膨润土改善塑性混凝土性能的作用
防渗墙塑性混凝土力学性能及抗渗性能研究
防渗墙塑性混凝土力学性能及抗渗性能研究摘要：防渗墙塑性混凝土是一种由粘土、膨润土等原料代替普通混凝土中的部分水泥，与水、石子、砂子等原材料经搅拌、浇筑、凝结而成的，介于土与普通混凝土之间的柔性工程材料。
塑性混凝土具有较低的弹性模量、较大的变形以及较好的抗渗性能等特性。
塑性混凝土的这些优良特性，使得塑性混凝土在水利水电工程中的防渗工程发挥了极为重要的作用。
关键词：防渗墙；塑性混凝土力学性能；抗渗性能一、塑性混凝土抗压性能的影响因素抗压性能是衡量塑性混凝土力学性能的重要指标。
材料的种类以及用量、试验条件等，都对混凝土的抗压强度有影响。
本次抗压试验，对塑性混凝土进行抗压性能的研究，探索不同因素对混凝土的抗压性能的影响规律。
对试件进行抗压性能试验，并对试验结果进行对比分析。
试验结果见表1。
表1抗压强度试验结果(一)水胶比对塑性混凝土抗压性能的影响性混凝土的抗压强度与水胶比的关系规律同普通混凝土相同，即混凝土的抗压强度随着水胶比的增大而减小。
水胶比是影响混凝土抗压强度的主要因素。
塑性混凝土的抗压性能随着水胶比的增大而降低的机理：随着混凝土的水胶比的增大，除去用于水化反应，混凝土中的自由水含量增大。
在混凝土的硬化过程中，自由水蒸发，混凝土内部不断形成空隙，造成混凝土的缺陷增多，使得塑性混凝土的抗压性能受到影响。
通过分析试验结果，可以得知，塑性混凝土的抗压强度与水胶比呈线性关系。
对试验结果进行线性回归分析，得出塑性混凝土7d龄期、28d龄期的抗压强度与水胶比之间的关系式。
(二)水泥对塑性混凝土抗压强度的影响根据试验结果，水泥的用量越大，塑性混凝土的抗压强度越大。
由下图可以看出，随着水泥用量的增大,塑性混凝土的7d龄期的抗压强度和28d龄期的抗压强度增大。
混凝土的强度的增长趋势随着混凝土龄期的增长愈发明显。
这是由于水泥用量的增加，使得胶体的强度得到提高，从而增加了塑性混凝土的抗压强度。
其原因是由于水泥为水硬性胶凝材料，即水泥遇水后，会发生水化反应，形成C-S-H等化学物质，从而形成硬化浆体。
膨润土与水泥掺比对塑性混凝土变形特性的影响
膨润土与水泥掺比对塑性混凝土变形特性的影响焦凯;党发宁;谢凯军【摘要】通过4组不同膨润土与水泥掺比(o.93,o.50,o.35,o.26)的塑性混凝土常规三轴压缩试验,研究了膨润土与水泥掺比对塑性混凝土变形特性(割线模量、峰值应变、体积变形、模强比)的影响规律.试验结果表明,随着膨润土与水泥掺比的降低,塑性混凝土峰值应变和最大体积压缩量均显著降低,即材料抗裂性和变形性能显著降低.膨润土与水泥掺比对模强比的影响规律不一致,膨润土与水泥掺比为0.93或0.50时,塑性混凝土模强比有随围压增加而先增后降的趋势;膨润土与水泥掺比为0.35或0.26时,塑性混凝土模强比表现为随围压增加而逐渐降低的趋势.最后,根据三轴试验结果整理分析了符合Duncan-Chang本构模型的塑性混凝土本构参数.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】9页(P76-84)【关键词】塑性混凝土;变形特性;三轴试验;峰值应变;膨润土【作者】焦凯;党发宁;谢凯军【作者单位】西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安710048;中国水利水电第三工程局有限公司,陕西西安710016;西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安710048;中国水利水电第三工程局有限公司,陕西西安710016【正文语种】中文【中图分类】TU502塑性混凝土是一种水泥用量少、掺入较多黏土或膨润土等材料的大流动性混凝土，它具有弹性模量低、变形能力强、抗渗性能好的特点。
