高齡土的用途

1、造紙?zhí)沾上鹉z化工涂料醫(yī)藥國防高嶺土是一種主要由高嶺石組成的粘土。長石經(jīng)過完全風(fēng)化之后，生成高嶺土、石英和可溶性鹽類；再隨雨水、河川漂流轉(zhuǎn)于它處并再次沉積，這時(shí)石英和可溶性鹽類巳分離，即可得高嶺土。高嶺土在瓷坯中所占的份量最大，是生產(chǎn)瓷器的良好原料。高嶺土是一種重要的非金屬礦產(chǎn)，與云母、石英、碳酸鈣并稱為四大非金屬礦。煅燒高嶺土目前主要是指硬質(zhì)高嶺土（煤系高嶺土），原土沒有粘結(jié)性，不能直接作為造紙或耐火材料的原料，需煅燒以后應(yīng)用偏高嶺土(metakaolin ,簡稱MK) 是以高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O ,AS2H2) 為原料,在適當(dāng)溫度下(600900 ) 經(jīng)

2、脫水形成的無水硅酸鋁(Al2O3 · 2SiO2 ,AS2) 。高嶺土屬于層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu),層與層之間由范德華鍵結(jié)合,OH- 離子在其中結(jié)合得較牢固。高嶺土在空氣中受熱時(shí),會發(fā)生幾次結(jié)構(gòu)變化, 加熱到大約600 時(shí),高嶺土的層狀結(jié)構(gòu)因脫水而破壞,形成結(jié)晶度很差的過渡相偏高嶺土。由于偏高嶺土的分子排列是不規(guī)則的,呈現(xiàn)熱力學(xué)介穩(wěn)狀態(tài),在適當(dāng)激發(fā)下具有膠凝性。偏高嶺土及其反應(yīng)機(jī)理偏高嶺土是一種高活性的人工火山灰材料,可與Ca (OH) 2 (CH) 和水發(fā)生火山灰反應(yīng),生成與水泥類似的水化產(chǎn)物。利用這一特點(diǎn),在用作水泥的摻合料時(shí),與水泥水化過程中產(chǎn)生的CH 反應(yīng),可改善水泥的某些性能。偏高嶺

3、土用作混凝土礦物摻合料時(shí),主要是AS2 、CH 與水的反應(yīng),隨AS2/ CH 的比率及反應(yīng)溫度的不同,會生成不同的水化產(chǎn)物,包括托勃莫來石(CSH - ) 、水化鈣鋁黃長石(C2ASH8) 、水化鋁酸四鈣(C4AH13) 和水化鋁酸三鈣(C3AH6) 1 。不同AS2/ CH 比率下的反應(yīng)式如下: AS2/ CH= 0. 5 , AS2 + 6CH+ 9HC4AH13 + 2CSH (1)AS2/ CH= 0. 6 , AS2 + 5CH+ 3HC3AH6 + 2CSH (2)AS2/ CH= 1. 0 , AS2 + 3CH+ 6HC2ASH8 + CSH (3)處于介穩(wěn)狀態(tài)的偏高嶺土無定形

4、硅鋁化合物, 經(jīng)堿性或硫酸鹽等激活劑及促硬劑的作用,硅鋁化合物由解聚到再聚合后,會形成類似于地殼中一些天然礦物的鋁硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。其在成型反應(yīng)過程中由水作傳質(zhì)介質(zhì)及反應(yīng)媒介,最終產(chǎn)物不像傳統(tǒng)的水泥那樣以范德華鍵和氫鍵為主,而是以離子鍵和共價(jià)鍵為主、范德華鍵為輔,因而具有更優(yōu)越的性能2 。根據(jù)這一礦物特征,作者稱這種經(jīng)激發(fā)得到的類似于水泥的產(chǎn)物為麥特林水泥(Metakaolin Cement) 。該水泥具有早期強(qiáng)度高的特點(diǎn),20 養(yǎng)護(hù)4 h 的抗壓強(qiáng)度達(dá)1520 MPa ,而且具有較強(qiáng)的耐腐蝕性和良好的耐久性,在5 %酸性條件下,其強(qiáng)度損失僅為硅酸鹽水泥的1/ 13 。鑄造材料鑄造砂型砂粘結(jié)劑

