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一、高活性偏高嶺土的概念
高嶺土是以高嶺石為主要組分的礦產(chǎn)（化學(xué)式是Al2O3·SiO2·H2O）。高嶺土資源主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是煤系地層中比較堅硬的巖石，叫高嶺巖或焦寶石；另一類(lèi)是風(fēng)化成因的土狀巖石，如蘇州土。
偏高嶺土(metakaolin)是用高嶺土作原料，經(jīng)過(guò)選礦、配伍、煅燒等工序生產(chǎn)的一種具有*火山灰活性的物質(zhì)，主要成分是無(wú)定型的Al2O3和SiO2。主要應用領(lǐng)域在混凝土行業(yè)，也叫做高性能混凝土礦物外加劑（High Reactivity Meta-kaolin）。
國內有多個(gè)生產(chǎn)偏高嶺土的廠(chǎng)家，由于各廠(chǎng)家的生產(chǎn)技術(shù)不同，使得偏高嶺土質(zhì)量差別很大（主要指火山灰活性），嚴重影響了偏高嶺土下游產(chǎn)品的性能和推廣應用，所以，我們把具有很高火山灰活性（活性指數大于110）的偏高嶺土叫做高性能偏高嶺土。
影響偏高嶺土活性的主要因素有：原料（高嶺石含量和結晶程度）、選礦工藝與技術(shù)、磨礦條件（細度、顆粒結構和粒度分布）、煅燒條件（溫度、時(shí)間、氣氛、升溫速度、保溫時(shí)間和外加劑）。
自然界形成的高嶺土原料的質(zhì)量變化很大，肉眼又很難辨別其質(zhì)量的優(yōu)劣，所以，產(chǎn)品質(zhì)量快速測試技術(shù)成了產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵。焦作市煜坤礦業(yè)有限公司擁有當今快速、準確的快速測試技術(shù)，保障了產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性。
二、偏高嶺土的用途
凡是使用硅酸鹽水泥的產(chǎn)品中，都能用得上偏高嶺土，能否*得到應用，主要看性能價(jià)格比。依據初步研究和應用實(shí)踐，以下產(chǎn)品中可以使用偏高嶺土產(chǎn)品。
1.高性能混凝土礦物外加劑，例如預應力混凝土、輕質(zhì)混凝土、*混凝土、修復混凝土等。
2.特種砂漿外加劑，例如保溫砂漿、防水砂漿、粘結砂漿、抹面砂漿、外墻防水膩子、單雙組份聚合物水泥防水砂漿、修復砂漿、自流平砂漿等。
3.聚合物水泥防水漿料、雙組份聚合物改性陶瓷耐磨地坪涂料等。
4.生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的原料，例如地質(zhì)聚合物涂料、地質(zhì)聚合物注漿材料、地質(zhì)聚合物仿瓷磚材料、地質(zhì)聚合物水泥、地質(zhì)聚合物人造大理巖等。
5.耐火材料添加劑。
6.聚氨酯防水涂料的填料。
7.合成分子。。
8.橡膠填料、塑料填料、電纜填料、油漆填料.
