淺談粉煤灰與石灰石粉的耦合作用對混凝土的影響

顧 聰

（鹽城工業職業技術學院建筑工程學院， 江蘇 鹽城 224000）

0 引言

隨著國家對節能環保的提倡以及建筑工程對高強高性能混凝土的需求不斷提高，混凝土中摻加礦物摻合料來滿足工程要求，已經成為了一種常用方法。粉煤灰的摻入，可有效的改善混凝土的和易性，增加其可泵性，且還可以節約大量水泥、水量及細骨料；減少了混凝土的徐變；減少水化熱、熱能膨脹性；提高混凝土抗滲能力、增加混凝土的修飾性。然而，早期大體積粉煤灰混凝土因為水化熱引起的溫度變形和自生收縮變形受到外部約束，會產生較大的約束拉應力，導致大體積粉煤灰混凝土的早期抗拉強度發展比較緩慢，強度值偏低，造成開裂，且工程所需的優質粉煤灰供應不足，不但提高了材料的使用陳本，還影響了施工的穩定性。現階段石灰石粉已大量用于高強度、早強的混凝土中。結果表明石灰石粉也是一種經濟、實用的摻合料，但其在大摻量粉煤灰混凝土中對混凝土產生的影響有待研究。超細石灰石粉的開發既符合生態和環境的可持續發展道路，因此，具有巨大市場，其經濟意義、社會意義不言而喻。因此，研究石灰石粉在大摻量粉煤灰混凝土中的最優摻量及細度正是為了解決這個問題。

混凝土施工中采用綠色礦物摻合料這一做法得到了越來越廣發的關注，其中石灰石粉最為關注。石灰石粉取代部分水泥能改善大摻量粉煤灰混凝土抗拉、抗滲的性能，極大的緩解了礦產資源短缺壓力，并能降低成本、保護環境。本文總結了粉煤灰與石灰石粉對混凝土力學性能與耐久性能的影響，為后期研究奠定了一定的基礎。

1 力學性能的影響

Burak Felekoglu 等人[1]研究結果表明，單摻石灰石粉的混凝土試件在28d 抗壓強度明顯低于粉煤灰與石灰石復摻試件。Bulent.Asim olgun[2]通過研究得出，石灰石粉與粉煤灰復摻情況下不僅能提高混凝土抗壓強度，還能改善混凝土的工作性能。劉數華[3]基于試驗得出，水泥、粉煤灰與石灰石粉體系中，單摻粉煤灰混凝土試塊的抗壓強度低于單摻石灰石粉試塊，但復摻的石灰石試塊強度最高。Elkhadiri 等人[4]發現石灰石粉與粉煤灰的最有配合比（7%、14%），其孔隙結構最穩定和力學性能最好。楊夢卉[5]研究發現，當粉煤灰與石灰石粉占膠凝材料60%（其中石灰石粉取代50%的粉煤灰），石灰石粉促進水泥早期水化，且粉煤灰與石灰石粉在水泥后期的火山灰及填充效應，耦合作用下使混凝土獲得更好的力學性能。邸云菲通過正交試驗發現：大摻量粉煤灰混凝土中摻入石灰石粉時其強度降低，適當提高養護問題能提高早期性能[6]。基于上述研究發現，當粉煤灰與石灰石復摻到水泥基材料中，加速水泥早期水化過程，明顯的提高水泥基材料的力學性能，但存在一個最佳配合比。

2 耐久性能的影響

混凝土摻入一定量的石灰石粉后，骨料和膠凝材料之間的空隙明顯減少，骨料與膠凝材料之間的堆積效應得到了提高，使得水泥基材料的臨界孔徑及總孔隙率減小，從而混凝土的過渡區更加密實，提高了抗氯離子滲透性。Li 等[7]研究發現，混凝土材料中摻入少量的石灰石粉時，摻量的增加能有效的提高抗氯離子滲透性能，且石灰石粉粒徑更小時表現更好的填充效應，抗氯離子滲透性能有更好的提升[8]。除填充效應外，石灰石粉可與水泥中鋁相生成碳鋁酸鹽，碳鋁酸鹽可有效的填充混凝土中的空隙，從而提高抗氯離子性能[9]。Zhang 等[10]研究發現粉煤灰混凝土的抗氯離子滲透性能及抗碳化性能高于標準養護下的普通混凝土。 Lollini 等[11]研究發現，當混凝土中摻入15%石灰石粉時，其抗凍性及抗氯離子滲透性能明顯降低，且當摻入達到30%時更為明顯。 朱曉文等[12]利用線性回歸對試驗測得的氯離子擴散系數（電導率法）開展分析，從而建立了多因素（水膠比、摻量、養護時間）的氯離子擴散系數線性預測模型。殷惠光等[13]對比了普通混凝土和海砂混凝土的NEL 數據，并進行回歸分析，建立了多因素（水膠比、摻量、養護時間）的氯離子擴散系數線性預測模型。薛文[14]收集了大量的數據，并進行逐步回歸方法，考慮了各種材料的摻量（礦粉、粉煤灰、膠凝材料、粉煤灰）、阻銹劑用量等多種因素，得出了多元非線性預測模型。楊綠峰等[15]收集了大量的關于混凝土電通量試驗數據，并開展了不同礦物摻合料混凝土的RCM，對所有數據進行了線性回歸分析，建立了氯離子擴散系數與電通量的非線性預測模型。武京[16]等人研究了粉煤灰與石灰石復摻后對混凝土耐久性影響，試驗結果表明：摻入適量石灰石時，混凝土耐久性不會降低，當摻量多大時，將降低其性能。

3 結論

（1）粉煤灰與石灰石粉在一定配合比下能有效的提高混凝土的抗壓強度；

（2）當摻入水泥基材料中的石灰石粉摻量及細度過大時將降低氯離子抗滲透性能，其主要原因是摻入過量的石灰石粉在水泥基材料中體現稀釋作用，細度過大無法有效的填充膠凝材料顆粒和骨料的空隙之間，降低水泥基材料氯離子抗滲性能；

（3）混凝土的抗氯離子滲透性能隨著粉煤灰與石灰石摻入能得到很好的提升，且存在一個最優的摻入量。