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)

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偏高嶺土的活性指數(shù)與膠砂流動(dòng)性的檢測(cè)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(dòng)度方法,對(duì)摻10%和15%偏高嶺土的活性指數(shù)與膠砂流動(dòng)性進(jìn)行了檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，確定了具體的檢測(cè)方法及技術(shù)指標(biāo)，為《混凝土用偏高嶺土》地方標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了依據(jù)。

偏高嶺土，活性指數(shù)，膠砂流動(dòng)度，檢測(cè)方法

0 引言

偏高嶺土具有較高的火山灰活性，被稱為超級(jí)火山灰，添加到混凝土中可顯著提高混凝土的強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、耐久性和耐腐蝕性，實(shí)現(xiàn)混凝土的高性能化[1-4]。偏高嶺土在國(guó)外已成為一種廣泛使用的混凝土礦物摻合料，法國(guó)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(guī)范和一致性標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)在偏高嶺土的作用機(jī)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(tái)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，限制了偏高嶺土在高性能混凝土中的推廣應(yīng)用。

偏高嶺土作為新一代高性能混凝土摻合料，流動(dòng)性指標(biāo)和活性指數(shù)兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)特別重要，流動(dòng)性指標(biāo)直接影響混凝土的工作性，而活性指數(shù)直接影響混凝土的力學(xué)性能。因此，偏高嶺土的流動(dòng)性指標(biāo)和活性指數(shù)的科學(xué)合理確定極其重要。目前國(guó)內(nèi)外研究偏高嶺土活性的測(cè)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(qiáng)度測(cè)試法等[5-8]。膠砂齡期強(qiáng)度測(cè)試法是檢測(cè)礦物摻合料活性的一種主要檢測(cè)方法，已被廣泛推廣應(yīng)用。目前，檢測(cè)礦物摻合料膠砂活性指數(shù)主要有固定用水量法和固定膠砂流動(dòng)度法兩種方法，膠砂流動(dòng)性的檢測(cè)評(píng)價(jià)方法主要有需水量比和流動(dòng)度比兩種方法。

本文結(jié)合云南省地方標(biāo)準(zhǔn)《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(dòng)度兩種方法對(duì)偏高嶺土的膠砂流動(dòng)性與活性指數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，旨在通過(guò)檢測(cè)對(duì)比分析和大量檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，確定偏高嶺土的膠砂流動(dòng)性與活性指數(shù)檢測(cè)方法及技術(shù)指標(biāo)，為標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)合理制定提供支撐和依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

1)偏高嶺土：選取云南天鴻高嶺礦業(yè)有限公司偏高嶺土，其化學(xué)成分見(jiàn)表1，物理性能及粒徑指標(biāo)見(jiàn)表2。

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

表1 偏高嶺土的化學(xué)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(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表4。

1.2 試驗(yàn)方法

表2 偏高嶺土的物理性能

表3 水泥的物理力學(xué)性能

表4 高效減水劑的技術(shù)指標(biāo)

1)偏高嶺土的膠砂流動(dòng)性。

采用需水量比和膠砂流動(dòng)度比來(lái)評(píng)價(jià)偏高嶺土的膠砂流動(dòng)性，兩種方法的膠砂配比見(jiàn)表5。膠砂流動(dòng)度的測(cè)定按GB/T 2419—2005水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)。采用需水量比時(shí)，調(diào)整膠砂用水量使受檢膠砂流動(dòng)度控制在比對(duì)膠砂流動(dòng)度的±5 mm之內(nèi)。

表5 評(píng)價(jià)膠砂流動(dòng)性的膠砂配比

2)偏高嶺土的活性指數(shù)及90 d與28 d抗壓強(qiáng)度比。

偏高嶺土的活性指數(shù)及90 d與28 d抗壓強(qiáng)度比試驗(yàn)方法參照J(rèn)G/T 486—2015混凝土用復(fù)合摻合料進(jìn)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(dòng)度法時(shí)，采用聚羧酸高性能減水劑調(diào)整受檢膠砂，使受檢膠砂的流動(dòng)度與比對(duì)膠砂流動(dòng)度值之差在±5 mm范圍內(nèi)，并在膠砂用水中扣除聚羧酸高性能減水劑的含水量。

2 結(jié)果與討論

2.1 偏高嶺土的膠砂流動(dòng)性參數(shù)

采用需水量比和膠砂流動(dòng)度比來(lái)表征偏高嶺土對(duì)砂漿流動(dòng)性的影響,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 兩種方法的膠砂流動(dòng)性試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