9. 白（彩）色水泥的礦物外加劑等。
三、偏高嶺土在水泥基制品中的作用
?、倨邘X土能*提高混凝土、砂漿等水泥基制品的早期強度和28天強度。
?、谄邘X土能夠擬制混凝土、砂漿等水泥基制品的堿骨料反應。
?、燮邘X土能夠擬制混凝土、砂漿等水泥基制品的泛堿傾向。
?、芷邘X土能夠減小混凝土的自收縮，提高穩定性。
?、萜邘X土能夠提高混凝土、砂漿等水泥基制品的抗滲性、抗氯離子腐蝕性和抗硫酸鹽腐蝕性。
?、奁邘X土能*提高水泥基漿料的強度、懸浮性、穩定性和結石率。
?、咂邘X土具有一定的保水性，即防干裂（開(kāi)裂）的能力。
四、偏高嶺土的作用原理
1 增強原理
?。?） 改變混凝土礦物組成的增強原理
普通硅酸鹽水泥是制備混凝土的主要材料，它的主要礦物成分是硅酸三鈣（3CaO·SiO2，簡(jiǎn)寫(xiě)成C3S）、硅酸二鈣（2CaO·SiO2，簡(jiǎn)寫(xiě)成C2S）、鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3，簡(jiǎn)寫(xiě)成C3A）和鐵鋁三鈣（2CaO·Fe2O3-8CaO·3Al2O3·Fe2O3，簡(jiǎn)寫(xiě)成C2F-C8A3F）,其中前三個(gè)成分是主要的，他們的水化反應如下：
2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2 SiO2·3H2O + Ca(OH)2
2(2CaO·SiO2)+4H2O =3CaO·2 SiO2·3H2O + Ca(OH)2
3CaO·Al2O3+6H2O = Al2O3·3H2O +3Ca(OH)2
由上述化學(xué)反應方程式可以看出，普通混凝土在水泥水化以后，要多出一部分Ca(OH)2，所以，水泥水化產(chǎn)物可以看作是水泥石（水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣）和熟石灰的混合物。
高性能?chē)娚浠炷林刑砑拥腗K-1*增強劑的主要成分是具有很高火山灰活性的Al2O3和SiO2，它們再和Ca(OH)2反應，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，反應方程式如下：
Al2O3+nCaO+mH2O → nCaO﹒Al2O3﹒mH2O（水化鋁酸鈣）
xCaO+SiO2+yH2O → xCaO﹒SiO2﹒yH2O+(3-x)Ca(OH)2(水化硅酸鈣)
也就是說(shuō)，MK-1*增強劑可以是普通混凝土中的Ca(OH)2轉變成化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等水泥石礦物，從而提高混凝土的強度。
?。?）改善混凝土結構的增強原理
在普通混凝土中，特別是在以石灰石為骨料的地區（華北地區多如此），由于石灰石的成分是碳酸鈣，它和Ca(OH)2有比較大的表面親和力，所以，Ca(OH)2主要賦存在骨料周?chē)?，在混凝土中形成一個(gè)力學(xué)薄弱界面，影響混凝土的強度。
在高性能混凝土中的MK-1增強劑消耗了大量的Ca(OH)2，骨料周?chē)牧W(xué)薄弱界面減少或消失，從而提高混凝土的強度。
2.降低噴射回彈率的原理
在噴射砂漿和噴射混凝土中，偏高嶺土具有降低噴射回彈率的作用，其原因是普通混凝土由石子、砂和水泥組成，水泥凈漿填充砂的空隙，砂漿又填充石子的空隙，這樣的填充結果似乎很科學(xué)，但是，水泥的細度是250目，顆粒直徑為80μm，粘結性也很有限，而偏高嶺土的粒徑是10μm，結構為片狀，粘結性和結合性非常高，所以，它可以把噴射混凝土和噴射砂漿中的各種組分結合成一個(gè)整體，使得噴射回彈率明顯降低。
3.抗滲原理（提高混凝土或砂漿密實(shí)性的原理）
?。?）填充密實(shí)的抗滲原理
