石城萬(wàn)年青新型建材有限公司，江西 石城 342709

隨著國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，混凝土用量越來(lái)越大，傳統(tǒng)摻合料如粉煤灰、高爐礦渣粉其需求量越來(lái)越大，由于資源的區(qū)域性問(wèn)題，部分地區(qū)甚至無(wú)摻合料應(yīng)用，資源緊缺導(dǎo)致許多地區(qū)出現(xiàn)供不應(yīng)求。許多地方已經(jīng)出現(xiàn)粉煤灰造假、摻假、以次充好和亂摻等現(xiàn)象，有些工程出現(xiàn)脫硫脫硝粉煤灰、不明情況粉煤灰，導(dǎo)致出現(xiàn)質(zhì)量事故。因此擴(kuò)大礦物摻合料的來(lái)源，發(fā)揮就地取材，充分利用當(dāng)?shù)刭Y源的有效利用，具有十分重要的意義［1］。

我國(guó)石灰石資源分布廣泛，在采石場(chǎng)加工礦石時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的細(xì)顆粒，可加工制備成石灰石粉，且其價(jià)格低廉、易于粉磨、運(yùn)輸方便［2］。充分利用我國(guó)石灰石礦的資源優(yōu)勢(shì)，將石灰石粉作為新型混凝土礦物摻合料替代行業(yè)中最常用的粉煤灰，有效彌補(bǔ)粉煤灰資源的不足、質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題，具有良好的應(yīng)用前景。石灰石粉是現(xiàn)代混凝土用礦物摻合料之一，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30190-2013《石灰石粉混凝土》 及行業(yè)JGJ/T 318－2014《石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》及都對(duì)石灰石粉作為礦物摻合料的技術(shù)指標(biāo)均做了詳細(xì)的規(guī)定［3］。

本文針對(duì)不同細(xì)度的石灰石粉在相容性砂漿中的性能，確定最佳的細(xì)度范圍，并在混凝土中進(jìn)行應(yīng)用研究。

1 原材料

水泥： 萬(wàn)年青P·O42.5 級(jí)水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量26.5%，3d 抗壓強(qiáng)度26.4MPa，28d 抗壓強(qiáng)度49.8MPa；粉煤灰：江西某電廠二級(jí)磨細(xì)粉煤灰，密度2.49kg/m3，需水量比為103%，45μm 篩余19.1%；礦粉：江西新余?；郀t礦渣粉，28d 活性指數(shù)98%，流動(dòng)度比103%，比表面積428m2/kg，密度為2.82g/cm3；石灰石粉：江西高安石灰石粉，加工成不同比表面積，MB 值為0.25；細(xì)骨料：細(xì)骨料為贛州（梅江）河砂，細(xì)度模數(shù)為2.8；粗集料為石灰?guī)r碎石，采用5～10mm 和10～31.5mm 二級(jí)配碎石。

2 試驗(yàn)方法

相容性砂漿試驗(yàn)參照（GB 50119 -2013）《混凝土外加劑應(yīng)用規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)附錄A；相容性砂漿抗壓強(qiáng)度參照（JGJT70-2009）《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》；混凝土拌合物性能試驗(yàn)參照（GB/T50080-2016）《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》；混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)參照（GB/T50081-2019）《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)試。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 不同比表面積石灰石粉對(duì)砂漿擴(kuò)展度和強(qiáng)度的影響

使用常規(guī)C30 混凝土配合比，參照GB 50119-2013 標(biāo)準(zhǔn)中附錄A 規(guī)定的相容性試驗(yàn)方法（砂漿擴(kuò)展度法）進(jìn)行試驗(yàn)。研究不同比表面積石灰石粉對(duì)相容性砂漿擴(kuò)展度及砂漿抗壓強(qiáng)度的影響。其中相容性砂漿配合比應(yīng)采用與混凝土配合比中去除粗骨料后的砂漿配合比，水膠比應(yīng)降低0.02，配合比祥見表1。

