通過(guò)對(duì)沸石粉分別取代混凝土中的粉煤灰、礦渣粉、水泥進(jìn)行試驗(yàn)研究,得到沸石粉對(duì)混凝土工作性及強(qiáng)度等影響的相關(guān)數(shù)據(jù),為沸石粉在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了技術(shù)條件。
沸石粉是天然沸石巖磨細(xì)后形成的一種火山灰質(zhì)材料,含有大量的活性SiO2和Al2O3,其火山灰活性次于硅灰,優(yōu)于粉煤灰。我國(guó)是天然沸石資源豐富的國(guó)家,目前已發(fā)現(xiàn)的礦床或礦點(diǎn)400多處,預(yù)測(cè)儲(chǔ)量可達(dá)到500億噸。沸石作為一種容易開(kāi)采的礦物,用來(lái)作為混凝土用礦物摻合料具有普遍的適用性和經(jīng)濟(jì)性。目前,天然沸石有四十多種,可用于配制混凝土的主要是斜發(fā)沸石和絲光沸石。產(chǎn)地不同的沸石粉的化學(xué)成分差異較大,一般沸石粉中,SiO2和Al2O3總和約占80%。
一、原理闡述
沸石粉中含有SiO2和Al2O3,在堿性激發(fā)下,沸石粉能與水泥水化時(shí)析出的Ca(OH)2,反應(yīng)生成水化硅酸鈣膠凝體,促進(jìn)水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行;另一方面,由于天然沸石本身具有網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu),內(nèi)部充滿大小均勻的孔穴和通道,并有很大的開(kāi)放性,經(jīng)磨細(xì)具有較大的比表面積,自然狀態(tài)下能吸附大量的水分子和氣體,并與大氣相對(duì)濕度平衡。當(dāng)摻入混凝土中時(shí)可吸收混凝土中多余的拌和用水,克服混凝土經(jīng)時(shí)泌水性,使混凝土粘性增加,集料裹漿量提高,因此能改善混凝土的工作性。
隨著我國(guó)礦物摻合料利用技術(shù)的快速發(fā)展,人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到摻合料單一使用不如復(fù)合使用對(duì)混凝土技術(shù)性能和性價(jià)比意義大。但是目前沸石粉在混凝土中的應(yīng)用仍然較少,而且相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也比較落后,我國(guó)目前使用的沸石粉相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有《混凝土和砂漿用天然沸石粉》(JG/T,3048-1998)、《天然沸石粉在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T,112-97)、《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》(GB/T,18736-2002),但前兩份標(biāo)準(zhǔn)與第三份標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)容上存在沖突,如活性指數(shù)及需水比試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容有明顯不同。
?二、影響分析
影響混凝土工作性的主要因素很多,如水膠比、用水量、砂率、骨料、外加劑品種及摻量、礦物摻合料等。本試驗(yàn)中用沸石粉按一定比例置換混凝土中的膠凝材料,檢驗(yàn)其對(duì)工作性能和強(qiáng)度的影響。
試配中,分別以膠材總量的10%、20%摻沸石粉,并相應(yīng)取代等量的粉煤灰進(jìn)行試配,每組不同摻量均進(jìn)行三組平行試配,與未摻沸石粉的基準(zhǔn)混凝土進(jìn)行對(duì)比。摻沸石粉取代粉煤灰時(shí)7d,強(qiáng)度略有降低28d及56d,強(qiáng)度反而略有上升,其中摻10%沸石粉取代粉煤灰時(shí)對(duì)強(qiáng)度最為有利,其原因主要是由于沸石粉活性比粉煤灰活性要高,所以沸石粉取代一定量粉煤灰強(qiáng)度會(huì)有所增長(zhǎng)。
通過(guò)試驗(yàn)可知,摻沸石粉取代礦粉的過(guò)程中,隨著沸石粉比例的增加,坍落度均會(huì)相應(yīng)減小,每增加,10%的沸石粉,混凝土拌合物初始坍落度減小10~20mm,初始擴(kuò)展度減小20~40mm;但強(qiáng)度會(huì)隨著沸石粉比例的上升而逐步下降,每增加10%的沸石粉,7d、28d及56d,強(qiáng)度均下降約2~3MPa,其原因是沸石粉活性較礦粉活性低,所以沸石粉取代礦粉后會(huì)在一定程度上造成混凝土強(qiáng)度降低。
但是通過(guò)試驗(yàn)效果可以看出,沸石粉可以作為礦物摻合料應(yīng)用到混凝土中的,以摻膠凝材料的10%取代粉煤灰效果最好,并且對(duì)混凝土的工作性有一定的改善作用。