改性沸石粉混凝土抗壓強度和調濕性能試驗表明,酸改性沸石粉代替量為15%?時,混凝土抗壓強度最優,酸改性沸石粉代替量為20%?時,混凝土調濕性能最優。在優先考慮混凝土強度的前提下,混凝土的最佳酸改性沸石粉代替量應取15%。

采用不同質量摩爾濃度H2SO4溶液對天然沸石粉改性處理,通過調濕試驗確定H2SO4最佳改性濃度,將改性沸石粉以內摻的方式代替部分水泥摻入混凝土,通過力學試驗和調濕試驗確定最佳代替量為15%,此時改性沸石粉混凝土的抗壓強度高于基本配比混凝土,與基本配比混凝土相比,吸濕量增加了42.1%,吸放濕滯后率為16.5%。

一、背景闡述

隨著人們生活水平的逐步提高,人們開始追求更加舒適的生產生活環境,室內空氣濕度是重要的環境參數之一。目前室內調濕方法分為主動式調濕和被動式調濕,主動式調濕即采用空調技術;被動式調濕是基于被動式調濕材料來進行室內的調濕,調濕材料是依靠自身的吸、放濕特性,感應所調空間空氣的濕度變化,自動調節空氣相對濕度,從而保持環境空間濕度相對恒定的功能材料,它克服了現行空調技術能耗高、污染環境、破壞生態的缺點。
沸石粉是天然沸石巖經磨細后形成的一種火山灰質材料。天然沸石的骨架結構是由4個氧和1個硅(或鋁)構成的四面體基礎單元在三維空間組成的,因此沸石結構中形成了很多孔道和孔穴,使沸石具有一定的吸附性,但這些孔道和孔穴中常被鈣、鎂等雜質陽離子和有機物分子所占據,相互連通程度也較差,將天然沸石直接加以利用,其吸附能力往往達不到要求,對天然沸石粉進行改性處理后,可使其具有較大的比表面積和孔隙率,從而提高沸石粉的吸放濕性能。另外沸石具有較高的火山灰活性,可作為混凝土礦物摻合料代替部分水泥參與水化反應。

二、選材與試驗方法

沸石選取河北圍場縣天然斜發沸石巖,置于球磨機粉磨成細度為200目的沸石粉;水泥選取鴨綠江牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥;細骨料選取丹東地區天然河砂;粗骨料選取丹東岳達石料廠生產的碎石;改性用酸采用低濃度H2SO4。

稱取一定量的沸石粉,與不同濃度的H2SO4溶液處理一定時間,多次洗滌改性沸石至中性,離心后在烘箱中烘干,在干燥器中冷卻至室溫密封保存。

利用混凝土養護箱獲得85%的濕環境,將飽和氯化鉀溶液(相對濕度33%)置于潔凈干燥器中獲得33%的干環境。先將一定質量沸石粉或試件置于濕環境,利用分析天平測定吸濕率隨時間變化的曲線,即吸濕曲線;吸濕飽和后,將沸石粉或試件轉置于干環境,利用分析天平測定放濕率隨時間變化的曲線,即放濕曲線。

沸石粉的吸濕率隨著H2SO4濃度的增加呈現先上升后降低的變化趨勢,放濕率與吸濕率變化規律一致。當H2SO4質量摩爾濃度為1mol/L、1.5mol/L、2mol/L時,改性沸石粉的吸放濕率均高于未改性沸石粉,在H2SO4濃度為2mol/L時,沸石粉的吸放濕率最高,分別為8.17%和6.53%,吸放濕滯后率為20.07%;在H2SO4濃度為3mol/L時,改性沸石粉的吸放濕率底于未改性沸石粉,主要是由于酸濃度的提高,使得沸石結構發生了變化及其微孔結構被破壞,影響了沸石的吸附性。因此后續混凝土調濕試驗采用的改性沸石粉的改性條件為H2SO4質量摩爾濃度為2mol/L,改性時間2h。

件為H2SO4質量摩爾濃度為2mol/L,改性時間2h。H2SO4質量摩爾濃度在一定范圍內,改性沸石粉具有較好的吸放濕性能。其主要原因是酸改性沸石粉,使沸石粉的孔道和空穴得到了清理,拓寬了其孔徑,改善了孔結構以及孔分布,增加了沸石粉孔徑之間的連通性,進而增加了其對水分子的吸附作用以及其飽和儲水能力,從而提高了沸石粉的吸放濕性能。