混凝土中红土结节的估价:现状与展望

摘要

建筑的指数级需求造成了混凝土组成中常用的骨料的稀缺。红土质砾石是热带非洲地区分布最广泛的材料之一。为了克服常见骨料的缺乏，红土结节一直是研究的主题，即替代红土结节在混凝土中常用的骨料。混凝土有不同的力学特性取决于地区，但中等规模的结构是可以接受的。事实上，28天的抗压强度大多大于24mpa。当用量为350 kg/m3时，抗拉强度为2.42 ~ 3.40 MPa。红土结节具有高度的吸水性。这一汇编使得有可能确定研究中仍需进一步探索的几个方面，特别是结核的固有强度和矿物学对混凝土机械强度的影响。在化学和矿物学组成方面，研究揭示了铁氧化物、铝氧化物、石英和高岭石的优势

关键字

骨料，矿物学，抗压强度，抗拉强度，简单弯曲。

简介

人口的扩张导致了对基础设施的需求，这在热带非洲导致了通常用于制造混凝土的常规骨料如碾碎的砾石或碎石附近缺乏或无法获得。红土是一种变质岩，颜色为红色或棕色。它们以红土的形式出现，主要是由于它们的氧化铁含量。红土是热带地区的一种生态土壤，在西非被广泛用作建筑材料，用于建造较轻的结构建筑[1，2］．红土石广泛分布于世界各大洲，尤其是非洲、澳洲、印度、东南亚及南美洲的热带间区(图1)．

因此，大多数热带非洲国家在很大程度上覆盖着红土[3.］．颗粒大小从细粒到抛石不等[4］．红土质层多为砾石质，红土质结核(图2)．可通过筛分或粉碎红土型结壳得到。因此，红土结节是当今最容易获得的当地材料之一，鉴于其某些特性，可能可用作混凝土组成中的骨料。将它们作为当地材料使用将有助于保护环境。因此，在过去的几十年里，红土型结核对常用团聚体的替代一直是研究人员，特别是非洲研究人员所关注的问题。因此，就出现了如何找到有效利用这些当地材料的必要和完整的资料的问题。的确，一方面了解红土结节的物理和力学特性，另一方面了解红土结节的混凝土特性，都是结构设计的必要信息。同样，红土结节混凝土的耐久性也很重要。因此，一些研究人员开始着手研究混凝土中红土结节的使用[5-6］．以一种不同的方式，总体目标是促进栖息地中这种当地自然材料的增强，具有强大的建设潜力，以便为土木工程利益相关者提供关于红土结节混凝土性能的技术规范，目的是将其推广为当地材料。这篇文章旨在通过对非洲红土结节现有研究结果的书目汇编来进行评估。事实上，由于环境问题，应该促进使用结节作为建筑材料，并且迫切需要协同各种研究，以确定新的视角，以便指导未来的研究，以便在混凝土制造中更快地掌握这种材料。我们的工作方法是确定不同研究者对红红型结节关键参数的研究结果，进行比较并得出结论。

红土结节的物理力学特征

表1总结了几位研究者对不同红土结节的表观密度和实际密度的数值[4，5，7-12］．

表1。不同红土结节的表观密度和实际密度。

表观密度(1.38 ~ 1.50)和实际密度(2.56 ~ 2.78)这两个参数值的差异以及它们之间的不存在关系证实了自然的影响。母岩及结核的变化状态对红土混凝土力学性能的影响。密度为2.56的各种红土混合物，混凝土密度在2391和2591 Kg/m之间变化^3.．从这项研究中可以看出，大骨料的低密度可以产生高密度的混凝土[10］．并重点研究了红土颗粒的颗粒分布，生成了红土颗粒的粒度曲线图3［6］．

研究了不同红土结节的粒径分布[11-12］．红土结节的晶粒尺寸曲线如图所示图4均匀性和曲率特性如图所示表2。

表2。不同结节的均匀性系数和曲率系数。

对不同曲线的分析表明，不同红土结节的颗粒级为1.25-25;晶粒尺寸曲线几乎叠加，晶粒尺寸致密到极致密(Cu <3) [13]，根据LPC分级，所有结节均为干净碎石，级配差[14］．测定了火山成因聚集体的吸水速率[15］．5-15级砾石和15-25级砾石的数值分别为13.55%和13.60%。这些数值与常规骨料的吸水程度(约为1%)相比要高得多。结核吸收系数为7.15%，玄武岩吸收系数为1.07% [6］．根据[6］．洛杉矶硬度的平均值为24.9。表3按粒度分类总结了结节破碎程度[11］．

表3。对结节进行洛杉矶试验的结果摘要。

结果不到50%。红土性结节因此表现为耐药[11］．另一方面，结核的硬度为62，玄武岩的硬度为14 [4］．

混凝土红土结节的力学特性

本节将结核混凝土的力学特性归为一类。作者喜欢[5]、[16]执行部分替换，而[4，11，17-18]完全利用结节作为聚集体。表4。显示压缩、拉伸和弯曲强度的结果[5]在用25%红土型结节代替普通大骨料生产的结节混凝土上。

