沸石粉是天然沸石岩经磨细后形成的一种火山灰质材料。天然沸石的骨架结构是由4个氧和1个硅(或铝)构成的四面体基础单元在三维空间组成的,因此沸石结构中形成了很多孔道和孔穴,使沸石具有一定的吸附性,但这些孔道和孔穴中常被钙、镁等杂质阳离子和有机物分子所占据,相互连通程度也较差,将天然沸石直接加以利用,其吸附能力往往达不到要求,对天然沸石粉进行改性处理后,可使其具有较大的比表面积和孔隙率,从而提高沸石粉的吸放湿性能。另外沸石具有较高的火山灰活性,可作为混凝土矿物掺合料代替部分水泥参与水化反应。
随着人们生活水平的逐步提高,人们开始追求更加舒适的生产生活环境,室内空气湿度是重要的环境参数之一。目前室内调湿方法分为主动式调湿和被动式调湿,主动式调湿即采用空调技术 ;被动式调湿是基于被动式调湿材料来进行室内的调湿,调湿材料是依靠自身的吸、放湿特性,感应所调空间空气的湿度变化,自动调节空气相对湿度,从而保持环境空间湿度相对恒定的功能材料,它克服了现行空调技术能耗高、污染环境、破坏生态的缺点。
沸石粉的吸湿率随着 H2SO4浓度的增加呈现先上升后降低的变化趋势,放湿率与吸湿率变化规律一致。当H2SO4质量摩尔浓度为1mol/L、 1.5mol/L、 2mol/L 时,改性沸石粉的吸放湿率均高于未改性沸石粉,在 H2SO4浓度为2mol/L时,沸石粉的吸放湿率最高,分别为8.17% 和6.53%,吸放湿滞后率为20.07%;在 H2SO4浓度为3mol/L 时,改性沸石粉的吸放湿率底于未改性沸石粉,主要是由于酸浓度的提高,使得沸石结构发生了变化及其微孔结构被破坏,影响了沸石的吸附性。因此后续混凝土调湿试验采用的改性沸石粉的改性条件为 H2SO4质量摩尔浓度为2mol/L,改性时间2h。
混凝土的吸放湿试验结果如图3所示。由图3可以看出,沸石粉混凝土单位面积的吸湿量均大于基本配比混凝土;当沸石粉掺量相同时,改性沸石粉混凝土单位面积的吸湿量大于天然沸石粉混凝土;当改性沸石粉代替量增加时,改性沸石混凝土的吸湿量呈上升趋势;改性沸石混凝土的吸放湿滞后率也低于天然沸石粉混凝土和基本配比混凝土。
沸石粉混凝土抗压强度和调湿性能试验表明,酸改性沸石粉代替量为15% 时,混凝土抗压强度最优,酸改性沸石粉代替量为20% 时,混凝土调湿性能最优。在优先考虑混凝土强度的前提下,混凝土的最佳酸改性沸石粉代替量应取15%。