混凝土外加剂用沸石粉

2015-1-25 15:54| 发布者: ruixing0731| 查看: 514| 评论: 0|来自: 原创

摘要: 产 品 说 明2沸石粉对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 高性能混凝土应具有良好的工作性,即拌和物的流动性和黏聚性好,不离析,泌水率较小。裹浆量是衡量黏聚性的一个重要指标,研究表明, ...
  产 品 说 明
 2沸石粉对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

    高性能混凝土应具有良好的工作性,即拌和物的流动性和黏聚性好,不离析,泌水率较小。裹浆量是衡量黏聚性的一个重要指标,研究表明,在水胶比相同的条件下,沸石粉混凝土的裹浆量比基准混凝土提高约30%。由于沸石粉吸附拌和水,混凝土拌和物的坍落度比基准混凝土有所降低,坍落度的经时损失也较大。也有文献指出,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,而对工作性则没有影响[6]

    若要保持较好的和易性,采用沸石粉与高效减水剂双掺的方法可以对坍落度进行调整。由于高效减水剂的解絮作用,在水胶比较低的情况下,坍落度损失得到有效控制,仍可配制出70MPa的高强性能混凝土。磨细沸石粉和粉煤灰复合双掺也是改善混凝土和易性,提高混凝土强度的有效措施。粉煤灰的玻璃微珠可起到润滑作用而增大混凝土的流动性,但单掺粉煤灰的混凝土的早期强度较低。而双掺沸石粉和粉煤灰有利于发挥矿物掺和料的复合化超叠加效应,使得二者的作用相互补充,可以配制出高流动性、高强以及较好经济性的高性能混凝土。

    2.2沸石粉高性能混凝土的强度

    高性能混凝土应具有高的强度,以满足高层、轻质和大跨结构对材料的要求。混凝土的强度由浆体、骨料和浆体/骨料界面区的强度所决定,而浆体/骨料界面区的结合强度往往成为混凝土强度的控制因素。利用矿物掺和料的密实填充效应和火山灰效应,使胶凝材料体系均匀密实,浆体的孔隙率降低,界面区的CH晶相含量减少,从而可以提高混凝土的后期强度。文献[7]采用普通硅酸盐水泥,掺加(10~20)%沸石粉等量取代水泥,得出的混凝土抗压强度试验结果认为,沸石粉高性能混凝土的早期强度均比基准混凝土低,且沸石粉取代水泥率越大,强度降低的幅度也越大。而到28d龄期时,沸石粉掺量在(10~20)%的高性能混凝土强度都比基准混凝土高,且沸石粉掺量10%时沸石粉的强度效应发挥得最好。

    沸石粉混凝土的早期强度较低,原因是掺沸石粉取代水泥则胶凝材料体系中活性较高的熟料矿物C3S和C3A含量相对降低,故早期强度略低。而在水泥水化后期,沸石粉中活性的SiO2和Al2O3在高碱性水泥胶凝体系中被激发,与水泥的水化产物CH发生火山灰反应,提高了水泥的水化程度,降低了液相中的CH浓度,生成对强度贡献较大的CSH和CAH凝胶,减少了混凝土的孔隙率。而且,由于沸石粉内在的格架状结构,内部孔隙具有巨大的内表面能,沸石粉的亲水性较强,在浆体中起到蓄水作用。沸石粉内部的孔吸收拌和水,克服了混凝土经时泌水性,而使混凝土黏性增加,沸石粉吸水后体系膨胀,骨料裹浆量提高,改善了骨料2浆体的界面。在水泥持续水化过程中需要用水,这时被沸石粉吸附的水又能逐渐释放出来,对水泥的水化起到自养护作用。另一方面,浆体内部产生自真空作用使浆体和骨料产生紧密的包裹,最终凝结成一个致密的整体,从而使混凝土的后期抗压强度和抗拉强度有较大增长,耐久性得到很大改善。

    2.3沸石粉抑制碱骨料反应的性质

    混凝土中的某些骨料与水泥中的碱在一定条件下发生化学反应,引起混凝土涨裂、开裂,甚至剥落等破坏,这种反应称为碱骨料反应。碱骨料反应造成混凝土的强度大大降低,引发的裂缝也加速了环境中侵蚀性介质的破坏作用。预防碱骨料反应一般要求采用非活性骨料,控制水泥和外加剂中的碱含量,但因受到材料供应地的限制而往往难以做到,在混凝土中掺入矿物掺和料是抑制碱骨料反应的有效措施,研究证明,用天然沸石粉等量取代30%的水泥,即使掺活性骨料配制混凝土,也不会发生碱骨料反应[8]

    从理论上分析,混凝土的碱骨料反应如碱硅反应是在混凝土液相中的碱离子与活性骨料之间进行的,这种反应在颗粒表面进行,引起局部能量集中,膨胀力过大引起局部混凝土破坏和开裂。而沸石粉中的活性SiO2微粒均匀分散到混凝土的各个部位,将局部反应分解成无限多的活性中心,每个中心都参与反应而消耗混凝土液相中的碱,化解了能量的积聚,有效抑制了碱骨料反应。

   另外,对碱骨料反应的抑制也可能归因于沸石粉的离子交换性。溶液中的强碱性离子如K+、Na+很容易进入沸石粉骨架,与Ca2+离子进行离子交换。因此,天然沸石能够有效降低混凝土中饱和CH碱溶液的pH值,且随着沸石细度的增加和龄期延长,pH值有下降的趋势。同时,K+和Na+等离子参与二次水化反应,生成溶解度相对很低的物相-碱性RCSH凝胶[5]

    2.4沸石粉高性能混凝土抗碳化和钢筋锈蚀的性能

    掺沸石粉的高性能混凝土拌和物的黏聚性好,无离析和泌水现象。因此,硬化水泥浆的孔隙率低,结构均匀密实,大大降低了CO2在混凝土中的扩散系数,这对降低混凝土的碳化速度是有利的。同时,由于沸石的火山灰反应会降低孔溶液中的碱储备量,可能诱发钢筋的锈蚀,配制高性能混凝土时以沸石粉取代水泥的量一般不超过15%。沸石粉对混凝土孔结构和孔分布的改善是主要方面,只要不具备钢筋发生电化学锈蚀必需的H2O和O2的条件,掺沸石粉对混凝土的抗钢筋锈蚀性能并无不利影响,这已被有关的沸石粉混凝土钢筋锈蚀试验所验证[9]

    3结论

    沸石具有特殊的格架状晶体结构,决定了它具有吸附性、离子交换性和较高的火山灰活性等物理化学性质。沸石粉用作高性能混凝土的矿物掺和料具有很好的改性作用:提高混凝土拌合物的裹浆量,但坍落度经时损失较大,需要与高效减水剂双掺或与粉煤灰复合双掺来改善拌和物的和易性;沸石粉高性能混凝土的早期强度较低,后期密实度和强度都能够提高;沸石粉能够有效抑制高性能混凝土的碱骨料反应,并能提高混凝土的抗碳化和钢筋锈蚀耐久性。我国的沸石矿藏分布量大面广、价廉并易于开发,用作高性能混凝土的矿物掺和料具有较大的适用性和经济性。

   


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