鹽水泥制備的水膠比為 的水泥漿體 3， 7， 28d 和 90d 的抗壓強度試驗結果表明：含 5％～ 20％ 偏高嶺土水泥各齡期的強度均高于基準水泥，其中含 10％ 偏高嶺土水泥 28d 和 90d 的強度均比基準水泥提高 20％ ，含 5％～ 10％ 硅粉的水泥其 28d 和 90d 的強度與偏高嶺土水泥相當，但早期強度低于基準水泥， Poon 認為，這可能與其所使用的硅粉團聚嚴重、在水泥漿體中未充分分散有關。 Curcio 等研究了用 15％不同來源和細度的偏高嶺土及硅粉取代硅酸鹽水泥制備砂漿的強度，發(fā)現(xiàn)摻有偏高嶺土 的砂漿抗壓強度與摻有硅粉的相當或更高，尤其是早期強度明顯高于摻有硅粉的砂漿。 He 等也研究了用 30％摻合料（偏高嶺石、硅粉、礦渣粉）取代水泥對砂漿的抗壓強度的影響，其中摻加偏高嶺石和硅粉的砂漿 28d 抗壓強度分別達到基準水泥砂漿的 121％和 112％。 眾多研究結果表明，就水泥凈漿和砂漿的強度而言，摻加偏高嶺石的效果可以達到甚至超過摻加硅粉的效果 [12]。 b. 水泥混凝土強度 Caldarone 等研究了外摻偏高嶺土對水泥混凝土強度的影響，結果表明，摻加偏高嶺土可提高混凝土的早期強度和后期強度，其中外摻偏高嶺土 10％時，混凝土的 3， 7，28， 90d 和 365d 抗壓強度分別為基準混凝土的 173％， 158％ ， 154％ ， 125％和 122％，強度增長高于相同摻量硅粉混合水泥制備的混凝土，后者對應齡期的抗壓強度分別為基準混凝土的 160％ ， 133％ ， 141％ ， 124％和 116％。 需要指出的是，該實驗中在摻加偏高嶺土和硅粉時實際單位混凝土的膠結料用量增加，但用水量不變，使得使用混合水泥時水膠比降低，如摻量為 10％時，基準混凝土和偏高嶺土水泥混凝土、硅粉水泥混凝土的水膠比分別為 ， 和 ，這也是摻河南理工大學本科畢業(yè)論文 高嶺土的研究應用現(xiàn)狀 8 加偏高嶺土和硅粉 后混凝土強度增長率較大的原因之一。 Wild等研究了相同水膠比時用 0～ 30％偏高嶺土取代水泥制備混凝土的強度發(fā)展情況，除了取代量超過 20％時混凝土 1d 強度較基準混凝土有所降低外，整個取代量范圍內 7d 至 90d 的混凝土抗壓強度均有不同程度的提高。其中取代量為 10％和 20％的混凝土的 1， 7， 14， 28， 90d 的抗壓強度分別為基準混凝土的 118％ ， 124％ ， 121％ ， 113％ ，111％和 101％ ， 132％ ， 121％ ， 132％ ， 116％。 Zhang 等研究了摻加 10％偏高嶺土和硅粉對混凝土的抗壓強度的影響，結果表明兩者 均能大幅度提高混凝土的抗壓強度，其中偏高嶺土對混凝土早期強度較為有利，而硅粉對后期強度較為有利。蔣林 華用與 Zhang相同的偏高嶺土和硅粉進行了對比試驗，也得到了類似結果。 錢曉倩等研究了 0％ ， 5％， 10％ ， 15％偏高嶺土混凝土的軸向拉伸應力 應變關系，發(fā)現(xiàn)隨著偏高嶺土摻量的增加，混凝土的軸向拉伸強度的峰值應變相應提高，抗壓強度比則相應下降。其中摻量為 15％時混凝土的抗拉和抗壓強度分別為基準比混凝土的128％和 184％ [12]。 多數(shù)研究結果表明，偏高嶺土在水泥砂漿或混凝土中的適宜摻量為水泥質量的10％～ 20％，摻量過大時會對混凝土的早期強度產生不利影響。此外，從摻加偏高嶺土對水泥凈漿、砂漿和混凝土的強度影響研究結果看，偏高嶺土在混凝土中的摻加效果優(yōu)于在水泥凈漿和砂漿中的摻加效果，這可能與水泥石 集料界面結構得到改善有關。 B. 偏高嶺土對水泥漿體和混凝土收縮和徐變的影響 摻加偏高嶺土對水泥漿體和混凝土收縮的影響是眾多研究者關心的問題。 Wild 等研究了 5％～ 25％偏高嶺土水泥漿體的化學收縮和自收縮，發(fā)現(xiàn)在 1～ 45d 齡期內，加入偏高嶺土可使水泥漿體的自收縮和化學收縮均增加，前者在摻量為 10％時達到最大，后 者在 15％時最大，隨后隨摻量增加，兩者均降低。有研究者將高偏高嶺土摻量水泥漿體自收縮和化學收縮降低歸因于水化產物中 C2ASH8（水化鈣鋁黃長石）的增加和 C4AH13（水化鋁酸四鈣）的減少。 Ding 等研究了用 5％～ 15％偏高嶺土取代水泥制備的混凝土的自收縮和限制收縮。