由于其弹性模量可达2 000 MPa以下，是一种柔性材料，可以较好适应基础变形，同时又具有较好的防渗性，因而广泛应用于水利工程基础防渗。
自从1959年第一次应用于意大利Santa Luce大坝以来，先后在西班牙阿尔翁坝、阿根廷亚西雷塔水电站、日本见只坝、伊朗卡尔黑大坝都取得了令人满意的应用效果。
我国自1989年在北京十三陵抽水蓄能电站围堰防渗墙中首次使用塑性混凝土以来[1]，先后在福建水口电站上下游围堰、山西册田水库副坝、隔河岩水电站围堰、小浪底主坝、丹江口水库副坝、三峡工程二期围堰、红沿河核电厂取水口导流堤和施工围堰、锦屏一级水电站上游围堰、溪洛渡水电站围堰等工程中进行了实际应用[2]。
膨润土的作用
膨润土的作用
膨润土是一种矿物质，主要由蒙脱石、伊利石等矿物组成，具有良好的吸附性能、膨胀性能和保水性能。
膨润土在农业、建筑、环境工程等领域有着广泛的应用，下面将详细介绍膨润土的作用。
首先，膨润土在农业上的应用非常广泛。
膨润土可以改善土壤结构，增加土壤的孔隙度，提高土壤通透性，有利于土壤养分的吸收和植物根系的发育。
同时，膨润土还能够吸附土壤中的重金属离子和有机污染物，减少其对植物的毒害，保护农作物的生长。
此外，膨润土还可以调节土壤的酸碱度，使土壤更适合植物生长。
其次，在建筑领域，膨润土也有着重要的作用。
膨润土具有较好的黏结性和塑性，可以作为建筑材料的增强剂、填料和粘结剂使用。
添加适量的膨润土可以增加混凝土的强度和耐久性，改善混凝土的工艺性能，减少混凝土的收缩和开裂。
此外，膨润土在环境工程中也有着重要的应用。
膨润土可以用作固化剂，将工程废弃物和有害物质固化在土壤中，减少对环境的污染。
膨润土还可以用于土壤修复，通过吸附和分解有机污染物，恢复土壤的生态功能。
另外，膨润土在地基处理和防渗工程中也有广泛应用，可以提高土壤的承载力和抗渗透性，保证工程的安全和稳定。
总的来说，膨润土在农业、建筑和环境工程等领域的应用非常广泛，具有多种多样的作用。
膨润土可以改善土壤的结构，提
高土壤的肥力和透水性；可以增强建筑材料的强度和耐久性，改善工艺性能；可以净化环境，固化有害物质和修复土壤。
因此，膨润土在各个领域都有着重要的价值和应用前景。
随着科学技术的不断发展，膨润土的应用将会越来越广泛，为人类的生产生活带来更多的便利和效益。
混凝土中添加膨润土的原理
混凝土中添加膨润土的原理一、前言混凝土作为建筑材料的重要组成部分，其性能对建筑结构的安全稳定有着至关重要的影响。
而膨润土作为一种常用的掺和剂，被广泛应用于混凝土中，以提高混凝土的性能和应用范围。
本文将详细介绍混凝土中添加膨润土的原理。
二、膨润土的基本介绍膨润土是一种属于粘土矿物的一种天然矿物质。
其主要成分是硅酸盐和氧化铝，其中包含大量的水分子。
在水的作用下，膨润土可以膨胀成为一种极具可塑性和黏性的物质。
膨润土通常被分为两类：一类是钠基膨润土，另一类是钙基膨润土。
其中，钠基膨润土的膨胀性更强，但是其在高温环境下稳定性较差；而钙基膨润土的膨胀性较弱，但是其稳定性较好。
三、混凝土中添加膨润土的原理1. 提高混凝土的塑性和流动性膨润土在水的作用下可以膨胀成为一种极具可塑性和黏性的物质。
因此，将膨润土加入混凝土中可以提高混凝土的塑性和流动性，使得混凝土更易于施工和加工。
2. 改善混凝土的收缩性能混凝土在硬化过程中会发生收缩，这会导致混凝土表面出现龟裂和开裂的现象。
而膨润土可以通过吸收水分来减少混凝土的收缩，从而改善混凝土的收缩性能。
3. 提高混凝土的耐久性膨润土具有一定的吸附性能，可以吸附混凝土中的有害物质，从而提高混凝土的耐久性。
同时，膨润土的膨胀性还可以防止混凝土中的水分渗透，从而延长混凝土的使用寿命。
