天然粘土火山灰活性試驗研究

鐘惟亮，范立峰

(北京工業(yè)大學建筑工程學院，北京 100124)

0 引 言

普通硅酸鹽水泥(OPC)是目前世界上使用最為廣泛的建筑工程材料之一。預期到2050年，水泥的需求量將達到55億噸/年[1]。目前，生產(chǎn)水泥常用的原料為石灰石，然而石灰石需要經(jīng)過約1 500 ℃煅燒才能分解。高溫煅燒過程導致水泥生產(chǎn)總能耗高達4 000 kJ/kg，水泥行業(yè)的CO2排放量占全球總排放量的6%～7%[2]，這給各國的資源和環(huán)境造成沉重的負擔。

目前，許多學者通過使用活性材料部分替代水泥來減少水泥用量。常用的替代材料(SCMs)主要分為兩類：一類是工業(yè)副產(chǎn)品，主要包括粉煤灰、礦渣和硅灰等；另一類是煅燒粘土，主要為偏高嶺土。這些材料都有著較高的火山灰活性，即其含有的活性硅鋁質(zhì)成分可以與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應生成類C-S-H的凝膠。目前，在眾多的水泥替代材料中，偏高嶺土(MK,Al2O3·2SiO2)因來源廣泛且具有較高活性被廣泛應用。偏高嶺土是高嶺土在500～800 ℃煅燒下脫羥基生成的一種無定形活性材料，具有強烈的火山灰活性[3]。研究表明使用偏高嶺土作為活性材料部分替代水泥可以有效改善水泥基材料的力學性能和耐久性。程書凱等[4]以偏高嶺土0%～6%等質(zhì)量替代OPC制備混凝土，研究發(fā)現(xiàn)偏高嶺土能促進水泥水化進程，提高混凝土抗壓強度。黃戰(zhàn)等[5]使用偏高嶺土作為改性劑添加到水泥中，發(fā)現(xiàn)偏高嶺土有效提高了混凝土的早期強度并且顯著改善了混凝土內(nèi)部孔隙結構，增強了混凝土的抗氯離子滲透性能。

根據(jù)高嶺石含量的高低，高嶺土可以分為高品位高嶺土和低品位高嶺土。……