試析石灰石礦粉在水泥混凝土中的應用

沈家萬

（蚌埠產品質量監督檢驗研究院，安徽 蚌埠 233000）

1 石灰石礦粉在水泥混凝土中的作用

1.1 增強水泥混凝土強度

水泥混凝土是指由砂石、水泥等物質混合而成的復合材料，而石灰石礦粉是石灰石（如圖一）所示，經過打磨處理后而形成的粉狀物。若能在水泥混凝土應用石灰石礦粉，可對其強度產生積極影響。由于石灰石礦粉在與水泥混凝土中的物質發生反應后可在水泥混凝土凝結階段起到鞏固作用，促使水泥混凝土強度更大。以碳酸鹽水泥為例，它在與石灰石礦粉混合后會形成碳鋁酸鈣物質，經過相關人員對其進行細致分析可知：在20°環境下，此種物質的生成量先少后多，且較為穩定，故而導致水泥混凝土不易變形，可在實踐應用中產生良好的結果。

圖一 石灰石樣品圖

1.2 改善水泥自收縮能力

從相關實驗結果中可知：在石灰石礦粉摻入量有所增加時，其產生的收縮效果更加顯著，并分別在10%摻入量以及20%摻入量條件下，可發現，后者基本上可將水泥混凝土的收縮率下調50%。由于石灰石礦粉較為細膩，且無需過多水量與之反應。在這種情況下，將有助于水泥混凝土形成良好的干燥環境，最終產生自收縮能力。長此以往，石灰石礦粉的應用可為水泥混凝土的性能起到強化作用，進而保障水泥混凝土無論作為裝飾材料還是主體建筑材料，都能擁有較高品質。據此，石灰石礦粉在水泥混凝土中有著顯著的應用價值。

1.3 優化混凝土和易性

將石灰石礦粉應用于水泥混凝土中，還可對其和易性加以優化，若所摻入的礦粉數量適中，可對和易性產生促進作用，反之會加劇水泥混凝土下沉程度，使其不易凝結，甚至會造成結構松散，最終不適合應用于工程建設中。同時，還應注重石灰石礦粉的比表面積，若比表面積數值較小，可增加水泥混凝土緊實度。所以，需考慮到石灰石礦粉的具體摻入量確定應用方法。

2 石灰石礦粉在水泥混凝土中的應用要點

2.1 合理選擇原材料

根據石灰石覆蓋范圍可知：對于富含石灰石物質的石灰巖資源現今占據中總巖石資源的25%到33.3%之間，而從2015年發布的灰巖開采量可知，在1282.3億t開采量中，照比往年縮減了25.6%，這表明石灰石原材料資源有限，在將其應用于水泥混凝土中，應做好資源控制工作。而從目前石灰石廣泛分布的城市中，除上海、西藏等地分布廣泛。要想研究石灰石礦粉在水泥混凝土中的實踐效果，應從中選擇適合的原材料開展實驗活動，以此驗證石灰石礦粉對水泥混凝土性能等方面是否具備積極影響。在選擇原材料時，應當對石灰石礦粉中使用的石灰石原料水化能力予以檢測，必要時可借助激發劑，促使石灰石礦粉在實驗中產生適量的水化物，保證實驗結果的可靠性。從相關調查結果中可知：在石灰石含量達到0.3%-0.8%時，將形成較強的水化作用。另外，還應保證石灰石中富含的CaCO3成分含量高于95.2%，并且所選用的水泥混凝土中的硅酸鹽水泥應為28d熟料性質，具備60MPa抗壓強度，便于提升實驗數據的準確度。一般而言，經由實驗驗證后，可發現石灰石礦粉在水泥混凝土中的實踐價值，由此為后續石灰石礦粉的合理運用提供可靠的參考依據，最終為石灰石礦粉的應用開辟新路徑。之后還需對相關數據進行整理，并經過專業人員的細致分析知曉石灰石礦粉的重要價值。

2.2 注重磨粉粒度控制

石灰石礦粉的應用還需要注重其粒度的合理控制，在針對石灰石進行磨粉操作時，務必對其顆粒情況進行細致檢測，以免粒度過大影響實踐效果。而在上述實驗過程中，可將石灰石粒度控制在25mm范圍內，且高于5mm，之后可將其制成粉制品。在這期間，為了保證實驗結果可信度更高，可保證制備后的水泥混凝土與石灰石礦粉混合后，其粒度達到4.1km2/kg即可。同時，還可將石灰石礦粉看成是自變量，避免在實驗中誤加其它物質導致實驗數據偏差較大。之后在脫模階段，應保證溫度不高于23℃且不低于17℃，待一天后對其進行脫模，并對其性能予以檢測，而且還應做好比對工作，經過科學對比后了解石灰石礦粉在水泥混凝土中最高效的應用方法。

