天然的沸石粉是通過研磨天然沸石(主要是斜發沸石和絲光沸石)制成的。沸石是含有微孔的含水鋁硅酸鹽礦物。SiO2的含量為60%至70%,而Al2O3的含量為8%至12%。比表面積非常大。因此,沸石粉末具有更高的活性。

作為沸石的重要性能成分之一,其離子交換可調節晶體結構中的電場和表面酸度,從而改變沸石的性能并調節沸石的吸附特性。另外,當使沸石與某種金屬鹽的水溶液接觸時,溶液中的金屬陽離子可以進入沸石,并且沸石中的陽離子可以交換并進入溶液。沸石中的陽離子全部分布在沸石結構中相對固定的位置。陽離子在不同位置的勢能是不同的。在離子交換過程中,反應速率由擴散速率控制。

在應用研究中,有必要了解離子交換平衡關系的基本數據,離子交換平衡常數的計算,離子交換等溫線的確定以及熱力學函數的計算。由于沸石是多孔材料,因此隨著沸石含量的減少,需水率顯著降低,并且活性指數顯著提高。磨碎的天然沸石的需水率示于表1。當生產高強度高性能混凝土時,磨碎的天然沸石粉的含量通常不應超過10%。

表1?磨細天然沸石需水量比和活性指數

產地 摻量
(%)
抗壓強度比(%) 需水量比(%)
3d 7d 28d
內蒙古 10 75 82 97 106
山東諸城 10 79 85 90 108
河北獨石口 30 39 45 57 117
錦州 10 80 86 86 105

(1)沸石粉活性指數的國家標準計算方法:
??沸石粉28d活性指數按下式計算:
??式中:
??A28——28d活性指數(%);
??R0——對比砂漿28d抗壓強度(MPa);
??R4——試驗砂漿28d抗壓強度(MPa)。
??計算結果精確至1%。
??(2)沸石粉活性系數的準確計算方法(定義為活性系數)
??根據對比膠砂可知,450克水泥提供強度50MPa,則405克水泥提供的強度為0.9R0=45MPa;那么,試驗膠砂提供的強度包括405克水泥提供的強度(即0.9R0=45MPa)與45克沸石粉提供的強度(即R4-0.9R0=30MPa);則沸石粉的活性系數由下式求得:
??式中:
??αFS——沸石粉的活性系數;
??R0——對比砂漿28d抗壓強度(MPa);
??R4——試驗砂漿28d抗壓強度(MPa)。
??礦渣粉的取代系數用δFS表示,其數值為活性系數的倒數,則代入數據可得本例中沸石粉的活性系數αFS=6,沸石粉的取代系數δFS=0.17。