偏高岭土在水泥溷凝土中的应用研究现状

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1、偏高岭土在水泥混凝土中的应用研究现状邓岗，胡江(云南省建筑科学研究院昆明650223)摘要：简要介绍了偏高岭土的组成和特性，并对偏高岭土的反应机理和在水泥混凝土中的应用进行了介绍，偏高岭土具有许多优异性能，是一种具有广阔发展前景的功能矿物掺合料。关键词：偏高岭土；混凝土性能；矿物掺合料0引言型的化学组成如表1所示。表1偏高岭土的化学成分偏高岭土(Metakaolin)是高岭土在适当温度下检验项目Si02A【3FeNaCaOMsoK20脱水后形成的无定形无水硅酸铝⋯。高岭土在600～百分含量，％46～5

2、238～46<1．5(1．0<1．0(0．5<1．0900℃之间进行热处理，使高岭土中存在于硅氧四1．2物理性能面体和铝氧八面体结构间的OH一基脱去，这种脱偏高岭土的密度一般在2．5～2．7g／cm，；颜色为白去OH一基的高岭土．虽然仍能保持原先的层状结色或亚白色，粉色，灰色；堆积密度0．4~0．6g／cm。构．但其原子间的排列已发生较大的位错，形成1．3火山灰活性了以无定形过渡相为特征的物质，即偏高岭土。偏高岭土的火山灰活性主要是指其对Ca(OH)：这种偏高岭土呈现热力学介稳状态，因此，具有的吸收能

3、力。在混凝土中，硅酸盐水泥水化时会产生较高的反应活性。大量的Ca(OH)：，而混凝土中存在的大量Ca(OH)：是偏高岭土对Ca(OH)：有较高的吸收能力。人混凝土抗侵蚀性低，耐久性差的主要原因之一，们利用偏高岭土这种性能将其用作混凝土和砂浆也是水泥饰面砂浆产生斑点的重要原因。高活性的矿物掺合料，以克服硅酸盐水泥因水化过程中偏高岭土具有强烈吸收Ca(OH)的能力，表2列产生Ca(OH)：而引起的耐久性差，特别是抗硫酸举了几种不同矿物掺合料的火山灰活性【l1。盐性能低下的问题，以及GRC(玻璃纤维增强水∞

4、瑚泥制品)的耐久性差．一些抹面砂浆表面形成难看表2几种不同矿物掺合料的火山灰活性的白色斑点．以及在用水泥砂浆粘贴的石材或瓷矿物掺合料火山灰活性mgCa(0H)，g高炉矿渣砖中流淌出的斑痕等问题。粉煤灰偏高岭土在碱(Na+，K+，OH一)存在的情况下，硅灰硅氧四面体和铝氧四面体会发生聚合反应，逐渐煅烧矾土形成三维连续网络结构。人们利用这种性能开发煅烧纸浆废液了一系列新材料和新用途。如被誉为新一代绿色高活性偏高岭土胶凝材料的土聚水泥，重金属和核废料的固结剂，克服碱骨料反应(ASR)的混凝土外加剂，防火涂普

5、通硅酸盐水泥(OPC)与偏高岭土(AS：)的化料，耐火材料改性添加剂，合成4Ao沸石等。学反应式如下：OPC+H~O—csH+CH(水泥水化过程)1偏高岭土的特性AS+cH+H20一c2ASH8+CSH(火山灰效应)偏高岭土作为1种用于水泥混凝土中的矿物式中：C为CaO；H为H2O；A为Al203；S为掺合料，主要具有以下一些物理化学特性：SiO2。1．1化学组成由于偏高岭土具有良好的火山灰活性，为配偏高岭土主要以无定形结构形式存在，其典置具有高耐久性混凝土提供了理想的技术途径。7遭懒寺匀2D，o年第

6、期1．4碱激发活性高性能混凝土。用于耐火材料，尤其是耐火浇注偏高岭土中处于介稳状态的无定形硅铝化合料中，可以部分代替硅灰或仅一AI：0微粉，配置物在含NaOH，KOH，Na2SiO3，K2SiO3等碱性物高性能低水泥耐火浇注料。质的水溶液中会发生解聚到再聚合的胶凝过程。1．6优良的涂抹性能偏高岭土中的硅氧四面体和铝氧四面体在碱存在具有微米级颗粒的高活性偏高岭土．对OH一的情况下．发生聚合反应，由初始的单聚体、双基有良好的亲合力，在配制砂浆或涂抹料时，加聚体、三聚体逐渐发展为三维空间的网络结构，入少量偏

7、高岭土，可以明显改善施工性能。使材料产生强度。这种胶凝性的强弱，取决于高1．7耐热和防火性能岭土中SiO：和Alo在碱性溶液中的可溶性，一偏高岭土的主要成分是无定形Al：o。和SiO，般把这种性能称为偏高岭土的碱激发活性圜其耐火度大于等于1580'：C，而且在加热过程中不20世纪70年代末，法国Joseph．Davidovits教会发生诸如因晶形转化引起的体积变化。授在对古建筑的研究过程中发现，耐久性好的古用碱激发的偏高岭土。具有低的导热系数建筑物中有架状结构的硅铝酸盐化合物存在．与[0．24～0．3

8、8W／(m·k)】和优良的涂抹性，开发绿色构成地壳的物质结构相似．即为含有大量硅铝链无机防火涂料前景可观。的“无机聚合物”，并称之谓土壤聚合物(Geopolymer)，2偏高岭土在水泥混凝土中的应用在此基础上，Davidovits教授将偏高岭土用碱激活2．1偏高岭土与硅酸盐水泥的反应的方法，开发了一类新型胶凝材料，即土聚水泥偏高岭土加入硅酸盐水泥中，与水泥水化产(Geopolymericcement)。由于土聚水泥使用大量排物Ca(OH)：发生反应，生成