天然沸石是一種架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽材料,常被用作水泥混凝土的輔助性膠凝材料。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。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,具有很大內(nèi)外比表面積(35~45m2/g)?,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,從而很好的改善了硬化水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu)。雖然大部分火山灰質(zhì)材料(硅灰、粉煤灰等)是玻璃體或無定形體,但具有晶體結(jié)構(gòu)的天然沸石也同樣具有火山灰性,其火山灰活性僅次于硅灰,優(yōu)于粉煤灰和礦渣。
大量資料表明沸石粉可增大混凝土的粘度,從而消除了離析和泌水,通過沸石粉的填充效應(yīng)和火山灰反應(yīng),可減小了混凝土總空隙率,改善水泥漿體與集料間的界面過渡區(qū),大幅度提高混凝土力學(xué)性能。我國發(fā)現(xiàn)沸石礦床和礦點400多處,己探明儲量達?100億噸,預(yù)測天然沸石儲量可達500億噸。沸石作為一種成本較低的天然礦物,適合用作混凝土的礦物摻合料。
與硅灰相比,水化早期沸石粉結(jié)合?Ca(OH)2?的量較低,說明沸石粉早期火山灰活性較低。水化1天后沸石粉結(jié)合Ca(OH)2的量大幅度增加,3d后沸石粉的Ca(OH)2結(jié)合量可超過硅灰結(jié)合量的60%,養(yǎng)護28?天后可達到100%,表明沸石粉后期火山灰活性較高。
以沸石粉分別替代?5%、10%、15%、20%水泥,按照下表中配比制備的混凝土工作性能如下。達到相同坍落度(170mm)時,沸石粉混凝土的減水劑摻量高于參比樣和硅灰混凝土,且隨沸石粉摻量的增加,沸石粉混凝土所需減水劑摻量大幅度增加。與參比樣相比,沸石粉混凝土的含氣量較高,且隨沸石粉摻量的增加,混凝土的含氣量逐漸增加。其原因在于沸石粉具有多孔架狀結(jié)構(gòu)和巨大的內(nèi)比表面積,可吸附較多拌合水和外加劑,甚至比硅灰的吸附量還高。因此,沸石粉混凝土需水量較大,拌合物的粘聚性好,含氣量較高,不易泌水和離析,非常適合配制泵送混凝土。
總之,沸石粉具有多孔架狀結(jié)構(gòu)和巨大的內(nèi)比表面積,可吸附大量的拌合水和外加劑,導(dǎo)致沸石粉混凝土需水量較大,含氣量稍高,?拌合物的粘聚性好,不易泌水和離析。通過沸石粉的吸附作用、離子交換作用和二次水化作用,摻加10~20%的沸石粉可有效控制堿集料反應(yīng)引起的有害膨脹,因此值得推廣與應(yīng)用。