高岭土是一种重要的非金属矿，广泛用于陶瓷、造纸、耐火材料、石油化工、农业和国防等领域。高岭土在开采和水洗精选过程产生了大量的高岭土尾矿，尾矿大量堆存不但占用土地，而且造成了环境问题和安全隐患，研究高岭土尾矿的资源化利用对高岭土矿业的可持续发展具有重要的意义。前期研究表明，高岭土尾矿经过700~800度煅烧后，具有较高的火山灰活性，可作为水泥混合材用于水泥生产。偏高岭土(MK)是高岭土在500～800℃下煅烧脱羟基生成的一种无定型相活性材料，能与水泥水化产物Ca(0H)2反应生成CSH和CASH 等凝胶体，通过改善水化产物和微观结构来提高水泥砂浆和混凝土的性能。将MK按一定比例替代混凝土中的水泥可以改善混凝土的力学和耐久性能，并且由于水泥用量减少，这对于降低水泥生产过程中二氧化碳排放量以及节约能源有很大帮助，能够产生良好的经济和环境效益。

对高岭土在混凝土方面的研究起步较晚,特别是我国近几年才刚刚开始；英国、美国、法国等国家近些年来也不断地在研究偏高岭土，已经初步研究了其对水泥混凝土力学性能的影响。美国学者Caidrone及Gruber K.A通过对比掺加不同掺量偏高岭土和硅灰粉后水泥胶砂的力学性能，研究表明：掺加相同掺量的偏高岭土水泥的性能可以与掺加硅灰的水泥性能相媲美；同时，国内外其他研究也表明偏高岭土对于水泥混凝土耐久性的改善有不同程度的提高。因此，偏高岭土有希望取代硅灰，从而成为新一代的高活性矿物掺合料。

混凝土的硫酸盐侵蚀对其耐久性也是一个很大的挑战， 特别是当混凝土处于硫酸盐浓度较高的介质中时。因此 MKC的硫酸盐侵蚀也是需要重点关注的问题。Nabil M研究了MKC的抗硫酸盐侵蚀性，替代比例为o％～15％，硫酸盐介质为5％硫酸钠溶液。结果表明，MK可显著提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性，且随替代比例增加而提高。Ali研究了MKC在5％硫酸钠和4．2％硫酸镁两种溶液中的抗硫酸盐侵蚀性，替代比例为10％。结果表明，随浸泡时间延长，MK可显著提高混凝土在两种溶液中的抗硫酸盐侵蚀性，而且抗硫酸钠侵蚀效果优于抗硫酸镁侵蚀。

硫酸盐对混凝土的破坏机理主要是水泥中的铝酸三钙 (C3A)以及Ca(OH)2和SO2反应生成过量的钙矾石，导致混凝土膨胀破坏。MK之所以能够提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性，主要有以下几个原因：(1)Mardani对混凝土进行的扫描电镜测试结果表明，MKC在硫酸盐环境下生成的钙矾石是圆球形，这种形状不易引起混凝土膨胀；(2)MK替代部分水泥后，水泥中的C3A也随之减少；(3)MK与 Ca(OH)2发生活性反应生成CSH和CASH凝胶体，显著降低溶液中Ca(OH)2的数量；(4)生成的CSH凝胶体可以细化混凝土的毛细孔和界面传递带，降低混凝土的溶液渗透性。

2. 研究的基本内容与方案

1、水泥性能的测试

内容：测试水泥的比表面积，标准稠度，凝结时间，化学成分，烧失量，3天和28天强度等

高岭土尾矿物理、化学特性分析（通过XRD、SEM、DTA/DSC、水化热等方法来测试）。

参照GB∕T 50082-2009 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准将高岭土尾矿掺合料（尾矿95% 石膏5%）与LC2（石灰石31.7% 尾矿63.3% 石膏5%）分别按照0、30%、40%、50%的比例掺入水泥粉中，与标准砂混合，水灰比为0.50，胶砂比为1∶3，加水后制成40 mm×40 mm×160 mm的水泥砂浆试件，水养28 d后，分为2组，一组继续放在水中养护，另一组则放入5%Na2SO4侵蚀溶液中侵蚀，并使容器密封，规定龄期测定试件的抗折强度和抗压强度，计算抗蚀系数（抗折强度比）.此外增加30%粉煤灰，50%矿粉，15%粉煤灰 30%矿粉的三组实验来进行同类比较，以此来判断高岭土尾矿对水泥抗硫酸盐性能的具体影响。

在经过28天之后，根据GB50082对试样用5%Na2SO4、的水溶液对试样进行干湿交替侵蚀并持续到规定的龄期。在进行完砂浆成型的同时，完成相应组分的水泥净浆，以相同的养护与硫酸盐腐蚀措施至45天，酒精终止水化过程送样，进行XRD分析存在的相。在做上述实验的同时测量标准养护组的线膨胀率数据备用，制作胶凝材料总体含7%SO3的试样在标准养护下测量1d，3d，5d，9d，4d，28d线膨胀率，对比说明抗硫酸盐性能。最后通过XRD、SEM、DTA/DSC、水化热等等对其机理进行研究，为煅烧高岭土尾矿在水泥、混凝土中的应用提供理论依据。

[1] 莫宗云,高小建.偏高岭土改性混凝土的耐久性研究进展[J].材料导报,2017,31(15):115-119 125.