凝石在混凝土材料中的应用

　　与水泥不同，凝石是一种硅铝基胶凝材料，其水化产物中大部分是由硅氧四面体和铝氧四面体以共价键形成的架状结构。而水泥属于高钙硅体系，水化产物主要是由C-S-H凝胶依靠范德华力形成的链状结构。架状结构的稳定性和牢固性要远远高于链状结构，这种和水泥微观结构上的差异赋予了凝石超强的胶结能力和对环境侵蚀的抵抗能力。

　　在由胶凝材料、砂、石、水组成的硬化混凝土中，水泥对砂、石主要靠包裹作用形成强度，包裹作用相对来说较弱，导致了水泥与砂石骨料的界面成为水泥混凝土中最薄弱的环节。而凝石对砂、石却是焊接作用，凝石中的成岩流体能使凝石颗粒与砂石表面的活性部分发生反应，形成致密的反应界面。这也是为什么水泥混凝土的断面往往是水泥与骨料分离，而凝石混凝土的断面却是穿筋断裂的原因。

　　凝石混凝土不但具有非常好的抗压、抗折、抗劈裂等物理力学性能，而且其耐久性能和耐腐蚀性能非常优异。下面将通过凝石混凝土与水泥混凝土性能的对比，来展现凝石在混凝土材料中巨大的应用前景。

　　一、凝石混凝土的物理力学性能

　　蓝资集团实验研发部从2004年开始，投入了大量的人力物力对凝石混凝土进行了系统的研究，并按照国家标准对凝石混凝土的各项性能进行了测试。混凝土作为工程结构材料，其物理力学性能在结构设计和质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）拌制的混凝土抗压强度典型数据：

　　表1：燕郊产凝石制备的混凝土抗压强度数据

　　凝石混凝土是按普通水泥混凝土的配合比来配制的，结果表明设计强度等级为C10、C20、C30的凝石混凝土能分别达到水泥混凝土C20、C30、C40的强度，而且在对于水泥混凝土来说是弱项的抗拉强度方面，凝石混凝土也表现出了较大的优势，这充分证明了凝石的胶结能力大大超过水泥。

　　二、凝石混凝土的耐久性和抗腐蚀性能

　　实验研发部严格按照国家标准GBJ 82-1985《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》对凝石混凝土的耐久性（包括抗渗、抗碳化、干缩、抗冻融等）做了反复的测试。测试结果表明，凝石混凝土的抗渗性能是水泥混凝土的2~3倍，抗碳化、抗冻融性能明显优于水泥混凝土，干缩量比水泥混凝土干缩量的一半还少。混凝土材料本身的渗透性是决定混凝土结构耐久性的关键因素，凝石混凝土与水泥混凝土的抗渗性能试验数据见下表：

　　表2：凝石混凝土与水泥混凝土的抗渗性能对比

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      凝石混凝土也按照美国ASTM C1202-94混凝土抗氯离子渗透性的电评价标准实验方法进行了测试，在清华大学土木工程系做的C30凝石混凝土抗氯离子渗透性检测结果及评定依据见下表。

　　通过混凝土试样的电量：（1）288.9库仑 （2）296.6库仑

　　平均值：292.8库仑

　　评定结果为：该混凝土具有很低的氯离子渗透性。

　　上面的数据可以证明，在不加入任何外加剂的情况下，凝石混凝土的抗渗性能也要远优于水泥混凝土。

　　这里就不再一一列举抗冻融、抗碳化等性能的测试数据。由于凝石胶凝材料超强的胶结能力和良好的微观结构，致使凝石混凝土不但具有优异的物理力学性能和耐久性能，而且耐腐蚀性能非常卓越。下图是凝石混凝土在各种酸碱盐溶液中浸泡各个龄期后的强度。

　　三、凝石混凝土的应用前景

　　由于凝石混凝土的高性能、绿色化，它在建筑行业的各个领域都将具有巨大的应用前景。

　　长期处于潮湿环境的凝石混凝土的28天以后的长期强度增长率比水泥混凝土高30-80%，在不使用外加剂或同量使用外加剂的情况下，凝石混凝土的抗渗性比水泥混凝土高2-3倍。因此凝石混凝土特别适合于地下、水下和防渗混凝土。

　　凝石的水化热很低，只有硅酸盐水泥的1/3左右，而且其体积稳定性和耐久性都很好，因此凝石混凝土非常适合用于水利工程的大体积混凝土。

　　凝石混凝土中的凝石－骨料反应界面非常致密，对于水泥混凝土来说是弱项的抗拉强度方面，凝石混凝土也具有较大的优势。因此凝石混凝土在道路工程方面也具有巨大的潜力。

　　海洋工程对于混凝土材料的抗钢筋锈蚀、抗盐冻等要求较高，特别是海水中含有大量的Cl－，它对钢筋混凝土的渗透将导致混凝土中的钢筋产生严重的锈蚀。如果混凝土具有较高的抗Cl－渗透的能力，那么它就能抵御海水中Cl－的侵蚀。前面已经提到凝石混凝土具有很低的Cl－渗透性，而且凝石由于其自身的成岩作用也可以固定一部分Cl－，其抗冻融性能、抗渗性能都很强，所以凝石混凝土在海洋工程中大有用武之地。

　　综上所述，用硅铝基胶凝材料——凝石拌制的混凝土，具有高性能、绿色化、多功能的特点，代表了新一代混凝土材料发展的方向。可以预见在不久的将来，凝石混凝土必将在国家建设中发挥更重要的作用。