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單調減小的趨勢。

關鍵詞：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、抗滲性、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，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 試驗結果與分析

2.1 抗壓強度試驗結果

抗壓強度試驗結果見下表。

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生水化反應，從而不利于砂漿強度的發展，[6]故根據試驗結果，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單調減小的趨勢。出現此現象可能與混凝土內部微孔的分布有關，水灰比較大時，混凝土砂漿內部微孔較多且較大，故偏高嶺土的火山灰活性不易體現出來，當水灰比較小時，砂漿內部微孔較少且較小，從而易于偏高嶺土火山灰活性的體現，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單調減小的趨勢。

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建設部，2002.

[4]范力勇，陳金平.化學激發粉煤灰-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].科學技術與工程，2018，18（20）：310-314.