石灰石粉在混凝土中的應(yīng)用

馬　昊

(呂梁學(xué)院，山西 呂梁　033000)

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石灰石粉在混凝土中的應(yīng)用

馬昊

(呂梁學(xué)院，山西 呂梁033000)

探討了石灰石粉混凝土的特點(diǎn)，從坍落度、強(qiáng)度、干縮性、耐久性等方面，闡述了石灰石粉對(duì)混凝土的影響，指出在混凝土中加入石灰石粉提高了混凝土的質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用價(jià)值。

混凝土，石灰石粉，坍落度，耐久性

0　引言

目前，在我國(guó)蒸蒸日上的建筑行業(yè)中，混凝土是一種大宗使用的人造建筑材料，其中混凝土中水泥用量也逐漸增多。但是在生產(chǎn)水泥過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的環(huán)境污染物和耗用大量的能源。為解決生產(chǎn)水泥過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境污染物和減少耗用的能源，國(guó)內(nèi)外采用很多改進(jìn)的生產(chǎn)工藝來(lái)進(jìn)行改良，但是并沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。相關(guān)研究表明，減小生產(chǎn)混凝土?xí)r所產(chǎn)生的環(huán)境污染物最根本的問(wèn)題就是減少混凝土中水泥的用量。經(jīng)研究表明，將石灰石粉經(jīng)過(guò)加工后加入到混凝土中作為一種輔助膠凝材料不僅有利于環(huán)境和降低工程造價(jià)，而且可以實(shí)現(xiàn)混凝土的可持續(xù)發(fā)展，使其成為建筑材料中的綠色建材之一[1-5]。

1　石灰石粉混凝土的特點(diǎn)

1.1水化熱

石灰石粉作為一種惰性材料，加入到混凝土中可以替代部分水泥的用量，減小混凝土中水泥的用量，并且石灰石粉不和混凝土中的水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，和拌合水發(fā)生反應(yīng)吸附溶液中的鈣離子，降低C3S中的Ca+的濃度，加速其水化和氫氧化鈣晶體的形成，減小了混凝土中水化反應(yīng)熱，從而直接減小了大體積混凝土施工產(chǎn)生的裂縫數(shù)量和程度。因此在混凝土的早期水化反應(yīng)時(shí)起到積極作用[6,7]。

1.2工作性能

經(jīng)過(guò)加工的石灰石粉顆粒粒徑較小，當(dāng)采用45 μm的篩進(jìn)行篩余時(shí)僅在5%左右，因此平均粒徑遠(yuǎn)小于水泥的粒徑，應(yīng)用到混凝土中時(shí)可以提高混凝土的密實(shí)度，并且提高混凝土的保水性和流動(dòng)性，減小了混凝土在施工過(guò)程中可能產(chǎn)生的離析現(xiàn)象，保證了施工質(zhì)量。

2　石灰石粉對(duì)混凝土的影響

2.1對(duì)混凝土坍落度的影響

石灰石粉的細(xì)度與混凝土的工作性能無(wú)關(guān)，影響其工作性能最大的因素為石灰石粉的摻量。由于石灰石粉的平均細(xì)度遠(yuǎn)低于水泥，將石灰石粉摻入混凝土中可一定程度的填充混凝土內(nèi)的微小孔隙。由于這部分石灰石粉填充了微小孔隙，從而可直接降低混凝土的用水量。將石灰石粉摻入到混凝土中，在攪拌時(shí)石灰石粉均勻分散至水泥顆粒間，從而可增大水泥與水泥之間的相對(duì)距離，起到一種分散劑的作用，提高水泥的綜合利用率和與砂石的有效接觸面積。同時(shí)，在水泥水化反應(yīng)時(shí)也可達(dá)到一定的催化作用，促進(jìn)水化反應(yīng)時(shí)水泥的解絮反應(yīng)，從而直接改善混凝土的工作性能。在混凝土中摻入石灰石粉后，水泥的用量相應(yīng)減少，并且由于石灰石粉的存在使得水泥水化反應(yīng)速率減小，從而可降低混凝土坍落度的損失。

2.2對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

在混凝土中加入石灰石粉可以增強(qiáng)水泥的水化，可以在水泥水化過(guò)程中成為一種晶核物質(zhì)，加速水化，并且阻止鈣礬石轉(zhuǎn)化為硫鋁酸鈣。在混凝土中加入石灰石粉可以使混凝土中粉體顆粒分布得到優(yōu)化。當(dāng)混凝土攪拌過(guò)程中加入高效聚羧酸減水劑時(shí)，可以使各種骨料和水泥等發(fā)生緊密堆積反應(yīng)，增大拌合物的密實(shí)度，減小了混凝土內(nèi)部孔隙，并且減小了混凝土用水量，直接提高了混凝土的強(qiáng)度。

2.3對(duì)混凝土干縮性影響

在混凝土中不摻入石灰石粉時(shí)混凝土的干縮性大于摻入石灰石粉時(shí)的效果，混凝土的干縮性隨著石灰石粉摻量的增加而減小。當(dāng)混凝土中石灰石粉的摻量為30%時(shí)，混凝土28 d的收縮率較普通混凝土降低40%。導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是石灰石粉表面光度系數(shù)較高，用水量少，在相同水膠比狀況下相當(dāng)于增加用水量，因此可以改善混凝土的收縮效應(yīng)，隨著混凝土中石灰石粉的含量增加，這種效應(yīng)越明顯。

