偏高嶺土的活性指數與膠砂流動性的檢測方法探討★

馬敏超 李世華* 李章建 李 翔

(1.云南建投綠色高性能混凝土有限公司，云南 昆明 650501； 2.云南省高性能混凝土工程研究中心，云南 昆明 650501)

?

偏高嶺土的活性指數與膠砂流動性的檢測方法探討★

馬敏超1,2李世華1,2*李章建1，2李 翔1，2

(1.云南建投綠色高性能混凝土有限公司，云南 昆明 650501； 2.云南省高性能混凝土工程研究中心，云南 昆明 650501)

采用固定用水量和固定膠砂流動度方法,對摻10%和15%偏高嶺土的活性指數與膠砂流動性進行了檢測和統計分析，確定了具體的檢測方法及技術指標，為《混凝土用偏高嶺土》地方標準的制定提供了依據。

偏高嶺土，活性指數，膠砂流動度，檢測方法

0 引言

偏高嶺土具有較高的火山灰活性，被稱為超級火山灰，添加到混凝土中可顯著提高混凝土的強度、體積穩定性、耐久性和耐腐蝕性，實現混凝土的高性能化[1-4]。偏高嶺土在國外已成為一種廣泛使用的混凝土礦物摻合料，法國還制訂了NF P18—513—2012混凝土用凝硬性附加物——偏高嶺土：定義、規范和一致性標準，而我國在偏高嶺土的作用機理以及偏高嶺土作為摻合料配制混凝土方面也開展了大量研究并取得了一些較好的研究成果，但尚未出臺相應標準，限制了偏高嶺土在高性能混凝土中的推廣應用。

偏高嶺土作為新一代高性能混凝土摻合料，流動性指標和活性指數兩個技術指標特別重要，流動性指標直接影響混凝土的工作性，而活性指數直接影響混凝土的力學性能。因此，偏高嶺土的流動性指標和活性指數的科學合理確定極其重要。目前國內外研究偏高嶺土活性的測試方法主要有XRD分析法、NaOH常溫浸泡堿吸收法、Al2O3浸出率法、飽和Ca(OH)2溶液浸泡鈣吸收法和膠砂齡期強度測試法等[5-8]。膠砂齡期強度測試法是檢測礦物摻合料活性的一種主要檢測方法，已被廣泛推廣應用。目前，檢測礦物摻合料膠砂活性指數主要有固定用水量法和固定膠砂流動度法兩種方法，膠砂流動性的檢測評價方法主要有需水量比和流動度比兩種方法。

本文結合云南省地方標準《混凝土用偏高嶺土》的制定，采用固定用水量和固定膠砂流動度兩種方法對偏高嶺土的膠砂流動性與活性指數進行檢測，旨在通過檢測對比分析和大量檢測數據統計分析，確定偏高嶺土的膠砂流動性與活性指數檢測方法及技術指標，為標準的科學合理制定提供支撐和依據。

1 實驗

1.1 原材料

1)偏高嶺土：選取云南天鴻高嶺礦業有限公司偏高嶺土，其化學成分見表1，物理性能及粒徑指標見表2。

2)水泥：選取云南省質量較為穩定的宜良紅獅、拉法基開遠、華寧玉珠的三種P.O42.5水泥，水泥的物理力學性能指標如表3所示。

表1 偏高嶺土的化學成分

3)聚羧酸高性能減水劑：云南建工高分子材料公司生產的聚羧酸高性能減水劑，其技術指標見表4。

1.2 試驗方法

表2 偏高嶺土的物理性能

表3 水泥的物理力學性能

表4 高效減水劑的技術指標

1)偏高嶺土的膠砂流動性。

采用需水量比和膠砂流動度比來評價偏高嶺土的膠砂流動性，兩種方法的膠砂配比見表5。膠砂流動度的測定按GB/T 2419—2005水泥膠砂流動度測定方法規定的方法進行試驗。采用需水量比時，調整膠砂用水量使受檢膠砂流動度控制在比對膠砂流動度的±5 mm之內。