4. 改善混凝土的强度和稳定性膨润土可以通过填充混凝土中的空隙来改善混凝土的密实性，从而提高混凝土的强度和稳定性。
同时，膨润土还可以吸收混凝土中的剩余水分，从而减少混凝土的收缩，提高混凝土的稳定性。
四、膨润土在混凝土中的应用1. 普通混凝土在普通混凝土中添加适量的膨润土可以提高混凝土的塑性和流动性，从而使得混凝土更易于施工和加工。
同时，膨润土还可以改善混凝土的收缩性能，提高混凝土的耐久性和稳定性。
2. 高性能混凝土在高性能混凝土中添加膨润土可以进一步提高混凝土的性能和应用范围。
膨润土可以通过填充混凝土中的空隙来改善混凝土的密实性，从而提高混凝土的强度和稳定性。
混凝土中添加膨润土的效果与方法
混凝土中添加膨润土的效果与方法一、前言混凝土是建筑工程中最为常用的建筑材料之一，其优良的性能和广泛的应用领域使其成为工程建设中不可或缺的一部分。
在混凝土制作中添加一些化学物质或添加剂，可以改善混凝土的性能和质量，提高其耐久性和承载能力。
本文将详细介绍混凝土中添加膨润土的效果与方法，希望能够对工程建设中的相关人员提供一些参考和帮助。
二、添加膨润土的效果1. 提高混凝土的稳定性膨润土是一种天然的黏土矿物，具有极强的吸湿性和稳定性。
将适量的膨润土加入混凝土中，可以使混凝土的稳定性得到提高。
膨润土分子的矿物结构可以在混凝土水化过程中与水分子结合形成稳定的胶凝物，从而增加混凝土的粘性和流动性。
2. 提高混凝土的强度膨润土在混凝土中的作用类似于一种纤维材料，可以增加混凝土的强度和承载能力。
膨润土分子的结构可以增加混凝土的内聚力和黏着力，从而提高混凝土的抗拉强度和抗压强度，使其更加耐久。
3. 提高混凝土的耐水性和耐候性膨润土分子的结构可以在混凝土中形成一种紧密的结构，从而提高混凝土的耐水性和耐候性。
膨润土可以防止混凝土在湿润环境下的膨胀和收缩，从而保证混凝土的稳定性和耐久性。
4. 提高混凝土的抗裂性膨润土在混凝土中的作用类似于一种纤维材料，可以增加混凝土的抗裂性。
膨润土分子的结构可以填充混凝土中的微小裂缝和孔隙，从而增加混凝土的密实度和坚固性，减少混凝土的开裂和变形。
三、添加膨润土的方法1. 选择适量的膨润土在混凝土中添加膨润土时，需要根据混凝土的用途和性能要求选择适量的膨润土。
一般来说，膨润土的添加量应该在混凝土总重量的2%到5%之间，具体添加量可以根据混凝土的情况进行调整。
2. 预处理膨润土在将膨润土添加到混凝土中之前，需要对其进行预处理。
首先将膨润土放置在干燥的地方，并进行筛选和研磨，以去除其中的杂质和颗粒。
然后将膨润土加入适量的水中，搅拌均匀，形成一种稠密的浆状物，以便于混凝土的加工和施工。
3. 将膨润土加入混凝土中将预处理好的膨润土加入混凝土中时，应该均匀地撒在混凝土表面，并用搅拌器将其充分混合。
混凝土中添加膨润土的效果与方法
混凝土中添加膨润土的效果与方法一、引言混凝土作为建筑中不可或缺的材料，其性能和品质对于建筑的安全和持久性起着至关重要的作用。
而膨润土作为一种常见的土工材料，其在混凝土中的添加可以改善混凝土的性质，提高其强度和耐久性。
本文将介绍混凝土中添加膨润土的效果和方法。
二、膨润土的概述膨润土是一种具有强烈的吸附性和离子交换性的天然粘土矿物，其具有优良的物理化学性质，如高比表面积，高吸附性，以及良好的分散性和流动性。
膨润土常用于建筑材料、涂料和油漆等领域，其在混凝土中的应用也越来越广泛。
三、混凝土中添加膨润土的效果1. 提高混凝土的强度膨润土可以作为一种填料添加到混凝土中，其细小的颗粒可以填充混凝土中的孔隙，从而增加混凝土的密实度。
同时，膨润土还可以吸收混凝土中的水分，形成稳定的水泥胶体，提高混凝土的强度和耐久性。
2. 改善混凝土的耐久性膨润土可以稳定混凝土中的水泥胶体，防止其受到外界因素的侵蚀和破坏，从而提高混凝土的耐久性。
