偏高岭土改性海工混凝土的若干问题研究

不同温度下偏高岭土对油井水泥抗压强度影响的研究张浩;符军放;冯克满;赵琥;陈凡斌;王永松【摘要】The influence of three kinds of metakaolins with different particle sizes on compressive strength of oil cement was investigated from 30 ℃ to 110 ℃ is presented. The experiment results showed that the particle size, the mixing amount and the curing temperature all have impacts on compressive strength of oil cement When mixing metakaolin in oil cement, the range of particle size, the mixing amount and the using temperature should be emphasized. If out of this range, the improvement to compressive strength of oil cement became weak, even to impair the compressive strength.%以3种不同粒径的偏高岭土样品为考察对象,在30℃-110℃范围内研究了偏高岭土对油井水泥强度的影响.研究结果表明,偏高岭土的粒径、掺量以及养护温度均会对油井水泥的强度产生影响.在油井水泥中掺入偏高岭土,应注意其适合的粒径、掺量及温度的使用范围,超出此适用范围.偏高岭土对油井水泥抗压强度的改善作用减弱,甚至还会降低油井水泥的抗压强度.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)017【总页数】4页(P4278-4280,4284)【关键词】偏高岭土;油井水泥;温度;强度【作者】张浩;符军放;冯克满;赵琥;陈凡斌;王永松【作者单位】中海油田服务股份有限公司油田化学事业部油田化学研究院,燕郊065201;中海油田服务股份有限公司油田化学事业部油田化学研究院,燕郊065201;中海油田服务股份有限公司油田化学事业部油田化学研究院,燕郊065201;中海油田服务股份有限公司油田化学事业部油田化学研究院,燕郊065201;中海油田服务股份有限公司油田化学事业部油田化学研究院,燕郊065201;中海油田服务股份有限公司油田化学事业部油田化学研究院,燕郊065201【正文语种】中文【中图分类】TE256.6偏高岭土(Metakaolin，简称MK)是由高岭土(Al2Si2O3(OH)4)经过高温煅烧处理后得到的。

偏高岭土的研究现状及展望
王立久;李明;王宝民
【期刊名称】《建材技术与应用》
【年(卷),期】2003(000)001
【摘要】简要介绍了偏高岭土的反应机理和在国内外的研究现状.同时对偏高岭土的研究进行了展望,提出因麦特林水泥原料丰富,污染小,加工简单,性能优越,其应用前景广阔,应对其加强研究.
【总页数】4页(P16-19)
【作者】王立久;李明;王宝民
【作者单位】大连理工大学土木系,辽宁,大连,116023;大连理工大学土木系,辽宁,大连,116023;大连理工大学土木系,辽宁,大连,116023
【正文语种】中文
【中图分类】TU52;TQ172.1
【相关文献】
1.国内外高岭土资源和市场现状及展望 [J], 尤振根
2.我国高岭土市场现状及展望 [J], 吴铁轮
3.橡胶及塑料填料用高岭土表面改性技术研究现状及展望 [J], 杜鑫;郑水林
4.我国高岭土资源开发现状及展望 [J], 王涛;朱燕娟;张伟;薛新民
5.高岭土开发利用现状及展望 [J], 晓园
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第28卷第5期2021年10月兰州工业学院学报Journal of Lanzhou Institute of TechnologyVol.28No.5Oct.2021文章编号：1009-2269（2021）05-0024-05偏高岭土和稻壳灰对自密实混凝土力学性能影响黄薇（宜春交通投资集团有限公司，江西宜春336000）摘要：为研究偏高岭土和稻壳灰对自密实混凝土力学性能的影响，分别以5%、10%、15%的偏高岭土和10%、15%、20%的稻壳灰替代部分水泥，制备了16种不同配合比的自密实混凝土试件，研究了新拌自密实混凝土的工作性和硬化后自密实混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度，并对其微观结构进行了对比分析.结果表明：新拌混凝土和易性随着偏高岭土和稻壳灰的掺入逐渐降低；自密实混凝土的28d抗压强度和劈裂抗拉强度随着偏高岭土替代水泥比例的增加逐渐增加，随着稻壳灰替代水泥比例的增加逐渐减小；当偏高岭土和稻壳灰协同使用时，可以显著改善混凝土的微观结构，两者掺量分别为10%时，形成的C-S-H凝胶致密且分散，自密实混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度最大.关键词：自密实混凝土；偏高岭土；稻壳灰；力学性能;微观结构中图分类号:TU528文献标志码:A自密实混凝土是一种高流动性混凝土,浇筑过程中无需振捣，在自重作用下能够自由填充模板[1].与普通混凝土相比，自密实混凝土需要添加大量的水泥作为填料，以改善混凝土的流动性，而水泥在制造过程中会产生大量废气，这会造成严重的环境污染[2].偏高岭土由高岭土高温煅烧脱水形成,具有较高的火山灰活性,其主要成分为小2。