5、混合粘土硅砂鑄件強(qiáng)度流動砂?？伤苄宰冃瓮笟庑哉辰Y(jié)劑樹脂砂水膨潤土造型氣孔缺陷鑄鋼水玻璃CO2硬化硬化劑鑄鐵樹脂呋喃樹脂仰韶文化人類文明文化偏高嶺土作混凝土摻合料的研究 高德虎 柯昌君 （） 1前言    我國高嶺土儲量很大，已探明的儲量就有數(shù)10億 t，目前被廣泛應(yīng)用于橡膠、陶瓷、搪瓷等行業(yè)。但我國的高嶺土資源尚未得到充分利用，尤其是在建筑行業(yè)中。近年來，國外對偏高嶺土作了較多的研究表明，用偏高嶺土作混凝土摻合料替代傳統(tǒng)的硅灰(量少，我國年產(chǎn)量僅3萬 t；價(jià)高，2000元/t)可生產(chǎn)高性能混凝土。本文對偏高嶺土的制備及作為水泥摻合料進(jìn)行了研究。2實(shí)驗(yàn)材料 

6、;  (1)偏高嶺土：按文獻(xiàn)1方法提純廣東某地原礦高嶺土后，經(jīng)700 、800 、900 保溫2 h制得的偏高嶺土分別標(biāo)記為KM1、KM2、KM3。所得偏高嶺土采用F774型振動磨粉磨3 min后的顆粒級配見表1。表1  粉磨后的偏高嶺土顆粒級配粒度/m05510102020404060608080含量/%47.211.912.411.73.61.91.3  (2)水泥：525型硅酸鹽水泥。    (3)水：自來水。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.1高嶺土的差熱分析   高嶺土的差熱分析曲線見圖1。  &#

7、160;  圖1高嶺土的差熱分析曲線    從圖1可見，高嶺土吸熱峰值溫度為540 ；放熱峰值溫度為980 。吸熱谷的形成主要是高嶺土脫去羥基發(fā)生吸熱反應(yīng)所致，而放熱峰是由于一些物質(zhì)的晶型轉(zhuǎn)變或生成了新的物質(zhì)放熱而形成的。在吸熱反應(yīng)結(jié)束至放熱反應(yīng)開始的差熱曲線較為平緩，可認(rèn)為經(jīng)600950 熱處理后，偏高嶺土只在微觀結(jié)構(gòu)上作進(jìn)一步調(diào)整，而物質(zhì)的主要成分沒有大的變化。3.2XRD衍射分析    圖2是高嶺土經(jīng)初步提純后的XRD分析，從圖2中可看到結(jié)晶完好的高嶺石特征峰(d=0.718 nm、0.357 nm、0.149 nm)

8、。圖3是KM2的XRD分析，從圖3中可看到高嶺石的特征峰不見了，峰形呈現(xiàn)彌散狀。KM1、KM3也有類似的圖譜。由此可見，經(jīng)保溫2 h熱處理后，高嶺石晶體結(jié)構(gòu)被破壞，生成的物質(zhì)主要以非晶態(tài)形式存在。圖2高嶺土的XRD分析圖3偏高嶺土的XRD分析表2是偏高嶺土的化學(xué)組成。表2  偏高嶺土的化學(xué)組成   %ILSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2O其它0.7654.4042.541.130.100.120.230.091.39從表2可見，SiO2與Al2O3是偏高嶺土的主要成分，二者之和在95以上，其它組分特別是對水泥性能有害的組分含量較少： 

9、   (1)堿量(以Na2O0.658K2O計(jì))含量較少，實(shí)驗(yàn)中以10偏高嶺土等量取代水泥所引入的堿量幾乎可以忽略不計(jì)。高嶺土中的鉀鈉主要來自云母類礦物，這從另一個(gè)方面反映了高嶺土中云母的含量較少。    (2)MgO的含量也較低。    (3)SO3雖未作測試，但從表中數(shù)據(jù)看其含量也不會高，所以使用偏高嶺土作水泥摻合料不會引入對水泥性能產(chǎn)生有危害的組分。3.3偏高嶺土對水泥部分性能的影響    表3是以偏高嶺土等量取代水泥的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從表3可見，以偏高嶺土等量取代水泥后，水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠

10、度需水量有所增加，凝結(jié)時(shí)間變化不大，而3 d及28 d強(qiáng)度提高較多。其中經(jīng)800 保溫處理的KM2試樣強(qiáng)度提高幅度最大。表3  偏高嶺土對水泥部分性能的影響偏高嶺土取代水泥量/%水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量/%初凝/(hmin)終凝/(hmin)抗壓強(qiáng)度/MPa3 d28 d- KM1KM2KM3KM1KM2K M3KM 1KM2KM30 55510101015151525.7 25.926.526.327. 228.127.527.928.328.1137 1291401481591461 54143153159212 22021722521822123423 323122831.5 33.

11、436.234. 536.338.036.135.338.136.259.8 60.761.960.564.868.06 5.261.868.166.9  摻入偏高嶺土可提高水泥膠砂強(qiáng)度是因?yàn)椋焊邘X土是層狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽粘土礦物，經(jīng)456960 脫水后，留下了許多孔隙，偏高嶺土的比表面積極大地增加；形成的偏高嶺土中原子排列不規(guī)則，呈現(xiàn)熱力學(xué)介穩(wěn)狀態(tài)；偏高嶺土形成過程中，產(chǎn)生了大量斷裂的化學(xué)鍵，表面能很大，而使偏高嶺土具有很強(qiáng)的火山灰活性?；鹕交一钚詸z驗(yàn)結(jié)果表明，偏高嶺土具有很強(qiáng)的吸收Ca(OH)2能力，水泥28 d膠砂抗壓強(qiáng)度比在100以上。以偏高嶺土等量取代水泥，它與水泥水化釋放出

12、來的氫氧化鈣發(fā)生火山灰反應(yīng)，使氫氧化鈣在漿體中含量減少，CSH凝膠量增加。同時(shí)，水泥水化反應(yīng)的動態(tài)平衡被破壞，加速了水泥的水化，所以水泥膠砂的抗壓強(qiáng)度有明顯提高。    不同熱處理方式所得的KM1、KM2、KM3活性不同，是因?yàn)樵谳^低溫度時(shí)，脫水反應(yīng)較慢，還有部分高嶺土尚未脫水生成偏高嶺土，隨溫度的提高，脫水趨于完全，活性增加。隨溫度的提高，所產(chǎn)生的偏高嶺土在結(jié)構(gòu)上作進(jìn)一步的調(diào)整，產(chǎn)生更多的結(jié)構(gòu)缺陷，表面能增大，因此，隨著保溫溫度的提高，偏高嶺土的火山灰活性也隨之提高。900 時(shí)，出現(xiàn)強(qiáng)度下降(與800 相比)，是因?yàn)楦邘X土脫水完全以后又開始了新的結(jié)晶趨勢，部分質(zhì)

13、點(diǎn)調(diào)整重排，內(nèi)部的斷裂化學(xué)鍵有部分重新得到飽和。4結(jié)論   (1)熱處理高嶺土，可以獲得高火山灰活性的偏高嶺土。高嶺土比較適合的熱處理方式為800 下保溫2 h。    (2)偏高嶺土不引入對水泥性能有害組分，對水泥的凝結(jié)時(shí)間影響較小，以偏高嶺土取代一定量水泥可以明顯提高水泥膠砂強(qiáng)度。    (3)高嶺土在我國儲量大，熱處理所得偏高嶺土易超細(xì)化，以其作混凝土摻合料，對更好地利用資源，推動我國高性能混凝土技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展意義重大。參考文獻(xiàn)1 劉宇等.高嶺土(巖)增白技術(shù)研究.焦作工學(xué)院學(xué)報(bào).1999，18(2):14