表5 評價膠砂流動性的膠砂配比

2)偏高嶺土的活性指數及90 d與28 d抗壓強度比。

偏高嶺土的活性指數及90 d與28 d抗壓強度比試驗方法參照JG/T 486—2015混凝土用復合摻合料進行。偏高嶺土分別按10%和15%的摻量等量取代P.O42.5水泥，膠砂比為1∶3，水膠比為0.5，膠凝材料總量為450 g。采用固定膠砂流動度法時，采用聚羧酸高性能減水劑調整受檢膠砂，使受檢膠砂的流動度與比對膠砂流動度值之差在±5 mm范圍內，并在膠砂用水中扣除聚羧酸高性能減水劑的含水量。

2 結果與討論

2.1 偏高嶺土的膠砂流動性參數

采用需水量比和膠砂流動度比來表征偏高嶺土對砂漿流動性的影響,試驗結果見表6。

表6 兩種方法的膠砂流動性試驗檢測結果

由表6可知，采用需水量比評價時，摻10%偏高嶺土的需水量比最大值和最小值差為7.6%～9.8%，平均值為108.8%；摻15%偏高嶺土的需水量比最大值和最小值差為12.4%～15.6%，平均值為112.9%。采用膠砂流動度比評價時，摻10%偏高嶺土的需水量比最大值和最小值差為7.2%～7.4%，平均值為88.6%；摻15%偏高嶺土的需水量比最大值和最小值差為5.3%～9.4%；平均值為84.3%。需水量比和膠砂流動度比都可以評價偏高嶺土對膠砂流動性能的影響，兩種方法各有優劣。膠砂流動度比試驗操作簡便，試驗量較小，可以較快獲得評價指標，重復試驗誤差小，但不能定量評判偏高嶺土對需水量變化的大小。需水量比試驗次數較多，數據離散性較大，且不同試驗者進行試驗的誤差大。因此，為快速獲得評價指標，提高可操作性，降低試驗誤差，建議采用流動度比來表征偏高嶺土對膠砂流動度的影響，摻量為10%，流動度比應不小于85%。

2.2 偏高嶺土的活性指數

一些文獻研究表明，偏高嶺土的摻量在15%左右，混凝土的強度提高較為顯著[9，10]，這主要是因為在混凝土中摻高性能減水劑后，提高了混凝土的工作性，保證了偏高嶺土混凝土的密實性。而另一些研究表明，在不摻減水劑的情況下，偏高嶺土的最佳摻量在10%左右[11，12]。一些研究者在工程實際應用中還發現，由于摻合料的巨大市場空間，市場上存在部分“摻假”摻合料，摻合料中摻入部分具有早強成分的激發劑，導致摻合料早強強度滿足要求，但后期強度增長緩慢，甚至倒縮，這種現象在60 d或90 d齡期較為凸顯。因此，試驗平行選取三種P.O42.5水泥為比對樣，采用固定用水量和固定膠砂流動度兩種方法檢測摻10%和15%偏高嶺土的活性指數及90 d與28 d抗壓強度比，試驗結果見表7。

表7 兩種方法的試驗檢測結果 %

采用固定用水量法檢測偏高嶺土活性操作簡便易行，不受外加劑的影響，不同的操作者進行試驗的誤差較小。而采用固定流動度法檢測偏高嶺土活性時，需要采用外加劑進行調整，試驗次數較多，需采用由特定的外加劑廠家生產的基準外加劑，才能保證數據的可比性，不利于實際操作，且不同的試驗者檢測數據存在偏差。由表7可知，采用固定流動度法檢測偏高嶺土活性較采用固定用水量檢測的活性高，主要是外加劑的摻入提高了砂漿的密實度。因此，為快速檢測偏高嶺土活性，且排除外加劑對偏高嶺土活性的影響，建議采用固定用水量來檢測偏高嶺土的活性，為確保偏高嶺土具有穩定的強度增長性能，偏高嶺土的90 d與28 d抗壓強度比應不小于120%。