3和SiO2,在常温常压下即可与水泥水化生成的Ca（OHL反应生成C-S-H等水化产物.Erhan等发现偏高岭土替代一定比例水泥可以显著提高混凝土强度[3].稻壳作为稻谷的副产品，燃烧后稻壳灰可以作为水泥基材料的矿物掺合料[4].武肖雨等的研究表明，将稻壳灰掺入混凝土中可以有效改善混凝土性能,降低混凝土成本[5].王收等认为稻壳灰提高混凝土强度的原因在于微集料效应和二次水化反应，当稻壳灰掺量为10%时,混凝土抗压强度达到最大值[6].综上所述,偏高岭土和稻壳灰在普通混凝土中的应用已有大量研究，但是目前关于偏高岭土和稻壳灰同时作为水泥替代物在自密实混凝土中协同使用的研究较少.因此，本文以5%、10%、15%的偏高岭土和10%、15%、20%的稻壳灰替代部分水泥,分别研究偏高岭土和稻壳灰对新拌自密实混凝土工作性和不同龄期自密实混凝土力学性能的影响,以期为偏高岭土和稻壳灰在自密实混凝土中的工程化应用提供参考.1原材料及试验方法1.1原材料水泥为P-O42.5级水泥，其性能参数如表1所示.偏高岭土选用山西忻州某公司生产的偏高岭土.稻壳灰选取廊坊市某生物质能发电厂在600~ 800°C内焚烧的稻壳灰.水泥、偏高岭土和稻壳灰的化学组成如表2所示.细骨料选用细度模数2.65的天然河砂，表观密度2860kg/m3.粗骨料为卵石，表观密度2620kg/m3,最大粒径为9.5mm.外加剂采用聚羧酸高性能减水剂，密度为0.62g/ cm3,pH值为10.水为自来水.收稿日期：2021-06-03作者简介：黄薇（1993-）,女，江西宜春人，助理工程师.第5期黄薇:偏高岭土和稻壳灰对自密实混凝土力学性能影响・25・表1水泥的性能参数密度/(g-cm-2)比表面积/(m2-kg_1)烧失量/%标准稠度用水量/%3.2353.4 2.3526.2凝结时间/min初凝终凝121203表2水泥、偏高岭土和稻壳灰的化学组成%类型SiO Al2O3Fe2O3MgO CaO Na2O K2O SO3水泥21.9 5.1 3.9 1.563.50.40.6 1.6偏高岭土52.143.8 1.60.30.20.10.20.1稻壳灰92.40.60.40.3 1.20.1 1.40.1 1.2试验方案以质量分数为5%、10%、15%的偏高岭土和10%、15%、20%的稻壳灰替代部分水泥，分别研究偏高岭土和稻壳灰对新拌自密实混凝土工作性和不同龄期自密实混凝土力学性能的影响•试验水胶比为0.55,具体的配合比如表3所示•表3自密实混凝土配合比kg/m3编号水泥水偏高岭土稻壳灰粗骨料细骨料减水剂/%C0400220——670900 1.5 C138022020—670900 1.5 C236022040—670900 1.5 C334022060—670900 1.5 C4360220—40670900 1.5 C5340220—60670900 1.5 C6320220—80670900 1.5 C73402202040670900 1.5 C83202202060670900 1.5 C93002202080670900 1.5C103202204040670900 1.5C113002204060670900 1.5C122802204080670900 1.5C133002206040670900 1.5C142802206060670900 1.5C152602206080670900 1.5 1.3试验方法按照JTG3420—2020(公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》和EFNARC UK—2002Specifica­tion and Guidelines for Self-compacting Concrete，通过坍落扩展度试验、J环扩展度试验、V型漏斗试验和和L型仪试验对新拌自密实混凝土的工作性进行测试，并对养护28d自密实混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度进行测试.2结果与讨论2.1新拌自密实混凝土的工作性新拌自密实混凝土的工作性能参数见表4，可以看出：随着偏高岭土和稻壳灰替代水泥比例的增加,J环扩展度和L型仪试验值均逐渐减小，新拌混凝土通过V型漏斗的时间逐渐增加，表明随着偏高岭土和稻壳灰的掺入，自密实混凝土的和易性逐渐降低•这是由于偏高岭土和稻壳灰均具有较高的比表面积和反应活性，其会吸附更多的自由水,进而减小了新拌混凝土的流动性•此外，随着偏高岭土和稻壳灰替代水泥比例的增加，新拌混凝土的含气量基本保持不变.表4新拌自密实混凝土工作性测试结果编号J环扩展度L型仪V型漏斗含气量/m m试验值试验值/s/% C0726 1.007.2 3.68C17100.907.6 3.72C26900.868.3 3.58C36780.829.5 3.63C47060.907.8 3.82C56850.868.7 3.96C66740.819.3 3.74C76990.898.2 3.67C86920.878.6 3.86C96780.859.0 3.69C106850.868.7 3.75C116730.849.2 3.81C126680.829.7 3.73C136710.839.5 3.77C146630.829.9 3.59C156550.8010.2 3.722.2硬化自密实混凝土的力学性能2.2.1抗压强度图1为单掺偏高岭土和稻壳灰自密实混凝土的28d抗压强度，可以看出：偏高岭土替代水泥时，自密实混凝土的28d抗压强度随着偏高岭土替代比例的增加而增加，与对照组C0的抗压强度(41.6MPa)相比,C3组的抗压强度(51.2MPa)提高了23.1%,分析其原因是因为偏高岭土在胶凝体系中发挥了较强的火山灰效应和填充效应，形成了・26・兰州工业学院学报第28卷较为稳定的水化产物，改善了自密实混凝土的微观结构,进而提高了其强度；当稻壳灰替代水泥时,随着稻壳灰替代率的增加，自密实混凝土的28d抗压强度逐渐减小，与对照组C0相比,C4组的抗压强度（43.4MPa）提高了4.3%,C5组和C6组的抗压强度均低于对照组，表明当稻壳灰替代自密实混凝土中的水泥的比例超过10%时,会对其强度产生不利影响.图1偏高岭土和稻壳灰单掺对自密实混凝土抗压强度的影响图2为偏高岭土和稻壳灰复掺后自密实混凝土的28d抗压强度，可以看出：复掺后的自密实混凝土的28d抗压强度均大于对照组C0,说明通过偏高岭土和稻壳灰同时替代水泥,可以显著提高自密实混凝土的抗压强度,且当偏高岭土和稻壳灰替代水泥的比例分别为10%时,28d抗压强度最大,与C0组相比，自密实混凝土的抗压强度提高了26.6%；但是当偏高岭土替代水泥的比例一定时,自密实混凝土的抗压强度随着稻壳灰替代水泥比例的增加而减小，究其原因是因为稻壳灰中含有大量的SiO2,具有较好的火山灰活性；当掺量适当时，水泥熟料水化后生成的氢氧化钙能促进火山灰反应；当掺量过多时,未反应或残留的稻壳灰在硅酸盐沉淀中分层,导致水泥砂浆整体性降低，从而降低其抗压强度[7-9].2.2.2劈裂抗拉强度图3为单掺偏高岭土和稻壳灰自密实混凝土的28d劈裂抗拉强度，可以看出：掺加偏高岭土的自密实混凝土的劈裂抗拉强度均大于未掺偏高岭土的自密实混凝土,且随着偏高岭土掺量的增加,自密实混凝土的劈裂抗压强度逐渐增加；相比于对照组C0,偏高岭土替代水泥的比例为5%、10%、15%时，自密实混凝土的劈裂抗拉强度分别提高了7.7%,15.5%,26.9%；自密实混凝土的劈裂抗压强度随着稻壳灰的掺入逐渐减小，但是C4组和C5组的劈裂抗压强度仍大于对照组，说明适量掺入稻壳灰有利于提高自密实混凝土的劈裂抗拉强度.60roCO C7C8C9CIO Cll C12C13C14C15编号图2偏高岭土和稻壳灰复掺对自密实混凝土抗压强度的影响.5.O.5.O.5.O.53.3.2.2.LLO.O'­CO C2C3C4C5C6编号图3偏高岭土和稻壳灰单掺对自密实混凝土劈裂抗拉强度的影响图4为偏高岭土和稻壳灰复掺后自密实混凝土的28d劈裂抗拉强度,由图4可知，偏高岭土和稻壳灰复掺后自密实混凝土的28d劈裂抗拉强度和复掺后混凝土的抗压强度具有相同的变化趋势.