偏高岭土的活性指数与胶砂流动性的检测方法探讨

偏高岭土的活性指数与胶砂流动性的检测方法探讨马敏超;李世华;李章建;李翔【摘要】The fluidity and activity index of mortar mixed with 10% and 15% metakaolin were tested and analyzed by fixed water consumption and fixed mortar fluidity.The detection method and technical index of metakaolin was determined to provided support and basis for the local standard of Metakaolin for Concrete.%采用固定用水量和固定胶砂流动度方法,对掺10%和15%偏高岭土的活性指数与胶砂流动性进行了检测和统计分析,确定了具体的检测方法及技术指标,为《混凝土用偏高岭土》地方标准的制定提供了依据.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2017(043)004【总页数】3页(P134-136)【关键词】偏高岭土;活性指数;胶砂流动度;检测方法【作者】马敏超;李世华;李章建;李翔【作者单位】云南建投绿色高性能混凝土有限公司,云南昆明 650501;云南省高性能混凝土工程研究中心,云南昆明 650501;云南建投绿色高性能混凝土有限公司,云南昆明 650501;云南省高性能混凝土工程研究中心,云南昆明 650501;云南建投绿色高性能混凝土有限公司,云南昆明 650501;云南省高性能混凝土工程研究中心,云南昆明 650501;云南建投绿色高性能混凝土有限公司,云南昆明 650501;云南省高性能混凝土工程研究中心,云南昆明 650501【正文语种】中文【中图分类】TU411偏高岭土具有较高的火山灰活性，被称为超级火山灰，添加到混凝土中可显著提高混凝土的强度、体积稳定性、耐久性和耐腐蚀性，实现混凝土的高性能化[1-4]。

偏高岭土在国外已成为一种广泛使用的混凝土矿物掺合料，法国还制订了NFP18—513—2012混凝土用凝硬性附加物——偏高岭土：定义、规范和一致性标准，而我国在偏高岭土的作用机理以及偏高岭土作为掺合料配制混凝土方面也开展了大量研究并取得了一些较好的研究成果，但尚未出台相应标准，限制了偏高岭土在高性能混凝土中的推广应用。

偏高岭土作为新一代高性能混凝土掺合料，流动性指标和活性指数两个技术指标特别重要，流动性指标直接影响混凝土的工作性，而活性指数直接影响混凝土的力学性能。

因此，偏高岭土的流动性指标和活性指数的科学合理确定极其重要。

目前国内外研究偏高岭土活性的测试方法主要有XRD分析法、NaOH常温浸泡碱吸收法、Al2O3浸出率法、饱和Ca(OH)2溶液浸泡钙吸收法和胶砂龄期强度测试法等[5-8]。

胶砂龄期强度测试法是检测矿物掺合料活性的一种主要检测方法，已被广泛推广应用。

目前，检测矿物掺合料胶砂活性指数主要有固定用水量法和固定胶砂流动度法两种方法，胶砂流动性的检测评价方法主要有需水量比和流动度比两种方法。

本文结合云南省地方标准《混凝土用偏高岭土》的制定，采用固定用水量和固定胶砂流动度两种方法对偏高岭土的胶砂流动性与活性指数进行检测，旨在通过检测对比分析和大量检测数据统计分析，确定偏高岭土的胶砂流动性与活性指数检测方法及技术指标，为标准的科学合理制定提供支撑和依据。

1.1 原材料1)偏高岭土：选取云南天鸿高岭矿业有限公司偏高岭土，其化学成分见表1，物理性能及粒径指标见表2。

2)水泥：选取云南省质量较为稳定的宜良红狮、拉法基开远、华宁玉珠的三种P.O42.5水泥，水泥的物理力学性能指标如表3所示。

3)聚羧酸高性能减水剂：云南建工高分子材料公司生产的聚羧酸高性能减水剂，其技术指标见表4。

1.2 试验方法1)偏高岭土的胶砂流动性。

采用需水量比和胶砂流动度比来评价偏高岭土的胶砂流动性，两种方法的胶砂配比见表5。

胶砂流动度的测定按GB/T 2419—2005水泥胶砂流动度测定方法规定的方法进行试验。

采用需水量比时，调整胶砂用水量使受检胶砂流动度控制在比对胶砂流动度的±5 mm之内。

2)偏高岭土的活性指数及90 d与28 d抗压强度比。

偏高岭土的活性指数及90 d与28 d抗压强度比试验方法参照JG/T 486—2015混凝土用复合掺合料进行。

偏高岭土分别按10%和15%的掺量等量取代P.O42.5水泥，胶砂比为1∶3，水胶比为0.5，胶凝材料总量为450 g。

采用固定胶砂流动度法时，采用聚羧酸高性能减水剂调整受检胶砂，使受检胶砂的流动度与比对胶砂流动度值之差在±5 mm范围内，并在胶砂用水中扣除聚羧酸高性能减水剂的含水量。

2.1 偏高岭土的胶砂流动性参数采用需水量比和胶砂流动度比来表征偏高岭土对砂浆流动性的影响,试验结果见表6。

由表6可知，采用需水量比评价时，掺10%偏高岭土的需水量比最大值和最小值差为7.6%～9.8%，平均值为108.8%；掺15%偏高岭土的需水量比最大值和最小值差为12.4%～15.6%，平均值为112.9%。

采用胶砂流动度比评价时，掺10%偏高岭土的需水量比最大值和最小值差为7.2%～7.4%，平均值为88.6%；掺15%偏高岭土的需水量比最大值和最小值差为5.3%～9.4%；平均值为84.3%。

