偏高嶺土對混凝土抗碳化性能的影響分析

■文小忠 ■蘭州宏峰混凝土有限公司，甘肅 蘭州 730000

偏高嶺土稱之為高嶺土，其在一定溫度下經(jīng)過脫水可以生成無水硅酸鋁。同時高嶺土經(jīng)過加熱和脫水處理過后，盡管保持原本的層狀結(jié)構(gòu)，可是原子間出現(xiàn)相對比較大的錯位變化，最后變成結(jié)晶度相對比較差的偏高嶺土。對此，偏高領(lǐng)土中存在的原子排列為不規(guī)則的，一般表現(xiàn)為熱力學(xué)的介穩(wěn)狀態(tài)，并且在合理激發(fā)作用之下具備良好的膠凝性。近些年來，國外對于偏高領(lǐng)土的分析與研究，尤其是在建筑材料運用方面，已經(jīng)領(lǐng)先我國，同時在應(yīng)用高嶺土研發(fā)制作的水泥基材料也取得明顯進步，為社會經(jīng)濟的建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。因此，加強國內(nèi)偏高嶺土對混泥土碳化性能的影響有著深遠意義。

1 偏高嶺土研究現(xiàn)狀與特點分析

混凝土是土木工程項目中十分重要與應(yīng)用最為普遍的建筑材料，對于混凝土的耐久性和施工性以及強度等多個方面，我國有關(guān)部門與人員進行了大量研究。特別是混凝土自身的耐久性問題已是所有國家材料科學(xué)工作人員重點研究目標(biāo)。由于混凝土在澆筑過程中就會遭受碳化和堿骨料反應(yīng)以及凍害等多種破壞，而碳化問題比較普遍。在混凝土碳化過后，混凝土自身的堿度就會減小，造成混凝土結(jié)構(gòu)延性降低。目前，大量實驗研究證明，若是混凝土自身孔隙越小，而密實度就越高，同時堿性物質(zhì)的含量就更大，具備良好的抗碳化性能。因為混凝土碳化屬于化學(xué)腐蝕，就要從混凝土組分等方面進行改進分析與研究，現(xiàn)階段，我國科學(xué)人員對偏高嶺土作為混凝土礦物摻合料與膠凝材料進行了研究，而且制作具備性能比較高的混凝土已取得明顯進步，通過深入研究分析發(fā)現(xiàn)，利用堿充分激發(fā)偏高嶺土可以生成新型的堿膠凝材料，此材料為高活性的火山灰材料，其中火山灰活性和硅灰比較相似，因此能夠當(dāng)作礦物摻合料。在混凝土的摻合料中合理應(yīng)用偏高嶺土，能夠有效提升混凝土自身的抗碳化性能。我國廣西的偏高嶺土儲量比較豐富，而偏高嶺土主要是把純細高嶺土實現(xiàn)剝片處理過后，再實施煅燒處理，最終生成的產(chǎn)物，一般運用在涂料和橡膠以及造紙等多種領(lǐng)域中，同時也可以把偏高嶺土運用在混凝土的礦物摻合料中，但是國內(nèi)在此方面的研究工作比較少。因此，為了能夠有效提升混凝土自身抗碳化性能，同時有效應(yīng)用偏高嶺土，本文進行了實驗研究。

2 試驗流程

此次試驗應(yīng)用的為海螺牌的P·II42.5 型號的水泥，而偏高嶺土選擇II 級的粉煤灰，還要準(zhǔn)備礦渣粉和聚羧酸減水劑，其中聚羧酸減水劑的減水率一定要超過20%，標(biāo)準(zhǔn)的石英砂。靈臺，粗骨料選擇5mm 至20mm 的石灰石礦，而混凝土拌和應(yīng)用的水為實驗室中自來水，此水質(zhì)可以充分滿足技術(shù)需求。第一，應(yīng)該把純細的偏高嶺土實施自然剝片和水洗以及過濾等，然后進行烘干處理，放置在行星球磨機里不銹鋼罐內(nèi)進行2 小時的研磨。第二，把研磨過后的偏高嶺土放置在SX—12—6 型號的高溫爐中，對偏高嶺土粉末進行煅燒，最后獲取剝片過后的偏高嶺土。

