通过研究者发现,添加沸石粉和玻璃粉末会降低混凝土的早压缩强度和干燥收缩,并能有效地提高在稍后阶段混凝土的抗压强度,抗碳化和抗氯离子渗透性能,增强效果会与沸石粉的增加而增加。并且,添加沸石粉末和玻璃粉末可以提高混凝土的密实度,降低孔隙率,提高集料和水泥基体之间的界面结构,由此提高混凝土的总体性能。

一、沸石粉可用于混凝土掺合料

水泥混凝土可持续发展的想法之一是控制和优化水泥混凝土的成分和结构,并增加混合材料的数量。目前,外加剂的种类较少,而高含量的外加剂如粉煤灰和矿物粉正日益短缺。开发包括天然矿物和固体废物残留物在内的各种掺合料,以提高其在水泥混凝土中的有效利用尤为重要。

沸石作为混凝土外加剂具有显着的经济效益,并在目前已成为建筑行业的标准。研究表明,沸石粉中含有大量的活性SiO2和Al2O3,其火山灰活性优于粉煤灰和矿物粉,其可以与水泥水化生成的Ca(OH)2反应形成硅酸钙(铝)水合物(C-(A)-SH)凝胶,而其他胶凝产品对改善早期强度,干燥收缩,冻干具有很大的作用,提高混凝土的解冻性能和耐久性。另一方面,我国每年生产4.5-7亿吨废玻璃,其中大部分用在垃圾填埋场,占用土地资源并污染环境。而将废玻璃研磨至一定的细度后,可以将其作为掺合料混入混凝土中。废玻璃粉具有一定的火山灰活性,可以促进水泥水化,改善混凝土的脆性,降低混凝土成本。废玻璃粉中较高的硅含量可以降低CSH凝胶中钙与硅的比例,并在孔溶液中具有更多的碱。该反应有利于减慢混凝土的碱硅反应(ASR反应)。

  沸石粉和玻璃粉复合对混凝土性能的影响-国投盛世

二、试验配合比

沸石粉末和玻璃粉末以不同的比例混合,并以20%的水泥质量比代替混合物。沸石粉末和玻璃粉末的质量比为5:15、10:10、15:5,固定的水胶比为0.42,固定砂率为0.44,并形成混凝土样品。通过调节减水剂的用量,可确保所有混凝土试样的坍落度范围为160〜200mm。具体的测试混合比见表3。

沸石粉和玻璃粉复合对混凝土性能的影响-国投盛世

三、双掺粉对混凝土干燥收缩的影响

图2显示了双掺粉量对混凝土干燥收缩的影响。从图2可以看出,混凝土的干燥收缩在60天之前发展得更快,随后的发展相对平缓。ZP0-GP0的150d干燥收缩率达到450×10-6,ZP5-GP15,ZP10-GP10和ZP15-GP5的150d干燥收缩率分别比ZP0-GP0低10.2%,13.8%和19.6%。沸石粉和玻璃粉的混合显着降低了混凝土的干燥收缩率,并且沸石粉的比例越高,干燥收缩率越小。

沸石粉和玻璃粉复合对混凝土性能的影响-国投盛世

图4显示了双掺粉量对混凝土抗氯离子渗透性的影响。从图4可以看出,混凝土的氯离子渗透系数随年龄的增长而降低。在试验中,经过养护3天后,掺有沸石粉和玻璃粉的混凝土的氯离子渗透系数高于ZP0-GP0,并随沸石粉比例的增加而增加。当固化28d和90d时,掺有沸石粉和玻璃粉的混凝土的氯离子渗透系数随沸石粉比例的增加而降低。固化90天后,ZP5-GP15,ZP10-GP10和ZP15-GP5混凝土氯离子的渗透系数均低于ZP0-GP0。加入沸石粉和玻璃粉可以明显提高混凝土的抗氯离子渗透性,沸石粉的比例越高,混凝土的抗氯离子渗透性越好。

沸石粉和玻璃粉复合对混凝土性能的影响-国投盛世

加入沸石粉和玻璃粉会降低混凝土的早期抗压强度,并增加其后期抗压强度。后者的强度将随着沸石粉末比例的增加而增加。沸石粉和玻璃粉的混配有利于减少混凝土的干缩率,提高以后的抗碳化和抗氯离子渗透性。沸石粉的比例越大,混凝土的抗碳化和抗氯离子渗透性越好。收缩率越小。加入沸石粉和玻璃粉可以增加混凝土的密度,降低孔隙率,并改善骨料与水泥基体之间的界面结构。沸石粉末具有高的火山灰活性,并且可以进行二次水合反应以形成水合硅酸钙凝胶。值得一提的是,玻璃粉还可以与浆液中的碱性离子反应,从而具有一定的膨胀效果,两者协同效应改善了混凝土的整体性能。