石灰石粉在疊合樓板混凝土中的應用研究

王誠，黃文君

（1. 江山市耕讀節能建筑材料有限公司，浙江 衢州 324100；2. 江山市安順商品混凝土有限公司，浙江 衢州 324100）

0 前言

隨著國家碳達峰和碳中和系列政策的實施，火力發電在能源中占據的比例正逐年下降，作為燃煤火力發電廠的副產物，粉煤灰的市場供應進一步吃緊，當前優質粉煤灰價格持續增長，劣質煤灰、假灰充斥市場，給混凝土生產和工程質量帶來了負面影響[1]，因此包括石灰石粉、沸石粉等在內的輔助膠凝材料開始用于混凝土生產。有研究表明，石灰石粉具有填充效應、形態效應等，對于降低水泥漿體粘度、提高混凝土拌合物保水能力及硬化混凝土強度方面具有積極作用[2-4]，由于其母巖來源豐富易得，經濟和社會效益明顯。

預制疊合樓板是建筑裝配化的重要結構構件[5]，通過設計交底、模具制作、孔洞預埋、混凝土澆筑、拉毛成型等系列工序制得，能降低材料消耗、提高建筑表觀質量。與商品混凝土相比，疊合板要求混凝土和易性良好、30min 內拉毛、24h 吊裝強度高等，將石灰石粉應用于疊合樓板混凝土無疑是有意義的嘗試，值得研究。

本項目著眼于石粉在疊合板混凝土生產中的應用，對疊合板要求的和易性、拉毛時間以及強度發展等進行考核，以探尋石粉在疊合板混凝土生產中的可行性。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

（1）試驗用水泥為海螺 P·O42.5R 普通硅酸鹽水泥，水泥的性能檢測結果見表 1。

表1 水泥性能檢測結果

（2）不同細度石粉的制備

將石灰石進行沖洗、烘干，保證石灰石表面無泥粉，人工將石灰石進行初步破碎，放入球磨機分別粉磨15min、25min、35min、50min 獲得的石粉比表面積分別為 350m2/kg、385m2/kg、423m2/kg、460m2/kg。

（3）骨料采用 0～5mm 的小石和 5～20mm 的大石，壓碎值 9.0%。

（4）減水劑采用浙江某廠家早強型高性能聚羧酸減水劑，由早強減水母液按一定比例進行復配，其各項指標符合 GB 8076—2008《混凝土外加劑》中早強型高性能聚羧酸減水劑標準要求。

1.2 試驗方法

（1）疊合板混凝土工作性能和凝結時間測試

參照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》，將原材料按照對應配合比進行拌和，測混凝土坍落度后裝桶用保鮮膜密封，測試 30min 后的坍落度，之后測試混凝土凝結時間。

（2）混凝土拉毛時間測試

以加水拌和計時 T0，將混凝土裝入 (100×100×100)mm3的試模內，用抹刀側楞在混凝土表面劃出4mm 深的溝痕且無漿體回彈 T1，此時的拉毛時間為T1-T0。

（3）混凝土抗壓和抗折強度

將拌和后的混凝土入模覆膜室內養護至 24h 拆模，參照 GB/T 50081—2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》，測試標準養護下 24h、7d 和 28d 的強度。

2 結果與討論

2.1 石粉摻量對混凝土工作性能的影響

采用 C30 配合比，石粉細度為 385m2/kg，變量為石粉摻量，C30 配合比見表 2。所得的混凝土工作性能測試結果見表 3。

表2 不同石粉摻量的疊合板混凝土配合比 kg/m3

表3 結果顯示，純水泥混凝土坍落度損失較快，拉毛時間 14min，留給工人布料的時間較短，終凝時間為5.2h。石粉摻量 5% 時，對混凝土影響不大，超過 10%后會對混凝土拉毛時間帶來負面影響。

表3 石粉摻量對疊合板混凝土工作性能的影響

石粉摻入后混凝土初始坍落度增加，30min 坍落度保持能力提升，拉毛時間和凝結時間也相應延長，這是因為加入石粉后影響了水泥顆粒分布，使得單位面積水泥顆粒數量減少，同時石粉對水泥漿體具有一定的降粘