需水量比和胶砂流动度比都可以评价偏高岭土对胶砂流动性能的影响，两种方法各有优劣。

胶砂流动度比试验操作简便，试验量较小，可以较快获得评价指标，重复试验误差小，但不能定量评判偏高岭土对需水量变化的大小。

需水量比试验次数较多，数据离散性较大，且不同试验者进行试验的误差大。

因此，为快速获得评价指标，提高可操作性，降低试验误差，建议采用流动度比来表征偏高岭土对胶砂流动度的影响，掺量为10%，流动度比应不小于85%。

2.2 偏高岭土的活性指数一些文献研究表明，偏高岭土的掺量在15%左右，混凝土的强度提高较为显著[9，10]，这主要是因为在混凝土中掺高性能减水剂后，提高了混凝土的工作性，保证了偏高岭土混凝土的密实性。

而另一些研究表明，在不掺减水剂的情况下，偏高岭土的最佳掺量在10%左右[11，12]。

一些研究者在工程实际应用中还发现，由于掺合料的巨大市场空间，市场上存在部分“掺假”掺合料，掺合料中掺入部分具有早强成分的激发剂，导致掺合料早强强度满足要求，但后期强度增长缓慢，甚至倒缩，这种现象在60 d或90 d龄期较为凸显。

因此，试验平行选取三种P.O42.5水泥为比对样，采用固定用水量和固定胶砂流动度两种方法检测掺10%和15%偏高岭土的活性指数及90 d与28 d抗压强度比，试验结果见表7。

采用固定用水量法检测偏高岭土活性操作简便易行，不受外加剂的影响，不同的操作者进行试验的误差较小。

而采用固定流动度法检测偏高岭土活性时，需要采用外加剂进行调整，试验次数较多，需采用由特定的外加剂厂家生产的基准外加剂，才能保证数据的可比性，不利于实际操作，且不同的试验者检测数据存在偏差。

由表7可知，采用固定流动度法检测偏高岭土活性较采用固定用水量检测的活性高，主要是外加剂的掺入提高了砂浆的密实度。

因此，为快速检测偏高岭土活性，且排除外加剂对偏高岭土活性的影响，建议采用固定用水量来检测偏高岭土的活性，为确保偏高岭土具有稳定的强度增长性能，偏高岭土的90 d与28 d抗压强度比应不小于120%。

采用固定用水量法对比检测了50余批次偏高岭土，其活性检测统计数据见表8。

由表8的统计数据可知，根据我省偏高岭土的品质和特性，建议采用掺量10%的偏高岭土来表征其活性指数，偏高岭土各龄期的活性指数应满足：3 d活性指数应不小于90%，7 d活性指数应不小于95%，28 d活性指数应不小于105%。

1)采用固定用水量法进行偏高岭土活性检测操作简便易行，误差小，且不受外加剂的影响，10%时掺量下活性指数最大，偏高岭土掺量较高时，胶砂密实度降低，不能更好评价偏高岭土的活性，不能全面体现偏高岭土的填充效应和活性效应。

最佳掺量下，其3 d活性指数不小于90%，7 d活性指数不小于95%，28 d活性指数不小于105%，90 d与28 d抗压强度比不小于120%。

2)采用流动度比来表征偏高岭土的流动性操作方便，数据波动小，掺量为10%时，流动度比不小于85%。

【相关文献】[1] 余强，曾俊杰，范志宏，等.偏高岭土和硅灰对混凝土性能影响的对比分析[J].硅酸盐通报，2015，33(12)：3134-3139.[2] 程书凯,王桂明,水中和,等.偏高岭土改性混凝土性能研究[J].混凝土与水泥制品,2015(7):15-18.[3] S Barbhuiya,P Chow,S Memon.Microstructure,hydration and nanomechanical properties of concrete containing metakaolin[J].Construction and BuildingMaterials,2015(95):696-702.[4] M Valipour，F Pargar，M Shekarchi，et paring a natural pozzolan,zeolite,to metakaolin and silica fume in terms of their effect on the durability characteristics of concrete:A laboratory study[J].Construction and Building Materials,2013(41):879-888.[5] 郭文瑛,吴国林,文梓芸,等.偏高岭土活性评价方法的研究[J].武汉理工大学学报,2006,28(3):76-79.[6] 徐小彬,殷素红,杨建军,等.偏高岭土活性快速检验方法的研究[J].硅酸盐通报,2008,27(4):690-696.[7] 晏锦,殷素红,叶门康,等.偏高岭土活性快速检验方法改进[J].硅酸盐通报,2010,29(6):1313-1317.[8] 彭军芝.偏高岭土胶凝活性评估[J].新型建筑材料,2014(1):50-53.[9] 钱晓倩,詹树林,李宗津.掺偏高岭土的高性能混凝土物理力学性能研究[J].建筑材料学报,2001,4(1):75-78.[10] K Mermerda,MGesolu,E Güneyisi,et al.Strength development of concretes incorporated with metakaolin and different types of calcined kaolins[J].Construction and Building Materials,2012,37(3):766-774.[11] 喻巍.偏高岭土对水泥石的水化产物影响机理研究[D].武汉：武汉理工大学硕士学位论文,2013.[12] 刑楠.偏高岭土对水泥及混凝土性能的影响[D].北京：北京建筑工程学院硕士学位论文,2012.。