混凝土和砂漿主要由砂（石子）和水泥組成，從結構上分析，石子的空隙由砂充填，砂的空隙由水泥凈漿填充，但是，水泥的細度是250目左右，顆粒直徑為80μm，它的空隙相對于水分子而言仍然是很大的，是水滲透的良好通道；偏高嶺土的粒徑是10μm，對水泥顆粒形成的空隙進(jìn)一步充填，從而提高了密實(shí)性，減弱了水的滲透作用。
?。?）消除次生通道的抗滲原理
在普通混凝土和砂漿中，約含有水泥重量20-30%的Ca(OH)2，它溶于水后形成滲水通道，特別是在以石灰石為骨料的地區（如華北地區），由于石灰石的成分是碳酸鈣，它和Ca(OH)2有比較大的表面親和力，Ca(OH)2主要賦存在骨料周?chē)?，形成一個(gè)可溶性薄層，當Ca(OH)2被溶蝕以后，形成一個(gè)滲水能力及強的滲水通道，嚴重影響噴射混凝土的密實(shí)性。而添加偏高嶺土以后，偏高嶺土消耗了Ca(OH)2，也就起到了增加密實(shí)性，減少水的滲漏的作用。
4.早強規律與早強原理
在標準養護條件下，偏高嶺土具有明顯提高砂漿早期強度的作用，其變化規律是環(huán)境溫度越高，早強作用越*，環(huán)境溫度降到大約10℃以下時(shí)，偏高嶺土早強作用消失，使早期強度有所降低。
偏高嶺土具有早強作用的機理是偏高嶺土中含比較多的Al2O3，使砂漿中的水化鋁酸鈣（早強礦物）數量增加；低溫下早強作用消失的原因是偏高嶺土本身沒(méi)有水化熱。
5．提高混凝土或砂漿制品耐久性的原理
?。?）凍融破壞原理分析
混凝土處于飽和狀態(tài)，在某一凍結溫度下，毛細孔中水結冰，膠凝孔中水處于過(guò)冷狀態(tài)。水結成冰，使混凝土發(fā)生膨脹，另外由于膠凝孔中處于過(guò)冷狀態(tài)的水分子向壓力毛細孔中冰的界面處滲透，于是在毛細孔中叉產(chǎn)生一種滲透壓力。此外膠凝水向毛細孔滲透的結果必然使毛細iL中冰體積進(jìn)一步膨脹。由此可見(jiàn)，處于飽和狀態(tài)的混凝土受凍時(shí)，其毛細孔壁同時(shí)承受膨脹壓力和滲透壓力兩種壓力，當這兩種壓力超過(guò)混凝土的抗拉強度時(shí)混凝土就會(huì )開(kāi)裂，反復凍融循環(huán)后，混凝土中的裂縫會(huì )相互貫通，其強度也會(huì )逐漸降低，可能會(huì )*喪失，使混凝士由表及里遭受破壞?；炷粱w是非勻質(zhì)材料，其內部存在大量的微裂縫。當承受拉力時(shí)，截面上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)受力極不均勻，有大量的不規則的應力集中點(diǎn)，再*拉力，這些應力集中點(diǎn)首先達到極限應力狀態(tài)，導致新的微裂縫的產(chǎn)生和原有微裂縫的發(fā)展。
在凍融循環(huán)過(guò)程中，當混凝土基體凍脹開(kāi)裂以后，摻人混凝土基體的鋼纖維開(kāi)始發(fā)揮限裂作用，分擔了截面上的一部分拉力，并能緩和混凝土內部缺陷處的應力集中現象，從而提高了混凝土的變形能力和韌性，達到阻止裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的目的。另外，跨越裂縫的鋼纖維仍能傳遞應力，繼續抵抗外力。由于鋼纖維與水泥砂漿的緊密結合，*了鋼纖維對水泥砂漿的影響，水灰比越低，界面粘結越強，鋼纖維對混凝土的影響范圍也越大，阻裂能力也相應得到提高。但是鋼纖維的體積率是有范圍性的。過(guò)多的鋼纖維體積率，大大增加了鋼纖維與水泥砂漿的界面，而這些界面是混凝土內部的薄弱環(huán)節，超過(guò)一定界限，就可能產(chǎn)生不利影響。
?。?）氯離子滲透原理分析
當混凝土暴露于海水、除冰鹽(氯化鈉、氯化鈣)、采礦污水等情況都將受到氯化物的侵蝕。在此條件下的高性能混凝土要保持耐久性要求，*具有相當的抗滲透性。Cl-在濃度低的作用下由環(huán)境擴散進(jìn)入混凝土中，如果滲透到混凝土中的Cl-達到臨界濃度時(shí)，就會(huì )破壞鋼筋表面的鈍化膜，引起鋼筋銹蝕，可能導致結構破壞。海洋環(huán)境中氯化物滲透混凝土的速度決定鋼筋去鈍化時(shí)間。對長(cháng)期暴露的混凝土結構而言，氯化物的滲透主要靠混凝土毛細孔液的氯離子濃度差的擴散作用?；炷谅入x子擴散系數越小對混凝土的破壞作用越小。