采用固定用水量法對比檢測了50余批次偏高嶺土，其活性檢測統計數據見表8。

表8 固定用水量下偏高嶺土的活性檢測統計結果

由表8的統計數據可知，根據我省偏高嶺土的品質和特性，建議采用摻量10%的偏高嶺土來表征其活性指數，偏高嶺土各齡期的活性指數應滿足：3 d活性指數應不小于90%，7 d活性指數應不小于95%，28 d活性指數應不小于105%。

3 結語

1)采用固定用水量法進行偏高嶺土活性檢測操作簡便易行，誤差小，且不受外加劑的影響，10%時摻量下活性指數最大，偏高嶺土摻量較高時，膠砂密實度降低，不能更好評價偏高嶺土的活性，不能全面體現偏高嶺土的填充效應和活性效應。最佳摻量下，其3 d活性指數不小于90%，7 d活性指數不小于95%，28 d活性指數不小于105%，90 d與28 d抗壓強度比不小于120%。

2)采用流動度比來表征偏高嶺土的流動性操作方便，數據波動小，摻量為10%時，流動度比不小于85%。

[1] 余 強，曾俊杰，范志宏，等.偏高嶺土和硅灰對混凝土性能影響的對比分析[J].硅酸鹽通報，2015，33(12)：3134-3139.

[2] 程書凱,王桂明,水中和,等.偏高嶺土改性混凝土性能研究[J].混凝土與水泥制品,2015(7):15-18.

[3] S Barbhuiya,P Chow,S Memon.Microstructure,hydration and nanomechanical properties of concrete containing metakaolin[J].Construction and Building Materials,2015(95):696-702.

[4] M Valipour，F Pargar，M Shekarchi，et al.Comparing a natural pozzolan,zeolite,to metakaolin and silica fume in terms of their effect on the durability characteristics of concrete:A laboratory study[J].Construction and Building Materials,2013(41):879-888.

[5] 郭文瑛,吳國林,文梓蕓,等.偏高嶺土活性評價方法的研究[J].武漢理工大學學報,2006,28(3):76-79.

[6] 徐小彬,殷素紅,楊建軍,等.偏高嶺土活性快速檢驗方法的研究[J].硅酸鹽通報,2008,27(4):690-696.

[7] 晏 錦,殷素紅,葉門康,等.偏高嶺土活性快速檢驗方法改進[J].硅酸鹽通報,2010,29(6):1313-1317.

[8] 彭軍芝.偏高嶺土膠凝活性評估[J].新型建筑材料,2014(1):50-53.

[9] 錢曉倩,詹樹林,李宗津.摻偏高嶺土的高性能混凝土物理力學性能研究[J].建筑材料學報,2001,4(1):75-78.

[11] 喻 巍.偏高嶺土對水泥石的水化產物影響機理研究[D].武漢：武漢理工大學碩士學位論文,2013.

[12] 刑 楠.偏高嶺土對水泥及混凝土性能的影響[D].北京：北京建筑工程學院碩士學位論文,2012.

Discussion on the method of activity index and mortar fluidity for metakaolin★

Ma Minchao1,2Li Shihua1,2*Li Zhangjian1,2Li Xiang1,2

(1.YunnanConstructionInvestmentHoldingGreenandHighPerformanceConcreteCo.,Ltd,Kunming650501,China;2.YunnanEngineeringResearchCenterofHighPerformanceConcrete,Kunming650501,China)

The fluidity and activity index of mortar mixed with 10% and 15% metakaolin were tested and analyzed by fixed water consumption and fixed mortar fluidity. The detection method and technical index of metakaolin was determined to provided support and basis for the local standard ofMetakaolinforConcrete.

metakaolin， activity index， mortar fluidity， detection method

2016-11-23 ★：云南省科技富民強縣計劃項目(2014EA004)

馬敏超(1965- )，男，碩士，高級工程師

李世華(1986- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2017)04-0134-03

TU411

A