通过对沸石粉分别取代混凝土中的粉煤灰、矿渣粉、水泥进行试验研究,得到沸石粉对混凝土工作性及强度等影响的相关数据,为沸石粉在实际生产中的应用提供了技术条件。

沸石粉是天然沸石岩磨细后形成的一种火山灰质材料,含有大量的活性SiO2和Al2O3,其火山灰活性次于硅灰,优于粉煤灰。我国是天然沸石资源丰富的国家,目前已发现的矿床或矿点400多处,预测储量可达到500亿吨。沸石作为一种容易开采的矿物,用来作为混凝土用矿物掺合料具有普遍的适用性和经济性。目前,天然沸石有四十多种,可用于配制混凝土的主要是斜发沸石和丝光沸石。产地不同的沸石粉的化学成分差异较大,一般沸石粉中,SiO2和Al2O3总和约占80%。

一、原理阐述

沸石粉中含有SiO2和Al2O3,在碱性激发下,沸石粉能与水泥水化时析出的Ca(OH)2,反应生成水化硅酸钙胶凝体,促进水泥水化反应的进行;另一方面,由于天然沸石本身具有网格状结构,内部充满大小均匀的孔穴和通道,并有很大的开放性,经磨细具有较大的比表面积,自然状态下能吸附大量的水分子和气体,并与大气相对湿度平衡。当掺入混凝土中时可吸收混凝土中多余的拌和用水,克服混凝土经时泌水性,使混凝土粘性增加,集料裹浆量提高,因此能改善混凝土的工作性。

随着我国矿物掺合料利用技术的快速发展,人们已经认识到掺合料单一使用不如复合使用对混凝土技术性能和性价比意义大。但是目前沸石粉在混凝土中的应用仍然较少,而且相关标准也比较落后,我国目前使用的沸石粉相关标准有《混凝土和砂浆用天然沸石粉》(JG/T,3048-1998)、《天然沸石粉在混凝土和砂浆中应用技术规程》(JGJ/T,112-97)、《高强高性能混凝土用矿物外加剂》(GB/T,18736-2002),但前两份标准与第三份标准在内容上存在冲突,如活性指数及需水比试验的相关内容有明显不同。

 二、影响分析

影响混凝土工作性的主要因素很多,如水胶比、用水量、砂率、骨料、外加剂品种及掺量、矿物掺合料等。本试验中用沸石粉按一定比例置换混凝土中的胶凝材料,检验其对工作性能和强度的影响。

沸石粉作为矿物掺合料对混凝土性能的影响-国投盛世

试配中,分别以胶材总量的10%、20%掺沸石粉,并相应取代等量的粉煤灰进行试配,每组不同掺量均进行三组平行试配,与未掺沸石粉的基准混凝土进行对比。掺沸石粉取代粉煤灰时7d,强度略有降低28d及56d,强度反而略有上升,其中掺10%沸石粉取代粉煤灰时对强度最为有利,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强度会有所增长。

沸石粉作为矿物掺合料对混凝土性能的影响-国投盛世

通过试验可知,掺沸石粉取代矿粉的过程中,随着沸石粉比例的增加,坍落度均会相应减小,每增加,10%的沸石粉,混凝土拌合物初始坍落度减小10~20mm,初始扩展度减小20~40mm;但强度会随着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,强度均下降约2~3MPa,其原因是沸石粉活性较矿粉活性低,所以沸石粉取代矿粉后会在一定程度上造成混凝土强度降低。

但是通过试验效果可以看出,沸石粉可以作为矿物掺合料应用到混凝土中的,以掺胶凝材料的10%取代粉煤灰效果最好,并且对混凝土的工作性有一定的改善作用。