石灰石粉摻量對混凝土性能影響的試驗研究

張防震

（南京嘉盛混凝土有限公司，江蘇 南京210000）

如今，混凝土技術(shù)不斷的發(fā)展，作為常規(guī)混凝土摻合料的粉煤灰、礦粉日趨緊張，而在所有的礦物資源中，石灰石的含量比較豐富，因此研究石灰石作為混凝土摻合料十分必要。

1 石灰石粉的優(yōu)勢主要有：

（1）具有潛在的水硬性，當(dāng)石灰石粉的細(xì)度達(dá)到一定的規(guī)格的時候，部分水泥可以使用石灰石粉代替，使混凝土的強(qiáng)度得到進(jìn)一步的提高。石灰石粉具有較高的親水性，所以在水泥水化的過程中，其可以打破水化產(chǎn)生的水泥團(tuán)，降低水化熱，提高混凝土的性能；

（2）石灰石粉的比表面積較大，可以提高水泥膠砂的抗壓強(qiáng)度，通常情況下，隨著石灰石粉比表面積的增加，水泥膠砂的抗壓強(qiáng)度也會隨之增加，進(jìn)而使混凝土的抗壓強(qiáng)度增加。

2 試驗概況

水泥：試驗所采用的水泥為P·O 42.5級水泥，產(chǎn)地為江蘇信寧水泥股份有限公司；

石灰石粉：比表面積為463cm2/g，產(chǎn)地為安徽池州某石粉粉磨廠，表1為其主要的化學(xué)成分；

表1 石灰石粉的化學(xué)成分

碎石：碎石的連續(xù)級配范圍為5～31.5mm，應(yīng)該對碎石進(jìn)行嚴(yán)格的篩分和沖洗；

細(xì)骨料：選用細(xì)度模數(shù)為2.7的機(jī)制砂，產(chǎn)地為江西，其中的石粉含量不超過5%；

外加劑：高性能聚羧酸減水劑，產(chǎn)地為南京瑞迪科技有限公司，減水率不小于25%；

水：自來水。

3 配合比

表2為不同的石灰石粉摻量條件下，混凝土的試驗配合比。

表2 混凝土配合比kg/m3

4 試驗的結(jié)果及相關(guān)分析

4.1 不同的石灰石粉摻量條件下對混凝土工作性能的影響

從表3中可以看出，混凝土生產(chǎn)時，不同石灰石粉摻量對工作性能的影響也不盡相同，石灰石粉的摻量越多，混凝土的黏聚性就會增加，坍落度及流動性增加，混凝土的保水性有更好，混合物的泌水問題得到改善；。

表3 摻石灰石粉混凝土工作性能試驗結(jié)果

4.2 不同的石灰石粉摻量條件下對混凝土力學(xué)性能的影響

根據(jù)表4可知，混凝土的強(qiáng)度會隨石灰石粉摻量增加先上升后減小，當(dāng)石灰石粉的摻量為20%、25%，其28d抗壓強(qiáng)度降低較多，因此，石灰石粉摻量小于15%的時候，其對7d、28天抗壓強(qiáng)度的影響最小，摻量比較適宜。

在水泥水化的早期，石灰石粉中的微粒可以在C-S-H以及Ca(OH)2的表面起到晶核的作用，從而可以加速C3S等熟料礦物的水化反應(yīng)，與此同時，石灰石粉還可以和C3A發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生碳鋁酸鈣，有效的改進(jìn)了早期的抗壓強(qiáng)度。除此之外，石灰石粉還可以對機(jī)制砂的顆粒堆積密度進(jìn)行改善，填充混合物中的空隙，使密實度得以增加，從而有效地彌補(bǔ)了因水泥降低而導(dǎo)致的混凝土的抗壓強(qiáng)度降低。

表4 混凝土中摻入混凝土后的抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果MPa

4.3 石灰石粉摻量對混凝土收縮性能的主要影響

通過分析表5和圖1可以看出，將石灰石粉摻入到混凝土后，隨著期齡的變化，混凝土的收縮性能也不一樣。1d期齡的時候，增加石灰石粉摻量可以使混凝土的收縮性能隨之增加；當(dāng)期齡為3～14d的時候，如果石灰石粉的摻量不超過15%，增加石灰石粉的摻量可以使混凝土的收縮性能隨之增加，當(dāng)摻量超過15%的時候，增加石灰石粉的摻量會使混凝土的收縮性能隨之減少；通過對14d后的收縮數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出，如果石灰石粉的摻量不超過10%，增加石灰石粉的摻量可以使混凝土的收縮性能隨之增加，當(dāng)摻量超過10%的時候，增加石灰石粉的摻量會使混凝土的收縮性能隨之減少。

表5 混凝土中摻入石灰石粉后的收縮性能試驗結(jié)果

在混凝土中加入石灰石粉可以使膠凝材料的級配得到改善，對孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行填充，從而使混凝土的收縮變形得到抑制。當(dāng)石灰石粉摻入后，其可以起到微集料的作用，并使混凝土化學(xué)反應(yīng)的活性基點得以改善，加速了水化鋁酸鈣以及水化硅酸鈣的形成，同時產(chǎn)生的水化鋁酸鈣晶體還會使混凝土更加緊實，使早期干縮趨勢增加，而在石灰石粉含量小于15%的時候，其對混凝土收縮性能增加的效應(yīng)更大，而當(dāng)其含量大于15%的時候，膠凝材料的空隙被石灰石粉填充，對混凝土干縮的抑制作用超過了其收縮效應(yīng)。

5 結(jié)論

綜上所述，在混凝土中摻入石灰石粉對其工作性能、力學(xué)性能以及收縮性能主要有如下影響：

（1）摻加石灰石粉，可以改善混凝土的保水性，提高工作性。

（2）隨著石灰石粉摻量的增加，混凝土的抗壓強(qiáng)度會先增加后減小，在石灰石粉摻入量為15%的時候，對強(qiáng)度影響最小，也節(jié)約成本。

（3）在混凝土中加入適當(dāng)?shù)氖沂郏梢杂行У囊种坪笃诘氖湛s，使混凝土裂縫產(chǎn)生的概率得以降低，進(jìn)而使混凝土的耐久性得到增加，使工程質(zhì)量得到保障。