磨細石灰巖石粉作常態混凝土混合材研究與應用

白延慶

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

近年來國內外水泥界在硅酸鹽水泥中摻加石灰石混合材的相關技術已經日趨成熟，生產石灰石硅酸鹽水泥已有較高的技術水平，其石灰石混合材的摻量可達30%。如何擴大常態混凝土中混合材資源，緩解某些國家和地區活性混合材緊缺狀況，以及如何有效利用高標號水泥拌制低強度混凝土等問題。都是應該積極研究并需要盡快解決的問題。為此，水電八局有限公司充分利用柬埔寨甘再電站現有資源，積極探索，不斷實踐，基本解決了磨細石灰石石粉在常態混凝土中的應用，極大地解決了甘再電站活性混合材緊缺而影響施工工期的問題，而且，降低了工程造價，為企業帶來明顯的經濟效益，增強了企業的市場競爭力。

1 石灰巖石粉理化分析

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。

石灰巖石粉的物理性質：松散容重＜1 100 kg/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。本次試驗使用的石粉其45 μm方孔篩篩余為23%，比表面積373 cm2/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。

表1 石粉化學成份分析 %

2 石灰巖石粉細度與表面積關系

為便于現場及時掌握所生產的石粉質量，并對其進行動態質量控制。我們對雷蒙機和棒磨機加工的石灰石石粉，隨機抽樣，同時測定45 μm方孔篩篩余含量及比表面積。并建立相對應的關系，見表2，利于采用簡便、快捷的試驗方法，對石粉生產質量進行控制。

用雷蒙機生產并經風選系統處理過的石粉，隨著細度的增大，比表面積隨之減少；而用棒磨機生產又沒經過風選的石粉，關系不是很明顯，主要原因是棒磨機制石粉的顆粒不均勻所致。但從測試的比表面積及細度指標來看，其值在一定的工藝條件下，均波動較小，這有利于現場對石粉的質量控制。

表2 石粉細度與表面積的關系表

3 磨細石粉作常態混凝土摻合料試驗論證

試驗以甘再水電站工程為依托，針對甘再工程各混凝土結構物施工特點，擬采用石灰巖石粉（S）全部替代粉煤灰（F）作為常態混凝土摻合料應用于工程施工中。

試驗采用甘再電站工程使用的原材料，進行不同摻量對比的試驗研究，從常態混凝土各種力學、干縮變形、抗滲性、施工性能等方面進一步論證磨細石粉作為混凝土摻合料的可行性。

3.1 原材料檢測

3.1.1 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3；檢測結果表明，物理性能均能滿足GB175-2007中國水泥標準要求。

3.1.2 粉煤灰品質檢測

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/T 1956-2005）檢驗，其品質檢驗結果見表4，從檢驗結果來看：滿足GB/T 1956-2005Ⅱ級灰標準要求。

3.1.3 砂石骨料品質檢測

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5、6。

表3 水泥物理性能檢測成果表

表4 粉煤灰品質試驗成果表

表5 砂檢測成果表

3.1.4 外加劑品質檢測

試驗采用的外加劑有浙江龍游ZB-1常態型緩凝高效減水劑，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/T 5100-1999）檢測結果列于表7。

表6 粗骨料（石）檢測成果表

3.2 磨細石粉對普通混凝土基準用水、砂率以及力學性能的影響

普通混凝土用水量與砂率試驗采用柬埔寨貢不生產的“K”牌TYPEⅠ型水泥（KTC），甘再砂石項目部雷蒙機制石粉，浙江龍游生產的ZB-1RCC15常態型減水劑。常態混凝土塌落度（80～100）mm，石子級配 60∶40。 其試驗結果列于表 8。

表8試驗結果表明：常態混凝土中隨著石粉摻量的增加，用水量相應提高。

3.3 磨細石粉混凝土水膠比與強度關系

混凝土水膠比與強度關系試驗：緩凝高效減水劑摻量0.8%，引氣劑摻量按混凝土含氣量3%～5%進行調整。混凝土石子級配 60∶40，分別從低到高選擇4個不同的水膠比進行試驗，其混凝土強度曲線試驗結果列于表9。水膠比與強度關系式列于表10。

