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摘 要：现如今，国内外学者都在大力研究高活性偏高岭土基混凝土添加剂，此种材料在经过一系列处理后可以大幅提高混凝土早期强度、耐久性、体积稳定性等性能。本文主要通过对高活性偏高岭土微粉制备的简单介绍，以及活性偏高岭土作为混凝土添加剂与矿粉、粉煤灰复合后性能对比，概述活性偏高岭土基混凝土添加剂性能特点。
关键词：高活性偏高岭土微粉（MK）；早强、微膨胀、耐久性；复合效应
依照现有的材料复合化的理论观点来讲，复合化的确可以做到让材料进化，因为复合化能够让各组分性能在很大程度上发挥出来，而且还会产生叠加效应。所以专家学者一直以来都尝试着将活化偏高岭土和矿渣有机融合起来，形成复合矿渣微粉，由此提升混凝土的力学性能、耐久性，使其更加经济实用。
1 高活性偏高岭土微粉（MK）的制备
原矿高岭土缺乏活性，扫描电镜分析结果表明，具有明显的片状结构。要使其具火山灰活性，就需要采用活化处理的方法，在一定温度下将高岭土煅烧使之脱去内结晶水而转换成偏高岭土，是比较有效的热活化方法。制备人员按照DTA差热分析法进行分析，认为600-900℃这一温度区间作为活化处理高岭土最为合适。
选择合适煅烧工艺制度是制备高活性偏高岭土的关键，包括合适煅烧温度及保温时间。按照火山灰活性指数、氢氧化钙吸收值来明确煅烧制度，当然除这个因素外，还需要考虑水泥作胶砂强度因素，综合上述两种因素，才可以最终确定最佳煅烧时间。在此基础上，再使用解聚设备对偏高岭土进行细化处理，由此研究偏高岭土微粉的粗细程度对其活性产生的具体影响。
高岭土中主要成分是SiO2和Al2O3，含量分别为48.3%和37.6%，内结晶水含量在13.5%左右，其他成分所占比重都在1%以内。实验人员使用5%～10%的活性偏高岭土通过内掺法来替换水泥。
2 实验结果与讨论
2.1 高活性偏高岭土微粉（MK）对水泥需水量的影响
实验发现，高岭土在750℃温度下煅烧保温90min，活性能够达到最好状态，对比实验人员将此煅烧工艺制度作为标准，来完成各个掺量的计算。实验结果表明，在750℃温度下，掺入10%的活性偏高岭土水泥胶砂的力学性能最佳，而且高岭土在经过活化后Ca（OH）2反应能力明显提升，具有非常好的火山灰活性，单纯的从性能上讲，活性偏高岭土与硅灰基本上相同。高活性偏高岭土微粉的加入，使得相同的胶凝材料需要更多的水源，前者加入的量越多，单位质量胶凝材料就越需要越多水源。这是因为高活性偏高岭土属于典型的脱水产物，再加之，高活性偏高岭土微粉具有比较大的比表面积，掺量越多，就需要让更多的水来让填充孔隙，由此增加单位体积混凝土用水量。
2.2 高活性偏高岭土微粉对混凝土力学性能的影响
8%高活性偏高岭土微粉来取代一部分水泥，加入混凝土中以后具有非常好的和易性。之后与硅灰进行对比试验。实验结果表明，同样是取代量为8%的高活性偏高岭土微粉，试样B与试样A两者在很多性能方面都比较接近，如抗压强度、抗渗性方面，但是抗冻性能、收缩率等都要比硅灰强很多，这一结果可以证明使用高活性偏高岭土微粉来制备混凝土能够在很大程度上提升混凝土原本的物理性能，可以延长混凝土的使用寿命，改善效果基本上与硅灰相同，甚至在某方面要比硅灰混凝土强很多。一直以来，人们习惯于使用硅灰作为活性矿物掺合料，但硅灰是工业生产副产品，质量不够稳定，量不够集中。而偏高岭土由专门的企业生产，产品质量稳定。实验发现，高活性偏高岭土微粉完全可以取代硅灰作为掺合料，若此种掺合料可以实现产业化，将会得到大规范的使用，由此扩大了高强混凝土的应用范围。
