小偏高岭土成分对混凝土抗碳化性能的提升--
偏高岭土成分对混凝土抗碳化性能的提升
引言
混凝土作为土木工程中不可或缺、用途最为广泛的建筑材料，在其耐久性、施工性、强度等方
面均进行了大量的研究[1-3],尤其是混凝土的耐久性问题已经成为世界各国材料科学工作者不断
研究、探索的重要课题。混凝土从浇筑时候起就受到碳化、碱骨料反映、冻害、盐害等破坏，
其中碳化现象最为常见。混凝土被碳化之后，混凝土的碱度降低，导致结构的延性下降。已经
有研究表明[4]:混凝土的孔隙越小、密实度越高、碱性物质含量越大，抗碳化性能越好。混凝
土的碳化是一种化学腐蚀[5], 可 以从混凝土的组分方面入手进行改性研究，目前研究者们用偏
高岭土作为矿物掺和料和胶凝材料，制备高性能混凝土已经取得了进展[6-8],经研究发现，用碱
激发偏高岭土能形成一种新型碱胶凝材料，这种材料是一种高活性火山灰材料，其火山灰活性
与硅灰类似，故也可以作为矿物掺合料[9-10].因此，使用偏高岭土作为混凝土掺合料是改善混
凝土性能的新思路。
广西高岭土的储量十分丰富，偏高岭土是将纯细高岭土进行剥片处理后再进行煅烧处理后的产
物，其应用主要在涂料、造纸、塑料、橡胶、高级耐火材料等领域，也有将偏高岭土作为矿物
掺合料掺入混凝土中的实验报告[11-13],然而将偏高岭土掺入混凝土中作为提高其抗碳化性能方
面的相关研究实验却极少；因此，为了有效提高混凝土的抗碳化性能并充分利用广西高岭土含
量丰富的特点，在制备混凝土的成分上添加经过剥片、煅烧处理后的偏高岭土，并测试其碳化
指数，以探究偏高岭土成分对混凝土抗碳化性能的影响。
1 试验方法
1. 1 原材料本试验用海螺牌 P·Ⅱ42.5 Ⅱ型水泥，偏高岭土，选用 级粉煤灰，矿渣粉，聚羧酸减水
剂（减水率不宜低于 20% ），标准石英砂，粗骨料采用 5 mm~20 mm 的石灰石矿，混凝土拌合
用水采用实验室自来水，水质符合技术要求。
1. 2 试件制作及试验方法首先将纯细高岭土进行自然剥片、水洗、过滤、烘干处理后放在行星
球磨机的不锈钢罐内研磨2 h. 将研磨后的偏高岭土置于SX-12-16 型高温炉中，煅烧高岭土粉
末，得到剥片后的偏高岭土。为了研究混凝土的抗碳化性能，在水胶比为0.3 的情况下，根据
粉煤灰和偏高岭土不同掺量，设计了多组混凝土，具体配合比见表 1. 根据规范标准 GBT50082-
2009 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》规定，混凝土试件尺寸采用 100
mm×100 mm×300 mm,3 块为一组，成型后 24 h 后拆模，采用标准养护，自然养护 60 d.试件在
试验前 2 d 从标准养护室取出，然后在 60 ℃ 温度下烘48 h,烘干处理后，使试件沿长度方向的
侧面暴露， 其余表面用加热的石蜡密封，暴露的侧面沿长度方向用铅笔画出间隔 10 mm 的平
行线，作为碳化深度的测量点。在进行试验时，将处理后的试件暴露的侧面向上，放入加速碳
化箱中进行 CO2 浓度碳化，设计温度在（20±5 ℃）范围内，相对湿度为（70±3）%,分别在碳
化的时间为3 d,7 d,14 d,21 d,28 d,42 d,56 d 时用酚酞指示剂法测试其碳化深度。
2 结果与讨论
图1~ 图4 分别展示了矿物掺合料总掺量为 40%,35%,30%,25%时，偏高岭土掺量对混凝土碳化
深度的影响。从图1~ 图4 可得出，随着偏高岭土含量的增加，混凝土的抗碳化性能也相应的
提高。这是因为偏高岭土作为掺合料，其作用机理主要有化学反应性、界面增强性、微集料效
应和增塑效应等。其中偏高岭土中的活性主要是通过其中的 A12O3 和SiO2 与CaO 通过水化反
应进行，混凝土的碱含量会降低；界面增强性是因为偏高岭土填充界面处的孔隙，增强了其界
面性，改善了混凝土界面的薄弱区；微集料效应是指偏高岭土填充在浆体的空隙中提高密实
度；增塑效应是指偏高岭土具有增加浆体的流动性作用，用于以改善浆体的流动性。而且试验
中的偏高岭土经过剥片处理后，使得粒径更小，与没有剥片的偏高岭土相比更有助于填充。
从图1~ 图4 也可以看出，在矿物掺合料比例在40%,35%,30%,25%情况下，前期碳化速度比较
快，但随着时间的延长，后期混凝土的碳化速度会有所下降。这是因为偏高岭土和粉煤灰都是
具有潜在活性的火山灰掺和料，由具有活性的 SiO2 和A12O3 组成的，在水化反应中，SiO2 和
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偏高岭土成分对混凝土抗碳化性能的提升引言混凝土作为土木工程中不可或缺、用途最为广泛的建筑材料，在其耐久性、施工性、强度等方面均进行了大量的研究[1-3],尤其是混凝土的耐久性问题已经成为世界各国材料科学工作者不断研究、探索的重要课题。混凝土从浇筑时候起就受到碳化、碱骨料反映、冻害、盐害等破坏，其中碳化现象最为常见。混凝土被碳化之后，混凝土的碱度降低，导致结构的延性下降。已经有研究表明[4]:混凝土的孔隙越小、密实度越高、碱性物质含量越大，抗碳化性能越好。混凝土的碳化是一种化学腐蚀[5],可以从混凝土的组分方面入手进行改性研究，目前研究者们用偏高岭土作为矿物掺和料和胶凝材料，制备高性能混凝土已经...
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作者：闻远设计
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