通過正交試驗(yàn),研究了用水量、砂率、Zeolite摻量、礦渣摻量、沸石比表面積5因素對(duì)礦渣-沸石混凝土工作性能、抗壓強(qiáng)度和氯離子滲透性的影響。綜合考慮各因素對(duì)三指標(biāo)的影響,得出制備C40混凝土的適宜配合比為:水量160kg/m3,砂率40%,礦渣摻量30%,沸石摻量15%,沸石比表面積530m2/kg。通過掃描電子顯微鏡SEM對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)和水化產(chǎn)物形貌進(jìn)行了簡要分析。
綠色混凝土與普通混凝土相比具有資源和能源消耗少、對(duì)環(huán)境污染小和循環(huán)再生利用率高的優(yōu)點(diǎn),是可持續(xù)發(fā)展的方向。大量利用工業(yè)廢渣是綠色混凝土的主要特點(diǎn)。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,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,從而很好地改善硬化水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu),其火山灰活性優(yōu)于粉煤灰和礦渣,成本合理。
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(jià)格越來越高,尋找廉價(jià)替代材料勢在必行。為保證混凝土的后期強(qiáng)度,本試驗(yàn)采用廉價(jià)沸石粉代替粉煤灰,與礦渣復(fù)合配制常用的C40混凝土,并研究了礦渣-沸石混凝土的工作性和氯離子滲透性。
為了更直觀地分析各因素對(duì)坍落度的影響,繪制正交試驗(yàn)趨勢圖如圖1所示。各因素對(duì)坍落度影響的顯著性為:用水量﹥沸石摻量﹥沸石比表面積﹥砂率﹥礦渣摻量。由對(duì)坍落度的影響趨勢圖可知,最佳組合為A4B1C2D3E1,即用水量172kg/m3,砂率34%,沸石摻量15%,礦渣摻量30%,沸石比表面積460m2/kg。
沸石比表面積對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響僅次于沸石摻量,隨著沸石比表面積的增大,混凝土強(qiáng)度先增大后減小,當(dāng)沸石比表面積為530m2/kg時(shí)各齡期強(qiáng)度均達(dá)到最高。這是因?yàn)榉惺璺勰サ揭欢ǖ募?xì)度才能使其潛在活性發(fā)揮出來,但粉磨過細(xì)不僅會(huì)增大需水量,而且顆粒級(jí)配不在最佳范圍,反而影響混凝土的力學(xué)性能。
用水量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響排在第三位,混凝土強(qiáng)度隨著用水量的增加先增大后減小,當(dāng)用水量為160kg/m3時(shí)28d抗壓強(qiáng)度最大。礦渣摻量和砂率對(duì)混凝土強(qiáng)度影響相對(duì)較小,其中礦渣摻量為20%、砂率為40%時(shí)混凝土28d抗壓強(qiáng)度最大。
總之,礦渣、沸石粉復(fù)合摻合料等量取代水泥配以高效減水劑可以配制出經(jīng)濟(jì)合理、性能優(yōu)良的綠色混凝土。30%礦渣粉和15%沸石粉的摻入顯著提高了混凝土的抗氯離子滲透性能,提高了混凝土的耐久性。