表4。带部分替代结节的混凝土28天的机械阻力

电阻值的下降被注意到;这些值仍然是可接受的。在抗压强度Rc之间推导出了各自的相关值_j/ Rc₂₈；Rt₂₈/ Rc₂₈,射频₂₈/ Rc₂₈．由[获得的力学试验结果所产生的相关性5]是创新的，现提出如下表5所示。

表5所示。各种相关值_j/ Rc₂₈；Rt₂₈/ Rc₂₈,射频₂₈/ Rc₂₈获得的。

对于红土结节替代25%的大骨料，在7日龄和60日龄时，压缩相关值Rcj/Rc28分别为0.79和1.16。28日龄压缩牵引与压缩弯曲的相关值分别为0.06和0.08。对于对照混凝土(红土结节替代0%大骨料的百分比)，压缩时得到的值Rcj/Rc28为0.77和1.13，龄期分别为7和60天。28日龄时的压缩牵引和压缩屈曲的相关值分别为0.06和0.08。它来自于得到的相关性表5所示。普通混凝土的指示值与所研究的混凝土的指示值相似。从替代红土结节碾压混凝土的力学特性研究[16]，结果表明，由此形成的混凝土的抗压强度、抗折强度和弹性模量随着时间的推移而降低，而红土结节的体积则增加。替代30%的混凝土可达到30 MPa的抗压强度。红土结节掺量为350 kg/m时混凝土试样断裂应力的差异^3.在16.64 ~ 19.17 MPa之间[11］．28 d龄期平均抗压强度为16.70 MPa，是碾压碎石混凝土强度的72.03%。[的工作]16]揭示了红土混凝土的弹性模量约为17500 MPa，红土结节混凝土的抗压强度比碎石混凝土的抗压强度高90%。由[获得的力学试验结果]4更有趣，并将其呈现如下表6所示。

表6所示。红土结节混凝土28天力学强度。

虽然红土结节的硬度相对较低，但红土结节混凝土的抗压强度高于相同条件下制作的玄武岩混凝土。抗压强度比_j/ Rc₂₈，压拉强度Rt_j/ Rc₂₈抗拉强度Rt_j/ Rt₂₈j等于7日龄已开发。这些机械测试结果的科学发现由[4]，归纳如下表7所示。

表7所示。电阻比_j/ Rc₂₈, Rt_j/ Rc₂₈和Rt_j/ Rt₂₈j等于7天大[4］．

各种应力(压缩和牵引)的相关关系，Rc_j/ Rc₂₈, Rt_j/ Rc₂₈和Rt_j/ Rt₂₈，由普通混凝土产生，为0.67;j = 7日龄时分别为0.08和0.73。得到的红土混凝土相关系数为0.63;在不同的应力(压缩和牵引)下，Rc = 0.07和0.70_j/ Rc₂₈, Rt_j/ Rc₂₈和Rt_j/ Rt₂₈分别。常规混凝土和红土混凝土两种类型的相关值相似[5］．对强烈、中等和轻微硬化红土结节制成的混凝土强度特性的研究表明，大多数红土混凝土的抗压强度(19至42 MPa)与观测到的以碎花岗岩为集料制成的混凝土的平均强度(45 MPa)相当[18］．

红土结节混凝土的抗侵袭性

通过将试件暴露于硫酸，研究了红土结节混凝土在腐蚀性环境中的性能[10］．混凝土样品首先被倒入水中并在水中固化28天，然后暴露在2%浓度的硫酸中。物理劣化、质量损失和抗压强度损失是研究的参数。结果表明，随着酸浸时间的延长，腐蚀过程逐渐加快。本文还研究了部分替代(0 - 50%)碎花岗岩对红土结节混凝土耐久性的影响。试件在水中浸泡28天，然后进行耐久性试验[19］．结果表明:随着红土骨料含量的增加，混凝土的耐酸性和耐腐蚀性降低;红土型结核的特征参数主要包括化学成分、矿物学成分、物理表征参数和抗破碎性。对红土型结核的化学成分的了解是控制影响红土型结核混凝土力学行为的元素的资本。通过扫描电子显微镜(SEM)和/或x射线衍射(XRD)测定结核的矿物学组成，可以从不同的结晶相中列出不同的矿物。不同研究人员发现的矿物的性质和数量将进行比较。得到的这些不同参数的值相互比较，也与一般使用的350kg /m骨料混凝土特性的当前值进行比较^3.．在恶劣环境中对有结节的混凝土的研究也是一个决定性的参数，因为它有助于结构的耐久性。

