摘 要

随着矿物掺合料如硅灰、粉煤灰等已经被大量运用于混凝土工程中，人们已经开始着手研究其他矿物原料是否也具有相同的性质来代替。越来越多的研究发现，偏高岭土具有较高的火山灰活性，并可以作为水泥掺合料用于实际工程中。我国的高岭土资源丰富，容易开发和利用。所以，对煅烧高岭土对水泥基材料的影响作用的研究具有十分重要的意义。

本论文从设计不同的煅烧温度出发，对安徽淮北的高岭土进行研究，通过钙吸收实验、凝结时间测试等实验，发现650℃煅烧温度后的高岭土具有最高的反应活性；然后设计不同的材料配比制备胶砂试体，根据养护后的抗折抗压强度确定掺入量为10%最佳；引入两种粒度分布的偏高岭土，以10%的掺量设计配比进行力学性能研究，最后得出偏高岭土的粒径在30微米以下时具有很好的填充效果。

关键词：煅烧温度、火山灰活性、强度、粒径

Abstract

With mineral admixtures like silica fume and fly ash are largely used in concrete engineering,researchers are researching for other mineral materials to instead.More and more researches have found that metakaolin has high pozzolanic activity and can be used as cement admixture in practical engineering.China's kaolin resources are rich, and easy to exploit and utilize.Therefore, the study of the influence of calcined kaolin on cement-based materials is of great significance.

Based on the design of different calcination temperatures, the kaolin in Anhui, Huaibei province was studied.The experiments of calcium absorption and coagulation time were carried out,and as a result,Kaolin with the calcination temperature at 650℃was found to have the highest reactivity.Then we designed different material ratio to make mortar specimens. According to the results of flexural and compressive strength after cured for a certan time, the best amount of admixture is 10%. The metakaolin with two particle size distributions is introduced and the mechanical properties are studied with the mixture ratio of 10%.Finally, it is concluded that the particle size of metakaolin has a good filling effect when it is smaller than 30 microns.

Keywords:Calcination temperature, pozzolanic activity, strength ,particle size

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1偏高岭土 1

1.1.1偏高岭土的反应机理 1

1.1.2偏高岭土的应用及现状 2

1.1.3偏高岭土的优点和主要用途 4

1.2偏高岭土在水泥基材料中的性能 4

1.2.1火山灰活性及煅烧温度影响 4

1.2.2对水泥基材料水化过程的影响 5

1.2.3对水泥基材料内部孔结构影响以及力学性能影响 6

1.2.4对混凝土耐久性影响 6

1.2.5偏高岭土的填充效应 7

1.3本论文的主要研究内容及目的意义 8

第2章 实验过程与测试 8

2.1实验主要原料 9

2.2实验主要仪器和设备表 9

2.3偏高岭土的制备 9

2.4煅烧高岭土的细度（粒度分布）测试 10

2.5偏高岭土XRD分析 10

2.6凝结时间 10

2.6.1实验目的 11

2.6.2实验过程 11

2.7抗折抗压强度 12

2.7.1实验目的 12

2.7.2实验过程 12

2.8压汞实验测试 13

2.9钙吸收实验 14

2.10不同粒径MK对水泥基材料力学性能影响 14

第3章 不同煅烧温度高岭土对水泥基材料的影响 15

3.1粒度分布测试结果 15

3.2偏高岭土红外光谱及XRD分析测试 16

3.2.1红外光谱分析 16

3.2.2高岭土及煅烧高岭土的XRD测试分析 17

3.3凝结时间 18

3.4力学性能 20

3.5压汞实验 22

3.6钙吸收 22

第4章 偏高岭土粒径对水泥基材料性能的影响 24

第5章 结论 28

参考文献 29

致谢 31

第1章 绪论

1.1偏高岭土

偏高岭土（metakaolin，简称MK）是以高岭土为原料，在一定温度下（一般为600—900℃）经煅烧脱水形成无水硅酸铝。偏高岭土中99.9%的粒径小于16微米，平均粒径为3微米[^[1]]。高岭土中主要晶相为高岭石，属于层状硅酸盐结构，层与层之间由氢键结合，其基本结构单元是由硅氧层和水铝石层构成的单网层。热处理对这种含有不同量非晶相的天然或人工高岭土的高岭石基材料脱羟基过程具有决定性影响。当煅烧温度低于450℃时，高岭土的脱羟基率较低，只有0.18。当温度由450℃升高至570℃时，脱羟基率迅速提升到0.95，并且当温度处于570℃至700℃之间时，高岭石完全脱羟基化[^[2]]。高岭土的层状结构因脱水而破坏,产生了大量断裂的化学键，形成结晶度很低、表面能大、反应活性高的介稳态物质，我们称之为偏高岭土。

1.1.1偏高岭土的反应机理