2.4對(duì)工作性能的影響

采用較大比表面積的石灰石粉替代混凝土用水泥，得到的試驗(yàn)結(jié)果是當(dāng)石灰石粉替代水泥用量的5%，10%，20%和30%，配制高性能混凝土。摻入石灰石粉的混凝土的坍落度較普通混凝土提高20%～40%。試驗(yàn)表明，普通混凝土的坍落度損失較大，其中坍落度60 min損失25%左右，摻入石灰石粉的混凝土拌合物坍落度損失較少。由于在混凝土中加入適量的石灰石粉可以填充混凝土內(nèi)部的微小孔隙，增加混凝土的密實(shí)度，減少混凝土拌合物的用水量，因此混凝土的坍落度損失較少，提高混凝土的坍落度保持性能，改善混凝土的工作性能。

2.5對(duì)抗氯離子滲透性的影響

通過(guò)相關(guān)研究得出：在混凝土中摻入石灰石粉，其細(xì)度對(duì)混凝土抗氯離子滲透性影響較小，而其摻量對(duì)混凝土抗氯離子滲透性影響較大，并且隨著石灰石粉摻量的增加，其抗氯離子滲透性能越低。因此在混凝土應(yīng)用中，若對(duì)抗氯離子滲透性要求較低可提高混凝土中石灰石粉的摻量；若對(duì)抗氯離子滲透性要求較高可將石灰石粉的摻量適當(dāng)降低，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.6對(duì)耐久性能的影響

在混凝土中加入石灰石粉可以起到三種效應(yīng)：填充效應(yīng)、活性效應(yīng)、加速效應(yīng)。填充效應(yīng)即石灰石粉由于粒徑小可以填充混凝土內(nèi)部微小孔隙，提高混凝土的密實(shí)度，減小混凝土中孔結(jié)構(gòu)的數(shù)量。活性效應(yīng)即在水化反應(yīng)初期不參與水泥的水化反應(yīng)，但是到水化反應(yīng)后期參與水化反應(yīng)生成碳鋁酸鹽和其他高強(qiáng)度化學(xué)物質(zhì)，并且使得混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實(shí)。加速效應(yīng)即石灰石粉均勻分布在水泥周圍，由于其自身具有成核基體功能，加速了混凝土中水泥的水化反應(yīng)，同時(shí)也增加了混凝土的密實(shí)性。其中混凝土的抗?jié)B性能和抗凍性隨著混凝土密實(shí)度的增加而增加，最終提高其耐久性能。

相比石灰石粉混凝土中的加速效應(yīng)和活性效應(yīng)而言，兩者并不是孤立存在，二者的反應(yīng)是同時(shí)開(kāi)始，但是對(duì)混凝土性能的貢獻(xiàn)程度不同。例如在普通硅酸鹽水泥中鋁酸鈣的含量較少，因此加入石灰石粉后提高混凝土強(qiáng)度主要是加速效應(yīng)的貢獻(xiàn)，而石灰石粉的活性效應(yīng)則可忽略；但是對(duì)于鋁酸鈣水泥，鋁酸鈣含量較高，加入石灰石粉后提高混凝土強(qiáng)度主要是活性效應(yīng)的貢獻(xiàn)，而加速效應(yīng)則處于次要地位。

3　技術(shù)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)

石灰石粉是從天然骨料生產(chǎn)過(guò)程中生成的副產(chǎn)品，使用這些副產(chǎn)品不僅可以減小其堆放過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的破壞和污染，而且摻入到混凝土中又可以替代部分水泥的用量，可以改善混凝土的力學(xué)性能和耐久性能，因此在使用時(shí)具有較好的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。在混凝土中加入一定量的石灰石粉不僅可以減少水泥的用量，而且可以提高混凝土的質(zhì)量，改善混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，減少混凝土在施工過(guò)程中產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的重要一步。

4　結(jié)語(yǔ)

1)在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，使用石灰石粉替代部分水泥可以減小混凝土的坍落度損失，使混凝土的坍落度保持性能提高，從而直接提高了混凝土的工作性能。

2)在混凝土中摻入一定量的石灰石粉后，在保證混凝土同樣流動(dòng)性的狀態(tài)下減小用水量，降低混凝土水化反應(yīng)后產(chǎn)生的裂縫數(shù)量。由于石灰石粉粒徑比較小，加入到混凝土中以后可以改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土的密實(shí)度，從而直接提高混凝土的強(qiáng)度。

3)在混凝土中摻入石灰石粉后可以改善混凝土的干縮效應(yīng)，并且隨著石灰石粉摻量的增加干縮效應(yīng)越不明顯。

[1]馬昆林,龍廣成,謝友均,等.水泥—粉煤灰—石灰石粉復(fù)合漿體的流變性能[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2013(5):582-587，596.

[2]許家文,劉元珍,王文婧.鋼纖維保溫混凝土抗壓性能試驗(yàn)研究[J].混凝土,2014(11):93-95，99.

[3]許家文,任佳妮.橡膠顆粒再生混凝土抗拉和抗折性能試驗(yàn)研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2014(30):246-249.

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The application of limestone powder in concrete

Ma Hao

(LvliangUniversity,Lvliang033000,China)

The paper explores the features of the limestone powder concrete, illustrates the influence of the limestone powder on the concrete from the collapsibility, strength, shrinkage, and durability, and points out the mixture of the limestone powder into the concrete can improve the concrete quality with better economic and practical value.

concrete, limestone powder, collapsibility, durability

1009-6825(2016)19-0102-02

2016-04-27

馬昊(1992- )，男，在讀本科生

TU528

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