為了能夠深入研究混凝土自身的抗碳化性能，對于水膠比是0.3的狀況下，應(yīng)該依據(jù)粉煤灰與偏高嶺土各種產(chǎn)量，制定多組混凝土，詳細的配合比如表1 所示。

表1 多組混凝土的配合比

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(GBT50082-2010)有關(guān)規(guī)定，混凝土的試件尺寸應(yīng)該選擇100mmX100mmX300mm，而且三塊作為一組，在成型24 小時過后進行拆模，同時進行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護，還要進行60 分鐘的自然養(yǎng)護。混凝土試件在實驗之前的2 分鐘要從標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護室中取出，并且在60攝氏度的溫度下進行48 分鐘的烘干處理，將試件順著長度的方向確保側(cè)面暴露，而剩下的表面要利用加熱石蠟進行有效密封。除此之外，暴露側(cè)面要順著長度方向利用鉛筆合理畫出平行線，其間隔是10mm，其是混凝土碳化深度測量位置。在試驗的過程中，需要把處理過后的試件暴露的相應(yīng)測量向上，同時放置在碳化箱中實施二氧化碳濃度碳化，所設(shè)計的溫度一般在20 攝氏度上下，同時相對濕度應(yīng)該在70%左右。試驗結(jié)果如圖1 所示。

圖1 偏高嶺土摻入量對混凝土抗碳化性能的影響

從上圖中能夠得出，在混凝土中偏高嶺土含量逐漸增加下，混凝土自身抗碳化性能明顯提升，主要由于偏高嶺土當(dāng)作摻合料，具備化學(xué)反應(yīng)性和界面增強性以及微集料效益等作用原理，而偏高嶺土活性一般利用和以及經(jīng)過反應(yīng)，在一定程度上有效減小堿的含量。同時，界面增強性是由于偏高嶺土的填充界面存在孔隙，有效加強了界面性，在很大程度上改進了混凝土界面中相對薄弱的區(qū)域。另外，微集料效益主要指偏高嶺土可以完成漿體空隙的有效填充，從而提升其密實度。

通過對圖1 進行研究與分析，偏高嶺土可以在一定程度上有效改進混凝土的抗碳化性能。其原因是偏高嶺土屬于介穩(wěn)狀態(tài)下的無定形硅鋁化合物，而且在水泥水化產(chǎn)物有效堿激作用下，硅鋁化合物就會由解聚至再聚合，從而生成一種硅鋁酸鹽的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該活性中的與能夠快速和水泥水化生成的進行反應(yīng)，最后形成具備膠凝性能的物質(zhì)，如水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，其在很大程度上減小了混凝土中的，有效改進了界面過渡區(qū)域相應(yīng)結(jié)構(gòu)，從而加強混凝土自身結(jié)構(gòu)的密實性。除此之外，活性中的與能夠快速和水泥水化生成的進行反應(yīng)，還會形成C-S-H 凝膠，其中一些會包裹于粉煤灰顆粒表面，而一些填充于水泥水化產(chǎn)物和C-S-H 凝膠之間相應(yīng)間隙中，充分發(fā)揮填充作用，同時在很大程度上限制了二氧化碳的滲透。在時間變化下，填充效果會更為突出，從而在一定程度上加強混凝土的抗碳化性能。

3 結(jié)束語

為了能夠改進混凝土自身的抗碳化性能，充分運用我國偏高嶺土資源富有的特點，針對混凝土摻合料應(yīng)用偏高嶺土，進行了混凝土試件的他那話試驗。合理選材與制定科學(xué)試驗方法，經(jīng)過碳化試驗，最后得出結(jié)論。在混凝土中礦物摻合料運用偏高嶺土含量逐漸增加下，混凝土自身的抗碳化性能明顯提升，特別是在總產(chǎn)量是35%時，而偏高嶺土是15%，此種狀況下，混凝土自身抗碳化性能可以提升38.02%。因此，一定要合理應(yīng)用偏高嶺土，加強混凝土抗碳化性能。

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