探究不同掺量玄武岩活性粉末对水泥力学性的能影响

　　0 引言

　　玄武岩是火山喷发出的岩浆经冷凝而形成的一种岩石，外观呈褐色，二氧化硅含量丰富，具有坚硬耐磨、化学稳定性高、耐高温性能和力学性能优良等特点，广泛应用于公路、机场和桥梁等领域。利用玄武岩为原料生产的玄武岩纤维具有高强度、高模量、耐高温性佳、抗氧化、抗辐射等优异性能，且性价比好，是一种可以满足国民经济基础产业发展需求的新的基础材料和高技术纤维，并已逐步成为国内外研究的热点问题之一。在生产玄武岩纤维的时候经常会产生一些黑色晶体材料，已有研究表明这些黑色晶体材料磨细(玄武岩活性粉末)后具有较高的活性。如何充分利用这些材料具有良好的社会效益和经济效益。

　　通过对不同掺量下的抗折强度和抗压强度影响的对比，探究玄武岩活性粉末对水泥力学性的能影响，并确定其最佳掺量;通过XRD分析，对掺加玄武岩活性粉末后水泥的水化产物进行初步分析，为玄武岩活性粉末的工程应用提供一定的基础数据。

　　1、原材料与试验方法

　　1．1原材料。水泥:P·O42．5普通硅酸盐水泥;砂:标准砂;玄武岩活性粉末:细度为74um;水:普通自来水。

　　1．2试验设计及试验方法采用水泥胶砂强度检测方法(ISO法)，分两批进行。第一批试验:玄武岩活性粉末的掺量分别为0%，10%，20%，30%，40%，50%，相应的试件编号分别为I-1，I-2，I-3，I-4，I-5，I-6;用来判断玄武岩活性粉末掺量对水泥强度的影响。第二批试验:玄武岩粉末的掺量分别为0%，6%，8%，10%，12%，14%，相应的试件编号分别为П-1，П-2，П-3，П-4，П-5，П-6;用来确定玄武岩活性粉末的最佳掺量。

　　抗压试验、抗折试验的方法参照《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T17671—1999)，分别测定不同玄武岩活性粉末掺量下试件的3d，7d，28d强度。

　　2、结果与讨论

　　2．1玄武岩活性粉末掺量对水泥砂浆强度的影响

　　不同玄武岩活性粉末掺量下水泥砂浆的抗折和抗压强度测试结果见表1。可以看出，掺量为10%，20%，30%时3d的抗折强度均较对照组有所提高，掺量为10%时强度提高11．6%;当掺量不小于时40%时，抗折强度低于对比试件的强度;不同掺量下的28d抗折强度均较对比组有明显提高，掺量为20%时，强度增高达13．2%，此后，随着掺量的增加抗折强度增高的幅度逐渐降低;玄武岩活性粉末的掺加对对水泥的抗折强度有较为显著的正确效果。

　　掺量为10%时3d的抗压强度提高显著，提高达到24．3%;掺量为20%时的抗压强度与对比试件接近，此后随着掺量的增加，抗压强度随之下降。28d时只有掺量为10%时的抗压强度略高于对比试件，其他各掺量下的抗压强度均低于对比试件。说明玄武岩活性粉末的掺加对水泥的早期强度较为显著，而对后期的影响较小。

　　2．2确定最佳掺量

　　第二批试验的结果见表2。可以看出，掺量为8%时，3d抗折强度提高幅值最大，为16．3%;在7d试件中，掺量为10%时，7d和28d抗折强度提高幅度最大，分别为7．0%和14．7%。掺量为10%时，3d，7d和28d抗压强度提高幅度最大，分别为23．8%，4．3%和2．3%。根据抗折强度和抗压强度两个指标，可以得出玄武岩活性粉末的最佳掺量为10%。

　　3、机理探讨

　　利用XRD(X-Ray Diffraction)分析，即X射线衍射分析的方法分析了不同玄武岩活性粉末掺量、不同龄期下水化产物的组分变化。采用的设备为UltimaⅣ型X射线衍射仪。以掺量为0和10%时的分析结果(图1)进行说明。可以看出:龄期为7d时，掺量为10%时水化产物中C4AF，C3A，C3S，C2S含量较普通硅酸盐水泥的有较大幅度的增加，这说明玄武岩活性粉末参与了水泥的水化反应，并且生成了有助于提高水泥强度的一些组成。

　　4、结论

　　(1)掺加玄武岩活性粉末后，水泥的抗折强度和抗压强度均有所提高，抗折强度提高的幅度大于抗压强度的提高幅度。

　　(2)根据抗折强度和抗压强度的变化情况，玄武岩活性粉末的最佳掺量为10%。

　　(3)掺加玄武岩活性粉末后，水化产物中C4AF，C3A，C3S，C2S含量较普通硅酸盐水泥的有较大幅度的增加。

　　参考文献：
　　［1］王海良，常春伟．玄武岩纤维在桥梁工程中的应用前景及需解决的问题［J］．铁道建筑，2011(9):15-17．
　　［2］金友信．玄武岩纤维的组成及优异性能［J］．山东纺织科技，2010(2):37-40．
　　［3］赵党峰，刘华武．玄武岩纤维的性能及其制品在土木工程领域的应用［J］．产业用纺织品，2010(8):39-44．
　　［4］何军拥，田承宇．玄武岩纤维增强高性能混凝土配合比的正交试验研究［J］．混凝土与水泥制品，2010，6(3):45-47．
　　［5］姚武，蔡江宁．混杂纤维增韧高性能混凝土的研究［J］．三峡大学学报:自然科学版，2002，24(1):42-44．
　　［6］曹海琳，郎海军．连续玄武岩纤维结构与性能试验研究［J］．高科技纤维与应用，2007(5):8-13．
　　［7］潘慧敏．玄武岩纤维混凝土力学性能的试验研究［J］．硅酸盐通报，2009(5):955-959．
　　［8］谢尔盖，李中郢．玄武岩纤维材料的应用前景［J］．纤维复合材料，2003(3):17-20．
　　［9］齐风杰，李锦文．连续玄武岩纤维研究综述［J］．高科技纤维与应用，2006(2):42-46．