天然沸石混凝土

天然沸石混凝土

天然沸石的主要造岩矿物是沸石。沸石是含水结晶质架状构造的碱和碱土金属铝硅酸盐矿物。天然沸石加工成粉体后，可取代混凝土中部分水泥，使混凝土拌合物均匀性提高，消除了离析分层与泌水现象；混凝土密实性与抗渗性提高；有效地抑制了混凝土中的碱—骨料反应，提高了混凝土的耐久性。可以说，天然沸石粉是使普通混凝土与高性能混凝土取得优异性能的掺合料。

一、沸石普通混凝土拌合物的性能

为了评价沸石普通混凝土（ZNC）与对比的普通混凝土（NC）拌合物的性能，测定了坍落度、粗骨料的裹浆量、经时泌水量以及浮球时间等指标，分别如表1、2、3、4所示。

裹浆量测定是在混凝土搅拌机出口处随机取样，用水冲洗干净，称石子饱和面干重，即可求得骨料的裹浆量。从表2可见，不同水灰比的混凝土，ZNC的粗骨料裹浆量均明显地高于NC，说明ZNC的稳定性、均匀性高于NC。混凝土的坍落度较大时，ZNC与NC的坍落度值大体相同；而坍落度较小时，ZNC的坍落度低于NC。

浮球试验是将一乒乓球放入一个截面直径为10cm、长30cm的圆柱体中，然后倒入混凝土拌合物，虚掩抹平，放在标准振动台上振动。混凝土液化，球上浮，上浮时间长，说明粘度大。

上述各项试验结果都表明，ZNC拌合物比NC具有更好的粘聚性、保水性与均匀性。

二、混凝土的强度

以强度等级52.5硅酸盐水泥，内掺不同数量的天然沸石粉，在不同的水胶比下进行试验，结果如表5。

由表5可见，内掺10%～20%的天然沸石粉的ZNC与基准混凝土NC的强度（28d）大体相同，365d时，ZNC强度比NC的偏高。

对于采用超细沸石粉（平均粒径＜10μm）取代部分水泥的高性能混凝土，具有更高的增强效果。如表6所示。

由表6可见，以10%超细沸石粉等量取代混凝土中的水泥后，28d强度比基准混凝土约提高10%。

注:编号14、15为两种不同产地的沸石粉，平均粒径为6.2μm和6.4μm，水泥的平均粒径为8.0μm；编号

16、17为粉煤灰与矿渣，平均粒径也均在10μm以下。

三、抗渗性

ZNC与NC的抗渗性对比，如表7所示。

对于高性能混凝土（HPC），如C60混凝土，进行抗渗试验，含10%沸石粉的高性能混凝土，水压加至1.2MPa经8h后没有渗水现象，继续加至2.0MPa，也没有发现渗水现象，劈开试件，渗水高度在30mm 以内。无论是NC或HPC，含沸石粉的混凝土均具有高抗渗性。

四、抗冻融作用

含沸石粉的普通混凝土的抗冻结果如表8。

以硅酸盐水泥450kg/m3，天然沸石粉50kg/m3水灰比W/C=0.34，进行沸石高性能混凝土抗冻性试验，基准HPC的水泥用量为500kg/m3,W/C仍为0.34，含沸石粉的HPC的28d强度为70MPa,而基准HPC的为65MPa。在-15℃下，经100次冻融，基准HPC强度损失为5.0%，而含沸石粉的HPC为4.6%，两者重量损失试验结果均合格。试验证明，含沸石粉混凝土抗冻性良好。

五、抗碱-骨料反应

天然沸石粉的抗碱-骨料反应试验是按SD105-82方法进行的。以大坝水泥与沸石水泥（含30%天然沸石）、活性骨料配制的砂浆棒进行对比试验，发现沸石水泥对碱-骨料反应的抑制优于大坝水泥。含30%天然沸石的水泥，采用活性骨料与非活性骨料，进行对比试验，结果发现两者的膨胀率都很低。

判断标准：（1）14d的砂浆棒膨胀率＜0.02%；（2）标准砂浆与对比砂浆14d膨胀率之差与标准砂

浆膨胀率比值，应等于或大于75%，且56d对比砂浆的膨胀率不得大于0.05%。满足上两条规定，就认为该水泥即使与碱活性骨料应用，也不会产生碱-骨料反应。

现经试验证明，对比砂浆14d（用28d代替）膨胀率Et（-1）=0.009%,Et(-2)=0.002%；标准砂浆的膨胀率Et=0.093%。

按上述计算，根据SD105-82判断说明含30%天然沸石，即使与活性砂（硬质玻璃砂）配制混凝土，也不会发生碱-骨料反应。说明天然沸石具有很强的抗碱-骨料反应性能。

除上述各个方面外，天然沸石粉等量地部分取代混凝土中的水泥，还能提高混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度等。

天然沸石粉作为混凝土掺合料，质量比基他工业废渣稳定，因此在水泥和混凝土工业中得到了广泛应用。