偏高嶺土對(duì)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(guò)脫水可以生成無(wú)水硅酸鋁。同時(shí)高嶺土經(jīng)過(guò)加熱和脫水處理過(guò)后，盡管保持原本的層狀結(jié)構(gòu)，可是原子間出現(xiàn)相對(duì)比較大的錯(cuò)位變化，最后變成結(jié)晶度相對(duì)比較差的偏高嶺土。對(duì)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(lái)，國(guó)外對(duì)于偏高領(lǐng)土的分析與研究，尤其是在建筑材料運(yùn)用方面，已經(jīng)領(lǐng)先我國(guó)，同時(shí)在應(yīng)用高嶺土研發(fā)制作的水泥基材料也取得明顯進(jìn)步，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)偏高嶺土對(duì)混泥土碳化性能的影響有著深遠(yuǎn)意義。

1 偏高嶺土研究現(xiàn)狀與特點(diǎn)分析

混凝土是土木工程項(xiàng)目中十分重要與應(yīng)用最為普遍的建筑材料，對(duì)于混凝土的耐久性和施工性以及強(qiáng)度等多個(gè)方面，我國(guó)有關(guān)部門(mén)與人員進(jìn)行了大量研究。特別是混凝土自身的耐久性問(wèn)題已是所有國(guó)家材料科學(xué)工作人員重點(diǎn)研究目標(biāo)。由于混凝土在澆筑過(guò)程中就會(huì)遭受碳化和堿骨料反應(yīng)以及凍害等多種破壞，而碳化問(wèn)題比較普遍。在混凝土碳化過(guò)后，混凝土自身的堿度就會(huì)減小，造成混凝土結(jié)構(gòu)延性降低。目前，大量實(shí)驗(yàn)研究證明，若是混凝土自身孔隙越小，而密實(shí)度就越高，同時(shí)堿性物質(zhì)的含量就更大，具備良好的抗碳化性能。因?yàn)榛炷撂蓟瘜儆诨瘜W(xué)腐蝕，就要從混凝土組分等方面進(jìn)行改進(jìn)分析與研究，現(xiàn)階段，我國(guó)科學(xué)人員對(duì)偏高嶺土作為混凝土礦物摻合料與膠凝材料進(jìn)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(jìn)步，通過(guò)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(guó)廣西的偏高嶺土儲(chǔ)量比較豐富，而偏高嶺土主要是把純細(xì)高嶺土實(shí)現(xiàn)剝片處理過(guò)后，再實(shí)施煅燒處理，最終生成的產(chǎn)物，一般運(yùn)用在涂料和橡膠以及造紙等多種領(lǐng)域中，同時(shí)也可以把偏高嶺土運(yùn)用在混凝土的礦物摻合料中，但是國(guó)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(shí)有效應(yīng)用偏高嶺土，本文進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

2 試驗(yàn)流程

此次試驗(yàn)應(yīng)用的為海螺牌的P·II42.5 型號(hào)的水泥，而偏高嶺土選擇II 級(jí)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(guò)20%，標(biāo)準(zhǔn)的石英砂。靈臺(tái)，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(shí)驗(yàn)室中自來(lái)水，此水質(zhì)可以充分滿足技術(shù)需求。第一，應(yīng)該把純細(xì)的偏高嶺土實(shí)施自然剝片和水洗以及過(guò)濾等，然后進(jìn)行烘干處理，放置在行星球磨機(jī)里不銹鋼罐內(nèi)進(jìn)行2 小時(shí)的研磨。第二，把研磨過(guò)后的偏高嶺土放置在SX—12—6 型號(hào)的高溫爐中，對(duì)偏高嶺土粉末進(jìn)行煅燒，最后獲取剝片過(guò)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(duì)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(xì)的配合比如表1 所示。

表1 多組混凝土的配合比

依據(jù)國(guó)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(shí)過(guò)后進(jìn)行拆模，同時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，還要進(jìn)行60 分鐘的自然養(yǎng)護(hù)。混凝土試件在實(shí)驗(yàn)之前的2 分鐘要從標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護(hù)室中取出，并且在60攝氏度的溫度下進(jìn)行48 分鐘的烘干處理，將試件順著長(zhǎng)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(jìn)行有效密封。除此之外，暴露側(cè)面要順著長(zhǎng)度方向利用鉛筆合理畫(huà)出平行線，其間隔是10mm，其是混凝土碳化深度測(cè)量位置。在試驗(yàn)的過(guò)程中，需要把處理過(guò)后的試件暴露的相應(yīng)測(cè)量向上，同時(shí)放置在碳化箱中實(shí)施二氧化碳濃度碳化，所設(shè)計(jì)的溫度一般在20 攝氏度上下，同時(shí)相對(duì)濕度應(yīng)該在70%左右。試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

圖1 偏高嶺土摻入量對(duì)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(qiáng)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(guò)反應(yīng)，在一定程度上有效減小堿的含量。同時(shí)，界面增強(qiáng)性是由于偏高嶺土的填充界面存在孔隙，有效加強(qiáng)了界面性，在很大程度上改進(jìn)了混凝土界面中相對(duì)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(shí)度。

通過(guò)對(duì)圖1 進(jìn)行研究與分析，偏高嶺土可以在一定程度上有效改進(jìn)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(wú)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(huì)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(jìn)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(jìn)了界面過(guò)渡區(qū)域相應(yīng)結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)混凝土自身結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。除此之外，活性中的與能夠快速和水泥水化生成的進(jìn)行反應(yīng)，還會(huì)形成C-S-H 凝膠，其中一些會(huì)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(shí)在很大程度上限制了二氧化碳的滲透。在時(shí)間變化下，填充效果會(huì)更為突出，從而在一定程度上加強(qiáng)混凝土的抗碳化性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

為了能夠改進(jìn)混凝土自身的抗碳化性能，充分運(yùn)用我國(guó)偏高嶺土資源富有的特點(diǎn)，針對(duì)混凝土摻合料應(yīng)用偏高嶺土，進(jìn)行了混凝土試件的他那話試驗(yàn)。合理選材與制定科學(xué)試驗(yàn)方法，經(jīng)過(guò)碳化試驗(yàn)，最后得出結(jié)論。在混凝土中礦物摻合料運(yùn)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(shí)，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(qiáng)混凝土抗碳化性能。

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