此外，膨润土还可以吸收混凝土中的有害物质，如氯离子和硫酸盐等，减少它们对混凝土的损害。
3. 提高混凝土的流动性和可塑性膨润土具有良好的分散性和流动性，可以在混凝土中形成均匀的分散体系，从而提高混凝土的流动性和可塑性。
这有助于混凝土在施工过程中更好地填充模板和形成所需的形状和尺寸。
四、混凝土中添加膨润土的方法1. 选用合适的膨润土在选择膨润土时，需要考虑其粒径分布、比表面积、离子交换能力等因素。
同时，还需要根据混凝土的性质和要求选择合适的膨润土类型和添加剂。
常用的膨润土有钠基膨润土、钙基膨润土、铝基膨润土等。
2. 混合物的制备将膨润土粉末与水按照一定比例混合，形成膨润土浆料。
在混合的过程中需要注意浆料的均匀性和稳定性，以保证其可以顺利地添加到混凝土中。
3. 添加膨润土将膨润土浆料添加到混凝土中，根据混凝土的用途和性质控制添加的比例。
通常情况下，膨润土的添加量为混凝土总质量的5%~10%之间。
膨润土的性质和用途
膨润土的性质和用途膨润土是一种具有特殊性质的黏土矿物，它的主要成分是硅酸盐和铝酸盐矿物。
膨润土因为其特殊的吸附和吸水性能，被广泛应用于各个领域。
首先，膨润土具有很高的吸附能力。
由于其具有大量的层状结构和很大的比表面积，膨润土可以将溶液中的有害物质、重金属离子、有机物等吸附到其表面上，从而起到净化水体和土壤的作用。
由于这一特性，膨润土被广泛应用于水处理和环境保护领域。
其次，膨润土还具有很强的吸水性能。
由于膨润土中的层状结构可以吸附和致使水分子，使其膨胀，因此膨润土在干燥状态下可以吸水膨胀，形成胶体物质。
有些膨润土甚至可以吸收自身体积数百倍的水。
这种特性使得膨润土被广泛应用于建筑材料、陶瓷制造和地基处理等方面。
在建筑材料方面，膨润土可以用作各类油漆、涂料、胶粘剂、胶凝材料等的添加剂，可以提高产品的稳定性和黏着性。
此外，膨润土还可以用作混凝土的添加剂，改善混凝土的工艺性能和力学性能，改善混凝土的凝结时间和强度发展规律。
膨润土在纸张制造和印刷行业也有广泛的应用，可以起到改善纸张质量和印刷性能的作用。
在陶瓷制造方面，膨润土可以用作制备陶瓷的原料。
由于膨润土具有较高的塑性和良好的流动性，可以使得陶瓷的成型过程更加顺利，并且可以增强陶瓷体的结构强度和抗裂性能。
此外，膨润土还可以用作陶瓷的釉料成分，在烧制过程中可以形成致密的釉面。
在地基处理方面，由于膨润土的吸水膨胀特性，它可以用来填充地基并改善土壤的工程性质。
在土壤工程领域，膨润土常常被用作防水层、隔离层和土壤改良剂。
此外，膨润土还可以用于制备各类高分子复合材料和纳米材料。
由于膨润土具有独特的层状结构和优异的阻隔性能，可以用作载体材料嵌入不同类型的聚合物和纳米粒子，并且可以对这些复合材料的性能进行调控和增强。
综上所述，膨润土具有较高的吸附能力和吸水性能，被广泛应用于水处理、环境保护、建筑材料、陶瓷制造、地基处理、高分子复合材料和纳米材料等领域。
膨润土的独特性质和广泛应用前景使得膨润土成为一种非常重要的矿产资源。
膨润土的加工及其利用
膨润土的加工及其利用膨润土是一种具有良好的吸附性能和膨胀性能的粘土矿物，广泛应用于建筑材料、环境治理、石油开采、冶金等领域。
膨润土的加工及其利用方法有很多种，下面就对其进行详细介绍。
一、膨润土的加工方法首先，膨润土的初加工是指从矿石中提取膨润土矿物，常见的方法有机械破碎、磁选、洗选等。
一般经过初步加工后，膨润土的水分含量会较高，需要进行简单的干燥处理，以便进行后续的加工。
然后，膨润土的细加工是指对初级膨润土进行进一步的处理，以提高其物理和化学性能。
细加工包括粉碎、脱水除杂和改性等。
粉碎通常采用球磨机或者超细研磨机进行，以获得所需的颗粒度。
脱水除杂是通过离心分离、压滤或者真空过滤等方法去除膨润土中的水分和杂质。