2.3 高活性偏高岭土微粉与复合矿渣微粉复合效应
实验结果已经证明，高活性偏高岭土微粉掺量可以在很大程度上影响水泥标准稠度。高岭土在经过热处理后吸水性很强，导致减水剂无法正常发挥出应有的减水作用，使得水泥以及减水剂无法依照预期相容。而矿渣的减水性能却非常强，矿渣颗粒表面却有非常强的致密性，十分光滑，难以吸收水分子，因此浆体中会出现十分光滑的滑动面，由此使其流动性更强。
把8%MK微粉与35%复合矿渣微粉复合，改善了含MK微粉水泥与减水剂的相容性，也改善了矿渣易泌水性，使拌合物和易性能有较大改善，复合后替代水泥量达43%。与A、B样相比，C、D样替代水泥量从8%增至43%，除了抗压强度降低外，收缩性能、抗冻性能和抗硫酸盐腐蚀性能都提高了，仅用540kg/m3胶凝材料就可以配制出大流动性、低收缩的高强度高性能混凝土。而且，MK与复合矿渣微粉复合的试样D的效果优于硅灰与复合矿渣微粉复合的试样C的效果，其力学性能、收缩率、抗冻性能、抗硫酸盐腐蚀性能均优于硅灰，四个试样经过272次冻融循环的破坏作用后，试件外观基本完好无损，重量损失很少，尤其是试样D性能更优，充分显示了MK与矿渣很好的复合叠加效应。复合化使不同矿物微粉间、矿物微粉与水泥间会生化学交互作用，MK早期生成水化产物有利于超细矿渣产生更多的胶凝产物，使体系不断密实起来，由于彼此诱导激发而提高了粉体的活性。复合化还使不同粒级粉体组成更合理的微集料级配，从而有更紧密的堆积和填充，这种物理性效应是多组分矿物微粒具有超叠加效应及高性能的另一主要因素。
2.4 MK微粉与粉煤灰的复合效应
粉煤灰是目前国内最大宗的工业废料，也是在混凝土中应用最广的掺合料。之所以得到较好的利用是因为它具有“形貌效应”、“火山灰效应”“微集料效应”，粉煤灰颗粒呈球形，光滑的球形粒子在水泥净浆中起到润滑、滚动作用，粒子表面因吸附而出现的双电层结构加强了润滑作用，流动性与和易性得到改善的同时，增加了保水性和均匀性，降低了需水量，起到了减水作用。但早期强度却较难保证。MK微粉早期增强效果非常好，但会降低拌合物的流动性，两者复合可以取得更好效应。与粉煤灰的复合可以降低水泥标准稠度需水量，减少达到要求胶砂流动度时的拌和水量，而弥补了MK标准稠度用水量大对水泥的不良影响，并使收缩率减小，而MK可以克服粉煤灰早期强度低的缺点。G样在掺粉煤灰15%的情况下，由于复合了5%的MK，其7d，28d强度仍高于E基准样。这是由于活化高岭土微粒中的活性A12O3、SiO2与水泥水化释放出来的Ca（OH）2发生二次反应，破坏了水泥水化的动态平衡，加速了水泥的水化过程，增加了C-S-H凝胶量，同时，复合可以使辅助凝胶材料级配更趋合理，水泥石结构更致密，从而使强度提高。由此可见，两者的复合使用实现了优势互补.获得了良好的复合效应。
结束语
综上所述，高活性偏高岭土微粉的制备是关键，MK与矿粉、粉煤灰复合具有明显叠加效应，大大提高混凝土的早期强度、耐久性等指标，由此真正的实现高性能混凝土添加剂产业化、工业化目标。上述所介绍的内容还有进一步的研究空间，相信改进之后，高活性偏高岭土微粉将会发挥更大的作用。
参考文献
[1]王宝民，刘伟.偏高岭土高性能混凝土氯离子抗渗性试验研究[A].中国工程院土木工程与可持续发展高层论坛论文集[C].2010.
[2]周宏伟.偏高岭土的研究现状及展望[A].土木建筑学术文库（第8卷）[C].2007.
[3]万惠文，林宗寿.水中和付黄浦矿渣微粉颗粒群分布及形貌对水泥性能的影响[J].武汉理工大学学报，2003（1）.