复掺后的自密实混凝土的28d劈裂抗拉强度均大于对照组C0,说明通过偏高岭土和稻壳灰同时替代水泥,可以显著提高自密实混凝土的劈裂抗拉强度.当偏高岭土的掺量为5%时，自密实混凝土的劈裂抗拉强度随着稻壳灰掺量的增加先增加后减小；当偏高岭土的掺量为10%和15%时，自密实混凝土的劈裂抗拉强度随着稻壳灰替代水泥比例的增加而减小，其中偏高岭土和稻壳灰的替代水泥的比例均为10%时，自密实混凝土的劈裂抗拉强度最大.这是因为当偏高岭土和稻壳灰的掺量较小时,第5期黄薇:偏高岭土和稻壳灰对自密实混凝土力学性能影响・27・二者均具有较好的火山灰活性和填充效应，可以有效提高浆体和界面过渡区的密实度，但是当掺量过大时，浆体中会夹杂未反应的稻壳灰薄弱层，这会对自密实混凝土的强度造成不利影响[10].图4偏高岭土和稻壳灰复掺对自密实混凝土劈裂抗拉强度的影响2.3微观结构SEM电镜分析通过扫描电镜观察空白对照组C0及偏高岭土和稻壳灰复掺自密实混凝土,微观结构如图5所示，可以看出：图5(a)中对照组C0有大量的孔隙,水泥水化产物较为稀疏;而图5(b)〜(f)中的胶凝材料水化产物较致密,这也是复掺偏高岭土和稻壳灰后自密实混凝土强度显著增加的原因；图5(c)中形成的C-S-H凝胶致密且明显分散，微观结构变得更加均匀和致密，这表现为C10组的28d抗压强度和劈裂抗拉强度最大;对比图5(d)~(e)发现，当稻壳灰替代水泥的比例超过10%时,未反应或残留的稻壳灰在硅酸盐沉淀中分层,微观结构中存在细小的孔隙,导致水泥砂浆整体性降低，进而导致混凝土强度降低[9].3结论1)自密实混凝土的和易性随着偏高岭土和稻壳灰的掺入逐渐降低，含气量基本保持不变.2)随着偏高岭土替代比例的增加，自密实混凝土的28d抗压强度和劈裂抗拉强度逐渐增加；稻壳灰替代水泥的比例超过10%时，会对自密实混凝土的强度产生不利影响.3)偏高岭土和稻壳灰同时替代水泥,可以显著提高自密实混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度,当偏高岭土和稻壳灰替代水泥的比例均为10%时，自密实混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度最大.4)自密实混凝土中掺加适量的偏高岭土和稻壳灰可以有效改善混凝土的微观结构，增加混凝土密实度，进而改善其力学性能.(e)C12组⑴C13组图5掺加偏高岭土和稻壳灰的自密实混凝土微观结构参考文献：[1]刘俊霞，刘盼，张茂亮，等•粉煤灰自密实混凝土物理力学性能研究进展[J].混凝土,2020(11)：8-11,15.[2]P•库马尔•梅塔，保罗•J•M•蒙蒂罗.混凝土微观结构、性能和材料[M].欧阳东,译.北京：中国建筑工业出版社,2016.[3]Erhan G,Mehmet G,Kasim M.Improving strength,dr­ying shrinkage,and pore structure of concrete usingmetakaolin[J].Materials and Structures,2008,41(5):17-25.[4]刘钺,蓝志宇.稻壳灰对高强混凝土力学性能和耐久性影响评价[J].福建建筑,2020(8):127-130.[5]武肖雨，刘杰胜,付弯弯，等.高低温稻壳灰对水泥砂浆性能的影响[J].武汉轻工大学学报,2021,40(2):34-39.[6]王收，白延杰,李明勋.不同掺量稻壳灰对高强度混凝土力学性能的影响[J].公路,2021,66(1)：283-287.[7]王刚.掺稻壳灰/硅灰混凝土的性能研究[J].混凝土与水泥制品,2021(2)：101-104.-28-兰州工业学院学报第28卷[8]周澳成，刘宜思.稻壳灰喷射混凝土的研究现状[J].[10]张继华，董云，蒋洋，等.稻壳灰与高岭土掺料对再生四川建材,2020,46(4)：5.细骨料混凝土性能的影响[J].科学技术与工程, [9]陈斌，李碧雄,汪知文.多种掺合料复掺对混凝土力学2018,18(13)：294-298.性能影响研究[J].混凝土世界,2019(6)：72-75.Effect of Metakaolin and Rice Husk Ash on Mechanical Properties ofSelf-compacting ConcreteHUANG Wei(Yichun Communications Investment Group Co.,Ltd.,Yichun Jiangxi336000,China)Abstract:In order to study the effect of metakaolin and rice husk ash on the mechanical properties of self-com­pacting concrete，16kinds of self-compacting concrete specimens were prepared where cement was replaced by weight in three proportions of5，10and15%by metakaolin and10%，15%and20%by rice husk ash，respec­tively.The workability of freshly mixed self-compacting concrete and the compressive strength and splitting tensile strength of hardened self-compacting concrete were studied.The microstructure of the self-compacting concrete was compared and analyzed.The results show that the workability of fresh concrete gradually decreases with the incorporation of metakaolin and rice husk ash.The28d compressive strength and splitting tensile strength of self­compacting concrete gradually increase with the increase of the proportion of metakaolin instead of cement，and gradually decrease with the increase of the proportion of rice husk ash instead of cement.When metakaolin and rice husk ash are used synergistically,the microstructure of concrete can be significantly improved.When the content of the two is10%，the C-S-H gel formed is dense and dispersed.Self-compacting concrete has the high­est compressive strength and splitting tensile strength.Key words:self-compacting concrete；metakaolin；rice husk ash；mechanical properties；micro-structure(责任编辑:杨春玲)。

