石灰石粉在抹灰砂漿中的應用

穆學智 羅 曄

1河南省京鶴同力建材有限公司（458008） 2 鄭州工程技術學院（450044）

1 石灰石粉的物理化學指標

石灰石粉是機制砂生產過程中產生的粒徑小于0.075 mm 的細小顆粒，1 t 石灰石大約能生產0.75～0.80 t 機制砂、0.2～0.25 t 石粉，其中 50%的石灰石粉被分離出來， 一少部分用于礦物摻合料，大部分被廢棄，隨意堆放，對環境造成了嚴重污染。

機制砂中的石灰石粉與機制砂為同一母巖，礦物成分相同，表1 是TL 公司生產機制砂所用石灰石原料的化學成分，表2 是TL 公司生產機制砂后廢棄的石灰石粉的化學成分。

表1 石灰石化學成分（%）

表2 石灰石粉化學成分（%）

機制砂中石灰石粉的含量一般在10%左右。石灰石粉是機制砂生產過程中產生的副產品，機制砂中含有適量的石灰石粉能夠改善機制砂的級配組成，改善砂漿的和易性，其加水后與水泥、粉煤灰等膠凝材料形成漿體，包裹砂粒，填充空隙，增大硬化砂漿的密實度，對硬化砂漿的力學性能、抗凍性和收縮性能都有明顯改善。

2 國家標準石灰石粉在混凝土行業的應用限制

在建筑工程行業，人們一直對機制砂的應用存在誤解，特別是石灰石粉含量大的機制砂，在建筑施工中受到諸多限制。 表3 列出了JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》對機制砂（人工砂）或混合砂中石灰石粉含量的限制條件。

表3 機制砂或混合砂中石粉含量（%）

2001 年， 機制砂被列入新的國家標準GB/T 14684—2011《建筑用砂》,對機制砂的應用起到了積極的推動作用。 但該標準對機制砂中石灰石粉含量的要求采取了比較謹慎的態度和相對嚴格的指標，對剛剛起步的機制砂產業而言，生產與應用之間仍有較大的差距。 GB/T 14684—2011《建筑用砂》對三個類別機制砂中石灰石粉含量有嚴格限制，見表4、表5， 這些限制在客觀上加劇了人們對含有石灰石粉的機制砂用于混凝土和預拌砂漿的誤解。

表4 石灰石粉含量和泥塊含量（MB 值≤1.4 或快速法試驗合格）

表5 石灰石粉含量和泥塊含量（MB 值>1.4 或快速法試驗不合格）

3 石灰石粉含量對抹灰砂漿性能的影響

3.1 試驗配比設計

機制砂在抹灰砂漿中的應用日趨成熟，但關于機制砂中石灰石粉含量對預拌砂漿的影響方面的研究卻不多。

筆者取TL 公司的機制砂進行研究， 其篩析級配見表6。

表6 TL 公司機制砂篩析

由表6 可以看到，TL 機制砂為中砂，石粉含量為8%，用該砂配制DPM5，初始配比見表7。

表7 DPM5 普通抹灰砂漿配比

保持水泥、粉煤灰、添加劑的配比不變，調整機制砂與石灰石粉的比例，觀察隨著石灰石粉比例的增加，其砂漿保水率、2 h 稠度損失率、抗壓強度、拉伸粘結強度、砂漿流動度、抗凍性、收縮性能的變化，以此為參考進行試生產。 經過施工使用驗證，最終確定了石灰石粉摻加比例的上限值。 最大限度在砂漿中使用石灰石粉，既保證了砂漿質量，又解決了石灰石粉對環境的污染問題，變廢為寶，使廢棄的礦產資源得到再利用。

在表7 配比的基礎上，分別增加石灰石粉摻量至6.1%、8.6%、11.0%、13.5%，同比降低機制砂配比，試配結果見表8。

表8 不同石灰石粉摻量的DPM5 普通抹灰砂漿配比

3.2 水膠比為0.88 時的砂漿性能

在水膠比=0.88 不變的條件下， 五組砂漿的試驗結果見表9。

由表 9 可以看到，試驗組 2、3、4、5 號與對比組1 號相比較，在低強度抹灰砂漿中適當添加一定比例的石灰石粉，能夠減少自由水在砂漿集料表面的聚集，使得砂漿保水率增加，和易性變好，泌水率降低，2 h 稠度損失相對減少；在低強度砂漿中適當添加一定比例的石灰石粉，石灰石粉的填充效應顯著，原因在于低強度砂漿中所含細集料相對較少，適量的石灰石粉能夠進一步填充硬化砂漿內部的孔隙，使砂漿內部結構更加密實，提高砂漿的抗壓強度和抗凍性能，降低砂漿的收縮率，但是隨著石灰石粉比例的增大，齡期的延長，砂漿收縮率相對也在增加；石灰石粉是一種低活性的礦物材料，在水泥水化過程中能夠提供的粘聚力有限，對砂漿拉伸粘結強度提高影響不大。

表9 砂漿的試驗結果

3.3 水膠比為0.70 時砂漿的性能

水膠比為 0.70 時， 砂漿稠度在 50～70 之間，配比砂漿強度見表10。

表10 砂漿試驗強度

水膠比由0.88 降至0.70 時， 砂漿稠度完全達到砌筑砂漿標準，但砂漿抗壓強度明顯提高，達到了DMM10～DMM20 的標準。 依據此結論， 保持DMP5 抹灰砂漿的配比不變，摻加16%～21.5%的石灰石粉，通過降低抹灰砂漿的水膠比，就可以生產DMM10～DMM20 抹灰砂漿。 經工程應用驗證，既節省成本，又便于施工。

在表8 基礎上繼續提高石灰石粉的摻量，分別達到15.9%、18.4%，進行抹灰試驗，發現硬化后的砂漿表面起砂、掉灰，砂漿強度低，原因是過量的石灰石粉造成砂漿粉體料顆粒的總比表面積增大，需水量增加，水泥水化過程中部分石灰石粉未能參與反應，不能與水泥漿體完全結合，導致出現起砂等現象。 由此可見，石灰石粉在砂漿中的摻加比例是有限量的，不可隨意添加，要根據機制砂實際情況而定。

4 結論分析

從上述數據和試驗可以看到:生產抹灰砂漿時，在機制砂中增加10%左右的石灰石粉摻量，對預拌砂漿的性能有很大改觀， 豐富了機制砂的顆粒級配，降低了抹灰砂漿的孔隙率，增加了硬化結構的密實度， 提高了抹灰砂漿的抗壓強度和抗凍性能；增加了砂漿拌合物中漿體的含量，彌補了機制砂棱角化和表觀粗糙的缺點，有利于減少機制砂顆粒間的摩擦，改善抹灰砂漿的和易性，減少拌合物泌水離析現象。

在生產實踐中有個別企業用石灰石粉代替粉煤灰，以增加砂漿的粉砂比；為了避免出現起砂等現象，另外添加提漿劑或黏結劑，增加多余石灰石粉顆粒間的粘結力。 該方法可整體提高硬化砂漿的抗壓強度和粘結力，施工方反映良好。