通過研究者發現,添加沸石粉和玻璃粉末會降低混凝土的早壓縮強度和干燥收縮,并能有效地提高在稍后階段混凝土的抗壓強度,抗碳化和抗氯離子滲透性能,增強效果會與沸石粉的增加而增加。并且,添加沸石粉末和玻璃粉末可以提高混凝土的密實度,降低孔隙率,提高集料和水泥基體之間的界面結構,由此提高混凝土的總體性能。

一、沸石粉可用于混凝土摻合料

水泥混凝土可持續發展的想法之一是控制和優化水泥混凝土的成分和結構,并增加混合材料的數量。目前,外加劑的種類較少,而高含量的外加劑如粉煤灰和礦物粉正日益短缺。開發包括天然礦物和固體廢物殘留物在內的各種摻合料,以提高其在水泥混凝土中的有效利用尤為重要。

沸石作為混凝土外加劑具有顯著的經濟效益,并在目前已成為建筑行業的標準。研究表明,沸石粉中含有大量的活性SiO2和Al2O3,其火山灰活性優于粉煤灰和礦物粉,其可以與水泥水化生成的Ca(OH)2反應形成硅酸鈣(鋁)水合物(C-(A)-SH)凝膠,而其他膠凝產品對改善早期強度,干燥收縮,凍干具有很大的作用,提高混凝土的解凍性能和耐久性。另一方面,我國每年生產4.5-7億噸廢玻璃,其中大部分用在垃圾填埋場,占用土地資源并污染環境。而將廢玻璃研磨至一定的細度后,可以將其作為摻合料混入混凝土中。廢玻璃粉具有一定的火山灰活性,可以促進水泥水化,改善混凝土的脆性,降低混凝土成本。廢玻璃粉中較高的硅含量可以降低CSH凝膠中鈣與硅的比例,并在孔溶液中具有更多的堿。該反應有利于減慢混凝土的堿硅反應(ASR反應)。

??沸石粉和玻璃粉復合對混凝土性能的影響-國投盛世

二、試驗配合比

沸石粉末和玻璃粉末以不同的比例混合,并以20%的水泥質量比代替混合物。沸石粉末和玻璃粉末的質量比為5:15、10:10、15:5,固定的水膠比為0.42,固定砂率為0.44,并形成混凝土樣品。通過調節減水劑的用量,可確保所有混凝土試樣的坍落度范圍為160?200mm。具體的測試混合比見表3。

沸石粉和玻璃粉復合對混凝土性能的影響-國投盛世

三、雙摻粉對混凝土干燥收縮的影響

圖2顯示了雙摻粉量對混凝土干燥收縮的影響。從圖2可以看出,混凝土的干燥收縮在60天之前發展得更快,隨后的發展相對平緩。ZP0-GP0的150d干燥收縮率達到450×10-6,ZP5-GP15,ZP10-GP10和ZP15-GP5的150d干燥收縮率分別比ZP0-GP0低10.2%,13.8%和19.6%。沸石粉和玻璃粉的混合顯著降低了混凝土的干燥收縮率,并且沸石粉的比例越高,干燥收縮率越小。

沸石粉和玻璃粉復合對混凝土性能的影響-國投盛世

圖4顯示了雙摻粉量對混凝土抗氯離子滲透性的影響。從圖4可以看出,混凝土的氯離子滲透系數隨年齡的增長而降低。在試驗中,經過養護3天后,摻有沸石粉和玻璃粉的混凝土的氯離子滲透系數高于ZP0-GP0,并隨沸石粉比例的增加而增加。當固化28d和90d時,摻有沸石粉和玻璃粉的混凝土的氯離子滲透系數隨沸石粉比例的增加而降低。固化90天后,ZP5-GP15,ZP10-GP10和ZP15-GP5混凝土氯離子的滲透系數均低于ZP0-GP0。加入沸石粉和玻璃粉可以明顯提高混凝土的抗氯離子滲透性,沸石粉的比例越高,混凝土的抗氯離子滲透性越好。

沸石粉和玻璃粉復合對混凝土性能的影響-國投盛世

加入沸石粉和玻璃粉會降低混凝土的早期抗壓強度,并增加其后期抗壓強度。后者的強度將隨著沸石粉末比例的增加而增加。沸石粉和玻璃粉的混配有利于減少混凝土的干縮率,提高以后的抗碳化和抗氯離子滲透性。沸石粉的比例越大,混凝土的抗碳化和抗氯離子滲透性越好。收縮率越小。加入沸石粉和玻璃粉可以增加混凝土的密度,降低孔隙率,并改善骨料與水泥基體之間的界面結構。沸石粉末具有高的火山灰活性,并且可以進行二次水合反應以形成水合硅酸鈣凝膠。值得一提的是,玻璃粉還可以與漿液中的堿性離子反應,從而具有一定的膨脹效果,兩者協同效應改善了混凝土的整體性能。