偏高岭土对铁铝酸盐水泥性能的影响研究
Study on the influence of metakaolin on the properties of ferroaluminate cement
关键词：
铁铝酸盐水泥；偏高岭土；水化；强度；抗硫酸盐侵蚀性能；电阻率
Key words：
Ferroaluminate cement; Metakaolin; Hydration; Strength; Sulfate corrosion resistance; Electrical resistivity
刊期：
2026年第3期
DOI：
10.19761/j.1000-4637.24080404
文章编号：
基金项目：
湖北省青年科技人才项目（2023DJC182）。
作者：
蒋梦涵1a，廖宜顺1a，1b，1c，*，周 琦2，李文华2
单位：
1.武汉科技大学 a.城市建设学院；b.高性能工程结构研究院；c.城市更新湖北省工程研究中心， 湖北 武汉 430065；2.宜城安达特种水泥有限公司，湖北 襄阳 441415
摘要
摘 要：研究了偏高岭土掺量（0、10%、20%、30%）对铁铝酸盐水泥工作性、抗压强度、电阻率、抗硫酸盐侵蚀性能等的影响，并分析了其水化产物及水化放热情况。结果表明：随着偏高岭土掺量的增加，铁铝酸盐水泥浆体的流动度降低，凝结时间缩短，试件的抗压强度基本降低；适量掺入偏高岭土可以在一定程度上促进铁铝酸盐水泥早期水化，促进钙矾石的生成，且不会生成新的水化产物，在一定程度上提高试件的抗硫酸盐侵蚀性能。
Abstract: The effects of metakaolin content (0, 10%, 20%, 30%) on the workability, compressive strength, electrical resistivity, and sulfate corrosion resistance of ferroaluminate cement were studied. The hydration products and hydration heat release were analyzed. The results show that with the increase of metakaolin content, the fluidity of ferroaluminate cement paste decreases, the setting time is shortened, and the compressive strength of the specimens basically decreases. Appropriate addition of metakaolin can promote the early hydration of ferroaluminate cement and the formation of ettringite to a certain extent, without generating new hydration products, thus improving the sulfate corrosion resistance of specimens to a certain extent.
结论
随着偏高岭土掺量的增加，铁铝酸盐水泥浆体的流动度降低，凝结时间缩短，试件的抗压强度基本降低。适量掺入偏高岭土可以在一定程度上促进铁铝酸盐水泥早期水化，促进钙矾石的生成，且并不会生成新的水化产物，在一定程度上提高试件的抗硫酸盐侵蚀性能。
硫酸盐对铁铝酸盐水泥的侵蚀是一个长期过程，铁铝酸盐水泥混凝土暴露在自然环境下，需要开展长周期耐久性能测试。此外，海水中存在多种离子，对铁铝酸盐水泥混凝土的侵蚀机理更复杂，今后的研究需要进一步探讨多因素耦合侵蚀对铁铝酸盐水泥混凝土性能的影响，致力于应用于海洋工程。
参考文献
[1] 王燕谋,苏慕珍.第三系列水泥—硫(铁)铝酸盐水泥系列介绍[J].混凝土,1994(1):21-25.
[2] MIN X M.Structure, hydration activity & chemical bond of ferro-aluminate of cement[J].Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science),1996(4):24-28.
[3] 钟威,黄有强.复合缓凝剂对硫(铁)铝酸盐水泥性能的影响[J].建材世界,2017,38(1):1-7.
[4] 王成启,林东,张章龙.硫铝酸盐水泥对快速施工海工混凝土性能的影响[J].中国港湾建设,2020,40(4):26-30.
[5] WANG S D,ZHANG W L,ZHANG S X,et al.Variation of resistance to chloride penetration of iron-rich phosphoaluminate cement with admixture materials subjected to NaCl environment [J].Construction and Building Materials,2020,231:117165.
[6] YANG L,YAN Y,HU Z H,et al.Utilization of phosphate fertilizer industry waste for belite ferroaluminate cement production [J].Construction and Building Materials,2013,38:8-13.