14、5149收稿日期：20001013聯(lián)系地址：廣州新市鎮(zhèn)叢云路283號陶粒對輕集料混凝土抗?jié)B性的影響摘要：研究了兩種吸水率的頁巖陶粒所配制的輕集料混凝土力學(xué)性能、抗?jié)B性能及陶粒微觀結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明：隨著預(yù)濕程度的提高，吸水率大的頁巖陶?；炷翉?qiáng)度及強(qiáng)度發(fā)展都優(yōu)于吸水率小的頁巖陶?；炷?。用吸水率較大頁巖陶粒的配制的混凝土，隨齡期的延長，其抗?jié)B性能改善程度越大。吸水率較大頁巖陶?？梢猿浞值匕l(fā)揮其在混凝土中的“微泵”作用，從而獲得優(yōu)良的性能。關(guān)鍵詞：輕集料混凝土；頁巖陶粒；抗?jié)B性；吸水率；預(yù)濕程度.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)列陶?；炷量?jié)B性比R系列陶?；炷恋牟?，且更接近普通混凝土N2 (為同體積配合比普通混凝土

15、)。因此，就提高抗?jié)B性而言，配制混凝土?xí)r宜選用吸水性強(qiáng)的陶粒。 用預(yù)濕程度不同、吸水率不同的陶粒配制的混凝土隨養(yǎng)護(hù)齡期發(fā)展，對抗?jié)B性的影響規(guī)律明顯不同。R系列混凝土，隨預(yù)濕程度增加，28d抗?jié)B性降低，而隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長，陶?！拔⒈谩弊饔玫闹饾u發(fā)揮，抗?jié)B性明顯提高。如28d時(shí)R2的抗?jié)B性低于R0；而90d時(shí)R2的氯離子擴(kuò)散系數(shù)較28d的降低了60.8%，且R2抗?jié)B性超過了R0，說明預(yù)濕處理更有利于后期抗?jié)B性能提高，僅用28d的抗?jié)B性評價(jià)陶?；炷敛荒苷鎸?shí)反映其抗?jié)B性。 在相同強(qiáng)度等級下，R1與N1比，28d時(shí)的氯離子擴(kuò)散系數(shù)降低42%，90d時(shí)氯離子擴(kuò)散系數(shù)降低64%，說明陶?；炷帘绕胀ɑ炷?/p>

16、抗?jié)B性好，且后期抗?jié)B性降低幅度大。在體積配合比相同的條件下，LC30陶?；炷?R1)比C60普通混凝土(N2)抗?jié)B性好。由此可見，頁巖陶粒預(yù)濕程度越高，其返水能力越強(qiáng)，隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長，集料與水泥石界面結(jié)構(gòu)改善更加明顯，其抗?jié)B性提高幅度越大，對提高抗?jié)B性越有利。 通過本試驗(yàn)研究得知，頁巖陶粒吸水率越小，其自養(yǎng)護(hù)能力越差，用陶粒所配制的混凝土的抗?jié)B性也較差，尤其是后期的抗?jié)B性提高幅度有限。本人認(rèn)為若從耐久性考慮，高性能陶粒應(yīng)當(dāng)具有5%的吸水率。 4. 結(jié)論 (1) 用吸水率大的陶粒配制的混凝土早期和后期抗壓強(qiáng)度都比用吸水率小的陶粒配制的混凝土高，且早期強(qiáng)度下降幅度小。 (2)預(yù)濕處理后的陶?；?/p>

17、凝土抗?jié)B性降低；而高吸水率陶粒90d時(shí)抗?jié)B性，隨陶粒預(yù)濕程度提高而提高。 （3）對于用含水率高的陶粒配制的混凝土，僅以28d評價(jià)抗?jié)B性往往不能真實(shí)反映陶?；炷量?jié)B性能力。 （4）用吸水率大的陶粒配制的混凝土的抗?jié)B性比用吸水率小的陶粒配制的混凝土好。用適當(dāng)預(yù)濕處理的高吸水率的陶粒配制混凝土，可以充分發(fā)揮陶粒自養(yǎng)護(hù)能力,以確保陶粒混凝土具有優(yōu)良的抗?jié)B性。 參考文獻(xiàn) 1.Y. Asai, Y. Itoh, S. Kanie, H. Seek. Study on the Characteristics of High-Strength Lightweight Concrete for Ice Waters Proceedings of the 4th International Offshore and Polar Engineering Conference. Osaka. Japan. 1994, 4: 363368 2.劉巽伯. 房材與應(yīng)用.輕集料強(qiáng)度和強(qiáng)度標(biāo)號. 1999, 1: 610 3.S. L. Sarkar,