论文摘要
茂名高岭土是当地极具特色的矿产资源,储量丰富且结晶度好。但是茂名高岭土的开发利用程度远远不够,特别是涂布用高岭土产生的大量下脚料（数量占了近三成）成为了废弃物,不仅资源没有得到有效利用,而且对环境产生了一定的压力。鉴于目前国内外关于偏高岭土作为混凝土的高活性矿物掺合料的研究越来越多,并且有研究表明其活性有可能超过硅灰,本文对茂名高岭土下脚料的基本特性及活化制度作了详细的研究,并且研究将其作为高活性矿物掺合料制备高性能混凝土。实验通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、综合热分析仪、比表面分析仪等对茂名高岭土下脚料的结构特性进行了表征;并且通过对偏高岭土的活化机理的系统研究,摸索出茂名高岭土的最佳煅烧活化工艺;在此基础之上,对活化高岭土下脚料制备的高性能混凝土的工作性能、物理力学性能和耐久性进行了试验研究,并与硅灰和稻壳灰做了对比。研究结果表明,以活化高岭土下脚料配制的高强混凝土,强度可以与硅灰相媲美,等级达到C100。1、通X射线衍射发现茂名高岭土下脚料的成分与原矿有些不同,下脚料中除还有高岭石相以外,还含有大约13%的石英相。这使得高岭土下脚料的活性比原矿偏低。另外通过SEM分析发现下脚料的结晶程度很好。2、从茂名高岭土下脚料和原矿的热重分析图可以看出,茂名高岭土下脚料的煅烧活化温度范围与原矿相同,大约在530℃开始脱去羟基,生成偏高岭土;到1007℃左右发生重结晶,生成尖晶石相。3、通过对偏高岭土活化制度的系统试验研究,证明不同的煅烧温度及粉磨时间对偏高岭土活性影响较大。偏高岭土的最佳锻烧温度为700℃左右,综合考虑偏高岭土比表面积的增大对其活性和需水性的影响,取偏高岭土最佳粉磨时间为1h。4、由于偏高岭土比表面积大,需水量大,在一定程度上限制了其作为超级火山灰材料的应用,研究了复合化对偏高岭土性能的改善的作用。证明偏高岭土与粉煤灰、矿渣复掺可以大幅度改善水泥与高效减水剂的相容性;提高水泥的抗压强度;改善水泥浆体的微观结构。偏高岭土、矿渣、粉煤灰三掺效果最好。5、利用X射线、扫描电镜等微观测试手段,对不掺和掺加偏高岭土、硅灰、稻壳灰水泥体系的水化产物、水泥混凝土界面进行了对比分析。掺偏高岭土、硅灰的水泥与不掺的相比,其水化产物主要为水化硅酸钙C-S-H、AFT等,基本找不到Ca（OH）2,偏高岭土、硅灰中活性组分与水泥熟料矿物水化产物反应生成的C-S-H凝胶和AFt,填充于浆体孔隙中,使水泥浆体结构趋于致密,有利于水泥强度的增长。6、通过对由偏高岭土和硅灰制备的混凝土工作性、强度和耐久性相关特性进行对比研究,证明由煅烧偏高岭上配制的混凝土强度达到了117Mpa,坍落度达25cm,扩展度63cm,扩散系数达9.285E-10cm2/s,可以与硅灰相媲美,能满足超高性能混凝土的技术要求,是制备超高性能混凝土的理想矿物掺合料。