[4]水中和，潘智生，朱文琪，詹必浩.再生集料混凝土的微观结构特征[J].武汉理工大学学报，2003（12）.
关键词：高活性偏高岭土微粉（MK）；早强、微膨胀、耐久性；复合效应
依照现有的材料复合化的理论观点来讲，复合化的确可以做到让材料进化，因为复合化能够让各组分性能在很大程度上发挥出来，而且还会产生叠加效应。所以专家学者一直以来都尝试着将活化偏高岭土和矿渣有机融合起来，形成复合矿渣微粉，由此提升混凝土的力学性能、耐久性，使其更加经济实用。
1 高活性偏高岭土微粉（MK）的制备
原矿高岭土缺乏活性，扫描电镜分析结果表明，具有明显的片状结构。要使其具火山灰活性，就需要采用活化处理的方法，在一定温度下将高岭土煅烧使之脱去内结晶水而转换成偏高岭土，是比较有效的热活化方法。制备人员按照DTA差热分析法进行分析，认为600-900℃这一温度区间作为活化处理高岭土最为合适。
选择合适煅烧工艺制度是制备高活性偏高岭土的关键，包括合适煅烧温度及保温时间。按照火山灰活性指数、氢氧化钙吸收值来明确煅烧制度，当然除这个因素外，还需要考虑水泥作胶砂强度因素，综合上述两种因素，才可以最终确定最佳煅烧时间。在此基础上，再使用解聚设备对偏高岭土进行细化处理，由此研究偏高岭土微粉的粗细程度对其活性产生的具体影响。
高岭土中主要成分是SiO2和Al2O3，含量分别为48.3%和37.6%，内结晶水含量在13.5%左右，其他成分所占比重都在1%以内。实验人员使用5%～10%的活性偏高岭土通过内掺法来替换水泥。
2 实验结果与讨论
2.1 高活性偏高岭土微粉（MK）对水泥需水量的影响
实验发现，高岭土在750℃温度下煅烧保温90min，活性能够达到最好状态，对比实验人员将此煅烧工艺制度作为标准，来完成各个掺量的计算。实验结果表明，在750℃温度下，掺入10%的活性偏高岭土水泥胶砂的力学性能最佳，而且高岭土在经过活化后Ca（OH）2反应能力明显提升，具有非常好的火山灰活性，单纯的从性能上讲，活性偏高岭土与硅灰基本上相同。高活性偏高岭土微粉的加入，使得相同的胶凝材料需要更多的水源，前者加入的量越多，单位质量胶凝材料就越需要越多水源。这是因为高活性偏高岭土属于典型的脱水产物，再加之，高活性偏高岭土微粉具有比较大的比表面积，掺量越多，就需要让更多的水来让填充孔隙，由此增加单位体积混凝土用水量。
2.2 高活性偏高岭土微粉对混凝土力学性能的影响
8%高活性偏高岭土微粉来取代一部分水泥，加入混凝土中以后具有非常好的和易性。之后与硅灰进行对比试验。实验结果表明，同样是取代量为8%的高活性偏高岭土微粉，试样B与试样A两者在很多性能方面都比较接近，如抗压强度、抗渗性方面，但是抗冻性能、收缩率等都要比硅灰强很多，这一结果可以证明使用高活性偏高岭土微粉来制备混凝土能够在很大程度上提升混凝土原本的物理性能，可以延长混凝土的使用寿命，改善效果基本上与硅灰相同，甚至在某方面要比硅灰混凝土强很多。一直以来，人们习惯于使用硅灰作为活性矿物掺合料，但硅灰是工业生产副产品，质量不够稳定，量不够集中。而偏高岭土由专门的企业生产，产品质量稳定。实验发现，高活性偏高岭土微粉完全可以取代硅灰作为掺合料，若此种掺合料可以实现产业化，将会得到大规范的使用，由此扩大了高强混凝土的应用范围。
2.3 高活性偏高岭土微粉与复合矿渣微粉复合效应