碱激发偏高岭土—矿渣复合胶凝材料体积稳定性研究碱激发偏高岭土—矿渣复合胶凝材料体积稳定性研究摘要：随着工业的快速发展和城市建设的加速推进，对于新型环保建材的需求日益增加。

本研究以碱激发偏高岭土和矿渣作为原料，探究了碱激发偏高岭土—矿渣复合胶凝材料的体积稳定性，通过一系列实验分析了其物理力学性能、水化反应特性以及体积收缩和膨胀特性。

研究结果表明，此复合胶凝材料具有较好的体积稳定性，可以满足建筑工程的需求。

1. 引言随着资源的不断消耗和环境问题的日益凸显，绿色环保已成为当前建筑材料研究的热点。

碱激发偏高岭土和矿渣作为新型环保原材料，其复合胶凝材料具有很好的发展前景。

本研究旨在探究碱激发偏高岭土—矿渣复合胶凝材料的体积稳定性，为其在建筑工程中的应用提供依据。

2. 实验材料与方法2.1 材料本实验采用的原料有：碱激发偏高岭土、矿渣以及水。

其中，碱激发偏高岭土具有较高的土壤颗粒黏性和吸水性能，而矿渣是一种常见的工业废弃物。

2.2 实验方法首先，将碱激发偏高岭土和矿渣按照一定比例混合，并加入适量的水进行搅拌，制备成混合胶凝材料。

然后，使用标准的物理力学实验方法对复合胶凝材料进行检测，包括抗压强度、抗拉强度和抗渗透性等性能指标的测试。

此外，对材料进行水化反应特性的测定，并使用浸泡法研究了其体积收缩和膨胀的规律。

3. 实验结果与讨论3.1 物理力学性能通过实验测定，得到了复合胶凝材料的抗压强度、抗拉强度和抗渗透性等性能指标。

结果显示，该材料的抗压强度在正常范围内，抗拉强度较高，且抗渗透性良好。

3.2 水化反应特性在水化反应实验中，观察到材料在水中能够发生水化反应，并逐渐固化。

随着时间的推移，材料的强度逐渐增加，水化反应达到稳定。

3.3 体积收缩与膨胀特性研究发现，复合胶凝材料在水化过程中存在一定的体积收缩现象，但总体上，其体积变化较小，体积稳定性较好。

同时，当材料暴露在潮湿环境下时，会出现一定程度的膨胀现象，但对整体的体积稳定性影响有限。

高活性偏高岭土简介1（混凝土强度代表成份）一、高活性偏高岭土的概念高岭土是以高岭石为要紧组分的矿产（化学式是Al2O3·SiO2·H2O）。

高岭土资源要紧有两类：一类是煤系地层中比较坚硬的岩石，叫高岭岩或焦宝石；另一类是风化成因的土状岩石，如苏州土。

偏高岭土(metakaolin)是用高岭土作原料，通过选矿、配组、煅烧等工序生产的一种具有极高火山灰活性的物质，要紧成份是无定型的Al2O3和SiO2。

要紧应用领域在混凝土行业，也叫做高性能混凝土矿物外加剂（High Reactivity Meta-kaolin）。

国内有多个生产偏高岭土的厂家，由于各厂家的生产技术不同，使得偏高岭土质量不同专门大（要紧指火山灰活性），严峻阻碍了偏高岭土下游产品的性能和推行应用，因此，咱们把具有很高火山灰活性（活性指数大于110）的偏高岭土叫做高性能偏高岭土。

阻碍偏高岭土活性的要紧因素有：原料（高岭石含量和结晶程度）、选矿工艺与技术、磨矿条件（细度、颗粒结构和粒度散布）、煅烧条件（温度、时刻、气氛、升温速度、保温时刻和外加剂）。

自然界形成的高岭土原料的质量转变专门大，肉眼又很难分辨其质量的好坏，因此，产品质量快速测试技术成了产品质量操纵的关键。

焦作市煜坤矿业拥有现今最快速、最准确的快速测试技术，保障了产品质量的稳固性。

1焦作市煜坤矿业有限公司——偏高岭土专业生产厂家偏高岭土生产技术——河南省重点攻关项目成果，获河南省科技进步奖成果焦作市煜坤矿业公司企业标准（QB/YK01-2008）——全国唯一偏高岭土质量标准二、偏高岭土的用途凡是利用硅酸盐水泥的产品中，都能用得上偏高岭土，可否真正取得应用，要紧看性能价钱比。

依据初步研究和应用实践，以下产品中能够利用偏高岭本地货物。

1.高性能混凝土矿物外加剂，例如预应力混凝土、轻质混凝土、高强度混凝土、修复混凝土等。

2.特种砂浆外加剂，例如保温砂浆、防水砂浆、粘结砂浆、抹面砂浆、外墙防水腻子、单双组份聚合物水泥防水砂浆、修复砂浆、自流平砂浆等。

高岭土可行性研究报告高岭土是一种常见的矿石，以其在陶瓷、涂料、橡胶等行业中的广泛应用而闻名。

本报告主要针对高岭土在建筑材料中的可行性进行研究，以探索其在该领域中的应用潜力。

首先，高岭土在建筑材料中具有一个显著的优势，即其具有良好的吸水性能。

在建筑材料中，吸水性能是一个重要的指标，影响着材料的性能和使用寿命。

高岭土的优异吸水性能使其在水泥、水泥砂浆和混凝土中的应用具有潜力。

通过加入一定比例的高岭土，可以增加材料的吸水性能，提高其柔韧性和耐久性，从而延长材料的使用寿命。

其次，高岭土在建筑材料中还具有增稠作用。

在水泥砂浆和混凝土等建筑材料中，增稠剂是一种常见添加剂，可以改善材料的流动性和粘附性。

高岭土具有良好的增稠效果，可以在一定程度上替代传统的增稠剂，降低材料制备成本。

此外，高岭土还具有较高的抗酸性和耐腐蚀性。

在某些特殊环境下，如化学厂和污水处理厂等，建筑材料需要具备较高的抗酸性和耐腐蚀性。

高岭土的独特矿物成分使其具有较高的抗酸性和耐腐蚀性，使其在这些特殊环境中具备良好的功能。

然而，高岭土在建筑材料中也存在一些挑战和限制。

首先，高岭土的价格相对较高，相比于其它常见填料，如石粉和砂子，成本较高。

这可能会限制其在建筑材料中的大规模应用。

其次，高岭土的生产过程对环境有一定的影响，其中包括对地球表层矿物资源的开采和能源消耗等。

因此，在高岭土的应用中，需要重视环境保护，合理利用资源，减少对环境的影响。

综上所述，高岭土在建筑材料中具有一定的可行性和应用潜力。

其吸水性能、增稠作用、抗酸性和耐腐蚀性等优良特性使其成为一种理想的建筑材料添加剂。

然而，其高成本和对环境的影响需要进一步研究和解决。

因此，我们建议在未来的研究中，应重点关注高岭土的成本降低和环境友好性的提高，以推动其在建筑材料领域的广泛应用。

2021 No.10October2021年第10期10月混凝土与水泥制品CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 煤系偏高岭土对煤軒石混凝土性能的影响研究王妥辉1,潘春宇1,黄益平1,张艳芳1,张舜泉2(1.中建安装集团有限公司，江苏南京210023；2,东南大学材料科学与工程学院，江苏南京211189)摘要：为了提高煤肝石混凝土的力学与耐久性能，将煤系偏高岭土部分取代率水泥，研究了不同取代率的煤系偏高岭土对煤秆石混凝土抗压强度、劈拉强度、耐磨性和抗硫酸盐侵蚀性能的影响。

结果表明：掺加煤系偏高岭土 可显著提高煤秆石混凝土的力学性能；当煤系偏高岭土取代率为30%时，煤秆石混凝土的抗压强度和劈拉强度均最大；掺入适量煤系偏高岭土能够有效改善煤秆石混凝土的耐磨性和抗硫酸盐侵蚀性能，其最佳取代率为30%。

