天然的沸石粉是通過研磨天然沸石(主要是斜發(fā)沸石和絲光沸石)制成的。沸石是含有微孔的含水鋁硅酸鹽礦物。SiO2的含量為60%至70%,而Al2O3的含量為8%至12%。比表面積非常大。因此,沸石粉末具有更高的活性。
作為沸石的重要性能成分之一,其離子交換可調(diào)節(jié)晶體結(jié)構(gòu)中的電場(chǎng)和表面酸度,從而改變沸石的性能并調(diào)節(jié)沸石的吸附特性。另外,當(dāng)使沸石與某種金屬鹽的水溶液接觸時(shí),溶液中的金屬陽離子可以進(jìn)入沸石,并且沸石中的陽離子可以交換并進(jìn)入溶液。沸石中的陽離子全部分布在沸石結(jié)構(gòu)中相對(duì)固定的位置。陽離子在不同位置的勢(shì)能是不同的。在離子交換過程中,反應(yīng)速率由擴(kuò)散速率控制。
在應(yīng)用研究中,有必要了解離子交換平衡關(guān)系的基本數(shù)據(jù),離子交換平衡常數(shù)的計(jì)算,離子交換等溫線的確定以及熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算。由于沸石是多孔材料,因此隨著沸石含量的減少,需水率顯著降低,并且活性指數(shù)顯著提高。磨碎的天然沸石的需水率示于表1。當(dāng)生產(chǎn)高強(qiáng)度高性能混凝土?xí)r,磨碎的天然沸石粉的含量通常不應(yīng)超過10%。
表1?磨細(xì)天然沸石需水量比和活性指數(shù)
產(chǎn)地 | 摻量 (%) |
抗壓強(qiáng)度比(%) | 需水量比(%) | ||
3d | 7d | 28d | |||
內(nèi)蒙古 | 10 | 75 | 82 | 97 | 106 |
山東諸城 | 10 | 79 | 85 | 90 | 108 |
河北獨(dú)石口 | 30 | 39 | 45 | 57 | 117 |
錦州 | 10 | 80 | 86 | 86 | 105 |
(1)沸石粉活性指數(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法:
??沸石粉28d活性指數(shù)按下式計(jì)算:
??式中:
??A28——28d活性指數(shù)(%);
??R0——對(duì)比砂漿28d抗壓強(qiáng)度(MPa);
??R4——試驗(yàn)砂漿28d抗壓強(qiáng)度(MPa)。
??計(jì)算結(jié)果精確至1%。
??(2)沸石粉活性系數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算方法(定義為活性系數(shù))
??根據(jù)對(duì)比膠砂可知,450克水泥提供強(qiáng)度50MPa,則405克水泥提供的強(qiáng)度為0.9R0=45MPa;那么,試驗(yàn)?zāi)z砂提供的強(qiáng)度包括405克水泥提供的強(qiáng)度(即0.9R0=45MPa)與45克沸石粉提供的強(qiáng)度(即R4-0.9R0=30MPa);則沸石粉的活性系數(shù)由下式求得:
??式中:
??αFS——沸石粉的活性系數(shù);
??R0——對(duì)比砂漿28d抗壓強(qiáng)度(MPa);
??R4——試驗(yàn)砂漿28d抗壓強(qiáng)度(MPa)。
??礦渣粉的取代系數(shù)用δFS表示,其數(shù)值為活性系數(shù)的倒數(shù),則代入數(shù)據(jù)可得本例中沸石粉的活性系數(shù)αFS=6,沸石粉的取代系數(shù)δFS=0.17。