沸石是一種架狀結構的鋁硅酸鹽材料，常被用作水泥混凝土的輔助性膠凝材料。實驗結果表明：沸石粉早期火山灰活性較硅灰低，但其后期活性較好。沸石粉混凝土需水量較大，含氣量稍高，拌合物的粘聚性好，不易泌水和離析。沸石粉混凝土的早期強度稍低，后期強度較高。沸石粉混凝土結構更加密實，吸水率、氯離子滲透系數大幅度降低，電阻率顯著增大。摻加10~20%的沸石粉可有效控制堿集料反應引起的有害膨脹，說明沸石粉混凝土具有較好的耐久性。

一、背景闡述

由于我國建筑規模巨大，造成了硅灰、礦渣、粉煤灰等輔助性膠凝材料的價格越來越高。沸石粉是天然沸石巖經磨細后形成的一種火山灰質材料，具有很大內外比表面積（35~45m2/g），含有大量活性SiO2和Al2O3，可與水泥水化放出的Ca(OH)2反應生成更多的C-S-H凝膠和水化鋁酸鹽，從而很好的改善了硬化水泥漿體的微觀結構。雖然大部分火山灰質材料（硅灰、粉煤灰等）是玻璃體或無定形體，但具有晶體結構的天然沸石也同樣具有火山灰性，其火山灰活性僅次于硅灰，優于粉煤灰和礦渣。大量資料表明沸石粉可增大混凝土的粘度，從而消除了離析和泌水，通過沸石粉的填充效應和火山灰反應，可減小了混凝土總空隙率，改善水泥漿體與集料間的界面過渡區，大幅度提高混凝土力學性能。

二、試驗分析

將沸石粉（硅灰）按1∶1與Ca(OH)2混合均勻，以0.5的水固比攪拌均勻，置于60℃的水浴環境中。養護至一定齡期，取少量樣品，并用無水乙醇終止水化。通過熱重分析（TG）測定漿體中Ca(OH)2剩余量，以單位質量膠凝材料消耗的Ca(OH)2量表征其火山灰活性。

以沸石粉分別替代5%、10%、15%、20%水泥，達到相同坍落度（170mm）時，沸石粉混凝土的減水劑摻量高于參比樣和硅灰混凝土，且隨沸石粉摻量的增加，沸石粉混凝土所需減水劑摻量大幅度增加。與參比樣相比，沸石粉混凝土的含氣量較高，且隨沸石粉摻量的增加，混凝土的含氣量逐漸增加。其原因在于沸石粉具有多孔架狀結構和巨大的內比表面積，可吸附較多拌合水和外加劑，甚至比硅灰的吸附量還高。因此，沸石粉混凝土需水量較大，拌合物的粘聚性好，含氣量較高，不易泌水和離析，非常適合配制泵送混凝土。

水化后期沸石粉（硅灰）參與了火山灰反應生成大量水化產物，使混凝土孔隙率更低、更密實。鋼筋混凝土發生腐蝕破壞后，鋼筋腐蝕速率主要受混凝土的電阻率影響。混凝土電阻率越大，鋼筋腐蝕速率越低。文獻表明當混凝土電阻率超過20kΩ/cm[8,9]時，鋼筋腐蝕速率非常低。當沸石粉摻量為15%時，養護42天后沸石粉混凝土的電阻可超過20kΩ/cm，表明沸石粉可大大降低鋼筋腐蝕速率。

沸石粉早期火山灰活性較硅灰低，但其后期活性較好，水化28天后沸石粉結合Ca(OH)2量幾乎與硅灰相當。因此，沸石粉混凝土的早期強度較低，后期強度較高。沸石粉具有多孔架狀結構和巨大的內比表面積，可吸附大量的拌合水和外加劑，導致沸石粉混凝土需水量較大，含氣量稍高，拌合物的粘聚性好，不易泌水和離析。通過沸石粉的吸附作用、離子交換作用和二次水化作用，摻加10~20%的沸石粉可有效控制堿集料反應引起的有害膨脹。