由表6可知，采用需水量比評(píng)價(jià)時(shí)，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(dòng)度比評(píng)價(jià)時(shí)，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(dòng)度比都可以評(píng)價(jià)偏高嶺土對(duì)膠砂流動(dòng)性能的影響，兩種方法各有優(yōu)劣。膠砂流動(dòng)度比試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)量較小，可以較快獲得評(píng)價(jià)指標(biāo)，重復(fù)試驗(yàn)誤差小，但不能定量評(píng)判偏高嶺土對(duì)需水量變化的大小。需水量比試驗(yàn)次數(shù)較多，數(shù)據(jù)離散性較大，且不同試驗(yàn)者進(jìn)行試驗(yàn)的誤差大。因此，為快速獲得評(píng)價(jià)指標(biāo)，提高可操作性，降低試驗(yàn)誤差，建議采用流動(dòng)度比來(lái)表征偏高嶺土對(duì)膠砂流動(dòng)度的影響，摻量為10%，流動(dòng)度比應(yīng)不小于85%。

2.2 偏高嶺土的活性指數(shù)

一些文獻(xiàn)研究表明，偏高嶺土的摻量在15%左右，混凝土的強(qiáng)度提高較為顯著[9，10]，這主要是因?yàn)樵诨炷林袚礁咝阅軠p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(shí)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(shí)際應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)，由于摻合料的巨大市場(chǎng)空間，市場(chǎng)上存在部分“摻假”摻合料，摻合料中摻入部分具有早強(qiáng)成分的激發(fā)劑，導(dǎo)致?lián)胶狭显鐝?qiáng)強(qiáng)度滿足要求，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，甚至倒縮，這種現(xiàn)象在60 d或90 d齡期較為凸顯。因此，試驗(yàn)平行選取三種P.O42.5水泥為比對(duì)樣，采用固定用水量和固定膠砂流動(dòng)度兩種方法檢測(cè)摻10%和15%偏高嶺土的活性指數(shù)及90 d與28 d抗壓強(qiáng)度比，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 兩種方法的試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果 %

采用固定用水量法檢測(cè)偏高嶺土活性操作簡(jiǎn)便易行，不受外加劑的影響，不同的操作者進(jìn)行試驗(yàn)的誤差較小。而采用固定流動(dòng)度法檢測(cè)偏高嶺土活性時(shí)，需要采用外加劑進(jìn)行調(diào)整，試驗(yàn)次數(shù)較多，需采用由特定的外加劑廠家生產(chǎn)的基準(zhǔn)外加劑，才能保證數(shù)據(jù)的可比性，不利于實(shí)際操作，且不同的試驗(yàn)者檢測(cè)數(shù)據(jù)存在偏差。由表7可知，采用固定流動(dòng)度法檢測(cè)偏高嶺土活性較采用固定用水量檢測(cè)的活性高，主要是外加劑的摻入提高了砂漿的密實(shí)度。因此，為快速檢測(cè)偏高嶺土活性，且排除外加劑對(duì)偏高嶺土活性的影響，建議采用固定用水量來(lái)檢測(cè)偏高嶺土的活性，為確保偏高嶺土具有穩(wěn)定的強(qiáng)度增長(zhǎng)性能，偏高嶺土的90 d與28 d抗壓強(qiáng)度比應(yīng)不小于120%。

采用固定用水量法對(duì)比檢測(cè)了50余批次偏高嶺土，其活性檢測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。

表8 固定用水量下偏高嶺土的活性檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表8的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，根據(jù)我省偏高嶺土的品質(zhì)和特性，建議采用摻量10%的偏高嶺土來(lái)表征其活性指數(shù)，偏高嶺土各齡期的活性指數(shù)應(yīng)滿足：3 d活性指數(shù)應(yīng)不小于90%，7 d活性指數(shù)應(yīng)不小于95%，28 d活性指數(shù)應(yīng)不小于105%。

3 結(jié)語(yǔ)

1)采用固定用水量法進(jìn)行偏高嶺土活性檢測(cè)操作簡(jiǎn)便易行，誤差小，且不受外加劑的影響，10%時(shí)摻量下活性指數(shù)最大，偏高嶺土摻量較高時(shí)，膠砂密實(shí)度降低，不能更好評(píng)價(jià)偏高嶺土的活性，不能全面體現(xiàn)偏高嶺土的填充效應(yīng)和活性效應(yīng)。最佳摻量下，其3 d活性指數(shù)不小于90%，7 d活性指數(shù)不小于95%，28 d活性指數(shù)不小于105%，90 d與28 d抗壓強(qiáng)度比不小于120%。

2)采用流動(dòng)度比來(lái)表征偏高嶺土的流動(dòng)性操作方便，數(shù)據(jù)波動(dòng)小，摻量為10%時(shí)，流動(dòng)度比不小于85%。

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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(qiáng)縣計(jì)劃項(xiàng)目(2014EA004)

馬敏超(1965- )，男，碩士，高級(jí)工程師

李世華(1986- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2017)04-0134-03

TU411

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