粉體行業在線展覽
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寧鄉縣大地礦石粉廠
湖南寧鄉縣
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產 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，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混凝土有所降低，坍落度的經時損失也較大。也有文獻指出，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行調整。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的高強性能混凝土。磨細沸石粉和粉煤灰復合雙摻也是改善混凝土和易性，提高混凝土強度的有效措施。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度較低。而雙摻沸石粉和粉煤灰有利于發揮礦物摻和料的復合化超疊加效應，使得二者的作用相互補充，可以配制出高流動性、高強以及較好經濟性的高性能混凝土。
2.2沸石粉高性能混凝土的強度
高性能混凝土應具有高的強度，以滿足高層、輕質和大跨結構對材料的要求。混凝土的強度由漿體、骨料和漿體/骨料界面區的強度所決定，而漿體/骨料界面區的結合強度往往成為混凝土強度的控制因素。利用礦物摻和料的密實填充效應和火山灰效應，使膠凝材料體系均勻密實，漿體的孔隙率降低，界面區的CH晶相含量減少，從而可以提高混凝土的后期強度。文獻[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度試驗結果認為，沸石粉高性能混凝土的早期強度均比基準混凝土低，且沸石粉取代水泥率越大，強度降低的幅度也越大。而到28d齡期時，沸石粉摻量在(10～20)%的高性能混凝土強度都比基準混凝土高，且沸石粉摻量10%時沸石粉的強度效應發揮得**。
沸石粉混凝土的早期強度較低，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，與水泥的水化產物CH發生火山灰反應，提高了水泥的水化程度，降低了液相中的CH濃度，生成對強度貢獻較大的CSH和CAH凝膠，減少了混凝土的孔隙率。而且，由于沸石粉內在的格架狀結構，內部孔隙具有巨大的內表面能，沸石粉的親水性較強，在漿體中起到蓄水作用。沸石粉內部的孔吸收拌和水，克服了混凝土經時泌水性，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護作用。另一方面，漿體內部產生自真空作用使漿體和骨料產生緊密的包裹，*終凝結成一個致密的整體，從而使混凝土的后期抗壓強度和抗拉強度有較大增長，耐久性得到很大改善。
2.3沸石粉抑制堿骨料反應的性質
混凝土中的某些骨料與水泥中的堿在一定條件下發生化學反應，引起混凝土漲裂、開裂，甚至剝落等破壞，這種反應稱為堿骨料反應。堿骨料反應造成混凝土的強度大大降低，引發的裂縫也加速了環境中侵蝕性介質的破壞作用。預防堿骨料反應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，也不會發生堿骨料反應[8]。
從理論上分析，混凝土的堿骨料反應如堿硅反應是在混凝土液相中的堿離子與活性骨料之間進行的，這種反應在顆粒表面進行，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，將局部反應分解成無限多的活性中心，每個中心都參與反應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。
另外，對堿骨料反應的抑制也可能歸因于沸石粉的離子交換性。溶液中的強堿性離子如K+、Na+很容易進入沸石粉骨架，與Ca2+離子進行離子交換。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，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，無離析和泌水現象。因此，硬化水泥漿的孔隙率低，結構均勻密實，大大降低了CO2在混凝土中的擴散系數，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會降低孔溶液中的堿儲備量，可能誘發鋼筋的銹蝕，配制高性能混凝土時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構和孔分布的改善是主要方面，只要不具備鋼筋發生電化學銹蝕必需的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，這已被有關的沸石粉混凝土鋼筋銹蝕試驗所驗證[9]。
3結論
沸石具有特殊的格架狀晶體結構，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性質。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，但坍落度經時損失較大，需要與高效減水劑雙摻或與粉煤灰復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度較低，后期密實度和強度都能夠提高；沸石粉能夠有效抑制高性能混凝土的堿骨料反應，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，用作高性能混凝土的礦物摻和料具有較大的適用性和經濟性。
