试验研究了沸石粉掺合料对混凝土基本力学性能的影响。首先,通过正交试验确定强度等级为C35的沸石粉掺合料混凝土最佳配合比。然后,同时开展沸石粉混凝土与基准混凝土的抗压强度和劈拉强度试验。得到了强度随龄期的发展规律,分析了沸石粉掺合料对基本力学性能的影响。试验研究表明:沸石粉掺合料混凝土的抗压强度与劈拉强度均随龄期的增加而增长;沸石粉掺合料混凝土抗压强度与劈拉强度在各龄期均小于基准混凝土,但随龄期增长而不断接近;沸石粉掺合料混凝土抗压强度与劈拉强度增长速率在前期均低于基准混凝土但后期反超。
天然沸石粉是一种包含SiO2和Al2O3的活性火山灰质材料,它可与硅酸盐水泥的水化产物Ca(OH)2反应,形成类似于硅酸盐水泥水化过程中产生的C-S-H产物。沸石粉作为水泥的补充胶凝材料对混凝土的耐久性、干燥收缩、冻融性和早期强度等方面都有很大改善作用。同时,沸石粉有较高的火山灰反应速率,在无坍落度混凝土应用中还可提高混凝土结构的机械性能。
两种混凝土抗压强度随龄期的增长情况如图1所示。由图1可见两种混凝土的抗压强度均随龄期的增加而增长,但未掺沸石粉混凝土(TS-0)强度一直高于掺沸石粉的混凝土(TS-1)。由图2可看出TS-1抗压强度增长速率在28d前低于TS-0,但之后却实现反超,这主要是因为沸石粉可与水泥的水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应,同时,掺在水泥中的沸石粉可以增强水化铝酸钙的结构,从而增强水化开始时的新鲜泥浆的弹性,且对C3S的水化和托勃莫来石凝胶(C-S-H)的形成有加速作用。早龄期掺沸石粉混凝土的水化速度较慢,但随着Ca(OH)2的逐渐增多,沸石粉发生二次反应生成C-S-H使沸石粉的潜在活性作用得到了充分的发挥,所以掺沸石粉混凝土的抗压强度增长速率早期较低,而后期增长速率较大。
在混凝土胶凝材料用量相同的情况下,掺沸石粉混凝土的抗压强度与劈拉强度在各龄期均小于普通混凝土,但随龄期的增长而逐渐接近。掺沸石粉混凝土的强度增长速率在前期增长较慢,而后期增长速率加快,这是因为沸石粉替代了部分的水泥,所以早期混凝土中硅酸钙含量少、强度低,在后期水泥水化产生的Ca(OH)2量不断积累,沸石粉可与其发生二次反应得到大量硅酸钙产物,导致强度增加。