改性是指通过添加剂或者化学反应对膨润土进行处理，以改善其性能。
常见的改性方法有防水处理、结构改变、酸洗等。
二、膨润土的利用方法1.建筑材料膨润土在建筑材料中的应用非常广泛，主要包括墙体材料、地坪材料和隔热材料等。
膨润土可以作为增塑剂和稳定剂添加到混凝土中，以提高其塑性和耐久性。
此外，膨润土还可以作为填料添加到灰浆中，以改善其粘附性和流动性。
2.环境治理膨润土具有良好的吸附能力，可以用于土壤修复、水体处理和污泥处理等环境治理过程中。
膨润土可以吸附重金属离子和有机物，净化土壤和水体。
此外，膨润土还可以与污泥混合，加速污泥中有机物的分解和稳定。
3.石油开采在石油开采过程中，膨润土被广泛应用于钻井液和堵漏剂。
膨润土可以增加钻井液的黏度和抗高温性能，减少井眼塌陷和溢流等问题。
同时，膨润土还可以作为堵漏剂添加到井眼中，以减少水和油之间的渗透，提高油井的开采效率。
4.冶金膨润土在冶金行业中有广泛的应用，主要用于稀土和稀有金属的提取和分离。
膨润土可以与金属离子形成络合物，从而实现金属的富集和分离。
此外，膨润土还可以作为炉料添加剂，改善炉料的流动性和熔化性。
总之，膨润土具有很多种加工和利用方法，可以在各个领域发挥重要作用。
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由图 1可以看出 , 掺入高阳钠 基膨润土 后 , 在 30 ～ 1 000 ℃ 范围内 , 塑性混凝土 的热分析 曲线出 现了 5个 吸热谷 。 综合分 析认为 :第 1个吸热谷温度 为 81.6 ℃, 此 时蒙脱 石脱去 层间水 和吸附水 ;第 2个吸热谷温度为 421.3 ℃, 应为膨润土中所含菱 镁矿等 “杂质 ”矿物 分解 ;第 3 个吸 热谷温 度为 580.1 ℃, 水泥 水化 产 生 的 Ca(OH)2 脱 水 分 解 ;第 4 个 吸 热 谷 温 度 为 683.9 ℃, 为蒙脱石脱去结构水 ;第 5个吸热谷温度为 925 ～ 975 ℃, 蒙脱石晶格在这一 温度下 完全遭 到破坏并 有新相 生成 。 在 200 ～ 800 ℃范围内 , 样品共失 重约 2.82%, 第 5个 吸热谷 阶段 失重约 0.47%。
成的开裂 。 由于塑性 混凝 土性能 主要 受膨润 土水 泥砂浆 性能 数量以 及非黏土矿 物杂质 (如石英 、长石 、方解 石等 )含量差异
的影响 , 因此试验研究 了不同 种类 的膨润 土 、不同 掺量对 塑性 较大 。
混凝土性能的影响及 作用机理 。
1 膨润土的矿物成分 和化学组成
膨润土具有强 烈的 吸水性 、膨 胀性 、胶结 性 、分散 性 、触变 性及阳离子交换性等 , 其 主要矿 物成 分是蒙 脱石 [ 1] , 主要 化学
蒙脱石的热效应一般具有 3个吸热谷 [ 2 ～5] 。 第 1个吸 热谷 温度为 80 ～ 250 ℃, 是 由层间水和 吸附水引 起的 。 在加热 驱除 这部分水时 , 二价阳离 子 (Ca2 +、Mg2+)所 需要的 热能 高于一 价 阳离子 , 因此蒙脱石晶层中部 分水受 到层间 交换性 二价阳 离子 的束缚而提高了释放 温度 , 出现复 谷的吸 热效应 。 若层间 交换 性阳离子为一 价时 , 脱 水温 度则 相对 较低 , 出 现单 谷的 吸热 效 应 。 第 2个吸热谷温度为 600 ～ 760 ℃, 是蒙脱石脱去结构 水所 致 。 第 3个吸热谷温度为 800 ℃左右 , 是蒙脱石晶格破坏所致 。
钠基 山东高阳 60 10 10 <20 少量 少量 少量
2.2 试验结果
用 2种不同产地的膨润土 , 按照不同掺量配制水泥砂浆 , 在 水胶比相同 (水胶比均为 0.7, 水 均为 315 g)的条 件下 , 进行 了 抗折强度及抗压强度 试验 , 并计算了压折比 , 结果见表 3、表 4。
