磨細石灰巖石粉作為RCC混凝土摻合料的運用

劉倫軍

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 概 述

石粉是指石灰巖或其他原巖經機械加工后的小于0.16mm的微細顆粒。其作為摻和料在碾壓混凝土中的應用也越來越受到人們的重視,現在石粉已成為碾壓混凝土不可缺少的組成部分,人工砂中石粉含量的高低直接影響碾壓混凝土拌和物性能。人們對石粉含量的認識越來越清楚,石粉含量為18%左右時,碾壓混凝土拌和物性能顯著改善,且可進一步提高,小于0.08mm的微石粉已成為碾壓混凝土摻和料的重要組成部分，在粉煤灰相對匱乏的地區,以石粉代替部分粉煤灰應用于碾壓混凝土,既可以降低工程造價,又可以保護環境,還可以降低混凝土的溫升,提高碾壓混凝土的和易性和可碾性,具有良好的經濟效益和社會效益,且對提高大體積碾壓混凝土的抗裂性具有重要意義。本文以甘再水電站工程為依托，針對甘再工程碾壓混凝土壩施工特點，采用石灰巖石粉（S）和粉煤灰（F）復摻作為碾壓混凝土摻合料應用于工程施工中進行石粉的應用研究。

2 石灰巖石粉物理化分析

石灰巖經破碎到一定粒徑后，采用雷蒙機或棒磨機加工成的粒徑小于80 μm的粉狀物料，其外觀呈青灰色或灰白色。

石灰巖石粉特性:

石灰巖石粉的物理性質：松散容重＜1100kg/m3，比重跟母巖接近：2.7左右。需水量比101%～105%，滿足我國Ⅱ級粉煤灰對需水比的控制要求。細度可根據混凝土技術要求、加工成本經濟分析及使用要求進行合理控制。本次試驗使用的石粉其45μm方孔篩篩余為23%，比表面積373cm2/g。

石灰巖石粉化學成分如表1：石灰巖石粉的化學成分主要與母巖的特性有關，主要以CaO、SiO2成分為主，兩者的含量在55%以上。

原材料檢測：

（1）水泥品質檢測。

本次試驗采用柬埔寨貢布水泥廠生產的“K”牌硅酸鹽TYPEⅠ型水泥，其水泥物理檢驗成果如表2；檢測結果表明，物理性能均能滿足GB175-2007中國水泥標準要求。

（2）粉煤灰。

試驗用粉煤灰為廣西田東電廠粉煤灰，根據《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1956-2005）檢驗，其品質檢驗結果見表3，從檢驗結果來看：滿足GB/T1956-2005Ⅱ級灰標準要求。

表1 石粉化學成份分析 %

表2 水泥物理性能檢測成果表

表3 粉煤灰品質試驗成果表

（3）砂石骨料。

現場試驗使用的砂石骨料為左岸砂石系統生產的人工骨料，試驗用砂的細度模數為2.80，屬中砂，石粉含量14.29%。能基本滿足碾壓混凝土用砂的要求；砂、石的檢測成果分別見表4、表5。

表4 砂檢測成果表

表5 粗骨料（石）檢測成果表

（4）外加劑。

試驗采用的外加劑有四川長安GK-4A碾壓型緩凝高效減水劑，湖南騰達科技TG-1引氣劑。根據《水工混凝土外加劑技術規程》（DL/T5100-1999）檢測結果列于表6。

表6 外加劑品質檢測成果表

3 磨細石粉作為碾壓混凝土摻合料試驗

3.1 復合摻合料對混凝土拌和物的影響

試驗采用摻合料（S）單摻50%，復摻S（40%）F（20%）粗骨料級配40：30：30，GK-4A摻量1.2%，TG-1摻量20/萬，混凝土Vc值控制（3～10）s.試驗成果見表7。

表7 碾壓混凝土拌和物性能試驗成果

3.2 碾壓混凝土拌和物力學性能試驗（表8）

表8 碾壓混凝土力學性能試驗成果

表7和表8試驗結果表明：單摻S（50%）比混摻S（40%）F（20%），其混凝土單位用水量增加5kg/m3，而后期（180d）抗壓強度大致相同，極限拉伸值稍大。還凝結時間在緩凝高效減水劑1.2%的摻量條件下，可以滿足現有施工條件下對混凝土凝結時間的要求，混凝土的振實容重達到設計要求。這就說明石粉為惰性混合材，對混凝土的后期強度貢獻很小，但充分磨細的石粉，由于它具有微集料填充效應，對混凝土的早期強度影響接近粉煤灰。

3.3 碾壓混凝土拌和物熱學性能試驗

由于甘再工程所在地區是柬埔寨最濕潤的地區之一，因此考查碾壓混凝土的熱學性能，特別是絕熱溫升值顯得尤為重要。從試驗結果來看，水膠比0.60、F20%與S40%的碾壓混凝土28d絕熱溫升為13.68℃；水膠比0.55，全摻S50%，28d絕熱溫升為17.40℃，碾壓混凝土絕熱溫升試驗成果見表9。

