超細石灰石粉在普通混凝土中的應用研究

黃亞林

（深圳港創建材股份有限公司貴陽分公司）

超細石灰石粉在普通混凝土中的應用研究

黃亞林

（深圳港創建材股份有限公司貴陽分公司）

利用磨細石灰石粉分別按0%、18%、23%、28%、33%取代C30混凝土中粉煤灰的用量為研究對象，對其力學性能及工作性能進行分析，得出超細石灰石粉摻量對中等強度等級混凝土在不同摻量情況下混凝土的工作性能、力學性能的影響。研究結果表明：超細石灰石粉具有優異的減水增塑效果，能夠改善混凝土的和易性能；不同產地石材磨出的石灰石粉影響混凝土的工作性能最佳摻量基本相同。

超細石灰石粉；普通混凝土；力學性能；強度

1　前言

貴州地區的石灰石資源儲量豐富，石灰石中CaCO3含量高，品質好，一直是生產混凝土用碎石的理想首選材料。而在生產碎石過程中副產大量石粉和超細石粉，雖然石粉剛好可以充當細骨粉取代河砂來彌補貴州地區的河砂匱乏難題；然而按照國標要求，超細石粉含量應按制在7%以內，所以在許多地方，人們缺乏對超細石粉的了解，把它認為是一種對混凝土有害的東西，因此不能加以利用。為了獲得滿足要求的機制砂，需將機制砂水洗，這一方面需要消耗大量的水資源，因此會造成資源的浪費；另一方面機制砂水洗后，會損耗一定的有效成分，而且這部分廢棄物難以處置。由于貴州地區夏季涼爽，導致電廠發電量少直接影響粉煤灰的產量，造成短缺，在此期間有很多混凝土公司由于搶購不到粉煤灰只能用純水泥生產混凝土，造成混凝土和易性和粘聚性差。為解決資源缺乏的難題以及提升混凝土的工作性能，我們對機制砂中的超細石粉取代粉煤灰進行了實踐研究。

2　試驗

2.1試驗原材料

⑴水泥：貴州龍里紅獅水泥廠紅獅牌42.5級普通硅酸鹽水泥。(見表1)

表1　P.O42.5水泥的性能

⑵碎石：由貴陽港灣新型建材有限公司生產的兩個最大粒徑不同的大小石子復合而成。(見表2、表3)

⑶機制砂：由貴陽港灣新型建材有限公司生產的石灰巖機制砂。(見表4)

⑷超細石灰石粉：不同產地石灰巖石通過行星式球磨機磨成的超細石粉。(見表5)

⑸減水劑：山東盛強SQ-3聚羧酸減水劑。(見表6)

2.2試驗方法

分別按GB/T 14684《建設用砂》和J GJ 52《普通混凝土用砂、石質量及檢測方法標準》測定堆積密度、空隙率、級配和細度模數；分別按GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》；分別按GB/T1345《水泥細度檢驗方法 篩析法》檢測水泥細度；分別按GB/T1346《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》測定稠度用水量、凝結時間、安定性；分別按GB/T17671《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》測定水泥的膠砂強度，試驗尺寸為40m m×40m m×160m m的棱柱試體；GB/T2419《水泥膠砂流動測定方法》測定水泥膠砂流動度；GB/T50081《普通混凝土力學性能試驗方法標準》測定混凝土工作性能和力學性能，試驗尺寸為100m m× 100m m×100m m，修正系數為0.95。

表2　碎石（5～10mm）的性能

表3　碎石（5～25mm）的性能

利用行星式球磨機分別對不同產地石材磨細的超細石灰石粉，按不同摻量取代水泥配制混凝土，進一步試驗研究超細石灰石粉對混凝土抗壓強度及拌合物性能的影響。

3　試驗結果與分析

3.1不同超細石灰石粉對水泥膠砂拌合物的性能影響

采用不同材料超細石灰石粉與相同水泥在相同摻量下的膠砂強度及流動性，測出不同材料超細石灰石粉制作的水泥膠砂試件7天、28天抗壓強度和抗折強度以及膠砂流動度的影響。

表4　機制砂的性能

表5　不同產地石灰巖石石粉物理性試驗結果

表6　聚羧酸減水劑性能

從表7可以看出中水泥膠砂中摻入超細石灰石粉可以提高膠砂的流動度，起到一定的減水作用；在7天、28天的抗壓、抗折強度中都能滿足J GJ/T318-2014超細石灰石粉在混凝土中應用技術規程中7天和28天活性指數≥60，流動度比≥100的要求。在摻入超細石灰石粉的膠砂中7天的抗壓強度與28天的抗壓強度活性其本相同。實驗表明，超細石灰石粉是一種非活性的惰性材料，它本身不參與水泥的水化，超細石灰石粉在其中主要起到微集料填充作用，增加了混凝土的密實度。

