偏高岭土在钢筋混凝土中的应用和存在明显的缺点

1、偏高岭土对水泥基材料抗氯离子侵蚀性能的影响

现代混凝土工程中氯离子侵蚀现象较为普遍，而且氯离子在钢筋混凝土中的危险临界含量还没有定论。研究均认为： 虽然水泥基材料氯离子迁移测试方法和标准较多，但都存在明显的缺点，需互相结合才可用于准确评价混凝土的氯离子渗透性。研究发现矿物掺合料对氯离子具有粘滞作用，且作用机理各不相同。

Boddy 等通过电加速氯离子迁移法研究发现0.3水胶比下8wt和12wt偏高岭土掺量有效降低混凝土试块 28 d、90 d、140 d、三年龄期的氯离子扩散系数。Kim等利用电导法研究偏高岭土对混凝土氯离子渗透性的影响，发现偏高岭土的掺入可明显减低混凝土氯离子渗透性： 28 d 时，掺有 20偏高岭土的混凝土导电量低于2000 C，60 d时，只有掺入5偏高岭土的混凝土导电量超过1000 C，90d时，含有5 偏高岭土的混凝土导电量近似为 1000 C，其余均低于1000C。

Guneyisi 等对经过90d 4 NaCl 溶液浸泡的掺有0wt ，10wt ，20wt偏高岭土的混凝土氯离子扩散深度进行了测定，发现 10偏高岭土掺量可使 0.55和0.35 水胶比的混凝土氯离子扩散深度降低7和10 ； 20偏高岭土掺量可使相对应混凝土氯离子扩散深度降低17和21。

2、偏高岭土对水泥基材料碱硅酸反应的影响

自上世纪 50 年代碱集料反应的危害被发现以来，碱集料反应引起国内外学者的高度重视。经过多年研究，国外学者已经对碱集料反应分类，集料活性鉴定方法，碱硅酸反应模型，Ca(OH)2对在碱集料反应中的作用以及矿物掺合料对碱硅酸反应的抑止机理等相关问题作出了详细的解释和深入的探讨。

Ramlochan 等研究了偏高岭土对混凝土中碱硅酸反应的抑止效果，发现 20 的偏高岭土可有效控制高碱水泥( 1.02 Na2Oe)和中碱水泥(0.61 Na2Oe) 2年龄期的混凝土孔溶液中 OH-浓度控制在0.2 mol /L。根据CAN /CSA A23.2-14A混凝土棱柱试块实验，10wt偏高岭土可将含有Sudbury杂砂泥质岩活性集料的混凝土2年膨胀值控制在0. 04以下； 而对于 Spratt 硅质石灰岩活性集料而说，则需要 15wt 的偏高岭土； 根据CAN /CSA A23.2-25A 加速砂浆棱柱实验，只有15wt掺量可将含有两种活性集料的混凝土14 d膨胀值控制在 0.01 。

作者认为偏高岭土抑止ASR的机理在于偏高岭土火山灰反应产物对碱物质( Na ，K )的包附作用，且不同成分的偏高岭土对不同成分的水泥中碱离子包附能力存在一个临界PH浓度，并应该以此为依据确定偏高岭土的有效掺量。

Dow等研究了热活化后偏高岭土的碱析出问题，发现高岭土本身含有的钾长石和白云母杂志物质在模拟的22 ℃，Ca(OH) 2饱和溶液中已开始少量析出Na 和K ，而随着高岭土活化温度的升高，钾长石和白云母的碱析出量逐步增加。作者提出，考虑到偏高岭土中存在晶格被破坏的钾长石和白云母，原料高岭土中纯度应该被用来衡量矿物掺合料本身是否应被用于改善混凝土的耐久性，尤其是对 ASR反应的能力。

3、偏高岭土对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响

众多研究表明在混凝土中发生的硫酸盐侵蚀的机理各有不同，主要分为 Na2 SO4 型侵蚀和 MgSO4型侵蚀，并且中/高水灰比的多孔混凝土受硫酸盐侵蚀后，膨胀反应根据水泥组分的不同而产生不同的缩放；低水灰比的密实混凝土受硫酸盐侵蚀后的膨胀行为则是一个明显的循环过程。

Goncalves等研究发现： 偏高岭土的掺入可以提高砂浆抗 MgSO4 溶液侵蚀：10和20 的偏高岭土减少了28 d 基体中Ca( OH) 2含量的 56 和 79 ； 降低了经200d，MgSO4 溶液浸泡后基体中Mg( OH) 2含量的0.3 和1.2 。Al-Akhras 等研究发现 5的偏高岭土掺量可使水胶比为0.5和 0.6的混凝土经18个月浸泡后的膨胀值分别降低0.23和0.25。

推迟裂缝出现时间分别为60 和50d; 10 的偏高岭土掺量使混凝土膨胀值分别降低0.3 和 0.32 ，推迟裂缝出现时间为120 d 和 110 d; 15的偏高岭土掺量可使混凝土膨胀值分别降低0.33 和0.35 ，推迟裂缝出现时间为180 d 和160 d。作者将上述现象归因为偏高岭土替代水泥导致C3A含量减小和偏高岭土火山灰反应消耗Ca(OH)2所致。

Lee等研究了不同偏高岭土掺量对砂浆抗硫酸镁溶液性能的影响，发现偏高岭土的掺入降低了砂浆抗高浓度硫酸镁溶液的能力。在 0.42，1.27 ，4.24 三种浓度的 MgSO4 溶液中浸泡 360d后，基准砂浆强度分别下降了17.7 ，24.1，35.3 ； 而含 15 偏高岭土的砂浆强度下降了21.7，35.7 ，54 ； 而经过MgSO4浸泡后的砂浆膨胀值随着 MgSO4 溶液的浓度和偏高岭土掺量的提高而增大； 浓度为 4.24 的MgSO4 溶液浸泡360d后，MK0，MK5，MK10，MK15的膨胀值分别达到0.244，0.36，0.41，0.556。

作者将偏高岭土弱化砂浆抗 MgSO4溶液侵蚀能力归因于偏高岭土火山灰产生的次级 C-S-H 凝胶在高浓度下容易转化为没有胶凝性的M-S-H( M-C-S-H)所致。

4、偏高岭土对水泥基材料收缩性能的影响

水泥基材料的收缩是湿度变化和化学反应双重作用下的结果，且 C-S-H 凝胶自身也可发生原位收缩。Ding 等通过研究发现掺入5，10，15的偏高岭土可有效降低混凝土的自由干缩，28d时分别降低了15，25，40 ； 对于受限干缩来说，偏高岭土的掺入可充分降低混凝土受限干缩裂缝的宽度，分别降低了21，27，41，但偏高岭土的掺入将受限干缩裂缝的出现时间分别提前了 3 d，6 d，10d。Guneynsi等通过研究偏高岭土掺量对不同水胶比混凝土的干燥收缩，发现与基准混凝土相比，偏高岭土对 14 d 干燥收缩的改善效果不明显，并且水胶比越低，效果差； 偏高岭土对 60 d 干燥收缩的改善效果较突出。

作者将此现象归咎为低水胶比条件下混凝土发生的自干燥和自收缩。( 偏高岭土重在降低干缩速率) 。

Khatib通过研究低温养护掺有 5wt ～ 30wt MK 的混凝土收缩情况，发现5℃水养和 5℃下40 相对湿度养护下的混凝土在偏高岭土掺量为 5wt～15wt 之间持续收缩，10wt 达到大； 15wt