红土结节的化学和矿物学组成

表8所示。总结了布基纳法索的Sapouy遗址、刚果东南部加丹加省的Kakanda和Kapushi遗址以及尼日尔的Torodi、Oullam、Say、Fillingué和Dosso遗址的化学成分。它们的矿物组成已给出表9所示。从地质角度看，索比遗址主要由古元古代属于比里米基底的地形组成。古元古代由火山-沉积带和变质为鄂本系和深成侵入构造的深成带组成[7］．Kipushi Kakanda遗址的岩石露头属于前寒武纪结晶基底(片麻岩、花岗岩和片岩)和上更新世的沉积物(主要是砂质)。在这个地区发现的土壤是红色和黄色的铁铁矿质，有时与铁质结壳上的岩石层有关，或在松散的砂质沉积物上发育[8］．Torodi遗址的红土矿床是在变质地层(片岩和泥晶岩)上发育的。大陆航空3号航站楼的Ouallam和Dosso站点以及大陆航空2号航站楼的Fillingué站点的红土质借用物呈现出类似的纹理外观。萨伊的样本在大陆航空1号航站楼[9］．

表8所示。结节的化学特征概述。

表9所示。结核的矿物学特征概述。

所有列出的红土结节的化学成分显示，除了二氧化硅氧化物SiO₂即高浓度的氧化铁(Fe₂O_3.)和氧化铝(Al₂O_3.)．平均Fe₂O_3.所考虑的网站内容占14.10%。Ouallam和Dosso虽然属于同一地质构造，但Fe含量却有明显差异₂O_3.内容。平均Al₂O_3.所考虑的网站内容为16.68%。

高岭石是所有地点的主要和专有粘土矿物，但加丹加含有高含量的伊利石。本区主要岩石为片麻岩、花岗岩和片岩。另一方面，Ouallam和Dosso都来自大陆3号终端，在矿物组成上没有关联。Kapushi(刚果)和尼日尔的Dosso遗址也是如此，尽管它们的化学成分相似。

红土结节的化学成分显示出较高的SiO含量₂,艾尔。₂O_3.和菲₂O_3.．然而，即使对于同一地质构造的地点，所获得的数值也是高度多样化的。此外，化学成分并不能先验地决定结核中可能存在的矿物或结晶相的性质。然而，一旦通过包括x射线衍射和/或扫描电子显微镜在内的各种程序了解了这些矿物，研究它们的性质和含量对结核物理力学特性的影响，以及对红土结核混凝土特性的影响，将是一件有趣的事情。红土结核的密度(视密度和实际密度)取决于几个参数，包括基岩的性质、风化程度、矿物的性质。根据所列红土型结核的颗粒特征，可以将其确定为LPC分级较差的干净砾石。因此，红土结节可以用作本领域规则中制定的混凝土集料。所列红土型结核的可能吸收系数值(7 ~ 14%)相对于普通团聚体的平均1%要高一些。基于红土结节的混凝土配方必须能够考虑到水的吸收系数。鉴别出的结节的洛杉矶硬度(LA)从24到62不等，玄武岩的洛杉矶硬度为14。 A maximum value of 50 is often recommended for materials intended to be used for making concrete. Attention will be paid to nodules of LA greater than 50. Concretes of lateritic nodules, in partial or total substitution, generally admit good characteristics and, in terms of resistance to rolled gravel concrete, basaltic or granite aggregates are similar. The lateritic gravels, despite their relatively low hardness, have surface characteristics (roughness, absorption coefficient) which make them very good aggregates for common concrete [4］．[的结果证实了这一观察结果。18]，这表明红土结节混凝土的强度主要取决于水泥-骨料的粘结，骨料的力学特性仅具有次要的重要性。然而，重要的是要验证这一评论，并真正建立水泥-骨料粘结的部分，骨料的力学特性，甚至其矿物成分对混凝土的最终特性。经受硫酸溶液的红土结节混凝土在机械强度方面表现出更大的弱点。

结论

红土广泛分布于热带非洲，由嵌入粘土基质中的红土结节组成。因此，与迄今为止常用的团聚体相比，红土结节是接近的材料。其粒度特性允许其用作混凝土骨料。一些研究人员已经在实验基础上使用它们进行部分或全部替代。红土型结核本质上具有更大的多孔性，在配制结核混凝土时必须考虑到这一点。红土结节混凝土的力学强度与普通混凝土相当。用于掺量为350kg /m的混凝土^3.，抗压强度平均在24 MPa左右。因此，总体上所获得的强度是可以接受的。然而，红土结节混凝土在酸性溶液中表现出更多的降解。红土结节可根据支撑结构的大小，替代常用的砾石。因此，有必要确定改善这些阻力的条件，以便用于混凝土结构的定径。然而，红土结节混凝土行为的几个方面仍有待解决或澄清，特别是红土结节的矿物学成分对物理力学特征的影响，在后续研究中继续讨论这一问题，采用不同的方法和方法，以促进循证实践，为有效地全面护理怀孕中的二名患者提供机会。分娩和产褥期以及指导这一人口领域的保健行动和方案，旨在降低低出生体重新生儿的指标。

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