2.3 不同掺量对力学性能的影响
抗压强度 / MPa
7d 13.37 9.64 8.85 8.43 8.01
28 d 23.30 18.42 17.20 16.30 14.44
压折比
7d 4.99 5.48 5.27 5.37 4.91
28 d 3.72 3.58 3.60 3.58 3.27
随膨润土掺量的 增加 , 水泥 砂浆 28 d压 折比 呈减 小趋势 , 掺山东高阳膨润 土的 压折 比降 低幅 度明 显大 于掺 信阳 膨润 土 的 。 当膨润土掺量小于 15%时 , 膨润土对 压折比的 影响尚 不显 著 ;当膨润土掺量超过 25%后 , 压折 比迅速降低 。
2 试验研究
2.1 试验用原材料
试验用水泥为 32.5级普通硅酸盐水泥 , 物理力学性能见表 1。
表 1 水泥物理力学性能
标准稠度 用水量 /%
安定性
初凝时间 / min
终凝时间 / min
细度 / %
抗折强度 /MPa
3d
28 d
抗压强度 /MPa
3d
28 d
27.8
合格
325
430
4.4
3.4
6.6
(6)
其中 , ddAp反映管 壁的 弹性 , 设管 径为 D, 管 壁 材料 弹性 系 数为
E, 管壁厚度为 δ, 根据胡克定律有
ddAp=AEDδ
(6)
ddρp反映水体的压缩 性 , 设水体 弹性 系数为 k, 由 水体 受压 前后
质量不变得
ddρp=
ρ k
(7)
将式 (6)和式 (7)代 入式 (5), 得
· 81·
pA-(p +dp)(A+dA) =pA-(pA+pdA+dpA+dpdA)
0
0
0
0
0
由动量定理且略去三 、四阶微量后 , 得到微分方程 :
-dpAdt-p0 dAdt=ρAdldv+ρdAv0dl+dρAv0dl (5) 两边同除以 -dpdt, 并由 ddlt=a, 得
A+p0ddpA=-ρAadv+ρdAdvp0a+dρAv0 a
2.4 膨润土种类对力学性能的影响
在胶 凝材料用 量和用水量 都相同的 条件下 , 不同产地 的膨 润土对不同龄期水泥 砂浆试件抗 折 、抗压强 度的影 响存在 较大 差异 。 主要表现在 , 掺山东高 阳膨润 土的水 泥砂浆 早期抗 折强 度略高于掺 信阳膨润土的 , 但 7 d的抗压强度和 28 d的抗折 、抗 压强度都明显低于掺 信阳膨润土的 。
第 11期 张涛等 :膨润土 改善塑性混凝土性能的作用机理
· 79·
表 4 掺河南信阳膨润土水泥砂浆 力学性能
试验 编号
N1 N2 N3 N4 N5
膨润土 掺量 /
%
0 7d 2.68 1.76 1.68 1.57 1.63
28 d 6.27 5.14 4.78 4.55 4.41
不同 产地膨润 土的矿物成 分有较大 的差别 , 山东高阳 膨润 土的蒙脱石含量约为 60% , 而河南信阳 膨润土的 蒙脱石含 量在 90%以上 , 矿物 成分的变化对水泥砂浆性能的影响较大 , 应 该引 起足够的重视 。 虽然山东高阳 膨润土的掺入能较大幅度地降低 28 d压折比 , 但是其 28 d抗折强度和抗压强度 较掺河南信 阳膨 润土的水泥砂浆分别 降低了 25.6%和 39.0%。
3 与相关文献比较
直接水击压强 Δp=p -p, 也是 u、u、k、D、E、δ、ρ、p 的函数
高阳膨润土中菱镁矿 (约 20%)等 杂质矿 物的 含量较 高且 相对集中 , 因此图 1中在 421.3 ℃时出现相应 的吸热谷 , 并且脱 去结构水的温 度较 低 ;而 信阳 膨 润土 中 蒙脱 石含 量 在 90%以 上 , 杂质矿物含量相对较少 且分散 , 因此在 420 ℃附 近无明显吸 热特征 , 蒙脱石脱去结构水 的温度也高于高阳膨润土 。
3.2 TG-DSC测试结果