[7] 王燕谋,苏慕珍,路永华,等.中国特种水泥[M].北京:中国建材工业出版社,2012.
[8] 刘在春.铁铝酸盐水泥在海工混凝土中的应用[J].中华建设,2018(3):122-123.
[9] WANG J J,LIU E G,LI L.Multiscale investigations on hydration mechanisms in seawater OPC paste[J].Construction and Building Materials,2018,191:891-903.
[10] WANG J J,XIE J H,WANG Y L,et al.Rheological properties, compressive strength, hydration products and microstructure of seawater-mixed cement pastes[J].Cement and Concrete Composites,2020,114:103770.
[11] CAI Y M,XUAN D X,HOU P K,et al.Effect of seawater as mixing water on the hydration behaviour of tricalcium aluminate[J].Cement and Concrete Research,2021,149:106565.
[12] 韩宇栋,张君,高原混凝土抗硫酸盐侵蚀研究评述[J].混凝土,2011(1):52-56,61.
[13] 邓德华,刘赞群,GEERT D S,等.关于"混凝土硫酸盐结晶破坏"理论的研究进展[J].硅酸盐学报,2012,40(2):175-185.
[14] 刘红彬,盛星汉,唐伟奇,等.偏高岭土对混凝土性能影响的研究进展[J].混凝土,2014(10):52-56.
[15] RAMEZANIANPOUR A A,JOVEIN H B.Influence of metakaolin as supplementary cementing material on strength and durability of concretes[J].Construction and Building Materials,2012,30:470-479.
[16] GILL A S,SIDDIQUE R.Durability properties of self-compacting concrete incorporating metakaolin and rice husk ash[J].Construction and Building Materials,2018,176:323-332.
[17] 国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.水泥标准稠度用水量、凝结时间与安定性检验方法:GB/T 1346—2024[S].北京:中国标准出版社,2024.
[18] 国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.混凝土外加剂匀质性试验方法:GB/T 8077—2023[S].北京:中国标准出版社,2023.
[19] 国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.水泥胶砂强度检验方法(ISO法):GB/T 17671—2021[S].北京:中国标准出版社,2021.
[20] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法:GB/T 749—2008[S].北京:中国标准出版社,2008.
[21] 董猛,马建栋,李云峰.偏高岭土掺合料对水泥胶砂强度的影响[J].材料科学与工程学报,2020,38(2):295-300.
[22] 蒋晨辉,周长顺,吉红波,等.纳米偏高岭土在水泥基材料中的应用研究进展[J].硅酸盐通报,2019,38(12):3861-3867.
[23] MIAO Y Q,YAN H S,QIU X H,et al.Adsorption of hydrated Al3+ on the kaolinite (001) surface: A density functional theory study[J].Applied Clay Science,2022,223:106498.
[24] TUNEGA D,GERZABEK M H,LISCHKA H.Ab initio molecular dynamics study of a monomolecular water layer on octahedral and tetrahedral kaolinite surfaces[J].Journal of Physical Chemistry B,2004,108(19):5930-5936.
[25] LAGIER F,KURTIS K E.Influence of Portland cement composition on early age reactions with metakaolin[J].Cement and Concrete Research,2007,37(10):1411-1417.
[26] 廖宜顺,叶建,汤盛文.海水拌和与偏高岭土对铁铝酸盐水泥水化的影响[J].硅酸盐学报,2023,51(11):2834-2845.
[27] 廖宜顺,黄维峰,李豪,等.钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟[J].硅酸盐通报,2022,41(7):2376-2383.
引用本文
蒋梦涵,廖宜顺,周琦,等.偏高岭土对铁铝酸盐水泥性能的影响研究[J].混凝土与水泥制品,2026,53(3):99-104. JIANG M H,LIAO Y S,ZHOU Q,et al.Study on the influence of metakaolin on the properties of ferroaluminate cement[J].China Concrete and Cement Products,2026,53(3):99-104 (in Chinese).
上一个： 功能性外加剂对堆石坝工程用面板混凝土性能的影响研究
下一个： 低碳超高性能混凝土（UHPC）的配合比优化设计与减碳效果研究
相关文件