伊利石粘土对再生混凝土抗压强度的影响研究

张 鑫 李佰寿

(延边大学，吉林 延吉 133002)

伊利石粘土对再生混凝土抗压强度的影响研究

张 鑫 李佰寿*

(延边大学，吉林 延吉 133002)

制备了6组不同伊利石粘土掺量的再生混凝土试块，对3 d，7 d，28 d，60 d不同龄期不同掺量的再生试块进行了对比，分析了伊利石粘土的掺量与再生混凝土抗压强度的关系，结果表明，龄期3 d时，伊利石粘土的添加减缓了再生混凝土抗压强度的增长，7 d，28 d，60 d时伊利石粘土的添加加快了再生混凝土抗压强度的增长。

伊利石粘土，再生混凝土，混凝土龄期，抗压强度

0 引言

伊利石粘土是以伊利石为主要矿物特征的粘土，伊利石是一种富钾的硅酸盐云母类粘土矿物，因其最早在美国的伊利岛被发现而得名。该矿物为单斜晶系，晶体细小，比重2.5～2.8，粒度一般为2 μm左右，具滑感，伊利石的化学成分为SiO2，Al2O3，K2O[1,2]。国内最初在双潮乡渡船头村发现伊利石矿，吉林省安图县伊利石资源非常丰富，已探明资源储量在1.4亿t以上，远景储量超2亿t，属于单一特大型砂质伊利石矿床。目前，伊利石在新型陶瓷、塑胶、高级纸张、化肥、建筑材料、农牧业等领域有很好的利用[3]，但在混凝土矿物掺和料方面的应用研究基本空白。

同时，近年来国内混凝土的年平均消耗量约20亿m3，按1%的废弃率计算，每年就将产生5 000万t的废弃混凝土；大量的危旧建筑物拆除所产生的建筑垃圾中，废弃混凝土可达34%[4]。而这些废弃混凝土一般运到郊外填埋或是随意堆积，不仅处理费用惊人，而且污染环境、占用耕地。

为了研究伊利石粘土对混凝土抗压强度的影响，在胶凝材料中添加伊利石粘土。考虑到对废弃材料的资源化再利用，在粗骨料中掺加一定量的再生混凝土粗骨料[5]。通过对不同龄期下的不同伊利石粘土掺量的再生混凝土试块抗压强度的对比，研究伊利石粘土对再生混凝土的抗压强度的影响。

1 试验概况

水泥为亚泰P.O42.5级普通硅酸盐水泥；搅拌水使用自来水；减水剂为方胜建材公司生产的聚羧酸减水剂；再生混凝土为延吉市建设工程质量监督站废试块，强度范围为40 MPa～50 MPa，经颚式破碎机破碎；伊利石粘土产自吉林省安图县，一级品，化学组分见表1。

表1 伊利石粘土化学组分 %

试验设计6组不同的伊利石粘土掺量，每组12个立方体试块，用以分别测得3 d，7 d，28 d，60 d的抗压强度。根据肖建庄对再生混凝土抗压强度与再生骨料取代率之间关系[6]的研究，可以确定天然骨料和再生骨料按照1∶1的比例添加，试验配合比见表2。

2 试验结果与分析

在标准养护条件下，测得试块在3 d，7 d，28 d，60 d的不同龄期的抗压强度，结果汇总见表3。

表2 再生混凝土配合比

表3 再生混凝土抗压强度

从3 d龄期的混凝土试块抗压强度可以看出，随着伊利石粘土掺加比率的不断提高，试块的抗压强度不断降低，其中未掺加伊利石粘土的RCD-0组试块抗压强度最高。其原因可能是由于伊利石粘土颗粒细小，其粒径大约在2 μm，而硅酸盐水泥颗粒一般在7 μm～200 μm左右，伊利石粘土具有更高的比表面积，使溶解水泥的水量减少，伊利石粘土的添加减少了参加水化反应的水量；而且伊利石粘土属于富钾矿物，溶液中的一价钠离子、钾离子会降低Ca2+的溶解性，从而使得熟料凝结和早期强度的发展得到延缓[7]，使得混凝土的抗压强度随着伊利石粘土的掺量添加而不断降低。