关键词：煤系偏高岭土；煤秆石混凝土；力学性能；耐久性能中图分类号:TU528 文献标识码：A doi:10.19761/j.1000-4637.2021.10.025.04Effect of Coal Metakaolin on Performance of Coal Gangue ConcreteWANG An-hui 1, PAN Chun-yu\ HUANG Yi-ping^, ZHANG Yan-fan^, ZHANG Shun-quan^(1.China Construction Industrial & Energy Engineering Group Co., Ltd., Nanjing 210023, China; 2.School of MaterialsScience and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China)Abstract ： To improve the mechanical properties and durability of coal gangue concrete, the effects of coal metakaolin on the compressive strength, splitting tensile strength, abrasion resistance and sulfate resistance of coal gangue concrete were studied by partially substituting cement with coal metakaolin. The results show that the incorporation of coalmetakaolin can greatly improve the mechanical properties of coal gangue concrete. When the amount of coal metakaolin is 30%, the compressive strength and splitting tensile strength of coal gangue concrete reach the maximum value. In addition,the incorporation of coal metakaolin can effectively improve the abrasion resistance and sulfate resistance of coal gangueconcrete, and the optimum content is 30%.Key words: Coal metakaolin; Coal gangue concrete; Mechanical property; Durability0前言煤肝石是采煤和洗煤过程中排放的固体废弃物，我国每年产生的煤砰石占煤炭生产量的10%~25%,年排放量超过8亿t,是我国排放量最大的工业固体废弃物之一叫 目前，我国煤砰石仍堆积如山，综合利用率很低，绝大多数煤肝石未被综合利 用叫大量的煤肝石堆积不仅造成土地资源浪费，而且严重污染周围土壤和环境回。

