膨润土在塑性混凝土中的作用机理及应用现状.pdf

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1、膨润土在塑性混凝土中的作用机理及应用现状晏海霞1，姜磊2(1．湖南城市学院土木工程系，湖南益阳413000；2．苏州中材非金属矿工业设计研究院，江苏苏州215151)摘要：本文介绍了塑性混凝土和膨润土的基本性质，膨润土在塑性混凝土中的作用机理，对比了塑性混凝土和一般(刚·I'2-)混凝土的差别，重点概述了近年来我国在塑性混凝土领域内的试验研究和实际应用现状。关键词：塑性混凝土；膨润土；机理；性能中图分类号：TU528文献标识码：B文章编号：1672—4011(2010)03—0019一02O概述塑性混凝土是以膨润土、粘土等掺和材料取代普通混凝土中的部分水泥，有时还根据需要掺加粉

2、煤灰、减水剂等外加剂，经过搅拌、浆体浇筑、凝结而成的低强度、低弹性模量的防渗材料，是一种介于粘土与普通混凝土之间的柔性建筑材料。作为胶凝材料的膨润土和粘土可以同时掺加，也可以只掺加其中的一种。塑性混凝土主要作为防渗材料，用于大坝工程、大坝围堰工程、大坝除险加固工程及结构基础工程的防渗体中。塑性混凝土是最近十余年发展起来的一种新型柔性防渗材料，其主要优势在于弹性模量低、极限变形大、弹强比小，适应变形能力强，克服了常规(刚性)混凝土允许变形小、应力集中、易产生裂缝的缺陷，很适合于水利工程中作为大坝基础的防渗体。膨润土又称斑脱岩、膨土岩，具有良好的吸水性、膨胀性、胶结性、分散性、触变

3、性及阳离子交换性等，其主要矿物成分是蒙脱石，主要化学成分为Si02、AI：0，、H：0及少量的Fe203、Mn02、Mgo、CaO、磁0、Na：O、Ti02等。由于我国膨润土产地和成因等变异性较大，因此各地膨润土的蒙脱石含量、蒙脱石层间阳离子种类和数量以及非黏土矿物杂质(如石英、长石、方解石等)含量差异较大⋯。膨润土应用广泛，可在化学工业中作催化剂载体、干燥剂；在农业中可作土坡改良剂、农药载体，在建筑业中可用做涂料和混凝土的增塑剂等。膨润土能够吸附8倍一15倍于本体积的水量，吸水后体积膨胀几倍至十几倍。利用其吸水膨胀特性，以提高预填骨料混凝土的各项性能。膨润土的主要类型有钙基膨

4、润土和钠基膨润土。我国已探明膨润土储量的90％以上为钙基膨润土，其余的主要为钠基膨润土。与钠基膨润土相比，钙基膨润土性能较差，但由于数量庞大，价格便宜，目前的塑性混凝土所使用的膨润土主要为钙基膨润土。膨润土在混凝土中作用的机理有多种解释，一般都认为在水泥水化过程中，水化产物针状钙矾石与膨润土中的蒙脱石较好地结合在一起，蒙脱石层状结构的剥离能有效地填充水泥水化过程中的孔隙，蒙脱石含量高的膨润土，在水泥砂浆中所产生的孔隙也较少；膨润土中蒙脱石的含量越高，脱去结构水所需的温度也越高，这表明蒙脱石也参与了水泥水化反应，并与水化产物紧密结合在一起形成更加致密的结构，从而有助于改善塑性混凝

5、土的力学性能，提高材料的整体防渗能力‘21。1试验研究方法由于膨润土的独特性质能够在塑性混凝土中起到增塑作用，改善混凝土的机械性能，因此有人做了大量的试验工作。张涛，潘家锋等胆J，选用325级普通硅酸盐水泥，河南信阳钠基膨润土和山东高阳钠基膨润土，作为主要的试验材料。分别考察了不同膨润土掺量和不同膨润土种类等条件对混凝土的机械性能的影响，实验证明蒙脱石含量高的膨润土，对水泥砂浆抗折强度和抗压强度有明显贡献；随膨润土掺量的增加，膨润土水泥砂浆不同龄期的抗折强度、抗压强度均呈降低的趋势，并且水泥砂浆28d压折比呈降低趋势。高丹盈，严克兵等旧J，选用普通硅酸盐425号水泥，山东高扬钙

6、基膨润土厂生产和四JiI乐山的钠基膨润土，在配合比为水：水泥：粘土：膨润土：砂为340：90：180：70：685的条件下，分别别考察了两种类型膨润土的塑性混凝土的各项性能的综合比较。掺入钠基膨润土的塑性混凝土的抗压强度、劈拉强度、抗折强度、渗透系数、相对渗透系数和弹性模量都要比掺人钙基膨润土的塑性混凝土高，除渗透性结果外，其余均是钙基膨润土塑性混凝土的两倍以上。这主要是钠基膨润土在物理化学性质和工艺性能上比钙基膨润土优越引起的。膨润土的粒度、胶质价、膨胀倍和吸蓝量等主要指标影响膨润土对塑性混凝土的增强机理。膨润土的粒度越小，胶质价、膨胀倍和吸蓝量越高，其分散性、亲水性和膨胀性

7、越好，对塑性混凝土强度的提高越明显。李杰，杜应吉等H1通过在混凝土中单掺和混掺黏土、膨润土、粉煤灰、橡胶粉等量替换基准混凝土中的水泥，然后进行密度、抗压强度、抗拉强度及弹性模量的对比试验，探讨了混凝土性能随掺和料变化的规律。试验结果表明：混凝土的密度、抗压强度、抗拉强度及弹性模量都随掺和料掺量的增加而有所降低，且不同掺和料对其影响程度也有所不同，其中橡胶粉部分取代黏土掺入混凝土中对降低混凝土弹性模量较为显著。表明在塑性混凝土中膨润土可作为一种有效的添加料，能够减少有限的水泥用量，但不能大量代