伊利石粘土對再生混凝土抗壓強度的影響研究

張 鑫 李佰壽

(延邊大學，吉林 延吉 133002)

伊利石粘土對再生混凝土抗壓強度的影響研究

張 鑫 李佰壽*

(延邊大學，吉林 延吉 133002)

制備了6組不同伊利石粘土摻量的再生混凝土試塊，對3 d，7 d，28 d，60 d不同齡期不同摻量的再生試塊進行了對比，分析了伊利石粘土的摻量與再生混凝土抗壓強度的關系，結果表明，齡期3 d時，伊利石粘土的添加減緩了再生混凝土抗壓強度的增長，7 d，28 d，60 d時伊利石粘土的添加加快了再生混凝土抗壓強度的增長。

伊利石粘土，再生混凝土，混凝土齡期，抗壓強度

0 引言

伊利石粘土是以伊利石為主要礦物特征的粘土，伊利石是一種富鉀的硅酸鹽云母類粘土礦物，因其最早在美國的伊利島被發現而得名。該礦物為單斜晶系，晶體細小，比重2.5～2.8，粒度一般為2 μm左右，具滑感，伊利石的化學成分為SiO2，Al2O3，K2O[1,2]。國內最初在雙潮鄉渡船頭村發現伊利石礦，吉林省安圖縣伊利石資源非常豐富，已探明資源儲量在1.4億t以上，遠景儲量超2億t，屬于單一特大型砂質伊利石礦床。目前，伊利石在新型陶瓷、塑膠、高級紙張、化肥、建筑材料、農牧業等領域有很好的利用[3]，但在混凝土礦物摻和料方面的應用研究基本空白。

同時，近年來國內混凝土的年平均消耗量約20億m3，按1%的廢棄率計算，每年就將產生5 000萬t的廢棄混凝土；大量的危舊建筑物拆除所產生的建筑垃圾中，廢棄混凝土可達34%[4]。而這些廢棄混凝土一般運到郊外填埋或是隨意堆積，不僅處理費用驚人，而且污染環境、占用耕地。

為了研究伊利石粘土對混凝土抗壓強度的影響，在膠凝材料中添加伊利石粘土。考慮到對廢棄材料的資源化再利用，在粗骨料中摻加一定量的再生混凝土粗骨料[5]。通過對不同齡期下的不同伊利石粘土摻量的再生混凝土試塊抗壓強度的對比，研究伊利石粘土對再生混凝土的抗壓強度的影響。

1 試驗概況

水泥為亞泰P.O42.5級普通硅酸鹽水泥；攪拌水使用自來水；減水劑為方勝建材公司生產的聚羧酸減水劑；再生混凝土為延吉市建設工程質量監督站廢試塊，強度范圍為40 MPa～50 MPa，經顎式破碎機破碎；伊利石粘土產自吉林省安圖縣，一級品，化學組分見表1。

表1 伊利石粘土化學組分 %

試驗設計6組不同的伊利石粘土摻量，每組12個立方體試塊，用以分別測得3 d，7 d，28 d，60 d的抗壓強度。根據肖建莊對再生混凝土抗壓強度與再生骨料取代率之間關系[6]的研究，可以確定天然骨料和再生骨料按照1∶1的比例添加，試驗配合比見表2。

2 試驗結果與分析

在標準養護條件下，測得試塊在3 d，7 d，28 d，60 d的不同齡期的抗壓強度，結果匯總見表3。

表2 再生混凝土配合比

表3 再生混凝土抗壓強度

從3 d齡期的混凝土試塊抗壓強度可以看出，隨著伊利石粘土摻加比率的不斷提高，試塊的抗壓強度不斷降低，其中未摻加伊利石粘土的RCD-0組試塊抗壓強度最高。其原因可能是由于伊利石粘土顆粒細小，其粒徑大約在2 μm，而硅酸鹽水泥顆粒一般在7 μm～200 μm左右，伊利石粘土具有更高的比表面積，使溶解水泥的水量減少，伊利石粘土的添加減少了參加水化反應的水量；而且伊利石粘土屬于富鉀礦物，溶液中的一價鈉離子、鉀離子會降低Ca2+的溶解性，從而使得熟料凝結和早期強度的發展得到延緩[7]，使得混凝土的抗壓強度隨著伊利石粘土的摻量添加而不斷降低。