第42卷第9期2023年9月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol.42㊀No.9September,2023偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料性能试验研究邱㊀伟,孔德文,崔庚寅,黄莹蓥,王玲玲(贵州大学土木工程学院,贵阳㊀550025)摘要:为扩大磷石膏的综合利用,以原状磷石膏(RPG)和β-半水磷石膏(HPG)为主要原材料,利用偏高岭土(MK)和碱性激发剂(生石灰㊁水玻璃)改性制备磷石膏基复合胶凝材料㊂通过单因素试验探究MK掺量㊁水玻璃掺量及RPG和HPG的相对掺量对偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料(MKPGBM)力学性能㊁耐水性能和耐干湿性能的影响,并分析其作用机理㊂结果表明,MK㊁水玻璃及HPG掺量的增加均能有效提高MKPGBM的强度㊂MK和水玻璃掺量(以质量分数计)分别为7%~9%和21%~24%时,MKPGBM的力学性能和耐水性能最优㊂当RPG与HPG 相对掺量(质量分数比)为5ʒ5时,MKPGBM的28d抗压和抗折强度最优,分别为19.58和7.44MPa;当RPG与HPG相对掺量为6ʒ4时,MKPGBM的综合性能较优,其28d软化系数达到0.796㊂MK和掺合料的掺入能有效促进水化产物的生成并填充基体之间的孔隙,还能提高RPG内部颗粒的相互接触强度,进而达到改善磷石膏基复合胶凝材料力学性能㊁耐水性能及耐干湿性能的效果㊂关键词:磷石膏;偏高岭土;抗压强度;抗折强度;软化系数;干湿性能;微观形貌中图分类号:TU526㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)09-3267-10 Experimental Study on Performance of Metakaolin-Phosphogypsum-BasedComposite Gelling MaterialsQIU Wei,KONG Dewen,CUI Gengyin,HUANG Yingying,WANG Lingling(College of Civil Engineering,Guizhou University,Guiyang550025,China)Abstract:In order to expand the comprehensive utilization of phosphogypsum,raw phosphogypsum(RPG)and β-hemihydrate phosphogypsum(HPG)were used as main raw materials.Besides,metakaolin(MK)and alkaline activators(quicklime,water glass)were used to modify and prepare a kind of phosphogypsum-based composite gelling materials.The effects of MK content,water glass content and the relative ratio of RPG and HPG on mechanical properties, water resistance and dry and wet resistance of metakaolin-phosphogypsum-based composite gelling material(MKPGBM) were investigated by single-factor tests.The mechanism was also analyzed at last.The results show that the strength of MKPGBM can be effectively improved by increasing the content of MK,water glass and HPG.The mechanical properties and water resistance of MKPGBM are optimal when the content of MK and water glass(by mass fraction)are7%~9% and21%~24%,respectively.When the relative ratio of RPG and HPG is5ʒ5(mass fraction ratio),the28d compressive and flexural strength of MKPGBM are the best,which are19.58and7.44MPa,respectively.The overall performance of MKPGBM is better when the relative ratio of RPG and HPG is6ʒ4,and its28d softening coefficient reaches0.796.The incorporation of MK and admixtures can effectively promote the formation of hydration products and fill the pores between matrix,and can also improve the mutual contact strength of RPG internal particles,thereby improving the mechanical properties,water resistance and dry and wet resistance of phosphogypsum-based composite gelling materials. Key words:phosphogypsum;metakaolin;compressive strength;flexural strength;softening coefficient;wet and dry property;microscopic appearance收稿日期:2023-05-29;修订日期:2023-06-21基金项目:国家自然科学基金(52168027,51968009,12162009);贵州省科技计划([2020]1Y244)作者简介:邱㊀伟(1996 ),男,硕士研究生㊂主要从事土木工程材料方面的研究㊂E-mail:158****3214@通信作者:孔德文,博士,教授㊂E-mail:dwkong@3268㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷0㊀引㊀言磷石膏(phosphogypsum,PG)是湿法生产工业磷酸时排放的固体废物,其主要成分是二水硫酸钙(CaSO4㊃2H2O),每生产1t磷酸产生4~5t PG[1-3]㊂PG主要用于水泥缓凝剂㊁胶凝材料㊁石膏构件等[4-5],但PG中的多种杂质会降低复合材料的力学和耐水等性能[6],从而限制了磷石膏的推广应用㊂目前,PG在国内外的利用率都比较低,我国的综合利用率仅有40%左右,大量PG得不到有效利用,只能露天堆放[7]㊂PG的大量堆存不仅会造成水体污染及富营养化等问题,还会影响堆存地的生态环境和磷化工企业的可持续发展[8-10],所以,解决PG堆存问题及提高PG的综合利用率是目前亟待解决的问题[11]㊂地聚物(geopolymer)是由AlO4和SiO4四面体结构单元组成的具有三维立体网状结构的无机聚合物[12],具有优良的耐酸碱㊁耐火和耐高温特性,与普通硅酸盐水泥相比,地聚物的原料来源更广泛,能耗更低,CO2排放量更少[13]㊂所以国内外学者[14-15]常以地聚物的常用原料如矿渣㊁粉煤灰㊁硅灰㊁赤泥等为掺合料,制备磷石膏基复合胶凝材料,以达到大量消耗磷石膏的目的㊂研究[16-18]结果表明,单掺或者复掺矿渣㊁粉煤灰㊁硅灰等均能有效提高磷石膏基复合胶凝材料的力学性能及耐水性能,其中磷石膏-赤泥复合材料可以固定赤泥中的重金属元素,降低复合材料对环境的危害[19]㊂偏高岭土(metakaolin,MK)作为地聚物的原料之一,具有较高的火山活性,能与粉煤灰㊁矿渣等掺合料复掺制备出性能较优的复合地聚物[20]㊂Deveshan 等[21]掺入MK改性混凝土的研究表明,MK有利于提高混凝土力学强度和耐久性㊂Nabil等[22]用MK代替水泥,研究不同MK替代率对混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久性的影响,发现在不同养护环境下,混凝土的抗硫酸盐能力随MK替代率的增加而增加㊂从上述研究可以看出MK多用于混凝土的改性,而利用MK改性磷石膏制备新型磷石膏基复合胶凝材料的研究较少,且MK对磷石膏基复合胶凝材料性能影响的相关研究也比较缺乏㊂基于此,为缓解PG堆存的危害,达到低成本㊁环保㊁工艺简单且大量消耗PG的目的,本文以原状磷石膏(raw phosphogypsum,RPG)㊁β-半水磷石膏(β-hemihydrate phosphogypsum,HPG)㊁水泥为原料,掺入偏高岭土地聚物以及不同激发剂,通过力学性能㊁耐干湿性能及耐水性能测试,探究偏高岭土对磷石膏基复合胶凝材料性能的影响及作用机制,为磷石膏的实际应用推广提供一定参考㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料RPG取自贵州开磷磷石膏综合利用有限公司,在自然条件下风干,并过0.315mm孔筛,最后放入室温干燥处备用㊂HPG是RPG放入烘箱加热至160ħ过2h取出,然后密封陈化7d得到㊂图1为RPG和HPG 