偏高嶺土火山灰效應(yīng)試驗(yàn)研究

張東磊

摘 要：以水灰比和偏高嶺土摻量為變量，對(duì)45個(gè)70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體混凝土砂漿試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，借助火山灰效應(yīng)量化指標(biāo)反應(yīng)偏高嶺土的火山灰活性。試驗(yàn)結(jié)果表明：偏高嶺土的火山灰效應(yīng)貢獻(xiàn)率隨著偏高嶺土摻量的增加而先呈現(xiàn)增大后減小的趨勢(shì)，其最佳摻量介于10%到20%之間；偏高嶺土的火山灰效應(yīng)貢獻(xiàn)率隨著水灰比的增大而呈現(xiàn)單調(diào)減小的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：偏高嶺土；砂漿；水灰比；火山灰效應(yīng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

偏高嶺土是以高嶺土為原料，經(jīng)歷高溫后形成的無(wú)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(qiáng)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(qiáng)度、抗?jié)B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(duì)混凝土各項(xiàng)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(qiáng)度計(jì)算偏高嶺土的火山灰活性，以期為工程實(shí)踐提供參考。

1 試驗(yàn)概況

1.1 原材料

采用P·O 42.5級(jí)水泥；砂為普通河砂；石子為碎石，粒徑5-15 mm；試驗(yàn)用水為自來(lái)水；偏高嶺土由安徽澤成新型材料科技有限公司生產(chǎn)，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(shè)計(jì)15組配合比，每組配合比成型3個(gè)70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方體試塊，測(cè)其28d抗壓強(qiáng)度。采用NJ-160B型水泥凈漿攪拌機(jī)，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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d。

1.3 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

加荷速率為0.5 MPa/s，[3]抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式見(jiàn)式（1）。

1.4 火山灰效應(yīng)量化指標(biāo)

由火山灰效應(yīng)貢獻(xiàn)率P將火山灰效應(yīng)量化，其計(jì)算公式如下：[4，5]

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表。

2.2 摻量對(duì)偏高嶺土火山灰效應(yīng)的影響

偏高嶺土摻量與其火山灰效應(yīng)貢獻(xiàn)率的關(guān)系曲線見(jiàn)圖1。

由圖1可知，偏高嶺土的火山灰效應(yīng)貢獻(xiàn)率隨著偏高嶺土摻量的增加而先呈現(xiàn)增大后減小的趨勢(shì)。這是因?yàn)閾饺肫邘X土后，由于其極強(qiáng)的火山灰活性，混凝土抗壓強(qiáng)度迅速增加，但是當(dāng)偏高嶺土的摻量過(guò)大時(shí)，由于其細(xì)度僅為水泥的百分之一，故其比表面積遠(yuǎn)大于水泥，導(dǎo)致其具有很大的吸水率，導(dǎo)致混凝土過(guò)于黏稠，而且其本身也不會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)，從而不利于砂漿強(qiáng)度的發(fā)展，[6]故根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，取其最佳摻量范圍為10%-20%。

2.3 水灰比對(duì)偏高嶺土火山灰效應(yīng)的影響

圖2所示為水灰比與偏高嶺土火山灰效應(yīng)貢獻(xiàn)率的關(guān)系曲線。

由圖2可知，偏高嶺土的火山灰效應(yīng)貢獻(xiàn)率隨著水灰比的增大而呈現(xiàn)單調(diào)減小的趨勢(shì)。出現(xiàn)此現(xiàn)象可能與混凝土內(nèi)部微孔的分布有關(guān)，水灰比較大時(shí)，混凝土砂漿內(nèi)部微孔較多且較大，故偏高嶺土的火山灰活性不易體現(xiàn)出來(lái)，當(dāng)水灰比較小時(shí)，砂漿內(nèi)部微孔較少且較小，從而易于偏高嶺土火山灰活性的體現(xiàn)，故若想要充分利用偏高嶺土的火山灰活性，應(yīng)盡量減小水灰比。

3 結(jié)論

（1）偏高嶺土的火山灰效應(yīng)貢獻(xiàn)率隨著偏高嶺土摻量的增加而先呈現(xiàn)增大后減小的趨勢(shì)，其最佳摻量介于10%到20%之間。

（2）偏高嶺土的火山灰效應(yīng)貢獻(xiàn)率隨著水灰比的增大而呈現(xiàn)單調(diào)減小的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李云峰，王宣卜，馬健棟，等.偏高嶺土對(duì)水泥膠砂力學(xué)性能的影響[J].中國(guó)科技論文，2018，13（1）：60-63.

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[3]GB/T 50081—2002.普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].中華人名共和國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)部，2002.

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