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偏高岭土对大掺量石灰石粉水泥抗氯离子渗透性能的影响

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铁道科学与工程学报 2023年第10期20卷 3779-3788页

作者：苏运辉徐家兴张立刚张禛庆彭建伟周晓丰郑克仁中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司新疆乌鲁木齐830011 安徽中铁工程材料科技有限公司安徽合肥230000

石灰石粉替代部分水泥熟料能有效降低水泥的碳排放,但大掺量石灰石粉会降低水泥基材料抗氯离子渗透性能。偏高岭土的掺入可显著改善石灰石粉水泥体系的抗氯离子渗透性能,然而改善机理暂不明确。为了揭示偏高岭土对大掺量石灰石粉水泥抗... 详细信息

石灰石粉替代部分水泥熟料能有效降低水泥的碳排放,但大掺量石灰石粉会降低水泥基材料抗氯离子渗透性能。偏高岭土的掺入可显著改善石灰石粉水泥体系的抗氯离子渗透性能,然而改善机理暂不明确。为了揭示偏高岭土对大掺量石灰石粉水泥抗氯离子渗透性能的改善作用,应用热力学模拟方法预测多组分胶凝体系水化物相组成(体积比),并基于模拟结果设计大掺量石灰石粉的复合胶凝材料组成。采用吸水率、电通量法表征混凝土试件的抗氯离子渗透性能,结合基体孔隙结构、物相组成分析抗氯离子渗透性的改善原因。研究结果表明:热力学模拟能够较好地预测偏高岭土-石灰石粉-水泥复合胶凝体系的水化物相组成。加入偏高岭土后,尽管由于稀释效应使得基体总孔隙率有所增大,但火山灰反应增加了水化硅酸钙凝胶数量,细化了孔径分布;且增加的水化硅酸钙凝胶增强了对碱离子的吸附作用,显著降低孔溶液中离子浓度,从而极大地降低混凝土的电通量,使得水泥石的抗氯离子渗透性能得到显著提升。在石灰石粉掺量为25%的条件下,掺入10%偏高岭土后试件的24 h吸水率和6 h电通量分别下降了约67.2%和90.3%。掺加偏高岭土后,通过细化孔径分布、增强C-S-H凝胶的吸附作用等多个方面改善了石灰石粉水泥基材料抗氯离子渗透性能。

关键词：偏高岭土石灰石粉热力学模拟电通量抗氯离子渗透性

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偏高岭土对水化硅酸镁水泥结构与性能的影响

建筑材料学报 2022年第2期25卷 117-123页

作者：王梓涵毕万利房卉张婷婷滕莹雪辽宁科技大学材料与冶金学院辽宁鞍山114051 辽宁科技大学科大峰驰镁建材研究院辽宁鞍山114051 大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024

将偏高岭土引入水化硅酸镁水泥中并测定其抗压强度、pH值,同时研究其物相组成和微观结构.结果表明:偏高岭土掺量小于10%时,可以提高水化硅酸镁水泥的28 d抗压强度,其中偏高岭土掺量为8%时,水化硅酸镁水泥的28 d抗压强度提高了60.9%;偏... 详细信息

将偏高岭土引入水化硅酸镁水泥中并测定其抗压强度、pH值,同时研究其物相组成和微观结构.结果表明:偏高岭土掺量小于10%时,可以提高水化硅酸镁水泥的28 d抗压强度,其中偏高岭土掺量为8%时,水化硅酸镁水泥的28 d抗压强度提高了60.9%;偏高岭土中的Al_(2)O_(3)参与了反应,导致体系的水化程度增大,偏高岭土掺量为8%时体系的水化程度最大,质量损失比空白组高3.08%;偏高岭土会导致水化硅酸镁水泥体系的pH值升高,随着偏高岭土掺量的增加,硅灰溶解量减少,影响了水化硅酸镁的生成.