在相 同水胶比 条件下 , 对掺加膨 润土的水 泥砂浆进行 了热 重分析和差热分析 。 综合热分 析仪器采用德国耐驰综合热分析 仪 (NETZSCH ST449C), 试验测试范 围为 30 ～ 1 000 ℃, 升温 速 率为 10 K/min, 结果见图 1、图 2。
4 结 语
综合以上分析 , 得出 如下结 论 :①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 ;②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 、(下 转第 81页 )
第 11期 马跃先等 :直接水击公式研究
28 d
23.30 16.74 10.83 9.70 8.80
压折比
7d
4.99 2.90 3.02 2.96 2.87
28 d
3.72 3.81 3.19 2.94 2.68
收稿日期 :2007-05-15 作者简介 :张涛 (1973— ), 男 , 河南南 阳人 , 高级工 程师 , 博士 研究生 , 主要从事水利水电 工程材料研究工作 。
3 膨润土作用机理
3.1 扫描电镜测试结果
对掺加膨润土的 水泥 砂浆试 件 (龄 期为 14 d, 膨润 土掺 量 均为 30%, 水胶比为 1.3)进行扫 描电镜 测试 , 由武 汉理工 大学 测试中心完成 。 通过扫 描电镜照 片可以 看出 , 蒙脱 石的层 状结 构清晰 , 水泥水化产物针状钙 矾石在 无序生 长过程 中与蒙 脱石 较好地结合在一起 , 有的钙 矾石晶 体穿层 而过 。 蒙 脱石含 量高 的膨润土在水泥砂浆 中产生的孔隙较少 。 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 。
第 29卷第 11期 人 民 黄 河 Vol.29, No.11 2007 年 11月 YELLOW RIVER Nov., 2007
试验结 果表明 , 随膨润土掺量的增加 , 水泥砂浆 7 d、28 d抗 折强度和抗压强度均 呈现出降低 趋势 , 这与 水泥在 砂浆中 的绝
对含量减少有直接的关系 。 虽然在 试验中 , 膨润 土也被 视为胶 凝材料 , 但其水化作用 尚不明 显 , 对强 度的贡 献在 28 d以 前未 能明显表现出来 。
16.7
32.5
膨润土采用河南 信阳钠基 膨润土 和山东高 阳钠基 膨润土 , 矿物成分见表 2。 试验采用中砂 , 细度模数为 2.8。
表 2 试验用膨润土矿物成 分
种类
产地
矿物成分 /% 蒙脱石 石英 长石 菱镁矿 高岭石 伊利石 萤石
钠基 河南信阳 >90 少量 少量 少量 少量 少量 少量
表 3 掺山东高阳膨润土水泥砂浆力学性能
试验 编号
膨润土 掺量 /
%
S1
0
S2
5
S3
15
S4
25
S5
35
抗折强度 / MPa
7d
2.68 2.63 2.18 2.09 1.79
28 d
6.27 4.39 3.39 3.30 3.28
抗压强度 / MPa
7d
13.37 7.63 6.58 6.19 5.13
由图 2可知 , 掺入信阳钠基膨润土后 , 塑性混凝土的热分析 曲线出现了 4个吸 热谷 :第 1个吸 热谷温度为 76.6 ℃, 此时蒙 脱石脱去层间水和吸附水 ;第 2个吸热谷温度为 577.7 ℃, 水泥 水化产生的 Ca(OH)2 脱水 分 解 ;第 3个 吸 热谷 温 度 为 707.7 ℃, 为蒙脱石 脱去结构 水 ;第 4 个吸热谷 温度为 928.2 ℃, 蒙脱 石晶格在这一温度下完全遭到破坏 , 其后紧接着有一放热峰 , 应 有新相生成 。 在 200 ～ 800 ℃范围 内 , 样品共失 重约 2.82%, 第 4吸热谷阶段失 重约 0.51%。