通過正交試驗,研究了用水量、砂率、Zeolite摻量、礦渣摻量、沸石比表面積5因素對礦渣-沸石混凝土工作性能、抗壓強度和氯離子滲透性的影響。綜合考慮各因素對三指標(biāo)的影響,得出制備C40混凝土的適宜配合比為:水量160kg/m3,砂率40%,礦渣摻量30%,沸石摻量15%,沸石比表面積530m2/kg。通過掃描電子顯微鏡SEM對混凝土微觀結(jié)構(gòu)和水化產(chǎn)物形貌進行了簡要分析。

綠色混凝土與普通混凝土相比具有資源和能源消耗少、對環(huán)境污染小和循環(huán)再生利用率高的優(yōu)點,是可持續(xù)發(fā)展的方向。大量利用工業(yè)廢渣是綠色混凝土的主要特點。沸石粉是天然沸石巖經(jīng)磨細(xì)后形成的一種火山灰質(zhì)材料,含有大量活性SiO2和Al2O3,可與水泥水化放出的Ca(OH)2反應(yīng)生成更多的C-S-H凝膠和水化鋁酸鹽,從而很好地改善硬化水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu),其火山灰活性優(yōu)于粉煤灰和礦渣,成本合理。

由于我國建筑規(guī)模巨大,造成了硅灰、礦渣、粉煤灰等輔助性膠凝材料的價格越來越高,尋找廉價替代材料勢在必行。為保證混凝土的后期強度,本試驗采用廉價沸石粉代替粉煤灰,與礦渣復(fù)合配制常用的C40混凝土,并研究了礦渣-沸石混凝土的工作性和氯離子滲透性。

為了更直觀地分析各因素對坍落度的影響,繪制正交試驗趨勢圖如圖1所示。各因素對坍落度影響的顯著性為:用水量﹥沸石摻量﹥沸石比表面積﹥砂率﹥礦渣摻量。由對坍落度的影響趨勢圖可知,最佳組合為A4B1C2D3E1,即用水量172kg/m3,砂率34%,沸石摻量15%,礦渣摻量30%,沸石比表面積460m2/kg。

沸石比表面積對混凝土抗壓強度的影響僅次于沸石摻量,隨著沸石比表面積的增大,混凝土強度先增大后減小,當(dāng)沸石比表面積為530m2/kg時各齡期強度均達到最高。這是因為沸石需粉磨到一定的細(xì)度才能使其潛在活性發(fā)揮出來,但粉磨過細(xì)不僅會增大需水量,而且顆粒級配不在最佳范圍,反而影響混凝土的力學(xué)性能。

用水量對混凝土強度的影響排在第三位,混凝土強度隨著用水量的增加先增大后減小,當(dāng)用水量為160kg/m3時28d抗壓強度最大。礦渣摻量和砂率對混凝土強度影響相對較小,其中礦渣摻量為20%、砂率為40%時混凝土28d抗壓強度最大。

總之,礦渣、沸石粉復(fù)合摻合料等量取代水泥配以高效減水劑可以配制出經(jīng)濟合理、性能優(yōu)良的綠色混凝土。30%礦渣粉和15%沸石粉的摻入顯著提高了混凝土的抗氯離子滲透性能,提高了混凝土的耐久性。