超細沸石粉是經過天然沸石研磨而得,比水泥具有更高的細度,火山灰活性高于粉煤灰和礦粉,低于硅灰和偏高嶺土。靜態屈服應力是水泥基材料一個重要的流變參數。靜態屈服應力增長速率經常被用來表征水泥基材料的觸變性/結構構筑,對水泥基材料的穩定性、形狀保持能力和分層澆注非常重要。
?一、超細沸石粉的相關特征
Zeolite是一種鋁硅酸鹽礦物,含有高含量的二氧化硅,這為作為混凝土膠凝材料提供可能性。它可以通過采礦或工業廢料通過化學合成獲得。將沸石粉作為礦物摻和料,部分取代水泥可以減少水泥消耗,降低碳排放量。同時沸石的莫氏硬度一般在2-3,而粒化高爐渣的莫氏硬度一般在6-7。因此,使用沸石作為粘結劑可以大大節約能源和成本。
超細沸石粉是經過天然沸石研磨而得,比水泥具有更高的細度,火山灰活性高于粉煤灰和礦粉,低于硅灰和偏高嶺土,但是磨碎沸石可以成為比硅灰或偏高嶺土更經濟、更環保的替代品。Ahari等人從形貌和水化比較了硅灰和偏高嶺土對流變的影響。Baldino等人研究表明人工沸石粉提高結構構筑能力優于石灰石粉,最優摻量為10%。結構構筑是由于新拌漿體“強度”由于物理或化學作用,隨時間逐漸增長的現象。由于混凝土成分的密度差異,靜置狀態下的新拌混凝土容易發生離析,在重力作用下容易發生流動和變形。較高的結構構筑速率有利于混凝土的穩定性和塑形能力。當新拌混凝土靜置時,由于膠體絮凝和水泥水化作用,顆粒之間會發生相互作用,從而?形成結構構筑。因此,水泥漿體可以包裹骨料抵抗重力,防止發生偏析的,從而提高混凝土的形狀保持能力。結構構筑對混凝土的穩定性,滑模攤鋪施工,分層澆筑和3D打印混凝土極為重要。
二、超細沸石粉對水泥凈漿結構構筑影響試驗
超細沸石粉摻量為硅灰和偏高嶺土的二倍時,動態屈服應力和塑性粘度高于硅灰和偏高嶺土。從觸變環的面積變化來看,硅灰最為明顯,偏高嶺土和超細沸石粉次之。同時也說明超細沸石粉也具有提高觸變性的能力。
不同配比水泥凈漿靜態屈服應力增長曲線如圖3。可以看出超細沸石粉、硅灰和偏高嶺土對靜態屈服應力影響程度是不同的。靜態屈服應力增長速率對應于結構構筑速率。其中在相同摻量的情況下,硅灰和偏高嶺土結構構筑速率大于超細沸石粉,當超細沸石粉摻量10%時,結構構筑速率均高于摻量為5%的硅灰和偏高嶺土。在跟試驗中得到的靜態屈服應力增長速率與Billberg的試驗結果相似。同時可以看出,在靜態屈服應力測試前1h內,應力圖像增長接近線性增長方式。在1~2.5h內,增長曲線解決指數型增長模式。這說明在前期,水化反應較慢,水化反應誘導期還未結束,靜態屈服應力增長緩慢,接近線性增長。當水化反應變快的時候,靜態屈服應力增長也隨之加快。
總之,摻入超細沸石粉提高了水泥漿體的動態屈服應力、塑性粘度和觸變環面積,且隨著摻量的提高,增長幅度越大。在相同摻量的情況下,提高程度低于硅灰和偏高嶺土。另外,摻入超細沸石粉提高了水泥漿體的結構構筑速率,增大了水泥漿體的觸變性,隨著摻量的提高,提升水泥漿體的觸變性能更加明顯。