文档介绍：偏高岭土抑制碱骨料反应的研究
(建筑与土木工程学院土木工程专业陈国定)
(学号:1999102229)
内容提要:本研究采用“玻璃砂浆棒法”(GMBT)分别比较硅灰、矿渣、粉、煤灰和
偏高岭土抑制碱骨料(碱-硅)反应(ASR)的情况。
关键词:偏高领土,碱骨料,碱-硅反应,抑制,玻璃砂浆棒法
教师点评:混凝土耐久性是土木工程界的一个前沿问题,而解决该问题的主要方法之一
是在混凝土中加入掺合料。高岭土在我国储量很大,但在建筑行业中还没有得到充分的利用。
研究和开发高岭土作混凝土掺合料具有非常重要的现实意义。该论文针对利用偏高岭土作为
掺合料抑制混凝土的碱骨料反应开展了研究,课题中采用的高岭土掺合料是茂名高岭土中的
下脚料,价格低廉,对环保有相当的意义,这是前人所没有做过的;采用的试验方法是一种
新型的方法玻璃砂浆棒法,可把时间缩短为原来的 1/12,可操作性强。该生进行了大量的文
献阅读工作,对所研究领域有较全面的了解。在论文工作中,该生基本知识扎实,论文条理
清晰,但由于时间比较紧,致使研究的深度不够,在反应机理方面可以再进一步深入研究。
(点评教师:邢锋,教授)
前言
近年来,掺合料在工程中大量应用导致混凝土掺合料的产量供不应求。新型掺合料-偏
高岭土就成了开发研究对象。我国高岭土储量很大,已探明的储量就有数 亿 t,目前
被广泛应用于橡胶、陶瓷、搪瓷、造纸等行业。
其是在建筑行业中;国外对偏高岭土作了较多的研究表明,偏高岭土是新一代的辅助胶凝材
料,若将之用于混凝土的制备,则可显著提高混凝土物理力学性能及耐久性能,其改善效果
可与硅灰相当;而硅灰是冶金工业收集下来的一种工业副产物,目前产量又很少,市场供应
根本不能满足日益增长的高标准工程建设的需要;我国年产量仅 5 万 t;价高,约 2000 元/
t。而其他混凝土的掺合料(粉煤灰、矿渣主要掺合料)的产量不稳定同样市场供应根本不
能满足需要,而且粉煤灰在混凝土中反应缓慢, 因而在一些早期强度有要求的一些工程上
不宜使用。矿渣也同样存在着不足,特别在高强的混凝土中采用粉煤灰和高炉渣掺合料,人
们不得不采取十分审慎的态度。
混凝土结构的设计者以往只对强度感兴趣,然而许多残酷的教训已经促使人们转向对混
凝土耐久性的重视:混凝土并不总是耐久的,它的性质在与所处的环境交互作用中发生动态
变化。这种趋势在混凝土技术发展过程中的具体体现是:人们已从追求高强、超高强混凝土
转向以强度、耐久性、施工性并重的高性能、高耐久混凝土。
碱骨料反应问题,于 1940 年被美国学者正式提出,60 年来不断在世界各地成为混凝土
工程破坏的重要原因之一。所谓碱骨料反应,是骨料中的活性矿物与混凝土中的碱性细孔溶
液之间的化学反应。由于这种反应,混凝土内部局部发生体积膨胀,使混凝土产生裂纹。严
重时会造成混凝土毁坏。混凝土中发生将来反应必须具备一下三个条件:活性骨料,水和碱
性离子。其中碱主要来源于水泥,但近年来随着外加剂的普遍应用,由此带来的碱量不可忽
视。
大量的研究结果表明,在混凝土中掺入 MK,能显著提高其早期强度和长期抗压强度、
抗弯强度及劈裂抗拉强度,抑制混凝土的碱骨料反应,提高抗硫酸盐腐蚀能力。随着 MK
掺量的提高,混凝土的流动性略有下降,因此需要适当增加高效减水利的用量。
在我国很多工业都要使用高纯度高岭土,然而就产生了大量的废料高岭土,这些废料高
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岭土对环境造成很大的污染,而且对经济损失很大。我们要改变这状况,变废为宝。这些废
料高岭土将是我们的研究对象。本次课题主要目的是参照文献资料的参数,结合当地材料和
茂名某地区的废料高岭土(广东省最大产区之一)进行试验。主要研究 MK 抑制碱骨料反
应效果及其与其他目前市场上所用的混凝土掺合料的相比较,探讨 MK 的市场利用价值。
第一章文献综述
开发高岭土的意义
近年来,偏高岭土作为高强高性能混凝土的掺合料在国外研究和应用已较普遍。传统硅
酸盐水泥是建筑工程中最基本的胶凝材料,用其做成的混凝土抗压强度高、用途广泛且成本
低廉。但是该水泥在制造过程中要消耗大量能源,因而成本较高。在近几十年里,人们使用了
许多混合材,特别是工业废渣的应用,降低了水泥的制造成本,并能改善水泥的某些性能,同时
又保护了生态环境。基于环境保护这一观点,工业废渣如矿渣、粉煤灰等的利用得到了鼓励,
而曾被广泛使用的天然火山灰及烧粘土质混合材的使用量在下降。但稻壳灰、硅灰、或钙质
填充料(如石灰石)、窑灰以及偏高岭土(Metakaolin-MK)则是近十几年来研究