的XRD谱和SEM照片㊂其中图1(a)为RPG和RPG的XRD谱,可以看到RPG和HPG的物相分别为二水硫酸钙㊁半水硫酸钙以及少量的石英㊂图1(b)㊁(c)分别为RPG和HPG的SEM照片,由图可知RPG颗粒相对于HPG颗粒块状较多且粒径较大㊂MK产自山西超牌煅烧高岭土有限公司,平均粒径为10μm,28d活性指数为110㊂生石灰为市购普通生石灰,水泥为市购海螺牌P㊃O42.5普通硅酸盐水泥,水玻璃为硅酸钠溶液和氢氧化钠溶液调配而成,模数为1.4,减水剂采用聚羧酸液体高效减水剂,缓凝剂为市购普通石膏缓凝剂㊂1.2㊀配比设计干物料(除减水剂㊁缓凝剂)的总质量保持一定,其他各种掺合料(MK㊁生石灰㊁水泥)的掺量按照干物料总质量的质量分数计算,缓凝剂为各组试验HPG掺量的0.8%(质量分数),减水剂掺量为总质量的1.5%,水玻璃掺量按MK质量的质量分数计算,按标准稠度用水量确定水灰比,表1为单因素试验配合比㊂1.3㊀试验方法根据上述配合比制备浆体,浇筑到40mmˑ40mmˑ160mm水泥胶砂标准模具中,24h后拆模并进行标准养护,到达相应龄期以后参考‘建筑石膏“(GB/T9776 2008)中的测试方法测试试件的抗折㊁抗压强度;试件耐水性指标软化系数则根据‘石膏砌块“(JC/T698 2010)进行测试;耐干湿性能按‘蒸压加气混凝土性能试验方法“(GB/T11969 2020)进行测定;对于材料和试件微观形貌采用扫描电子显微镜(MERLIN, SEM)进行表征;材料的物相特征采用X射线衍射仪(Empyrean,XRD)进行分析㊂第9期邱㊀伟等:偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料性能试验研究3269㊀图1㊀RPG 和HPG 的XRD 谱及SEM 照片Fig.1㊀XRD patterns and SEM images of RPG and HPG表1㊀单因素试验配合比Table 1㊀Mix ratio of single factor testm (RPG)ʒm (HPG)Mass fraction /%MK Cement Activator (water glass)Quicklime Water reducing agent Retarder Water to ash (mass ratio)6ʒ40,1,3,5,7,915 2 1.50.80.236ʒ49150,12,15,18,21,24 1.50.80.2310ʒ0,9ʒ1,8ʒ2,7ʒ3,6ʒ4,5ʒ5915212 1.50.80.232㊀结果与讨论2.1㊀偏高岭土掺量对试件力学性能的影响图2为生石灰激发下偏高岭土掺量对试件力学性能的影响,由图2(a)看出:试件7d 抗压强度(10.48MPa)在MK 掺量为1%时较低,比空白组抗压强度(12.62MPa)降低16.96%,但随着MK 掺量增加,抗压强度又呈先上升后下降的趋势,掺量为7%时抗压强度最大,为16.86MPa;28d 抗压强度整体表现为随着MK 掺量增加而增大,MK 掺量为9%时抗压强度最大,为18.94MPa,较空白组抗压强度(13.19MPa)增大43.59%㊂由图2(b)可知,在MK 掺量为1%时,试件7和28d 抗折强度(3.88㊁3.98MPa)较空白组7和28d 抗折强度(3.97㊁4.25MPa)分别降低2.27%和6.35%,在MK 掺量为7%时,试件7和28d 抗折强度最大,分别为5.11和5.12MPa,较空白组分别增加28.71%和20.47%㊂图2表明在生石灰的激发下,MK 掺量较低时不利于偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料(metakaolin-phosphogypsum-based composite gelling material,MKPGBM)抗压㊁抗折强度的提升,但随着MK 掺量在一定范围内增加,MKPGBM 力学性能的增强,其掺量在7%~9%为宜㊂生石灰的主要成分CaO 与磷石膏的酸性杂质如可溶性P 2O 5和F -等能进行中和反应,使其转化为难溶性的Ca 3(PO 4)2和CaF 2沉淀,消除这些杂质对基体水化反应的不利影响[23]㊂生石灰可以为基体反应提供3270㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷碱性环境,碱性环境可减少浆体泌出的自由水,降低浆体泌水率;同时生石灰还可以提供部分Ca 2+,与硅质材料中的SiO 2㊁Al 2O 3发生水化反应,为MKPGBM 提供强度[24]㊂MK 的分子排列是不规则的,呈现热力学介稳状态,有很高的火山灰活性,其火山灰活性与硅灰相似[25],生石灰可以作为MK 的碱性激发剂激发其火山灰活性㊂图3为偏高岭土掺量不同时试件的SEM 照片,观察SEM 照片可知,MK 是由超细高岭土经过低温煅烧而形成的无定形硅酸铝,其粒径较细,对MKPGBM 有微集料填充效应㊂水泥和生石灰水化都会产生大量的Ca(OH)2,MK 与Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶[26],使磷石膏基胶凝材料的结构更密实,强度提升㊂当MK 的掺量较少时,Ca(OH)2与MK 的水化反应不够充分,同时部分生石灰被消耗,偏高岭土的活性与生石灰溶解杂质的优势不能充分体现,所以材料的强度较低,但是随着偏高岭土的掺量增加,生成的C-S-H 凝胶等胶凝物质增加,胶凝材料的强度明显提高㊂图2㊀生石灰激发下偏高岭土掺量对试件力学性能的影响Fig.2㊀Effect of metakaolin content on mechanical properties of specimens under excitation ofquicklime 图3㊀不同偏高岭土掺量时试件的SEM 照片Fig.3㊀SEM images of specimens with different metakaolin content 2.2㊀水玻璃掺量对试件力学性能和耐水性能的影响偏高岭土地聚物的碱性激发剂种类较多,大量学者[27-30]研究发现,水玻璃对偏高岭土地聚物的激发效果较优,但水玻璃掺量对MKPGBM 性能的影响还需进一步研究㊂图4为激发剂(水玻璃)掺量对MKPGBM 力学性能的影响㊂从图4(a)可以看出,空白对照组7和28d 抗压强度分别为11.79和11.83MPa,表明MKPGBM 无激发剂激发时,7d 以后抗压强度基本形成㊂水玻璃掺量较小时抗压强度随水玻璃掺量增加而增大,当掺量为18%时,水玻璃对MKPGBM 的激发效果不明显,7d 抗压强度仅为11.39MPa,比空白组低3.39%㊂当水玻璃掺量为24%时,试件28d 抗压强度达到19.16MPa,比空白组高61.96%㊂从图4(b)可以明显看出,随着水玻璃掺量的增加,MKPGBM 的抗折强度变化没有抗压强度明显㊂当激发剂掺量为0%时,7和28d 抗折强度分别为4.01与4.52MPa,表明无激发剂的MKPGBM 养护7d 以后抗折强度也基本形成㊂当水玻璃掺量为12%时,MKPGBM 抗折强度均略低于空白组,掺量为24%时7和28d 抗折强度又达到最大,分别为5.46和6.94MPa,说明低掺量的水玻璃不利于MKPGBM 抗折强度的提升㊂随着水玻璃掺量增加,基体中的酸第9期邱㊀伟等:偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料性能试验研究3271㊀性杂质逐渐被消耗,水化进程加速,同时MK 的火山活性被激发,与基体发生水化反应,提高了试件强度,但是当水玻璃掺量超过15%时,基体碱性增强,硅铝酸盐迅速解聚,MK 水化反应加快,生成的凝胶会包裹原料,阻止原料的水化反应,导致水化程度降低,试件强度减小㊂当水玻璃掺量超过18%时,在这种碱浓度下偏高岭土的解聚速度与反应产物的形成速度相匹配,原料的解聚与凝胶的生成逐渐均衡,试件强度也随之提高[27]㊂图4㊀水玻璃掺量对试件力学性能的影响Fig.4㊀Effect of water glass content on mechanical properties of specimens 图5为水玻璃掺量对试件耐水性能的影响,从图5(a)可以看出,随着水玻璃掺量的增加,试件的吸水率先增加后减小,在水玻璃掺量为24%时,吸水率最小,为12.17%,比空白组低5.07%㊂从图5(b)可以看出,水玻璃的掺量在12%~18%时,试件的软化系数较小,均低于空白对照组,掺量为15%时,试件的软化系数最小,为0.560,比空白组低18.70%,当掺量继续增至21%~24%,试件的软化系数增加,掺量为24%时,试件的软化系数最大,为0.695,比空白组高1%㊂由此可知,水玻璃掺量较少时是不利于MKPGBM 的力学性能以及耐水性能的提升,其掺量应大于18%㊂水玻璃的主要作用是激发MK 的火山灰活性,其次水玻璃会与磷石膏的酸性杂质反应,消除其不利影响,为基体反应提供碱性环境㊂图6为不同水玻璃掺量试件的SEM 照片,从试件的SEM 照片看出:MK 在碱性环境中能发生较强的火山灰反应,能与水泥的水化产物Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H),使材料内部的结构更加密实;随着水玻璃掺量增加,基体中的SiO 2增加,可以加快C-S-H 凝胶生成[31],提高试件的力学性能与耐水性能㊂图5㊀水玻璃对试件耐水性能的影响Fig.5㊀Effect of water glass on water resistance of specimens 2.3㊀RPG 与HPG 相对掺量对试件力学性能和耐水性能的影响图7和图8分别为水玻璃激发下RPG 