实验结果已经证明，高活性偏高岭土微粉掺量可以在很大程度上影响水泥标准稠度。高岭土在经过热处理后吸水性很强，导致减水剂无法正常发挥出应有的减水作用，使得水泥以及减水剂无法依照预期相容。而矿渣的减水性能却非常强，矿渣颗粒表面却有非常强的致密性，十分光滑，难以吸收水分子，因此浆体中会出现十分光滑的滑动面，由此使其流动性更强。
把8%MK微粉与35%复合矿渣微粉复合，改善了含MK微粉水泥与减水剂的相容性，也改善了矿渣易泌水性，使拌合物和易性能有较大改善，复合后替代水泥量达43%。与A、B样相比，C、D样替代水泥量从8%增至43%，除了抗压强度降低外，收缩性能、抗冻性能和抗硫酸盐腐蚀性能都提高了，仅用540kg/m3胶凝材料就可以配制出大流动性、低收缩的高强度高性能混凝土。而且，MK与复合矿渣微粉复合的试样D的效果优于硅灰与复合矿渣微粉复合的试样C的效果，其力学性能、收缩率、抗冻性能、抗硫酸盐腐蚀性能均优于硅灰，四个试样经过272次冻融循环的破坏作用后，试件外观基本完好无损，重量损失很少，尤其是试样D性能更优，充分显示了MK与矿渣很好的复合叠加效应。复合化使不同矿物微粉间、矿物微粉与水泥间会生化学交互作用，MK早期生成水化产物有利于超细矿渣产生更多的胶凝产物，使体系不断密实起来，由于彼此诱导激发而提高了粉体的活性。复合化还使不同粒级粉体组成更合理的微集料级配，从而有更紧密的堆积和填充，这种物理性效应是多组分矿物微粒具有超叠加效应及高性能的另一主要因素。
2.4 MK微粉与粉煤灰的复合效应
粉煤灰是目前国内最大宗的工业废料，也是在混凝土中应用最广的掺合料。之所以得到较好的利用是因为它具有“形貌效应”、“火山灰效应”“微集料效应”，粉煤灰颗粒呈球形，光滑的球形粒子在水泥净浆中起到润滑、滚动作用，粒子表面因吸附而出现的双电层结构加强了润滑作用，流动性与和易性得到改善的同时，增加了保水性和均匀性，降低了需水量，起到了减水作用。但早期强度却较难保证。MK微粉早期增强效果非常好，但会降低拌合物的流动性，两者复合可以取得更好效应。与粉煤灰的复合可以降低水泥标准稠度需水量，减少达到要求胶砂流动度时的拌和水量，而弥补了MK标准稠度用水量大对水泥的不良影响，并使收缩率减小，而MK可以克服粉煤灰早期强度低的缺点。G样在掺粉煤灰15%的情况下，由于复合了5%的MK，其7d，28d强度仍高于E基准样。这是由于活化高岭土微粒中的活性A12O3、SiO2与水泥水化释放出来的Ca（OH）2发生二次反应，破坏了水泥水化的动态平衡，加速了水泥的水化过程，增加了C-S-H凝胶量，同时，复合可以使辅助凝胶材料级配更趋合理，水泥石结构更致密，从而使强度提高。由此可见，两者的复合使用实现了优势互补.获得了良好的复合效应。
结束语
综上所述，高活性偏高岭土微粉的制备是关键，MK与矿粉、粉煤灰复合具有明显叠加效应，大大提高混凝土的早期强度、耐久性等指标，由此真正的实现高性能混凝土添加剂产业化、工业化目标。上述所介绍的内容还有进一步的研究空间，相信改进之后，高活性偏高岭土微粉将会发挥更大的作用。
参考文献
[1]王宝民，刘伟.偏高岭土高性能混凝土氯离子抗渗性试验研究[A].中国工程院土木工程与可持续发展高层论坛论文集[C].2010.
[2]周宏伟.偏高岭土的研究现状及展望[A].土木建筑学术文库（第8卷）[C].2007.
[3]万惠文，林宗寿.水中和付黄浦矿渣微粉颗粒群分布及形貌对水泥性能的影响[J].武汉理工大学学报，2003（1）.
[4]水中和，潘智生，朱文琪，詹必浩.再生集料混凝土的微观结构特征[J].武汉理工大学学报，2003（12）.