从7 d龄期的混凝土试块开始，RCD-0组不再是同期试块中抗压强度的最高组，7 d，28 d，60 d的同期最高抗压强度分别是RCD-3，RCD-4，RCD-8组，可以看出随着龄期的增长，高掺量的伊利石粘土的试块的抗压强度越来越有优势。由于伊利石粘土是一种高铝(Al2O3：30%～35%)的硅酸盐矿物，其主要的化学成分是SiO2，Al2O3，与粉煤灰的化学成分基本相同，但相对于粉煤灰以5 μm～50 μm的中粉粒和粗粉粒为主不同，伊利石粘土的粒径集中在2 μm左右，更小的颗粒粒径说明伊利石粘土具有更好的物理填充作用效应，即更好的形态效应和微集料效应[8]。同时伊利石属于硅酸盐，能与水泥水化反应产生的Ca(OH)2发生化学反应，产生活性效应。在形态效应、微集料效应和活性效应三种效应的作用下，混凝土试块的抗压强度得到了有效的提高。不过在60 d龄期时，当掺量大于6%时，试块的抗压强度基本不再增长，说明过多的伊利石粘土对于混凝土强度的增长不再产生作用。综合7 d，28 d，60 d龄期的混凝土抗压强度，伊利石粘土掺量保持在4%～6%时，既能有效增强混凝土的抗压强度，同时也不浪费材料。

3 结语

伊利石粘土的添加一定程度上影响了再生混凝土的抗压强度：在3 d龄期时，伊利石粘土的添加延缓了混凝土早期抗压强度的发展，随着掺量的增加，混凝土抗压强度不断降低。

随着龄期的增长，掺加伊利石粘土的混凝土的抗压强度优势开始体现，综合不同龄期混凝土的抗压强度，当伊利石粘土掺量在4%～6%时，既能保证较高的强度增长，同时也不浪费原料。

[1] 李晓敏.伊利石：一种前景广阔的新型粘土矿物材料[J].世界地质，2000(12)：376-379.

[2] 刘振敏.中国伊利石粘土矿概述[J].化工矿产地质，2002(3)：28-32.

[3] 李 娜.伊利石矿物的主要应用领域述评[J].中国非金属矿工业导刊，2012(2)：32-36.

[4] 胡治春.废弃混凝土回收利用的研究进展[J].商品混凝土，2016(1)：30-32.

[5] 李占印.再生骨料混凝土性能的试验研究[D].西安：西安建筑科技大学，2004.

[6] 肖建庄,李佳彬.再生混凝土的抗压强度研究[J].同济大学学报，2004(12)：1558-1561.

[7] 简险峰.无机盐离子对水泥水化性能的影响研究现状[J].商品混凝土，2013(10)：25-27.

[8] 陈杨升.矿物掺合料微细集料效应和形态效应的研究[D].广州：华南理工大学，2011.

Experimental study on the influence of illite clay on compressive strength of recycled concrete

Zhang Xin Li Baishou*

(YanbianUniversity,Yanji133002,China)

Six groups of recycled concrete blocks with different Illite clay contents were prepared, 3 days, 7 days, 28 days and 60 days of different ages were tested with different amount of recycled samples, in order to study the relationship between the content of Illite clay and the compressive strength of recycled concrete. Research shows that: on the 3 day, the addition of Illite clay slowed the growth of compressive strength, and the addition of Illite clay accelerated the growth of compressive strength on the 7 day, the 28 day and the 60 day.

Illite clay， recycled concrete， age of concrete， compressive strength

1009-6825(2017)03-0117-02

2016-11-13

张 鑫(1989- )，男，在读硕士

李佰寿(1954- )，男，博士，硕士生导师，教授

TU528

A