取代量為 5％ ， 10％ ， 15％時 28d 自由收縮較基準混凝土分別降低 15％ ， 25％和 40％。在受限情況下，隨著取代量增加，混凝土穩(wěn)定裂紋寬度減小，但開始出現(xiàn)裂紋的時間提前。 Brooks 等測定了用 0～ 15％偏高嶺土取代水泥制備的混凝土 200d 齡期的 總的收縮和自收縮值，發(fā)現(xiàn)隨著偏高嶺土取代量的增加，混凝土的總收縮降低；對于自收縮，偏高嶺土取代較少（ 5％）時使得混凝土早期（從初凝開始測定）和后期（ 24h 以后測定）河南理工大學本科畢業(yè)論文 高嶺土的研究應用現(xiàn)狀 9 自收縮均增大，特別是后期自收縮增加幅度較大；但隨著取代量的增加，早期和后期自收縮又逐漸減小，其中取代量為 10％和 15％的混凝土的早期自收縮值已低于基準混凝土，而后期自收縮值扔高于基準混凝土。實驗結果還表明，摻加偏高嶺土，特別是在摻量較高時，混凝土的總徐變、基本徐變和干燥徐變均顯著降低。如取代量為 15％的混凝土 200d 總徐變（含干燥徐變）和基本徐變 （不含干燥比徐變）分別較基準混凝土 降 低63％和 69％。有研究者將徐變的降低歸因于偏高嶺土的填充效應和火山灰反應形成的產物導致水泥石結構致密、強度提高、水泥漿體與骨料界面改善。 C. 偏高嶺土對混凝土耐久性的影響 良好的耐久性是高性能混凝土的主要標志。大量研究表明，摻加或用偏高嶺土部分取代水泥可以有效提高水泥石、水泥砂漿和混凝土的抗?jié)B性和耐蝕性，抑制堿集料反應 a. 抗?jié)B性 Boddy 和 Gruber 等研究了偏高嶺土取代量為 0％， 8％和 12％，水膠比為 和 的混凝土氯離子滲透性，結果表明偏高嶺土 可以大大降低混凝土的氯離子滲透性，水灰比為 的摻加 8％和 12％偏高嶺土的水泥混凝土中 Cl的擴散系數(shù)低于水灰比為 的基準混凝土中 Cl的擴散系數(shù)。 Zhang 和蔣林華分別研究了摻加偏高嶺土和硅粉的混凝土的抗氯離子滲透性，在水膠比相同的情況下，用 8％～ 10％偏高嶺土取代水泥可使 28d和 90d 齡期混凝土中氯離子擴散系數(shù)降低至基準混凝土中 1/6～ 1/8，且略低于摻硅粉混凝土中 的擴散系數(shù)。 b. 抗凍性 相對于偏高嶺土對混凝土其它性能的影響，其對混凝土抗凍性的影響方面已有的研究結果較少。 Caldarone 等對 摻加偏高嶺土及硅粉混凝土和基準混凝土進行了 300 次凍融循環(huán)試驗，所有試樣強度和質量均無明顯下降，表明均有很高的抗凍性，但這一結果只說明偏高嶺土對混凝土抗凍性無不利影響。 Zhang 等的研究也得到了類似結果，從其給出的 300 次凍融循環(huán)后試件膨脹率、脈沖速度和共振頻率變化及耐久性指數(shù)看，摻加偏高嶺土后混凝土抗凍性略有提高。如含偏高嶺土混凝土和基準混凝土的耐久性指數(shù)分別為 ％和 ％，前者與摻加硅粉的相當。 c. 耐蝕性 偏高嶺土在高性能混凝土中的另一個重要作用是其可以顯著提高混凝土的耐蝕性。Khatib 等研究了偏高嶺土對不同 C3A 含量水泥砂漿抗 Na2SO4溶液侵蝕性的影響。在 5％Na2SO4溶液中浸泡至 520d 的結果表明，在試驗的取代量范圍內（最高取代量為 25％），偏高嶺土可以顯著提高水泥砂漿的耐蝕性，砂漿試件的膨脹率減小，強度提高；耐蝕性河南理工大學本科畢業(yè)論文 高嶺土的研究應用現(xiàn)狀 10 隨取代量的增大而增加，取代量為 20％和 25％時砂漿試件至 520d 的膨脹率接近為零，即不產生硫酸鹽侵蝕破壞。試驗結果還表明，當取代量低于 10％時， Na2SO4 溶液中養(yǎng)護砂漿試件強度均較水中養(yǎng)護試件有不同程度降低，而當取代量高于 15％時， Na2SO4溶液中養(yǎng)護砂漿試件強度 反而高于水中養(yǎng)護試件。 Khatib 等認為抗硫酸鹽侵蝕能力的提高可主要歸因于孔的細化和 Ca(OH)2含量的降低，前者阻止硫酸鹽滲入，后者降低鈣礬石和石膏的形成。 d. 堿 — 氧化硅反應 如同硅粉、礦渣和粉煤灰等火山灰質材料一樣，偏高嶺土具有抑制混凝土堿集料反應的作用。 Aquino 等研究了偏高嶺土和硅粉對用高堿（ ％ Na2O， ％ K2O， ％Na2Oe）水泥和含 5％蛋白石的集料制備的砂漿的堿集料反應膨脹量，結果表明偏高嶺土和硅粉均能降低堿集料反應膨脹量。偏高嶺土和硅粉取代量