為探索沸石粉對(duì)砂漿性能的影響，研究測量了25組不同水膠比、不同沸石粉摻量水泥砂漿的孔隙率和抗壓強(qiáng)度。由于沸石粉的摻入主要改變材料的填充密度與比表面積，本研究采用水膜厚度綜合兩方面的作用，計(jì)算出各砂漿試樣配比的水膜厚度，研究水膜厚度對(duì)沸石粉砂漿強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，試塊孔隙率會(huì)隨著水膜厚度的增加而提高，孔隙率是影響砂漿強(qiáng)度的主要因素，砂漿的抗壓強(qiáng)度隨孔隙率增大而逐漸降低。

一、沸石可用作混凝土摻合料

?沸石是一種不可多得的天然礦物，在我國的儲(chǔ)量大且分布廣，可以替代部分水泥的使用，減少能源消耗和二氧化碳排放，適合用作混凝土的礦物摻合料。沸石粉具有很大的內(nèi)外比表面積，其主要礦物成分為SiO2和Al2O3，可以與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2進(jìn)行二次水化反應(yīng)。國內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)沸石粉在混凝土中的應(yīng)用做出了研究。武鐵明等認(rèn)為在水泥漿或混凝土中摻入適量沸石粉可以提高強(qiáng)度和密實(shí)度，抑制堿骨料反應(yīng)并提高其耐久性。Markiva T等認(rèn)為沸石粉替代一部分水泥會(huì)提高減水劑的需量，但會(huì)降低混凝土滲水性和干縮性，并且提高混凝土抗凍性。Zhang J等認(rèn)為摻入沸石粉可以降低混凝土收縮。曹雄認(rèn)為沸石粉摻合料混凝土的早齡期抗裂性較好。

沸石粉作為摻合料對(duì)混凝土性能影響已得到較多，但沸石粉影響砂漿強(qiáng)度的根本因素研
究仍不明確，由于沸石粉活性低于水泥，會(huì)影響早期水泥水化作用，降低混凝土早期強(qiáng)度。但后期沸石粉可以與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2進(jìn)行二次水化反應(yīng)，提高混凝土強(qiáng)度，因此試驗(yàn)主要研究了沸石粉對(duì)砂漿70d強(qiáng)度的影響。由于沸石粉的摻入改變材料的填充密度與比表面
積，研究采用水膜厚度綜合兩方面的作用，測量得到沸石粉對(duì)砂漿填充密度的影響，從而進(jìn)一步計(jì)算出水膜厚度。

二、試驗(yàn)分析與論證

本試驗(yàn)為研究沸石粉對(duì)水泥砂漿性能的影響，分別測量了不同水膠比下?lián)椒惺凵皾{70d的孔隙率和70d抗壓強(qiáng)度。研究中試樣的水膠比和礦物摻合料摻量均以體積計(jì)算，砂漿的水膠比從1.0到1.4變化，以0.1為一級(jí)差；沸石粉摻量范圍由0到20%變化，以5%為一級(jí)差。根據(jù)此試驗(yàn)方案，研究共配制了25組砂漿配比，配比以“Z-沸石粉量-水膠比”為編號(hào)，其中Z代表沸石粉，各砂漿試樣的詳細(xì)配比和孔隙率、抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果見表1。

70d孔隙率隨沸石粉摻量變化情況如圖1所示。由孔隙率結(jié)果可知，沸石粉摻量為0時(shí)試塊孔隙率最小。當(dāng)水膠比為1.2時(shí)，孔隙率會(huì)隨著沸石粉的增加而增大；水膠比低于1.2時(shí)，沸石粉摻量由0增大到10%，孔隙率也隨之增大，沸石粉摻量為10%時(shí)，孔隙率達(dá)到最大，繼續(xù)增大沸石粉摻量，孔隙率會(huì)先減小再增大；當(dāng)水膠比大于1.2時(shí)，加入沸石粉會(huì)使孔隙率增大，但沸石粉摻量對(duì)試塊孔隙率影響比較復(fù)雜，孔隙率隨沸石粉摻量的改變波動(dòng)較小。試驗(yàn)結(jié)果表明，沸石粉摻量并非改變?cè)噳K孔隙率的唯一因素。

由于沸石粉的摻入主要改變材料的填充密度與比表面積，本研究采用水膜厚度綜合兩方面的作用，研究其對(duì)孔隙率和強(qiáng)度的影響。當(dāng)膠凝材料與砂加入水形成砂漿時(shí)，加入的水分首先填充固相材料顆粒之間的孔隙，填充完材料顆粒孔隙后，剩余的水分會(huì)形成一層水膜，包裹材料顆粒，其厚度即為水膜厚度。過往研究已經(jīng)表明水膜厚度為決定流變性能的最主要參量，其物理意義為顆粒間的平均距離，亦可能為影響孔隙率以至強(qiáng)度的因素。

填充密度隨沸石粉摻量變化的情況如圖3所示。結(jié)果表明，隨著沸石粉摻量的增加，固相材料的填充密度先增大后減小，因?yàn)榉惺垲w粒粒徑小于水泥顆粒粒徑，當(dāng)摻入沸石粉量較小時(shí)，可以填補(bǔ)水泥顆粒之間的孔隙，從而提高填充密度。當(dāng)水泥顆粒孔隙完全被沸石粉顆粒填滿時(shí)，固相材料的填充密度達(dá)到最大，繼續(xù)摻入沸石粉將取代一部分水泥，導(dǎo)致固相材料填充密度下降。

總之，通過試驗(yàn)論證，沸石粉的摻入會(huì)提高試塊孔隙率，但沸石粉摻量并非影響孔隙率的唯一因素。沸石粉摻量為20%會(huì)明顯降低砂漿70d強(qiáng)度，減小幅度最大為17.8%。摻量低于20%時(shí)，沸石粉的摻入對(duì)強(qiáng)度影響幅度較小。固相材料的填充密度隨著沸石粉摻量的增加先增大后減小，當(dāng)沸石粉摻量一定時(shí)，水膜厚度與漿膜厚度隨水膠比的增大而增大。砂漿的水膜厚度和漿膜厚度可在測得膠凝材料的填充密度后，水膜厚度是影響砂漿孔隙率的主要因素，水膜厚度越大，孔隙率越高。孔隙率是影響試塊強(qiáng)度的主要因素，二者呈線性關(guān)系，孔隙率越大，強(qiáng)度越低。