?。?）硫酸鹽侵蝕原理分析
混凝土的硫酸鹽侵蝕是一個(gè)復雜的物理化學(xué)過(guò)程，多年以來(lái)，國內外許多學(xué)者在侵蝕原理方面作了大量的研究，形成了一些結論。
一般而言，硫酸鹽侵蝕有以下化學(xué)反應：
?。?）形成鈣礬石。SO2-4與水泥石中的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣反應生成三硫型水化硫鋁酸鈣（鈣礬石），固相體積*94%，引起混凝土的膨脹、開(kāi)裂、解體，這種破壞一般會(huì )在構件表面出現比較粗大的裂縫。另一方面，鈣礬石生長(cháng)過(guò)程中的內應力也進(jìn)一步加劇了膨脹。這和液相的堿度密切相關(guān)，堿度低時(shí)，形成的鈣礬石為大的板條狀晶體，此類(lèi)鈣礬石一般不帶來(lái)有害的膨脹，堿度高時(shí)如在純硅酸鹽水泥混凝土中形成的鈣礬石為針狀或片狀，可能呈凝膠狀析出，形成*的結晶應力，因此合理控制液相的堿度是減輕鈣礬石危害性膨脹的有效途徑之一。
?。?）形成石膏。如果硫酸鹽濃度較高時(shí)，則不僅生成鈣礬石，而且還會(huì )有石膏結晶析出。一方面石膏的生成使固相體積*124%，引起混凝土膨脹開(kāi)裂，另一方面，消耗了CH，而水泥水化生成的CH不僅是C-S-H等水化礦物穩定存在的基礎，而且它本身以波特蘭石的形態(tài)存在于硬化漿體中，對混凝土的力學(xué)強度有貢獻，因此導致混凝土的強度損失和耐久性下降。根據濃度積規則，只有當SO42-和Ca2+ 的濃度積大于或等于CaSO4的濃度積時(shí)才能有石膏結晶析出。有些專(zhuān)家認為當侵蝕溶液中SO42-的濃度在1000mg/L以下時(shí)，只有鈣礬石結晶形成，當SO42-濃度逐漸提高時(shí)，開(kāi)始平等地發(fā)生鈣礬石-石膏復合結晶，在SO2-4濃度非常高時(shí)，石膏結晶侵蝕才起*作用。但事實(shí)上，若混凝土處于干濕交替狀態(tài)，即使環(huán)境溶液中SO2-4濃度不高，也往往會(huì )因為水分的蒸發(fā)而使侵蝕溶液濃縮，石膏結晶侵蝕有可能成為主要因素。我國八盤(pán)峽水電站和劉家峽水電站等工程的硫酸鹽侵蝕破壞都具有此特點(diǎn)。
?。?）形成堿金屬硫酸鹽晶體?；炷量紫吨械膲A金屬硫酸鹽濃度高時(shí)結晶析出，產(chǎn)生*結晶應力和體積膨脹而使混凝土破壞。特別是當結構物的一部分侵入鹽液，另一部分暴露在干燥空氣中時(shí)，鹽液在毛細管作用下升到水線(xiàn)以上部分然后蒸發(fā)，鹽液濃縮而析晶。
6.擬制泛堿的原理
泛堿問(wèn)題在彩色砂漿、抹面砂漿、耐火澆注料（耐火材料）、柔性瓷磚和混凝土預制件等產(chǎn)品中普遍存在，并且影響大的是耐火澆注料（泛堿可以使耐火澆注料掉皮或崩潰?。?。
堿的來(lái)源主要是普通硅酸鹽水泥或高鋁水泥和*配料。泛堿的成分主要是硫酸鈉、碳酸鈉、碳酸鈣、石膏等。堿從砂漿（或其它產(chǎn)品）內部向外運移的方式主要是鈉鹽、鈣鹽或氫氧化鈉、氫氧化鈣等，既泛堿的物質(zhì)在溶液狀態(tài)時(shí)主要有鈉鹽（堿）和鈣鹽（堿）兩種形式。
從理論上分析，偏高嶺土可以有效地擬制鈣鹽（堿）的運移和泛堿現象的發(fā)生，原理是偏高嶺土可以和鈣鹽（堿）形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，使其沉淀。在澆注耐火材料行業(yè)，已經(jīng)有幾個(gè)廠(chǎng)家使用了我們的產(chǎn)品，它們反映可以減弱泛堿現象，但不能消除泛堿現象。
我們知道，鈉和鉀的鹽（堿）的溶解度都非常高（正是由于這個(gè)原因，地表的鉀鈉才大量地溶入水中，流入大海，使海水成為咸水）。我們很難找到一種在常溫下使鉀鈉沉淀的物質(zhì)。