3.2不同產地超細石灰石粉對C30混凝土工作性能的影響

采用3種不同產地的超細石粉石粉按18%、23%、28%、33%摻量取代水泥，在各種材料用量不變的條件下配制混凝土。測出不同摻量的超細石粉對混凝土工作性能和強度的影響。

從表9中得出不同產地的超細石灰石粉混凝土的強度基本相同，超細石灰石粉比水泥顆粒小，一方面填充在水泥顆粒之間，改善了膠凝材料的顆粒級配；另一方面填充在界面的空隙中，使混凝土結構更為致密，提高了混凝土強度。未摻入超細石灰石粉的混凝土28天抗壓強度為45.5M Pa，隨著超細石灰石粉等量取代水泥量的增加，混凝土強度逐漸下降。究其原因有以下兩方面：一方面，由于超細石灰石粉是一種惰性礦物材料，基本沒有化學反應，等量取代水泥后，隨著超細石灰石粉摻量的增加，水泥用量顯著減少。混凝土體系中摻與水化反應的水泥量越少，形成的結構網絡越稀疏，則會導致混凝土的強度有所下降。另一方面，許多試驗研究表明加入過多的超細石灰石粉有一定的負作用，常常不能像預想的那樣提高堆積密度，因為細顆粒間的吸引力會相當大，超過重力作用，使它們緊靠在一起，阻礙更細的顆粒進入其間，從而提高了膠凝材料的空隙率，減弱了骨架的作用，故對混凝土的強度有一些負面的影響。

表7　不同超細石灰石粉配制的膠砂及試驗結果

表8　試驗所用混凝土配合比各種原材料的用量（kg/m3）

表9　試驗所用混凝土配合比工作性能

綜合圖1與圖2表明，當超細石灰石灰摻量達到23%時，雖然混凝土的強度不是最高，但和易性最好的。混凝土拌合物的粘聚性和保水性隨著超石粉摻量的增加，泌水現象隨著石粉含量增加明顯改善。超細石灰石粉填充在水泥顆粒之間起到微滾珠作用，減少了磨擦而改善混凝土的和易性。當超細石灰石粉摻量達到一定量值時和易性有所下降，是由于超細石灰石粉加入后必然會吸收一部分水，造成漿體的粘稠度增大，減小了混凝土的流變性能，使混凝土的流動度降低。

圖1　超細石粉不同摻量對混凝土28天強度影響

圖2　超細石粉不同摻量對混凝土坍落度影響

結論綜上，本試驗以C30混凝土為例，研究了不同產地超細石灰石粉摻量下混凝土的力學性能和工作性能，得出以下結論：

⑴不同產地超細石灰石粉同樣具有優異的減水效果，能在一定程度上改善混凝土的工作性能。

⑵對于中等強度等級混凝土，在單位體積用水量相同、減水劑摻量相同的情況下，當超細石灰石粉摻量為膠凝材料用量的23%時混凝土的和易性最好。

⑶超細石灰石粉具有良好的形態效應和填充效應,表面光滑的石灰石粉顆粒分散在水泥顆粒之間，起到分散作用,促使水泥顆粒的解絮；同時部分水泥被取代,水泥的用量降低，整個體系反應速度也隨之減緩，因此工作性能得到改善。

⑷超細石灰石粉填充在水泥顆粒之間，改善了膠凝材料的顆粒級配，使混凝土結構更為致密，提高了混凝土強度。●

[1]張禮華，劉來寶，周永生，劉忠詳.石粉含量對機制砂混凝土力學性能與微觀結構的影響[J].混凝土與水泥制品，2011，(12): 22-27.

[2]鄧亮亮.超細石灰石粉摻量對中等強度等級混凝土性能的影響[J].混凝土，2014，(08):101-103.

[3]鄧國才，田先忠，陳靜.摻入磨細石粉對混凝土性能的影響[J].商品混凝土，2010.

[4]郭延輝.人工砂中微細石粉對混凝土質量影響的試驗研究[J].甘肅水利水電技術，2011，47(9).

[5]劉小兵，朱詳.石粉含量對機制砂混凝土性能的影響[J].粉煤灰，2011.23(6):29-31.

黃亞林（1982.12），男，助工，大專，湖北.大冶 ，從事混凝土相關工作。工作單位：深圳港創建材股份有限公司貴陽分公司，聯系電話：13037868282