沸石粉应该怎样计算？

作为新型环保材料的沸石粉已经被广泛应用于各大领域，但是如何在使用中计算其用量，需要我们大家了解，小编以其在混凝土中用量为例，为大家介绍下如何计算沸石粉用量。

一、天然沸石的成份和结构

沸石粉是天然的沸石岩磨细而成，颜色为白色。沸石是火山熔岩形成的一种架状结构的铝硅酸盐矿物，主要由SiO2 、Al2O3 、H2O 和碱金属、碱土金属离子四部分组成，其中硅氧四面体和铝氧四面体构成了沸石的三维空间架状结构，碱金属、碱土金属和水分子结合的松散、易置换，使得沸石具有特殊的应用性能：吸附作用，离子交换作用等。

1.离子交换特性

沸石的离子交换特性是其重要性能之一，它可以调节晶体结构内的电场、表面酸性，从而可改变沸石的性质，调节沸石的吸附特性等。
沸石与某种金属盐的水溶液相接触时，溶液中的金属阳离子可以进入沸石中，而沸石中的阳离子可被交换下来进入溶液中。
沸石中的阳离子都以相对固定的位置分布于沸石结构中，在不同位置上的阳离子势能不同，在离子交换过程中，其反应速度受扩散速度控制。在应用研究中，需要了解离子交换平衡关系，离子交换平衡常数的计算，离子交换等温线的测定和热力学函数的计算等有关基础数据。

2.离子交换选择性

天然沸石在离子交换时，有些阳离子容易交换到沸石上，而另外一些阳离子则不容易交换到沸石上，或者某些阳离子交换到沸石上后，很容易被其他阳离子替代，说明沸石的离子交换过程有选择性。它和沸石的晶体结构有关，也和阳离子的有关特性(电荷数、离子半径、水合度等) 以及交换条件有关。

3.吸附特性

由于沸石孔穴内部的电场和极性作用，使得沸石即使在较高的温度和较低的吸附质分压下，仍有较高的吸附容量特点。在吸附过程中，沸石的孔径大小不是唯一的因素，含有极性基团或者含可极化的基团的分子等，能与沸石表面发生强烈的作用，这是因为阳离子和带负电荷的硅铝氧格架所构成的沸石，本身也是一种极性物质，其中阳离子给出一个强的局部正电荷，吸引极性分子的负极中心，或是通过静电诱导使可极化的分子极化，极性愈强的或愈易被极化的分子，也就愈易被沸石吸附。水是极性很强的分子，沸石对水有很大的亲合力，无论在较低的水分压，较高的温度、较大的线速条件下，它仍具有一定的吸水能力，且吸水效率、吸水量较高。

二、天然沸石粉的技术要求

为指导天然沸石在混凝土中的应用，住建部颁布了建筑工业行业标准《混凝土和砂浆用天然沸石粉》（JG/T3048）和《天然沸石粉在混凝土和砂浆中应用技术规范》（JGJ/T112）。配制高强高性能混凝土选用磨细天然沸石粉，GB/T18736标准对其质量提出了更严格的技术要求。

1.细度

细度对沸石粉的活性和混凝土的物理性能影响很大。大量试验表明，只有将沸石磨到平均粒径＜15μm（相当于比表面积50 m2/kg～700m2/kg）时，才能使掺加沸石粉的混凝土早期强度和后期强度增长较快。鉴于这种情况，GB/T18736标准规定Ⅰ级品的比表面积为700m2/kg，Ⅱ级品的比表面积为500m2/kg。

2.需水量

由于沸石是一种多孔的材料，需水量比随沸石掺量的减少而明显下降，活性指数明显提高。磨细天然沸石的需水量比见表2。在生产高强度高性能混凝土时，磨细天然沸石粉的掺量一般不宜超过10%。

表2  磨细天然沸石需水量比和活性指数

3.沸石粉活性指数测定试验

测定试验胶砂和对比胶砂的抗压强度，以二者抗压强度之比确定沸石粉试样的活性指数。试验胶砂和对比胶砂材料用量如表3。

表3  测定沸石粉活性指数试验中试验胶砂和对比胶砂材料用量

（2）沸石粉活性系数的准确计算方法（定义为活性系数）
根据对比胶砂可知，450克水泥提供强度50MPa，则405克水泥提供的强度为0.9R0=45MPa；那么，试验胶砂提供的强度包括405克水泥提供的强度（即0.9R0=45MPa与45克沸石粉提供的强度（即R4-0.9R0=30MPa）；
这样，本例中我们在混凝土配合比设计过程中可以用1千克沸石粉可以取代6千克与对比试验相同的水泥，或者用0.17千克沸石粉取代1千克与对比试验相同的水泥。这种设计思路在水泥和沸石粉用量的计算方面实现了适量取代，比传统观念中沸石粉5%~30%取代水泥的观念更加科学，准确合理地使用了沸石粉。

（三）吸铵值和碱含量

吸铵值是沸石特有的物化性能，它反映了沸石含量的大小。因为沸石中的碱和碱土金属很容易被铵离子所交换，可以用铵离子净交换来检验吸铵值，测试时间较短，可以再2 h内完成、斜发沸石的吸铵值为218mmol/100g，丝光沸石的为223 mmol/100g、吸铵值越高，沸石的纯度越高，其活性指数也越高。考虑到高强高性能混凝土的需要，GB/T18736标准将磨细天然沸石分为Ⅰ级和Ⅱ级，并规定Ⅰ级吸铵值为130mmol/100g（相当于沸石含量约在60%左右），Ⅱ级为100mmol/100g（相当于沸石含量约在48%左右）。

试验结果表明，产地不同，沸石的碱含量相差较大，约为0.21%～5.96%；吸铵值相差也很大，高的近250mmol/100g，低的只有30mmol/100g，这说明，沸石的性能会有很大的差异，生产高强高性能混凝土时，应尽可能选择吸铵值高的磨细天然沸石。

总之，天然沸石作为混凝土的一种矿物外加剂，在C45以上的混凝土中取代水泥的取代率宜在10%以下。它既能改善混凝土拌合物的均匀性与和易性、降低水化热，又能提高混凝土的抗渗性与耐久性，还能抑制水泥混凝土中碱-集料反应的发生。=天然沸石适宜配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗防水混凝土、抗硫酸盐和抗软水侵蚀混凝土，以及高强混凝土，也适用于蒸养混凝土、轻集料混凝土、地下和水下工程混凝土，值得推广与应用。