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、背景敘述

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(chǎn)生活環(huán)境，室內空氣濕度是重要的環(huán)境參數(shù)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(jié)空氣相對濕度，從而保持環(huán)境空間濕度相對恒定的功能材料，它克服了現(xiàn)行空調技術能耗高、污染環(huán)境、破壞生態(tài)的缺點。
沸石粉是天然沸石巖經(jīng)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(jù)，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、調試性能試驗

沸石選取河北省圍場縣天然斜發(fā)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(qū)天然河砂；粗骨料選取丹東岳達石料廠生產(chǎn)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(yǎng)護箱獲得85%的濕環(huán)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(huán)境。先將一定質量沸石粉或試件置于濕環(huán)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(huán)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。

三、試驗結果分析

由圖1可知，沸石粉的吸濕率隨著H2SO4濃度的增加呈現(xiàn)先上升后降低的變化趨勢，放濕率與吸濕率變化規(guī)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(fā)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(xù)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。

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。

沸石粉混凝土早期強度較低，后期強度較高，一方面是由于水泥用量的減少導致早期產(chǎn)生的水化產(chǎn)物Ca（OH）2含量相對較少，隨著齡期增長水泥水化作用產(chǎn)生的水化產(chǎn)物Ca
（OH）2逐漸增多，沸石粉中的活性成分與Ca（OH）2產(chǎn)生二次水化反應，生成含水硅酸鈣凝膠與含水鋁酸鈣凝膠；另一方面由于沸石粉是一種多孔架狀結構，早期吸附了一定量的自由水，起到了蓄水作用。并且，沸石粉吸附的水分逐漸釋放出來，既能夠參與水化反應又可以對水泥的水化起到自養(yǎng)養(yǎng)護作用，有利于混凝土后期強度的提高。