作用，混凝土的和易性得到改善，但由于石粉活性較低，對水泥水化造成一定影響，因此使得混凝土凝結硬化時間增加。

2.2 石粉摻量對混凝土強度的影響

根據表 2 配比進行混凝土拌和、成型，覆膜 24h，一組測試 24h 拆模強度、其他組繼續進行標準養護，測試混凝土 7d 和 28d 的抗折和抗壓強度，結果見表 4。

表4 石粉摻量對混凝土強度的影響

由表 4 結果可以看出，石粉摻量提高，混凝土 24h拆模抗壓強度先增加后降低，在石粉摻量 10% 時的混凝土抗壓強度最高，之后逐步下降，當石粉摻量為20% 時，混凝土拆模抗壓強度低于純水泥組 5.6MPa，強度下降明顯。混凝土 7d 和 28d 抗壓強度和抗折強度隨著石粉摻量增加先提高后降低，在石粉摻量 10%時，達到最高。這是因為適量的石粉可以改善粉料顆粒的填充效果，提高混凝土的密實度，同時石粉中的碳酸鈣能為水泥水化提供晶核體，有利于水泥水化進行[6]，混凝土強度得到持續發展。

2.3 石粉細度對混凝土工作性能影響

石粉細度對疊合板混凝土工作性能影響的試驗采用的配合比見表 5。采用表 5 所示的配比，保證混凝土初始坍落度在 (180±10)mm，測試的混凝土工作性能結果見表 6。

表5 石粉細度試驗疊合板混凝土配比 kg/m3

表6 石粉細度對疊合板混凝土工作性能的影響

結合表 5、表 6 可知，在保持混凝土初始坍落度前提下，減水劑隨著石粉細度變小先降低后增加，這是因為石粉本身具有的顆粒效應能夠對自由水起到一定保持作用，石粉降低了混凝土的部分粘度，使得外加劑摻量降低，但石粉過細會對增加對聚羧酸減水劑的包裹。

石粉比表面積增加，混凝土坍損增加，拉毛時間也縮短，凝結硬化加速。當石粉比表面積為 423m2/kg時，混凝土工作性能最佳。

2.4 石粉細度對混凝土強度影響

采用表 5 所示配比進行拌和裝模，24h 拆模，后進行標準養護，測試混凝土 24h 抗壓強度和 7d、28d 的混凝土抗壓和抗折強度，結果見表 7。

從表 7 結果可以看出，混凝土 24h 拆模強度隨著石粉比表面積增加先增加后減小，當石粉細度在 423m2/kg時混凝土抗壓強度最高，石粉繼續變細后混凝土坍落度損失加快，成型后的混凝土內部孔隙增多，對混凝土強度造成負面影響。混凝土 7d、28d 的抗壓和抗折強度同樣隨著石粉比表面積增加先增加后減小，在石粉比表面積為 423m2/kg 時，由于較細的石粉對混凝土起到填充密實作用，優化了混凝土內部孔隙分布，從而有利于混凝土強度增長。

表7 石粉細度對混凝土強度的影響

3 結論

（1）相比純水泥，石粉加入后混凝土初始坍落度增加，保塑能力提升，拉毛時間和凝結時間延長。

（2）隨著石粉摻量提高，混凝土 24h 拆模抗壓強度先增加后降低，在石粉摻量 10% 時的混凝土抗壓強度最高，混凝土 7d 和 28d 抗壓強度和抗折強度同樣在石粉摻量 10% 時最高。

（3）石粉細度減小時混凝土減水劑用量先減少后增加，適量細度石粉可以降低混凝土粘度，有利于改善混凝土和易性，同時具有適宜的拉毛時間和凝結時間。

（4）石粉比表面積增加，混凝土 24h 拆模強度先增加后降低，混凝土 7d 和 28d 的抗折和抗壓強度在石粉比表面積為 423m2/kg 時最高，說明一定細度的石粉有利于混凝土強度增長。