吳小鋒　王衛(wèi)平　黃小玲（東莞市虎門港混凝土有限公司；東莞華潤(rùn)水泥廠有限公司）

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石灰石粉對(duì)混凝土性能的影響

吳小鋒1王衛(wèi)平1黃小玲2
（1東莞市虎門港混凝土有限公司；2東莞華潤(rùn)水泥廠有限公司）

【摘要】通過(guò)用石灰石粉替代粉煤灰或礦渣粉進(jìn)行試驗(yàn)，研究石灰石粉對(duì)混凝土強(qiáng)度和工作性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：在混凝土中摻入適量的石灰石粉，可提高混凝土的和易性，減小坍落度損失，但石灰石粉替代量超過(guò)總摻合料的50%以上，混凝土坍損變大，后期強(qiáng)度增進(jìn)變小。

【關(guān)鍵詞】石灰石粉；混凝土；工作性能；強(qiáng)度

1　前言

粉煤灰和礦渣粉是混凝土中的主要礦物摻合料，在降低混凝土生產(chǎn)成本，改善混凝土性能方面的作用非常重大。但是，目前優(yōu)質(zhì)粉煤灰供應(yīng)緊張，而且價(jià)格也越來(lái)越高。因此許多混凝土企業(yè)都在積極尋找一種價(jià)格低廉且容易獲取的摻合料來(lái)取代粉煤灰和礦渣粉。石灰石粉是以一定純度的石灰石為原料，經(jīng)粉磨至規(guī)定細(xì)度的粉狀材料，在國(guó)外早已被廣泛用作混凝土礦物摻合料，對(duì)改善混凝土的工作性能，提高混凝土早期強(qiáng)度均有一定作用。本文主要討論用石灰石粉替代部分或全部粉煤灰或礦渣粉后混凝土性能的變化情況，以研究石灰石粉對(duì)混凝土性能的影響。

2　石灰石粉在混凝土中的作用機(jī)理

石灰石粉的比表面積一般在400m2/kg以上，根據(jù)粉磨工藝的不同，有些能達(dá)到1000m2/kg甚至還要高，其顆粒分布最高峰一般在10μm以下。石灰石粉在混凝土中的作用主要有以下幾個(gè)方面：

⑴填充效應(yīng)：石灰石粉中3μm以下的顆粒較多，而水泥、礦粉和粉煤灰中3μm以下的顆粒較少，因此石灰石粉能夠與水泥及其它礦物摻合料互相補(bǔ)充，形成良好的級(jí)配，達(dá)到提高密實(shí)度的效果。試驗(yàn)表明，石灰石粉對(duì)砂漿和混凝土的孔結(jié)構(gòu)具有明顯的改善作用，隨著石灰石粉摻量的增加，大于200nm的孔結(jié)構(gòu)明顯減少，50nm以下的孔結(jié)構(gòu)明顯增加，石灰石粉對(duì)砂漿孔隙的細(xì)化作用明顯。

⑵保水作用：石灰石粉顆粒表面光滑，水分在其表面附著力小，可以起到一定的物理減水作用。石灰石粉在混凝土拌合物中開(kāi)始階段吸水，等混凝土硬化后，其吸入的水分又慢慢釋放出來(lái)，補(bǔ)償混凝土后期水化，減小混凝土收縮。同時(shí)，石灰石粉還可以降低混凝土的黏滯性。

⑶微晶粒效應(yīng)：水泥水化產(chǎn)生的C-S-H和Ca（OH）2可生長(zhǎng)在石灰石（CaCO3）的顆粒表面，防止Ca（OH）2在水泥石和骨料界面生成大晶體，增強(qiáng)界面黏結(jié)，同時(shí)降低了液相離子濃度，從而加速C3S的水化，有利于混凝土早期強(qiáng)度的增長(zhǎng)。

3　實(shí)驗(yàn)材料及方案

3.1實(shí)驗(yàn)材料

⑴水泥：采用P·O42.5R水泥，物理性能見(jiàn)表1。

表1　水泥物理性能指標(biāo)

⑵礦渣粉：S95級(jí)礦渣粉，比表面積445m2/kg，7天活性80%，28天活性108%。

⑶粉煤灰：F類II級(jí)灰，45μm篩余18%，需水量比102%，7d活性指數(shù)66%，28d活性指數(shù)72%。

⑷石灰石粉：化學(xué)及物理指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2　石灰石粉化學(xué)及物理指標(biāo)