关键词：偏高岭土水化硅酸镁水泥微观结构水化硅酸镁水化硅酸镁铝

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偏高岭土对钢渣水泥基胶凝材料的改性效应

非金属矿 2022年第5期45卷 48-51,56页

作者：邓威张杰熊惠明王维清黄阳西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621010 固体废物处理与资源化教育部重点实验室四川绵阳621010

以川南高岭石型硫铁尾矿为原料,通过煅烧、球磨制备了不同细度偏高岭土(MK);加入少量钢渣(SS),制备偏高岭土-钢渣水泥基胶凝材料。考察MK细度、掺量及MK与钢渣复掺对胶凝材料的影响,并通过X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)表征,研究了... 详细信息

以川南高岭石型硫铁尾矿为原料,通过煅烧、球磨制备了不同细度偏高岭土(MK);加入少量钢渣(SS),制备偏高岭土-钢渣水泥基胶凝材料。考察MK细度、掺量及MK与钢渣复掺对胶凝材料的影响,并通过X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)表征,研究了偏高岭土-钢渣水泥基胶凝材料的水化性能。结果表明,在一定粒度范围内,MK粒径对胶凝材料强度影响显著,其中掺入15%的800目(15μm)MK胶凝材料28 d抗压强度较未掺MK提高13.6%;MK掺量小于25%时,其28 d抗压强度均大于纯水泥基胶凝材料;加入MK和SS不会改变胶凝材料水化产物的种类;在相同龄期内,加入MK和SS能有效促进钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H凝胶)生成并改善微观结构。

关键词：偏高岭土钢渣胶凝材料水化反应

偏高岭土对NaOH预处理橡胶混凝土力学性能的影响

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建筑材料学报 2023年

作者：姜晓东张宏李闯任永峰徐军内蒙古路桥集团有限责任公司内蒙古大学交通学院

采用掺加偏高岭土对NaOH预处理橡胶混凝土改性的方法，对改性橡胶混凝土进行力学性能试验，并结合扫描电镜试验、压汞法和热重分析探究了偏高岭土对材料孔隙结构特征和水化产物含量的影响。结果表明：掺加偏高岭土能够提高改性橡胶混凝... 详细信息

采用掺加偏高岭土对NaOH预处理橡胶混凝土改性的方法，对改性橡胶混凝土进行力学性能试验，并结合扫描电镜试验、压汞法和热重分析探究了偏高岭土对材料孔隙结构特征和水化产物含量的影响。结果表明：掺加偏高岭土能够提高改性橡胶混凝土水化产物的生成量，改善骨料与胶凝材料界面过渡区质量，细化橡胶混凝土孔隙结构，减少内部孔隙率，进而提高橡胶混凝土各力学性能指标。其中改性橡胶混凝土力学性能随偏高岭土掺量的增加先上升后下降，当掺量为15%时力学性能提升最显著。

关键词：偏高岭土 NaOH预处理橡胶混凝土力学性能界面过渡区孔隙结构

偏高岭土和混杂纤维对UHPC体积形变的影响研究

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偏高岭土和混杂纤维对UHPC体积形变的影响研究

作者：黄钰格中南林业科技大学

学位级别：硕士

随着建筑材料的不断革新,超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)应运而生。硅灰作为UHPC中不可或缺的一种补充胶凝材料,储存量小且价格高,还会促进基体收缩发展从而提高开裂风险,所以迫切需要寻找一种高活性低成本的补... 详细信息

随着建筑材料的不断革新,超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)应运而生。硅灰作为UHPC中不可或缺的一种补充胶凝材料,储存量小且价格高,还会促进基体收缩发展从而提高开裂风险,所以迫切需要寻找一种高活性低成本的补充胶凝材料替代硅灰。掺入纤维可以有效减缩,为了弥补单一种类纤维不能多层次发挥抑制收缩作用的缺点,混杂纤维成为当前研究趋势。因此,本文系统研究了偏高岭土和混杂纤维对UHPC体积形变的影响规律,揭示了二者减缩作用机理,建立了关于UHPC体积形变的预测模型与成本效益评价模型,主要完成以下内容,并得出相关结论:(1)采用体积法研究不同偏高岭土替代硅灰比例、不同混杂纤维比例对UHPC自收缩性能的影响规律,得出结论:随着偏高岭土替代硅灰的比例增加,UHPC的自收缩逐渐降低,从抑制UHPC自收缩的角度,最佳偏高岭土替代硅灰比例的为75%。与纯硅灰对照组相比,不同偏高岭土掺量的试样28d时的自收缩率降低了 3.05%-16.42%,分析认为MK从层状结构吸附效应、颗粒细度填充效应、稀释作用及火山灰特性几个方面达到抑制UHPC收缩的效果。在保持纤维总体积掺量为2%的前提下,随着PVA纤维/钢纤维的比例增加,UHPC的自收缩不断增加。与纯钢纤维对照组相比,掺PVA纤维试样28d时自收缩率增加了 40.32-114.52%。(2)采用长度法研究偏高岭土和混杂纤维对UHPC总收缩性能的影响规律,得出结论:在不同环境湿度中UHPC样品的总收缩率在早期迅速发展,并且随着干燥龄期的推移其变化曲线逐渐平缓。随着偏高岭土替代硅灰比例增加,UHPC的总收缩均呈先减小后增大的趋势,MK50组总收缩较小。在不同环境湿度下,随着混杂纤维中PVA纤维掺量增加UHPC总收缩呈先减小后增大趋势,PVA2组即PVA纤维体积掺量为1%时,混杂纤维对UHPC减缩效果最好。纤维对UHPC总收缩的抑制效果从大到小排序为:混杂纤维>PVA纤维>钢纤维。通过对UHPC总收缩进行分离,确定自收缩在整个收缩过程中均占主导作用,约是干燥收缩2倍。(3)对自收缩与总收缩试验结果进行多维拟合,分别建立了体积形变、龄期与MK/PVA纤维掺量之间的预测模型,相关系数较高表示此模型能很好地描述三者之间的关系,且实验散点与曲面吻合度较高说明所建立关于UHPC自收缩与总收缩预测模型整体精度较好。(4)建立了掺偏高岭土和混杂纤维UHPC成本收益模型。采用熵权法,引入了制备成本、碳排放、能源消耗、成本-强度等多个指标,分别以水胶比、偏高岭土替代率、PVA纤维替代率为影响因素对13个评价对象进行成本效益评价,得出结论:偏高岭土替代硅灰、PVA纤维替代钢纤维在降低UHPC成本上具有优势,尤其是混杂纤维比单掺钢纤维具有显著经济性。偏高岭土实验组的综合评分随着MK替代硅灰比例增加而增加,且替代率达到75%时综合性能最优。

