粉體行業(yè)在線展覽
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直接聯(lián)系
寧鄉(xiāng)縣大地礦石粉廠
湖南寧鄉(xiāng)縣
2905
產(chǎn) 品 說 明
2沸石粉對混凝土性能的改性作用
2.1沸石粉高性能混凝土拌和物的性能
高性能混凝土應(yīng)具有良好的工作性，即拌和物的流動性和黏聚性好，不離析，泌水率較小。裹漿量是衡量黏聚性的一個重要指標(biāo)，研究表明，在水膠比相同的條件下，沸石粉混凝土的裹漿量比基準(zhǔn)混凝土提高約30%。由于沸石粉吸附拌和水，混凝土拌和物的坍落度比基準(zhǔn)混凝土有所降低，坍落度的經(jīng)時損失也較大。也有文獻(xiàn)指出，若以沸石粉等量取代(5～15)%的水泥，混凝土拌和物的黏聚性稍有增加，而對工作性則沒有影響[6]。
若要保持較好的和易性，采用沸石粉與高效減水劑雙摻的方法可以對坍落度進(jìn)行調(diào)整。由于高效減水劑的解絮作用，在水膠比較低的情況下，坍落度損失得到有效控制，仍可配制出70MPa的高強(qiáng)性能混凝土。磨細(xì)沸石粉和粉煤灰復(fù)合雙摻也是改善混凝土和易性，提高混凝土強(qiáng)度的有效措施。粉煤灰的玻璃微珠可起到潤滑作用而增大混凝土的流動性，但單摻粉煤灰的混凝土的早期強(qiáng)度較低。而雙摻沸石粉和粉煤灰有利于發(fā)揮礦物摻和料的復(fù)合化超疊加效應(yīng)，使得二者的作用相互補(bǔ)充，可以配制出高流動性、高強(qiáng)以及較好經(jīng)濟(jì)性的高性能混凝土。
2.2沸石粉高性能混凝土的強(qiáng)度
高性能混凝土應(yīng)具有高的強(qiáng)度，以滿足高層、輕質(zhì)和大跨結(jié)構(gòu)對材料的要求。混凝土的強(qiáng)度由漿體、骨料和漿體/骨料界面區(qū)的強(qiáng)度所決定，而漿體/骨料界面區(qū)的結(jié)合強(qiáng)度往往成為混凝土強(qiáng)度的控制因素。利用礦物摻和料的密實(shí)填充效應(yīng)和火山灰效應(yīng)，使膠凝材料體系均勻密實(shí)，漿體的孔隙率降低，界面區(qū)的CH晶相含量減少，從而可以提高混凝土的后期強(qiáng)度。文獻(xiàn)[7]采用普通硅酸鹽水泥，摻加(10～20)%沸石粉等量取代水泥，得出的混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，沸石粉高性能混凝土的早期強(qiáng)度均比基準(zhǔn)混凝土低，且沸石粉取代水泥率越大，強(qiáng)度降低的幅度也越大。而到28d齡期時，沸石粉摻量在(10～20)%的高性能混凝土強(qiáng)度都比基準(zhǔn)混凝土高，且沸石粉摻量10%時沸石粉的強(qiáng)度效應(yīng)發(fā)揮得**。
沸石粉混凝土的早期強(qiáng)度較低，原因是摻沸石粉取代水泥則膠凝材料體系中活性較高的熟料礦物C3S和C3A含量相對降低，故早期強(qiáng)度略低。而在水泥水化后期，沸石粉中活性的SiO2和Al2O3在高堿性水泥膠凝體系中被激發(fā)，與水泥的水化產(chǎn)物CH發(fā)生火山灰反應(yīng)，提高了水泥的水化程度，降低了液相中的CH濃度，生成對強(qiáng)度貢獻(xiàn)較大的CSH和CAH凝膠，減少了混凝土的孔隙率。而且，由于沸石粉內(nèi)在的格架狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孔隙具有巨大的內(nèi)表面能，沸石粉的親水性較強(qiáng)，在漿體中起到蓄水作用。沸石粉內(nèi)部的孔吸收拌和水，克服了混凝土經(jīng)時泌水性，而使混凝土黏性增加，沸石粉吸水后體系膨脹，骨料裹漿量提高，改善了骨料2漿體的界面。在水泥持續(xù)水化過程中需要用水，這時被沸石粉吸附的水又能逐漸釋放出來，對水泥的水化起到自養(yǎng)護(hù)作用。另一方面，漿體內(nèi)部產(chǎn)生自真空作用使?jié){體和骨料產(chǎn)生緊密的包裹，*終凝結(jié)成一個致密的整體，從而使混凝土的后期抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度有較大增長，耐久性得到很大改善。