從7 d齡期的混凝土試塊開始，RCD-0組不再是同期試塊中抗壓強度的最高組，7 d，28 d，60 d的同期最高抗壓強度分別是RCD-3，RCD-4，RCD-8組，可以看出隨著齡期的增長，高摻量的伊利石粘土的試塊的抗壓強度越來越有優勢。由于伊利石粘土是一種高鋁(Al2O3：30%～35%)的硅酸鹽礦物，其主要的化學成分是SiO2，Al2O3，與粉煤灰的化學成分基本相同，但相對于粉煤灰以5 μm～50 μm的中粉粒和粗粉粒為主不同，伊利石粘土的粒徑集中在2 μm左右，更小的顆粒粒徑說明伊利石粘土具有更好的物理填充作用效應，即更好的形態效應和微集料效應[8]。同時伊利石屬于硅酸鹽，能與水泥水化反應產生的Ca(OH)2發生化學反應，產生活性效應。在形態效應、微集料效應和活性效應三種效應的作用下，混凝土試塊的抗壓強度得到了有效的提高。不過在60 d齡期時，當摻量大于6%時，試塊的抗壓強度基本不再增長，說明過多的伊利石粘土對于混凝土強度的增長不再產生作用。綜合7 d，28 d，60 d齡期的混凝土抗壓強度，伊利石粘土摻量保持在4%～6%時，既能有效增強混凝土的抗壓強度，同時也不浪費材料。

3 結語

伊利石粘土的添加一定程度上影響了再生混凝土的抗壓強度：在3 d齡期時，伊利石粘土的添加延緩了混凝土早期抗壓強度的發展，隨著摻量的增加，混凝土抗壓強度不斷降低。

隨著齡期的增長，摻加伊利石粘土的混凝土的抗壓強度優勢開始體現，綜合不同齡期混凝土的抗壓強度，當伊利石粘土摻量在4%～6%時，既能保證較高的強度增長，同時也不浪費原料。

[1] 李曉敏.伊利石：一種前景廣闊的新型粘土礦物材料[J].世界地質，2000(12)：376-379.

[2] 劉振敏.中國伊利石粘土礦概述[J].化工礦產地質，2002(3)：28-32.

[3] 李 娜.伊利石礦物的主要應用領域述評[J].中國非金屬礦工業導刊，2012(2)：32-36.

[4] 胡治春.廢棄混凝土回收利用的研究進展[J].商品混凝土，2016(1)：30-32.

[5] 李占印.再生骨料混凝土性能的試驗研究[D].西安：西安建筑科技大學，2004.

[6] 肖建莊,李佳彬.再生混凝土的抗壓強度研究[J].同濟大學學報，2004(12)：1558-1561.

[7] 簡險峰.無機鹽離子對水泥水化性能的影響研究現狀[J].商品混凝土，2013(10)：25-27.

[8] 陳楊升.礦物摻合料微細集料效應和形態效應的研究[D].廣州：華南理工大學，2011.

Experimental study on the influence of illite clay on compressive strength of recycled concrete

Zhang Xin Li Baishou*

(YanbianUniversity,Yanji133002,China)

Six groups of recycled concrete blocks with different Illite clay contents were prepared, 3 days, 7 days, 28 days and 60 days of different ages were tested with different amount of recycled samples, in order to study the relationship between the content of Illite clay and the compressive strength of recycled concrete. Research shows that: on the 3 day, the addition of Illite clay slowed the growth of compressive strength, and the addition of Illite clay accelerated the growth of compressive strength on the 7 day, the 28 day and the 60 day.

Illite clay， recycled concrete， age of concrete， compressive strength

1009-6825(2017)03-0117-02

2016-11-13

張 鑫(1989- )，男，在讀碩士

李佰壽(1954- )，男，博士，碩士生導師，教授

TU528

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