表9 碾壓混凝土絕熱溫升試驗成果表

3.4 碾壓混凝土干縮試驗

試驗采用摻合料（S）單摻50%，復摻S（40%）F（20%）粗骨料級配40∶30∶30，GK-4A摻量1.2%，TG-1摻量20/萬，混凝土Vc值控制（3～10）s。碾壓混凝土干縮試驗結果列于表10。試驗結果表明：單摻石粉的碾壓混凝土比混摻石粉和煤灰的干縮值要大。

3.5 碾壓混凝土自身體積變形試驗

本次選用兩個不同混合材摻量的配合比進行碾壓混凝土自生體積變形試驗，用以比較不同摻和料對混凝土自生體積變形的影響，分析變形特性，試驗結果列于表11。

表10 碾壓混凝土干縮試驗試驗成果表

表11 碾壓混凝土自生體積變形性檢測結果表

試驗結果表明：碾壓混凝土在單摻50%石粉和雙摻煤灰20%、石粉40%的情況下，兩者相比，自身體積變形無顯著變化，呈膨脹型，早期隨著齡期的增長而增長，42d后趨于穩定。

3.6 碾壓混凝土耐久性試驗成果

碾壓混凝土耐久性試驗結果列于表12。試驗結果表明:碾壓混凝土在單摻50%石粉和雙摻煤灰20%、石粉40%的情況下，90d抗滲等級均超過W4，抗凍等級達到F50次。

3.7 試驗小結

（1）試驗所用貢布KTC水泥為早強型水泥，該水泥的突出特點是早期強度發展快、水化熱高、溫升快。田東粉煤灰達到我國Ⅱ級粉煤灰標準。

（2）碾壓混凝土摻40%石粉和20%粉煤灰，90d到180d強度增長系數可達1.24，全摻50%石粉的混凝土前期強度發展較快，90d齡期后的后期強度基本無增長。極限拉身值在28d時達到0.57×10-4，說明摻石粉全部替代煤灰，對混凝土后期強度發展無顯著貢獻。

（3）碾壓混凝土水膠比0.60、煤灰20%與石粉40%混摻，28d絕熱溫升為13.68℃；水膠比0.55，全摻石粉50%，28d絕熱溫升值為17.40℃；90d抗滲等級均超過W4，抗凍滿足F50次的要求。

（4）自身體積變形試驗表明，碾壓混凝土在單摻50%石粉和雙摻煤灰20%、石粉40%的情況下，兩者相比，自身體積變形無顯著變化，呈膨脹型，早期隨著齡期的增長而增長，42d后趨于穩定。單摻石粉比雙摻石粉和煤灰的干縮值要大。

4 磨細石粉作碾壓混凝土摻和料在柬埔寨甘再水電站工程的實際運用

正在施工的柬埔寨甘再水電站EL58～EL82工程，采用粉煤灰（F）和石灰石磨細石粉（S）各50%作為碾壓混凝土摻合料應用在大壩工程的施工中，目前已經鋪筑混摻SF的碾壓混凝土約39萬m3，節省工程投資1.89萬美元。所使用的工程施工配合比列于表13，拌合機口隨機取樣的混凝土試件抗壓強度列于表14。

表12 混凝土抗凍和抗滲試驗結果

5 石粉用作碾壓混凝土摻和料在柬埔寨甘再水電站經濟性分析

柬埔寨甘再水電站大壩工程C18010碾壓混凝土，采用供應甘再電站的中國廣西田東粉煤灰、泰國粉煤灰與當地瀾滄江公司生產的石灰巖石粉進行比價分析。若采用全摻粉煤灰：水泥用量為46kg/m3，煤灰85kg/m3；混摻石粉與煤灰：水泥48kg/m3，煤灰與石粉各為36kg/m3；全摻石粉：水泥與石粉各70kg/m3。C18010碾壓混凝土方量為593854m3，膠凝材料單價列于表15。以目前供應甘再電站的廣西田東電廠粉煤灰進行經濟分析，經濟對照表見表16。

表13 甘再電站工程RCC混凝土混摻石粉施工配合比表

表14 甘再電站工程RCC混凝土混摻石粉機口取樣抗壓強度統計表

表15 甘再電站混凝土膠凝材料單價 美元/t

說明：

（1）若采用石灰巖石粉部分替代粉煤灰，即方案2、可節余工程投資698.67-534.15=164.52萬美元；

（2）若采用石灰巖石粉全部替代粉煤灰，即方案3可節余工程投資698.67-536.64=162.03萬美元；

表16 甘再電站混凝土摻和料經濟分析比較

6 結語

綜上所述，石灰巖石粉用作混凝土摻合料在柬埔寨甘再水電站工程上作為摻合料使用技術上是可行的也是非常經濟的。使用石灰巖石粉替代粉煤灰用作混凝土摻合料，不但可以解決水電工程上的灰源短缺問題，還可獲得技術、經濟、環保等方面的綜合效益，因而具有廣泛的應用前景。