与HPG 相对掺量对试件力学性能以及耐水性能的影响㊂从图7(a)可知,随着HPG 掺量增加,试件的抗压强度在7和28d 龄期下都有大幅增加,当RPG 与HPG 相对掺量为10ʒ0时,试件7d 抗压强度为1.63MPa,而在RPG 与HPG 相对掺量为5ʒ5时,试件7d 抗压强度为3272㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷16.68MPa,28d 抗压强度也从4.19MPa 增加到19.58MPa,提高了367.3%㊂分析图7(b)可知,7d 抗折强度均小于28d 抗折强度,随着HPG 掺量增加,抗折强度也有很大提高,当RPG 与HPG 相对掺量从10ʒ0增加到5ʒ5时,7d 抗折强度从0.20MPa 增加到5.52MPa,同时28d 抗折强度从0.83MPa 增加到7.44MPa,提高了796.4%㊂表明RPG 与HPG 相对掺量为10ʒ0时MKPGBM 力学性能远小于RPG 与HPG 相对掺量为5ʒ5时的力学性能㊂从图8(a)可以看出,HPG 掺量可以一定程度上降低试件吸水率,当RPG 与HPG 的相对掺量为5ʒ5时,试件吸水率比空白组降低了21.20%㊂由图8(b)可知,随着HPG 掺量增加,试件28d 软化系数相对于空白组有一定增加,其中软化系数在RPG 与HPG 相对掺量为6ʒ4时最高,为0.796㊂图6㊀不同水玻璃掺量时试件的SEM 照片Fig.6㊀SEM images of specimens with different water glasscontent 图7㊀RPG 与HPG 相对掺量对试件力学性能的影响Fig.7㊀Effects of relative ratios of RPG and HPG on mechanical properties ofspecimens 图8㊀RPG 与HPG 相对掺量对试件耐水性能的影响Fig.8㊀Effects of relative ratios of RPG and HPG on water resistance of specimens第9期邱㊀伟等:偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料性能试验研究3273㊀HPG 和RPG 的水化物CaSO 4㊃2H 2O 不具有耐水性,导致试件耐水性能较低,当RPG 相对掺量过高时试件软化系数极小或几乎为0[10]㊂试件在RPG 与HPG 相对掺量为10ʒ0时软化系数较高,主要是因为偏高岭土在水玻璃的激发下具有火山灰活性,对磷石膏有一定的改性作用,能够提高其耐水性能㊂从图1看出:RPG 的颗粒是较大的块状,颗粒堆积时会产生较大空隙,进而导致黏结性不强,宏观表现为试件的强度较低;HPG 的颗粒是体积较小的块状,RPG 与HPG 在充分混合后,HPG 的颗粒能有效填补RPG 颗粒之间的空隙,使他们的混合物更密实,进而提高试件强度㊂图9为RPG 与HPG 不同比例时试件的SEM 照片㊂从图9可以看出,HPG 水化产生的晶体会相互连接并形成固体依附在RPG 颗粒的表面,其次HPG 水化放出大量的热加快基体反应,随着HPG 增加,水化更加剧烈,大量絮状晶体形成并包裹在RPG 颗粒表面,RPG 颗粒间的空隙得到填充[32],试件的密实度得到提高,进而使试件的力学性能及耐水性得以提升㊂图9㊀不同RPG 与HPG 相对掺量时试件的SEM 照片Fig.9㊀SEM images of specimens with different relative ratios of RPG and HPG 2.4㊀水玻璃及RPG 与HPG 相对掺量对试件耐干湿性能的影响图10为不同激发剂(水玻璃)掺量试件经15次干湿循环后的溶蚀率和干湿强度系数㊂由图10(a)可以发现,当水玻璃掺量为12%时试件溶蚀率(1.67%)较空白组(1.03%)增加62.10%,当水玻璃掺量为15%时溶蚀率最小,为0.82%,较空白组降低20.40%,其后随着水玻璃掺量增加,试件溶蚀率逐渐增加㊂由图10(b)可以看出,随着水玻璃掺量的增加,试件的干湿强度系数波动比较大㊂当水玻璃掺量为18%时试件的强度系数最大,为0.984,说明适当的水玻璃掺量对试件的耐干湿性能有积极作用㊂水玻璃掺量增加,能有效增加胶凝材料基体的碱度,进而促进MK 的快速解体,并与基体中的Ca 2+反应生成C-S-H 凝胶,提高试件强度与耐干湿性能㊂当基体的碱度达到饱和时,水玻璃掺量继续增加,不能有效提高基体碱度,反而会相对减少其他掺合料的掺量,导致试件的强度及耐干湿性能降低㊂图10㊀水玻璃掺量对试件耐干湿性能的影响Fig.10㊀Effect of water glass content on dry and wet resistance of specimens 图11为不同RPG 与HPG 相对掺量试件经15次干湿循环后的溶蚀率和干湿强度系数㊂由图11(a)可3274㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷以看出:试件的溶蚀率在RPG 与HPG 相对掺量为7ʒ3时最小,为0.28%,较空白组(0.76%)降低63.20%;当RPG 与HPG 相对掺量继续增加达到6ʒ4与5ʒ5时,溶蚀率分别为0.46%和0.47%,较空白组均大幅降低,说明HPG 相对掺量增加有利于降低试件溶蚀率㊂从图11(b)可知,随着HPG 相对掺量增加,试件的干湿强度系数波动增加,当RPG 与HPG 相对掺量为5ʒ5时达到最大,为0.950,表明HPG 相对掺量增加可以有效提高试件耐干湿性能㊂HPG 水化反应生成的二水石膏晶体能有效填充到反应基体的空隙中,提高试件密实度,HPG 相对掺量越多结构越紧实㊂HPG 与水反应消耗一定自由水,同时放出大量热量加快基体反应进行,生成更多的二水石膏晶体,导致基体毛细孔数量减少,自由水侵蚀程度降低,试件的耐干湿性能得到提高㊂图11㊀RPG 与HPG 相对掺量对试件耐干湿性能的影响Fig.11㊀Effects of relative ratios of RPG and HPG on dry and wet resistance of specimens 3㊀结㊀论1)生石灰不仅可以为基体反应提供碱性环境,激发偏高岭土的火山灰活性,同时还能提供Ca 2+与基体中的硅质材料发生水化反应,为偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料提供强度㊂MK 掺量过低时不利于偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料的早期力学性能,故建议MK 的掺量为7%~9%㊂2)水玻璃模数为1.4时,随着水玻璃掺量的增加,偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料的力学性能整体呈波动上升趋势,在掺量为18%时抗压强度明显下降,而抗折强度在掺量小于12%时逐渐下降㊂此外,在水玻璃掺量为12%~18%时,试件的软化系数较空白组有显著下降;当掺量增加到21%~24%时,水玻璃的掺入更有利于试件软化系数的提高㊂3)在水玻璃的激发作用下,RPG 与HPG 的相对掺量越小对偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料力学性能的提高效果越好㊂偏高岭土-磷石膏基复合胶凝材料在RPG 与HPG 相对掺量为5ʒ5时力学性能最优,此时试件的28d 抗压强度和抗折强度分别为19.58和7.44MPa,较空白组分别提高了367.3%和796.4%㊂当RPG 与HPG 相对掺量为6ʒ4时,试件具有最优软化系数0.796㊂4)水玻璃掺量为15%时试件的干湿循环溶蚀率最小,为0.82%,掺量为18%时试件的干湿强度系数最大,为0.984㊂当HPG 与RPG 的相对掺量为7ʒ3时,试件的溶蚀率最小,为0.28%,试件的干湿强度系数在HPG 与RPG 相对掺量为5ʒ5时最大,为0.950,说明HPG 能有效提高试件的耐干湿性能㊂参考文献[1]㊀MA L,NING P,ZHENG S,et al.Reaction mechanism and kinetic analysis of the decomposition of phosphogypsum via a solid-state reaction[J].Industrial &Engineering Chemistry Research,2010,49(8):3597-3602.[2]㊀TAYIBI H,CHOURA M,LÓPEZ F A,et al.Environmental impact and management of phosphogypsum [J 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偏高岭土配制混凝土配制技术规程偏高岭土是一种特殊的土壤材料，具有较高的粘土含量和良好的黏聚力特性，在工程建设中经常被用于制作混凝土。

为了保证混凝土的质量和强度，需要遵循一定的配制技术规程。

首先，在选材方面，需要选择适宜的水泥和矿物掺合料，并对原材料进行必要的检测和分析。

同时，对于偏高岭土这种土壤材料，需要注意其含水量和含沙量等参数，以便调整混凝土配制比例。

其次，在混凝土配制过程中，需要严格按照技术规程中的配比要求进行操作，特别是要控制好水灰比和混合时间，并适当采用振捣和震动等方式提高混凝土的密实度和均匀度。

最后，在混凝土养护过程中，需要根据具体情况采取不同的养护措施，以确保混凝土的强度和耐久性。

同时还要注意在潮湿环境下预防及时防止混凝土的过早干燥、开裂等现象的发生。

总之，偏高岭土配制混凝土配制技术规程对于制作优质混凝土具有重要意义，必须严格遵循和执行。