為此，我們試圖尋找一種具有內部空間域的礦物材料，利用離子交換的原理，把鉀鈉離子交換到礦物內部，并由晶體結構特性將其禁錮起來(lái)，以消除泛堿現象。研究已經(jīng)取得了初步進(jìn)展。
泛堿是多個(gè)行業(yè)長(cháng)期存在的老大難問(wèn)題，我已經(jīng)把該課題列入研究生的論文選題。研究有*進(jìn)展后，會(huì )及時(shí)與你溝通，也希望你能夠為泛堿問(wèn)題的解決出謀劃策，參與研究工作。
7.偏高嶺土和硅灰性能的比較
?、倨邘X土的火山灰活性高于硅灰。
?、谄邘X土儲運便利。
?、燮邘X土產(chǎn)品質(zhì)量穩定。
?、芷邘X土產(chǎn)品供貨能力更強。
?、萜邘X土對人體更*。
8.焦作市煜坤礦業(yè)公司產(chǎn)品介紹
?。?）成分與性能
煜坤公司偏高嶺土產(chǎn)品的成分和性能
煜坤公司偏高嶺土于硅灰性能的比較
?。?）生產(chǎn)技術(shù)
我們使用的高活性偏高嶺土生產(chǎn)技術(shù)是河南理工大學(xué)與焦作市煜坤礦業(yè)有限公司合作承擔的河南省*攻關(guān)項目“高活性偏高嶺土制備技術(shù)研究”研究成果成果。該項目于2008年通過(guò)河南省科技廳組織的鑒定，技術(shù)達到國際*水平。該項目于2010年獲河南省教育廳科技進(jìn)步一等獎，并獲河南省科技進(jìn)步三等獎。
?。?）產(chǎn)品質(zhì)量穩定性
偏高嶺土產(chǎn)品是以高嶺土礦石為原料，經(jīng)過(guò)破碎—磨礦—煅燒等工序制作而成。原料質(zhì)量、磨礦方式、磨礦細度、煅燒溫度、煅燒時(shí)間、煅燒設備性能等諸多因素都影響著(zhù)偏高嶺土產(chǎn)品的性能。在上述諸多因素中，只要有一個(gè)因素出現異常，產(chǎn)品質(zhì)量就會(huì )受到嚴重影響。所以，產(chǎn)品質(zhì)量的檢測技術(shù)就顯得尤為重要。國家標準規定的活性指數測試方法需要28天，不能用于生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量控制；國內外現行的其它快速測試方法準確度低，控制精度差。我們使用了國際*水平的快速測試技術(shù)，可以在6小時(shí)內測得偏高嶺土的活性，測試結果與國家標準中規定的活性指數的相關(guān)系數達到了0.95，有力地保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩定。
?。?）產(chǎn)品系列化與發(fā)展
偏高嶺土有細度、白度、化學(xué)反應活性、容重、填充性、和易性、親水性等諸多技術(shù)指標，并有很多用途。就同一個(gè)性能指標而言，對于一個(gè)用途是優(yōu)點(diǎn)，對另一個(gè)用途就可能是缺點(diǎn)。為了更好地適應不同行業(yè)和不同用途的需要，我們從原料選擇、磨礦方式、煅燒制度等環(huán)節入手，并對偏高嶺土產(chǎn)品進(jìn)行適當的復配，開(kāi)發(fā)了針對性很強的偏高嶺土系列產(chǎn)品，可以滿(mǎn)足不同客戶(hù)和不同用途的需求。
?。?）售后服務(wù)
我們與河南理工大學(xué)建立了密切的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，經(jīng)歷了“高活性偏高嶺土制備技術(shù)研究”科研項目研究的全過(guò)程，有能力對產(chǎn)品性能進(jìn)行改進(jìn)和提高，可以滿(mǎn)足客戶(hù)在應用過(guò)程中對偏高嶺土的特殊要求。我們將利用我們的研發(fā)優(yōu)勢，竭誠為用戶(hù)服務(wù)。
?。?）聯(lián)系方式
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