凝石在混凝土材料中的應(yīng)用

　　與水泥不同，凝石是一種硅鋁基膠凝材料，其水化產(chǎn)物中大部分是由硅氧四面體和鋁氧四面體以共價鍵形成的架狀結(jié)構(gòu)。而水泥屬于高鈣硅體系，水化產(chǎn)物主要是由C-S-H凝膠依靠范德華力形成的鏈狀結(jié)構(gòu)。架狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和牢固性要遠遠高于鏈狀結(jié)構(gòu)，這種和水泥微觀結(jié)構(gòu)上的差異賦予了凝石超強的膠結(jié)能力和對環(huán)境侵蝕的抵抗能力。

　　在由膠凝材料、砂、石、水組成的硬化混凝土中，水泥對砂、石主要靠包裹作用形成強度，包裹作用相對來說較弱，導(dǎo)致了水泥與砂石骨料的界面成為水泥混凝土中最薄弱的環(huán)節(jié)。而凝石對砂、石卻是焊接作用，凝石中的成巖流體能使凝石顆粒與砂石表面的活性部分發(fā)生反應(yīng)，形成致密的反應(yīng)界面。這也是為什么水泥混凝土的斷面往往是水泥與骨料分離，而凝石混凝土的斷面卻是穿筋斷裂的原因。

　　凝石混凝土不但具有非常好的抗壓、抗折、抗劈裂等物理力學(xué)性能，而且其耐久性能和耐腐蝕性能非常優(yōu)異。下面將通過凝石混凝土與水泥混凝土性能的對比，來展現(xiàn)凝石在混凝土材料中巨大的應(yīng)用前景。

　　一、凝石混凝土的物理力學(xué)性能

　　藍資集團實驗研發(fā)部從2004年開始，投入了大量的人力物力對凝石混凝土進行了系統(tǒng)的研究，并按照國家標(biāo)準(zhǔn)對凝石混凝土的各項性能進行了測試。混凝土作為工程結(jié)構(gòu)材料，其物理力學(xué)性能在結(jié)構(gòu)設(shè)計和質(zhì)量控制中是最重要的性能之一。下面是用32.5普通凝石（下同）拌制的混凝土抗壓強度典型數(shù)據(jù)：

　　表1：燕郊產(chǎn)凝石制備的混凝土抗壓強度數(shù)據(jù)

　　凝石混凝土是按普通水泥混凝土的配合比來配制的，結(jié)果表明設(shè)計強度等級為C10、C20、C30的凝石混凝土能分別達到水泥混凝土C20、C30、C40的強度，而且在對于水泥混凝土來說是弱項的抗拉強度方面，凝石混凝土也表現(xiàn)出了較大的優(yōu)勢，這充分證明了凝石的膠結(jié)能力大大超過水泥。

　　二、凝石混凝土的耐久性和抗腐蝕性能

　　實驗研發(fā)部嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ 82-1985《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》對凝石混凝土的耐久性（包括抗?jié)B、抗碳化、干縮、抗凍融等）做了反復(fù)的測試。測試結(jié)果表明，凝石混凝土的抗?jié)B性能是水泥混凝土的2~3倍，抗碳化、抗凍融性能明顯優(yōu)于水泥混凝土，干縮量比水泥混凝土干縮量的一半還少。混凝土材料本身的滲透性是決定混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵因素，凝石混凝土與水泥混凝土的抗?jié)B性能試驗數(shù)據(jù)見下表：

　　表2：凝石混凝土與水泥混凝土的抗?jié)B性能對比

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      凝石混凝土也按照美國ASTM C1202-94混凝土抗氯離子滲透性的電評價標(biāo)準(zhǔn)實驗方法進行了測試，在清華大學(xué)土木工程系做的C30凝石混凝土抗氯離子滲透性檢測結(jié)果及評定依據(jù)見下表。

　　通過混凝土試樣的電量：（1）288.9庫侖 （2）296.6庫侖

　　平均值：292.8庫侖

　　評定結(jié)果為：該混凝土具有很低的氯離子滲透性。

　　上面的數(shù)據(jù)可以證明，在不加入任何外加劑的情況下，凝石混凝土的抗?jié)B性能也要遠優(yōu)于水泥混凝土。

　　這里就不再一一列舉抗凍融、抗碳化等性能的測試數(shù)據(jù)。由于凝石膠凝材料超強的膠結(jié)能力和良好的微觀結(jié)構(gòu)，致使凝石混凝土不但具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能和耐久性能，而且耐腐蝕性能非常卓越。下圖是凝石混凝土在各種酸堿鹽溶液中浸泡各個齡期后的強度。

　　三、凝石混凝土的應(yīng)用前景

　　由于凝石混凝土的高性能、綠色化，它在建筑行業(yè)的各個領(lǐng)域都將具有巨大的應(yīng)用前景。

　　長期處于潮濕環(huán)境的凝石混凝土的28天以后的長期強度增長率比水泥混凝土高30-80%，在不使用外加劑或同量使用外加劑的情況下，凝石混凝土的抗?jié)B性比水泥混凝土高2-3倍。因此凝石混凝土特別適合于地下、水下和防滲混凝土。

　　凝石的水化熱很低，只有硅酸鹽水泥的1/3左右，而且其體積穩(wěn)定性和耐久性都很好，因此凝石混凝土非常適合用于水利工程的大體積混凝土。

　　凝石混凝土中的凝石－骨料反應(yīng)界面非常致密，對于水泥混凝土來說是弱項的抗拉強度方面，凝石混凝土也具有較大的優(yōu)勢。因此凝石混凝土在道路工程方面也具有巨大的潛力。

　　海洋工程對于混凝土材料的抗鋼筋銹蝕、抗鹽凍等要求較高，特別是海水中含有大量的Cl－，它對鋼筋混凝土的滲透將導(dǎo)致混凝土中的鋼筋產(chǎn)生嚴(yán)重的銹蝕。如果混凝土具有較高的抗Cl－滲透的能力，那么它就能抵御海水中Cl－的侵蝕。前面已經(jīng)提到凝石混凝土具有很低的Cl－滲透性，而且凝石由于其自身的成巖作用也可以固定一部分Cl－，其抗凍融性能、抗?jié)B性能都很強，所以凝石混凝土在海洋工程中大有用武之地。

　　綜上所述，用硅鋁基膠凝材料——凝石拌制的混凝土，具有高性能、綠色化、多功能的特點，代表了新一代混凝土材料發(fā)展的方向。可以預(yù)見在不久的將來，凝石混凝土必將在國家建設(shè)中發(fā)揮更重要的作用。