2.3沸石粉抑制堿骨料反應(yīng)的性質(zhì)
混凝土中的某些骨料與水泥中的堿在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土漲裂、開裂，甚至剝落等破壞，這種反應(yīng)稱為堿骨料反應(yīng)。堿骨料反應(yīng)造成混凝土的強(qiáng)度大大降低，引發(fā)的裂縫也加速了環(huán)境中侵蝕性介質(zhì)的破壞作用。預(yù)防堿骨料反應(yīng)一般要求采用非活性骨料，控制水泥和外加劑中的堿含量，但因受到材料供應(yīng)地的限制而往往難以做到，在混凝土中摻入礦物摻和料是抑制堿骨料反應(yīng)的有效措施，研究證明，用天然沸石粉等量取代30%的水泥，即使摻活性骨料配制混凝土，也不會發(fā)生堿骨料反應(yīng)[8]。
從理論上分析，混凝土的堿骨料反應(yīng)如堿硅反應(yīng)是在混凝土液相中的堿離子與活性骨料之間進(jìn)行的，這種反應(yīng)在顆粒表面進(jìn)行，引起局部能量集中，膨脹力過大引起局部混凝土破壞和開裂。而沸石粉中的活性SiO2微粒均勻分散到混凝土的各個部位，將局部反應(yīng)分解成無限多的活性中心，每個中心都參與反應(yīng)而消耗混凝土液相中的堿，化解了能量的積聚，有效抑制了堿骨料反應(yīng)。
另外，對堿骨料反應(yīng)的抑制也可能歸因于沸石粉的離子交換性。溶液中的強(qiáng)堿性離子如K+、Na+很容易進(jìn)入沸石粉骨架，與Ca2+離子進(jìn)行離子交換。因此，天然沸石能夠有效降低混凝土中飽和CH堿溶液的pH值，且隨著沸石細(xì)度的增加和齡期延長，pH值有下降的趨勢。同時，K+和Na+等離子參與二次水化反應(yīng)，生成溶解度相對很低的物相-堿性RCSH凝膠[5]。
2.4沸石粉高性能混凝土抗碳化和鋼筋銹蝕的性能
摻沸石粉的高性能混凝土拌和物的黏聚性好，無離析和泌水現(xiàn)象。因此，硬化水泥漿的孔隙率低，結(jié)構(gòu)均勻密實(shí)，大大降低了CO2在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)，這對降低混凝土的碳化速度是有利的。同時，由于沸石的火山灰反應(yīng)會降低孔溶液中的堿儲備量，可能誘發(fā)鋼筋的銹蝕，配制高性能混凝土?xí)r以沸石粉取代水泥的量一般不超過15%。沸石粉對混凝土孔結(jié)構(gòu)和孔分布的改善是主要方面，只要不具備鋼筋發(fā)生電化學(xué)銹蝕必需的H2O和O2的條件，摻沸石粉對混凝土的抗鋼筋銹蝕性能并無不利影響，這已被有關(guān)的沸石粉混凝土鋼筋銹蝕試驗(yàn)所驗(yàn)證[9]。
3結(jié)論
沸石具有特殊的格架狀晶體結(jié)構(gòu)，決定了它具有吸附性、離子交換性和較高的火山灰活性等物理化學(xué)性質(zhì)。沸石粉用作高性能混凝土的礦物摻和料具有很好的改性作用：提高混凝土拌合物的裹漿量，但坍落度經(jīng)時損失較大，需要與高效減水劑雙摻或與粉煤灰復(fù)合雙摻來改善拌和物的和易性；沸石粉高性能混凝土的早期強(qiáng)度較低，后期密實(shí)度和強(qiáng)度都能夠提高；沸石粉能夠有效抑制高性能混凝土的堿骨料反應(yīng)，并能提高混凝土的抗碳化和鋼筋銹蝕耐久性。我國的沸石礦藏分布量大面廣、價廉并易于開發(fā)，用作高性能混凝土的礦物摻和料具有較大的適用性和經(jīng)濟(jì)性。
