石灰石粉對混凝土性能的影響

吳小鋒　王衛平　黃小玲（東莞市虎門港混凝土有限公司；東莞華潤水泥廠有限公司）

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石灰石粉對混凝土性能的影響

吳小鋒1王衛平1黃小玲2
（1東莞市虎門港混凝土有限公司；2東莞華潤水泥廠有限公司）

【摘要】通過用石灰石粉替代粉煤灰或礦渣粉進行試驗，研究石灰石粉對混凝土強度和工作性能的影響。試驗結果表明：在混凝土中摻入適量的石灰石粉，可提高混凝土的和易性，減小坍落度損失，但石灰石粉替代量超過總摻合料的50%以上，混凝土坍損變大，后期強度增進變小。

【關鍵詞】石灰石粉；混凝土；工作性能；強度

1　前言

粉煤灰和礦渣粉是混凝土中的主要礦物摻合料，在降低混凝土生產成本，改善混凝土性能方面的作用非常重大。但是，目前優質粉煤灰供應緊張，而且價格也越來越高。因此許多混凝土企業都在積極尋找一種價格低廉且容易獲取的摻合料來取代粉煤灰和礦渣粉。石灰石粉是以一定純度的石灰石為原料，經粉磨至規定細度的粉狀材料，在國外早已被廣泛用作混凝土礦物摻合料，對改善混凝土的工作性能，提高混凝土早期強度均有一定作用。本文主要討論用石灰石粉替代部分或全部粉煤灰或礦渣粉后混凝土性能的變化情況，以研究石灰石粉對混凝土性能的影響。

2　石灰石粉在混凝土中的作用機理

石灰石粉的比表面積一般在400m2/kg以上，根據粉磨工藝的不同，有些能達到1000m2/kg甚至還要高，其顆粒分布最高峰一般在10μm以下。石灰石粉在混凝土中的作用主要有以下幾個方面：

⑴填充效應：石灰石粉中3μm以下的顆粒較多，而水泥、礦粉和粉煤灰中3μm以下的顆粒較少，因此石灰石粉能夠與水泥及其它礦物摻合料互相補充，形成良好的級配，達到提高密實度的效果。試驗表明，石灰石粉對砂漿和混凝土的孔結構具有明顯的改善作用，隨著石灰石粉摻量的增加，大于200nm的孔結構明顯減少，50nm以下的孔結構明顯增加，石灰石粉對砂漿孔隙的細化作用明顯。

⑵保水作用：石灰石粉顆粒表面光滑，水分在其表面附著力小，可以起到一定的物理減水作用。石灰石粉在混凝土拌合物中開始階段吸水，等混凝土硬化后，其吸入的水分又慢慢釋放出來，補償混凝土后期水化，減小混凝土收縮。同時，石灰石粉還可以降低混凝土的黏滯性。

⑶微晶粒效應：水泥水化產生的C-S-H和Ca（OH）2可生長在石灰石（CaCO3）的顆粒表面，防止Ca（OH）2在水泥石和骨料界面生成大晶體，增強界面黏結，同時降低了液相離子濃度，從而加速C3S的水化，有利于混凝土早期強度的增長。

3　實驗材料及方案

3.1實驗材料

⑴水泥：采用P·O42.5R水泥，物理性能見表1。

表1　水泥物理性能指標

⑵礦渣粉：S95級礦渣粉，比表面積445m2/kg，7天活性80%，28天活性108%。

⑶粉煤灰：F類II級灰，45μm篩余18%，需水量比102%，7d活性指數66%，28d活性指數72%。

⑷石灰石粉：化學及物理指標見表2。

表2　石灰石粉化學及物理指標

⑸砂：中砂，細度模數2.6。

⑹石子：5～25mm連續級配。

⑺減水劑：聚羧酸高效減水劑（緩凝型）減水率23.8%

3.2試驗方法

各組試配膠凝材量總量、砂、石、用水量及水泥用量均固定不變，摻合料總量占膠凝材料總量的45%，以只摻礦渣粉和粉煤灰的試驗組為基準組（S0），對比組石灰石粉分別占膠凝材料總量的7.5%、15%和22.5% （S1-S9）。具體配合比見表3。

表3　混凝土配合比（kg）

4　試驗結果及分析

上述試配攪拌后按GB/T 50080-2002和GB/T 50081-2002規定的試驗方法，檢測混凝土坍落度、擴展度及抗壓強度。

混凝土工作性能及強度見表4、圖1及圖2。

從圖1、圖2及表4看出，摻入石灰石粉后，混凝土拌合物坍落度有增大的趨勢，且坍損減少。另外，摻入適量石灰石粉后，混凝土流動度變大，且流動度經時損失減小。而且，從拌制過程中也可以看出，隨著石灰石粉摻量的增加，混凝土表觀漿量增加。這是由于石灰石粉顆粒較細，能夠補充水泥與粉煤灰之間缺少的細顆粒，增大了固體表面積，從而減少泌水和離析，增加了混凝土的漿量；另外，表面致密光滑的石灰石粉顆粒分散在水泥顆粒之間，起到分散劑的作用，能促進水化初期水泥顆粒的解絮，從而改善混凝土的和易性。

從圖2可以看出，摻入石灰石灰對混凝土強度可以提高混凝土的強度，但是石灰石粉摻量達到總摻合料的50%時，混凝土后期強度增長率有下降的趨勢。

表4　混凝土工作性能及強度

圖1　坍落度及流動度柱形圖

圖2　抗壓強度柱形圖

5　試驗結論

⑴摻入適量的石灰石粉能有效提高混凝土的和易性，特別是石灰石、粉煤灰及礦渣粉按合適的比例摻入混凝土中效果更好，但石灰石粉摻量過大，混凝土的坍損變大。

⑵適量的石灰石粉摻入混凝土中，對混凝土強度影響不明顯，但石灰石粉摻量達到總摻合料的50%時，混凝土后期強度有降低的趨勢。

6　結束語

關于石灰石粉用作混凝土摻合料的試驗研究已有很多，大家得出的結論也并不完全一致。但是對石灰石粉有一定的減水作用及石灰石粉能有效改善混凝土和易性等結論都保持一致。實際上，不同細度的石灰石粉與其它膠凝材料混合，想要混合物的顆粒級配達到最好，其中摻入石灰石粉的摻量必然是不同的。而且如果石灰石粉中的含泥量較大，將會造成混凝土拌合物坍損顯著增大。因此，每次試驗用到的石灰石粉的細度、品質及含泥量等，還有粉煤灰及礦渣粉的細度、品質的不同對試驗結論均會產生很大影響。因此，在實際生產中要對石灰石粉的品質進行必要的控制，可以通過檢測石灰石粉的篩余或者比表面積來控制石灰石粉的細度，通過檢測石灰石粉中CaO及SiO2等成分的含量來判斷石灰石粉的含泥量。●

【參考文獻】

［1］李旭光，陶珍東，陳果園，等.石灰石粉粒度分布對水泥性能的影響［J］.建材技術與應用，2014（01）∶18-21.

［2］黃榮輝，等.預拌混凝土實用技術簡明手冊［M］.北京：機械工業出版社，2014.90-100.

［3］劉偉華，龔建貴，于震，等.不同比表面積石灰石粉取代粉煤灰對混凝土性能的影響［J］.混凝土世界（增刊），2014（10）∶55-57.