⑸砂：中砂，細(xì)度模數(shù)2.6。

⑹石子：5～25mm連續(xù)級(jí)配。

⑺減水劑：聚羧酸高效減水劑（緩凝型）減水率23.8%

3.2試驗(yàn)方法

各組試配膠凝材量總量、砂、石、用水量及水泥用量均固定不變，摻合料總量占膠凝材料總量的45%，以只摻礦渣粉和粉煤灰的試驗(yàn)組為基準(zhǔn)組（S0），對(duì)比組石灰石粉分別占膠凝材料總量的7.5%、15%和22.5% （S1-S9）。具體配合比見(jiàn)表3。

表3　混凝土配合比（kg）

4　試驗(yàn)結(jié)果及分析

上述試配攪拌后按GB/T 50080-2002和GB/T 50081-2002規(guī)定的試驗(yàn)方法，檢測(cè)混凝土坍落度、擴(kuò)展度及抗壓強(qiáng)度。

混凝土工作性能及強(qiáng)度見(jiàn)表4、圖1及圖2。

從圖1、圖2及表4看出，摻入石灰石粉后，混凝土拌合物坍落度有增大的趨勢(shì)，且坍損減少。另外，摻入適量石灰石粉后，混凝土流動(dòng)度變大，且流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失減小。而且，從拌制過(guò)程中也可以看出，隨著石灰石粉摻量的增加，混凝土表觀漿量增加。這是由于石灰石粉顆粒較細(xì)，能夠補(bǔ)充水泥與粉煤灰之間缺少的細(xì)顆粒，增大了固體表面積，從而減少泌水和離析，增加了混凝土的漿量；另外，表面致密光滑的石灰石粉顆粒分散在水泥顆粒之間，起到分散劑的作用，能促進(jìn)水化初期水泥顆粒的解絮，從而改善混凝土的和易性。

從圖2可以看出，摻入石灰石灰對(duì)混凝土強(qiáng)度可以提高混凝土的強(qiáng)度，但是石灰石粉摻量達(dá)到總摻合料的50%時(shí)，混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率有下降的趨勢(shì)。

表4　混凝土工作性能及強(qiáng)度

圖1　坍落度及流動(dòng)度柱形圖

圖2　抗壓強(qiáng)度柱形圖

5　試驗(yàn)結(jié)論

⑴摻入適量的石灰石粉能有效提高混凝土的和易性，特別是石灰石、粉煤灰及礦渣粉按合適的比例摻入混凝土中效果更好，但石灰石粉摻量過(guò)大，混凝土的坍損變大。

⑵適量的石灰石粉摻入混凝土中，對(duì)混凝土強(qiáng)度影響不明顯，但石灰石粉摻量達(dá)到總摻合料的50%時(shí)，混凝土后期強(qiáng)度有降低的趨勢(shì)。

6　結(jié)束語(yǔ)

關(guān)于石灰石粉用作混凝土摻合料的試驗(yàn)研究已有很多，大家得出的結(jié)論也并不完全一致。但是對(duì)石灰石粉有一定的減水作用及石灰石粉能有效改善混凝土和易性等結(jié)論都保持一致。實(shí)際上，不同細(xì)度的石灰石粉與其它膠凝材料混合，想要混合物的顆粒級(jí)配達(dá)到最好，其中摻入石灰石粉的摻量必然是不同的。而且如果石灰石粉中的含泥量較大，將會(huì)造成混凝土拌合物坍損顯著增大。因此，每次試驗(yàn)用到的石灰石粉的細(xì)度、品質(zhì)及含泥量等，還有粉煤灰及礦渣粉的細(xì)度、品質(zhì)的不同對(duì)試驗(yàn)結(jié)論均會(huì)產(chǎn)生很大影響。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中要對(duì)石灰石粉的品質(zhì)進(jìn)行必要的控制，可以通過(guò)檢測(cè)石灰石粉的篩余或者比表面積來(lái)控制石灰石粉的細(xì)度，通過(guò)檢測(cè)石灰石粉中CaO及SiO2等成分的含量來(lái)判斷石灰石粉的含泥量?！?/p>

【參考文獻(xiàn)】

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