关键词：超高性能混凝土偏高岭土混杂纤维体积形变

偏高岭土增强石灰-水泥固化淤泥的耐久性研究

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岩土力学 2020年第4期41卷 1146-1152页

作者：谈云志柯睿陈君廉吴军邓永锋三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 中国地质大学工程学院湖北武汉430074 东南大学交通学院江苏南京211189

淤泥富含有机质,分解后产生腐殖酸,进而影响淤泥固化效果。仅掺入12%水泥固化淤泥,当标准养护期超过60 d,其强度不增反减。联合掺入3%石灰和12%水泥,固化淤泥的pH值持续180 d处于10.5以上;无侧限抗压强度由750 kPa(养护期28 d)提升到150... 详细信息

淤泥富含有机质,分解后产生腐殖酸,进而影响淤泥固化效果。仅掺入12%水泥固化淤泥,当标准养护期超过60 d,其强度不增反减。联合掺入3%石灰和12%水泥,固化淤泥的pH值持续180 d处于10.5以上;无侧限抗压强度由750 kPa(养护期28 d)提升到1500 kPa(120 d),说明借助石灰营造强碱性环境,可以提高水泥固化淤泥的强度;但养护到180 d后,其强度又降到1250k Pa;钙离子浓度变化规律表明,这是由于腐殖酸溶蚀水泥和石灰的水化胶结物所致。借助偏高岭土卓越的火山灰反应能力,掺入3.0%偏高岭土,提升石灰(3%)-水泥(12%)固化淤泥的耐久性,发现180 d养护期内,其强度始终处于增长趋势,究其原因是偏高岭土富含无定形硅、铝氧化物,具有快速捕获氢氧化钙溶液中钙离子的能力,形成稳定的胶结物,而且不易受腐殖酸的侵蚀作用,证明偏高岭土能够有效提升石灰-水泥固化淤泥长期强度。

关键词：淤泥腐殖酸偏高岭土有机质含量耐久性

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偏高岭土协同石灰钝化红黏土水敏性的机制

岩土力学 2020年第7期41卷 2207-2214,2282页

作者：谈云志胡焱曹玲邓永锋明华军沈克军三峡大学特殊土资源化利用宜昌市重点实验室湖北宜昌443002 东南大学岩土工程研究所江苏南京211189 宜昌鸿乾环保建材有限公司湖北宜昌443100

红黏土水敏性强,添加石灰等碱性材料处治后,能获得即刻的改良效果,但由于红黏土呈弱酸性,石灰改良后其长期性能会衰减。为提高石灰稳定红黏土(简称La+L)的长期性能,添加偏高岭土(4%)协同石灰(5%)稳定红黏土(简称La+L+MK),改善其水敏性和... 详细信息