RC——水泥膠砂抗壓強度；

R——混凝土抗壓強度。

3.4 磨細石粉對混凝土干縮變形的影響

常態混凝土干縮試驗：緩凝高效減水劑摻量0.8%，引氣劑摻量按混凝土含氣量3%～5%進行調整，石子級配60∶40，石粉摻量采用10%、20%及30%，并對半摻田東粉煤灰進行試驗干縮試驗，其試驗結果列于表11。

試驗結果表明：不管是全摻石粉還是對半摻石粉和粉煤灰的常態混凝土，其干縮值偏大，單摻石粉干縮值要比混摻石粉和煤灰的干縮值要大。

3.5 磨細石粉對混凝土耐久性的影響

在普通混凝土中摻入石粉替代粉煤灰，當混凝土水膠比為0.55時，即使摻30%的石粉，其抗滲等級可達W8，抗凍等級達F50。試驗結果見表12。

4 磨細石粉在甘再電站工程的應用情況

為了進一步驗證石粉能否在工程施工中實際應用，解決由于當時受清關的影響，粉煤灰運不到工地而影響混凝土施工停滯的問題，經建設各方同意，依據常態混凝土中摻石粉室內試驗成果，甘再電站反調節堰及PH1縱向圍堰工程混凝土施工中采用了石粉全部替代粉煤灰，所用的混凝土配合比列于表13，機口隨機取樣的混凝土抗壓強度列于表14。

表7 外加劑品質檢測成果表

表8 普通混凝土基準用水量與砂率試驗成果

表9 普通混凝土強度曲線試驗結果

表10 普通混凝土水膠比與強度關系式

表11 不同石粉摻量、不同齡期常態混凝土干縮試驗成果

表12 混凝土抗凍和抗滲試驗結果

表13 甘再電站工程普通混凝土摻石粉施工配合比

表14 甘再電站工程普通混凝土摻石粉抗壓強度統計成果

使用情況表明：在常態混凝土中摻入石粉，甘再電站工程各工程部位施工的各種等級的混凝土均達到或超過相應的混凝土設計等級，合格率為100%。這不但緩解了由于混凝土中摻合料的短缺，影響施工進度的難題，而且更有力的解決了由于高標號KTC水泥配制低強度混凝土而帶來施工困難的問題。從而改善了混凝土的施工性能，節約了水泥用量，簡化了水工混凝土的溫控措施，保證了工程進度。

5 結 語

通過我們的試驗研究并在結構物中加以實際論證，根據現有的試驗結果對石粉在常態混凝土中的應用情況歸納如下：

（1）石灰巖石粉的現場質量控制，可根據工程情況參照國標 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596-2005）和建材行業專業 《石灰石硅酸鹽水泥》〈JC 600-2002〉標準，制定適合工程的質量控制標準；石灰巖石粉需磨細后進行使用，磨得越細，其微集料效應越得到充分發揮。

（2）根據石灰巖石粉在甘再電站工程中的使用經驗，用于生產石粉的原料盡量與混凝土用骨料料源保持一致，由于石粉比粉煤灰的密度大，其顆粒型狀較差，儲放時易壓緊結塊，建議石粉的含水率控制＜1.0%；石粉中的含泥量應嚴格控制，用亞甲藍法試驗，含泥量≤1.4%。

（3）由于石灰巖石粉屬惰性材料，摻入混凝土中對混凝土后期強度影響不大。故在應用前應根據工程設計和施工要求確定合適的摻加方法及摻量。

（4）本項技術將在其它類似的工程有著廣泛的應用推廣前景，石粉可大幅度降低混凝土絕熱溫升。由于微集料效應，還可以改善混凝土的致密性，其應用前景廣闊。