表1 混凝土和砂漿配比 kg/m3

由表1 和圖1 可以看出，砂漿初始擴(kuò)展度整體是隨著石灰石粉比表面積的提高而增大，而砂漿1h 擴(kuò)展度隨石灰石粉比表面積提高而變化不大，一方面說(shuō)明石灰石粉需水量不高，另一方面，提高石灰石粉比表面積可能增大砂漿1h 擴(kuò)展度損失，故就工作性而言，石灰石粉比表面積不宜過(guò)大。

由圖1 可知，膠砂試件各齡期抗壓強(qiáng)度均隨著石灰石粉比表面積的提高而增大，膠砂試件7d 抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，不具有代表性。從膠砂試件3d 抗壓強(qiáng)度變化來(lái)看，石灰石粉具有一定的早強(qiáng)填充作用，這種早強(qiáng)作用隨著石灰石粉比表面積的提高而越來(lái)越顯著，當(dāng)其比表面積超過(guò)600m2/kg 時(shí)，膠砂試件早期和后期強(qiáng)度增長(zhǎng)不大。因此，石灰石粉比表面積宜控制在500～600m2/kg 范圍內(nèi)。

表2 石灰石粉比表面積對(duì)砂漿擴(kuò)展度和強(qiáng)度的影響

圖1 不同比表面積石灰石粉對(duì)砂漿擴(kuò)展度（左圖）和強(qiáng)度（右圖）的影響

3.2 石灰石粉對(duì)混凝土性能的影響

參照C30 基準(zhǔn)混凝土配合比（見表3），將比表面積為537 m2/kg 的石灰石粉作為摻合料全部替代粉煤灰，研究其對(duì)混凝土坍落度、擴(kuò)展度及抗壓強(qiáng)度的影響，結(jié)果見表4。

表3 混凝土配合比 kg/m3

表4 混凝土的性能

從表4 可以看出，摻石灰石粉混凝土相對(duì)粉煤灰而言，混凝土初始坍落度和擴(kuò)展度會(huì)有一定的增大，且用石灰石粉每方混凝土可降低5～10 kg/m3用水量，混凝土坍落度和擴(kuò)展度損失相差不大。從混凝土強(qiáng)度可以看出，摻石灰石粉摻合料混凝土早期3d 和7d 抗壓強(qiáng)度高于基準(zhǔn)組，后期28d、60d、90d 抗壓強(qiáng)度略低于基準(zhǔn)組，但是相差不大。因此可以看出，石灰石粉作為摻合料替代一些質(zhì)量不佳的粉煤灰在混凝土應(yīng)用，可以有效改善混凝土的性能。目前行業(yè)對(duì)石灰石粉作為混凝土摻合料的作用大多數(shù)歸結(jié)為顆粒形貌效應(yīng)、活性效應(yīng)、加速效應(yīng)［4-6］，主要為顆粒形貌效應(yīng)。其中顆粒形貌效應(yīng)是超細(xì)石灰石粉顆粒填充使膠凝基體更為致密，另外可以改善膠凝體系的絮凝狀態(tài)從而改善混凝土性能，起到一定的減水作用［4-6］，活性效應(yīng)是指石灰石粉會(huì)在后期和膠凝體系體系中的鋁相礦物反應(yīng)生成具有一定膠凝能力的單碳和三碳水化鋁酸鈣產(chǎn)物；加速效應(yīng)是指顆粒可作為水化產(chǎn)物的成核基體，降低成核位壘，加速水泥水化［4-6］。但是使用石灰石粉在硫酸鹽環(huán)境中發(fā)生碳硫鈣石腐蝕應(yīng)該高度重視［4］，慎重使用，水下結(jié)構(gòu)也需要慎重使用。

4 結(jié)論

（1）石灰石粉作為混凝土摻合料，其比表面積建議控制在500～600m2/kg 范圍內(nèi)。

（2）石灰石粉由于具有加速效應(yīng)、活性效應(yīng)和顆粒形貌效應(yīng)，在混凝土中可作為摻合料替代質(zhì)量不佳的粉煤灰，可改善混凝土的性能。

（3）石灰石粉在硫酸鹽環(huán)境中會(huì)發(fā)生碳硫鈣石腐蝕，需要慎重使用；高標(biāo)號(hào)混凝土和水下混凝土結(jié)構(gòu)也建議少用。