红黏土水敏性强,添加石灰等碱性材料处治后,能获得即刻的改良效果,但由于红黏土呈弱酸性,石灰改良后其长期性能会衰减。为提高石灰稳定红黏土(简称La+L)的长期性能,添加偏高岭土(4%)协同石灰(5%)稳定红黏土(简称La+L+MK),改善其水敏性和酸-碱互损作用。制备8种初始含水率的压实试样(初始孔隙比相同),养护到预定时间后开展无侧限抗压强度试验,同时,测定试样的钙离子浓度、电导率和pH值。结果表明:初始含水率为26%左右时,改良土的无侧限抗压强度最高,初始含水率偏高或偏低都不利于改良土的强度增长。究其原因,试样偏干时,缺少水分,石灰水化不充分,不能形成游离态钙离子,无法进行火山灰反应,颗粒之间无法形成胶结;试样偏湿时,火山灰反应形成的胶结强度不及过量水分引起的基质吸力丧失量。试样的钙离子浓度和电导率变化规律,证实了以上原因解释的猜想。当然,添加偏高岭土后,能够显著改善偏湿状态下的石灰土强度。即使浸水饱和后,相对石灰改良土,也能够保持较高的强度,充分证明偏高岭土能够有效降低石灰土水敏性,提高其耐久性。偏高岭土直接提供了大量硅、铝氧化物,且将土体pH值降到有利于硅、铝氧化物溶解的碱性范围,加速火山灰反应,缓减或抑制石灰-红黏土的互损作用。

关键词：偏高岭土石灰稳定红黏土酸-碱互损作用水敏性钙离子浓度

偏高岭土在人造水硬性石灰修复砂浆中的应用研究

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硅酸盐通报 2023年第12期42卷 4351-4359,4367页

作者：顾立龙商怀帅吴亚月孟维广侯关豪青岛理工大学土木工程学院青岛266033

为研制一种适用于历史建筑修复的绿色无机修复材料,本文基于青岛多栋砖砌体结构历史建筑黏结材料的XRD测试结果,通过掺偏高岭土制备了基于人造水硬性石灰的修复砂浆,测试了人造水硬性石灰砂浆的流动度、凝结时间、质量损失率、干燥收缩... 详细信息

为研制一种适用于历史建筑修复的绿色无机修复材料,本文基于青岛多栋砖砌体结构历史建筑黏结材料的XRD测试结果,通过掺偏高岭土制备了基于人造水硬性石灰的修复砂浆,测试了人造水硬性石灰砂浆的流动度、凝结时间、质量损失率、干燥收缩率以及力学性能等指标,研究了偏高岭土对人造水硬性石灰砂浆的影响。结果表明:偏高岭土可降低人造水硬性石灰砂浆的流动度,缩短凝结时间,降低收缩率,提高抗压强度及黏结强度。当掺量为5.0%和7.5%(质量分数)时,人造水硬性石灰砂浆的56 d抗压强度分别提升了66.8%和94.3%,黏结强度分别提升了22.2%和25.9%。采用XRD和SEM对材料的微观结构进行测试分析发现,偏高岭土能使人造水硬性石灰砂浆性能提升的主要原因是偏高岭土中的活性SiO_(2)和Al_(2)O_(3)与石灰发生直接反应并消耗Ca(OH)_(2),促进了水泥水化,增强了水化产物与骨料间的黏结力。

关键词：偏高岭土水硬性石灰修复砂浆历史建筑物理力学性能微观结构

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偏高岭土对理化复合法处理淤泥浆强度的影响

华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第10期49卷 1-6页

作者：董超强章荣军苗雨郑俊杰华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074

探究偏高岭土(MK)掺入或替代部分水泥后,经理化复合法处理的淤泥强度贡献率是否等同或优于纯水泥固化淤泥.通过开展十字板剪切试验讨论MK掺量和MK替代比对理化复合法处理疏浚淤泥强度贡献率的影响规律.结果表明:当水泥掺量较大时,在理... 详细信息

探究偏高岭土(MK)掺入或替代部分水泥后,经理化复合法处理的淤泥强度贡献率是否等同或优于纯水泥固化淤泥.通过开展十字板剪切试验讨论MK掺量和MK替代比对理化复合法处理疏浚淤泥强度贡献率的影响规律.结果表明:当水泥掺量较大时,在理化复合法处理淤泥浆中加入少量的MK,处理后的淤泥强度贡献率不会随之改变;此外,不同MK替代比对理化复合法处理后淤泥强度贡献率影响显著,当MK替代比为20%时,淤泥强度贡献率最大,与之对应MK和水泥的最优掺量比约为6%:24%.

关键词：淤泥浆理化复合法偏高岭土强度贡献率含水率