由于水泥混凝土是土木工程中的重要材料，從2019年公布的水泥用量中可知：其總量高達23.3億t，其中混凝土達到了103190.48萬m3，而且水泥混凝土樁超出了16505.52萬m，這表明水泥混凝土的需求量較大，故而在其中應用石灰石礦粉提升其性能很有必要。在實踐操作中，工作人員在針對石灰石進行磨粉操作時，還可選用優質的磨粉機，并且還可按照粗碎、細碎、磨粉等步驟逐一調整其細度。在粗碎中，可將石灰石置于振動給料機中，在破碎機輔助下將其制成小巖塊，并在細碎工序中依靠振動篩、反擊式破碎設備實現再次降低其細度，使其成為小顆粒狀石灰石，最后進入到磨粉環節，在磨粉裝置下成功制成石灰石礦粉。因其粒度直接關聯著水泥混凝土性能的改善情況。因此，需確保石灰石礦粉粒度符合水泥混凝土應用要求。

2.3 明確石灰石摻量

石灰石礦粉雖然在水泥混凝土中具備增強抗壓強度、提升穩定性等功能，但若將其摻入到水泥混凝土時，其摻入量過多或低于最低標準，都無法達到最優化應用效果。從以往調查結果中可知：在石灰石礦粉摻入量達到20%時，在不同凝結時間下，水泥混凝土的抗壓強度提高幅度有所差異，具體情況如（表一）所示。由此推斷石灰石礦粉在初期摻入時，會對混凝土早期抗壓強度起到強化作用，并隨著時間的延長，抗壓強度的提升效果有所削弱，但依舊保持上升狀態。所以，在水泥混凝土制備期間，可適量摻入20%的石灰石礦粉。此外，在其超出20%摻入量時，混凝土抗壓強度變化效果不顯著。

通常情況下，石灰石礦粉在水泥混凝土中的摻入方式可為外摻與內摻兩種類型。前者是將石灰石礦粉與水泥、砂石等材料混合配制，以此形成水泥混凝土，以供工程使用。后者是在原有基礎上運用石灰石礦粉取代部分水泥成分，由此展現出石灰石礦粉的實踐價值。而經過分析后可準確了解到：在外摻量低于20%時，水泥混凝土性能將有所增強，而高于20%摻入量將有所下降。至于內摻模式下，其性能將下降，具體如（表二）所示。結合上述研究內容推斷：石灰石礦粉摻入量應以20%為摻入標準，并按照外摻方式改善水泥混凝土性能，若高于20%，將不利于水泥混凝土體現出高抗壓強度等良好性能，尤其在超出30%摻入量時，將出現最低峰值。此外，關于上述內容中提到的激發劑，它的加入也能產生積極影響，但僅能提高水泥混凝土10%抗壓強度，并且在混凝土3d與28d情況下激發劑輔助效果較為薄弱，可不予以使用。

表一 石灰石礦粉20%摻入量時混凝土抗壓強度變化值

表二 不同摻入量與摻入方式下水泥混凝土性能變化情況

2.4 掌握礦粉摻入規律

石灰石礦粉屬于新材料，雖然它在油漆、橡膠以及塑料等眾多產品中均有重要作用，而根據相關統計可知：石灰石礦粉在建材行業中的使用數量較多，尤其在水泥用料中，其使用的石灰石礦粉可在冶金、石料等材料中占據33%以上的比例，這表明石灰石礦粉與水泥兩者間有著密切關系。

事實上，在石灰石礦粉粒度較低時，還可對混凝土塌落度帶來積極作用，以免混凝土出現裂縫或坍塌現象，導致建筑物結構受損。但對其摻入量也應當控制在20%以下，一旦高于20%，將引起混凝土內部分層現象，即水料分離，進而破壞其穩定性。據此，相關人員在制作混合拌料時，應對石灰石礦粉的摻入比例進行科學設定，以1：4作為最佳比例，以便水泥混凝土具備最優化性能。為了促使石灰石礦粉實踐性明顯，還應對硅酸鹽水泥的粒徑加以控制，一般在其粒徑低于5μm時，在與其它原料進行混合時，所形成的水化物含量較少，造成水泥混凝土密封性較低。而此時石灰石礦粉剛好可以增加水化物生成量。據此，可適當選擇粒徑高于5μm的水泥，防止水泥材料在與石灰石礦粉混合時發生泌水問題。

3 結語

綜上所述，石灰石礦粉在水泥混凝土中有著重要作用，既能提升其穩定性，又能增強自收縮能力，促使水泥混凝土具備良好的性能，杜絕水泥混凝土裂縫、泌水現象。據此，可從原材料、磨粉粒度、石灰石摻量、礦粉摻入規律等方面著手，確保石灰石礦粉在水泥混凝土實踐操作中發揮效用，提升水泥混凝土綜合性。