單摻石灰石粉混凝土配合比試驗配制實踐

李曉鋼

摘? 要：粉煤灰作為混凝土摻合料較為常見，粉煤灰、石灰石粉雙摻混凝土也有不少水電項目上成功使用的案例，單摻石灰石粉作為摻合料使用較少，該文介紹了單摻石灰石粉混凝土配合比試驗參數選取及主要配制過程，選取10%、20%、30%這3種摻量進行了試驗，圍繞混凝土及拌合物進行試驗并對使用效果進行了初步反饋，可給石灰石粉混凝土使用提供參考。

關鍵詞：單摻石灰石粉? 配合比? 配制? 初步應用

中圖分類號：TG457.11? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）04（a）-0096-05

Mix Proportion Test of Concrete with Limestone Powder

LI Xiaogang

（China Water Conservancy and Hydropower Construction Engineering Consulting Northwest Co.，Ltd.， Xi'an， Shaanxi Province， 710100? China）

Abstract： Fly ash is more common as concrete admixture. There are many successful cases of fly ash and limestone powder mixed concrete in hydropower projects. Limestone powder mixed alone is less used as admixture. This paper introduces the parameter selection and main preparation process of concrete mix proportion test with limestone powder mixed alone， and tests with 10%， 20% and 30% admixture， Around the concrete and mixture test， and the use of the effect of the preliminary feedback， can provide a reference for the use of limestone powder concrete.

Key Words： Single limestone powder; Mix proportion; Preparation; Preliminary application

1? 單摻摻加石灰石粉混凝土配合比背景

老撾南俄4水電站建設工程自2018年1月開工，累計澆筑混凝土澆筑約10萬m3，混凝土摻合料為粉煤灰10%～30%，碾壓混凝土達到50%～55%。隨著工程進展，粉煤灰需求量增加，經評估混凝土高峰期粉煤灰供應將影響工程進度。規劃料場有儲量豐富的優質石灰石，具備自產磨細石灰石粉條件。采取石灰石粉替代粉煤灰配制單摻石灰石粉混凝土配合比。

2? 石灰石粉混凝土配合比開展情況

我國在一些水電工程中采用石粉作為摻合料替代部分水泥，得到成功應用。例如：龍灘電站用石粉替代25%的粉煤灰，對提高混凝土耐久性，改善拌合物性能效果非常明顯。在其他行業有用石灰石粉作為摻合料完全替代石粉案例，水電大體積混凝土應用較少，南俄4電站已成功應用。

3? 石灰石粉混凝土配合比試驗

3.1 設計配合比

該文選擇使用最多的二級配，C20、C25、C30常態和泵送配合比進行試驗。

3.2 水泥試驗

水泥采用老撾水泥廠生產的LCC牌P.I52.5水泥。

檢測結果表明：所檢參數符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）標準中P.I 52.5的要求（見表1）。

3.3 石灰石粉試驗

以新鮮石灰石軋制的小石為原料，TGM超壓梯形磨粉機-130型，生產的磨細石灰石粉，滿足《水工混凝土摻用石灰石粉技術規范 》DL/T 5304-2013要求。不同摻量石灰石粉水泥膠砂試驗。

從微觀角度看，水泥漿由水泥及摻合料（石灰石粉）等凝膠微料和水兩部分組成。在凝膠微料中，固體顆粒的粒徑范圍包括小于1～75μm，和宏觀觀察到的骨料顆粒填充效應一樣，由較小粒徑顆粒產生的連續、系列填隙作用，同樣能有效減少凝膠微料中空隙的體積，增加填充密度[1]。范德科等研究者[2]的試驗研究結果顯示，混凝土強度隨著齡期的增長而增大，石灰石粉摻量為9%～12%時混凝土抗壓強度增幅最大，找出了發揮石灰石粉的凝膠和充填作用時的最佳摻量。

檢測結果表明：石灰石粉隨摻量的增加需水量比、抗壓強度、抗折強度相應減小的特性。

3.4 原材料試驗

外加劑為HLPCA聚羧酸高效減水劑，砂石骨料為自產人工石灰石骨料。外加劑摻量1%，減水率25.4%，檢測指標符合《水工混凝土外加劑技術規程》 （DL/T 5100-2014）要求。砂料細度模數F.M=2.86，石粉含量15%～17%，其他指標合格;粗骨料各指標正常。經外加劑試驗最優摻量1.1%，拌合物性能最佳。

3.5 拌合物試驗

石灰石粉單摻與粉煤灰和石灰石粉雙摻有明顯區別，大量研究成果已證明粉煤灰具有顯著活性，能夠改善拌合物和硬化混凝土性能。磨細石灰石粉雖具有一定活性，南俄4石灰石粉更多表現出惰性填充、包裹、潤滑作用更為突出一些。重點研究混凝土拌合物性能調整到最佳狀態，確保拌合物具有良好的工作性為主要方向，使混凝土能夠達到最終設計指標為目的。坍落度是判斷拌合物性能最直接的試驗指標，根據坍落度、擴散度、含氣量、泌水、離析等判斷拌合物性能，作為調整參數依據。摻入適當的石灰石粉可以提高混凝土的工作性能，使混凝土的坍落度增大，但隨著石灰石粉摻量的一直增加混凝土坍落度的增長速度在減慢[3]。摻加石灰石粉的混凝土拌合物，在10%、20%、30%不同摻量時，通過坍落度反映的棍度、黏聚性、含砂情況、析水情況，以及擴散度指標進行調整。

混凝土拌合物明顯的規律性，石灰石粉從10%逐級達到40%的時候，拌合物的黏聚性越來越好;保水性好，摻量20%以上時泌水量為0;摻量≤30%流動性無明顯變化;摻量越大坍落度損失越大，以摻量20%為例，60 min內拌合物工作性良好，超過60 min明顯變差。

4? 石灰石粉混凝土配合比參數的確定

不同級配、不同摻量、不同類型配合比通過大量的試拌及調整，室內試驗達到最佳狀態，經對大量試驗數據分析，混凝土強度及其他性能也存在一定規律性。分別對抗壓、劈拉強度，抗滲、抗凍指標，極限和靜壓彈模見表6。

石灰石粉混凝土從摻量10%逐級到30%的試驗數據反映出的規律和特點，具體如下。

（1）Diab等研究者[4]發現了摻入0%、5%、10%石灰石粉混凝土抗壓強度大大提高，摻入石灰石粉量達到一定比例抗壓強度不再增強，10%以上發揮了石粉填充作用。由表6可知，石灰石粉可由0%～30%的摻配比例分別替代粉煤灰作為摻合料使用，工作性和抗壓強度等指標均達到設計預期，也驗證了其抗壓強度先增加，后逐漸降低的論點[5-6]。7d、28d抗壓強度，增長較快;90d強度明顯減緩，劈拉強度規律性不明顯。

（2）抗滲指標，石灰石粉混凝土表現出良好的抗滲性，石灰石粉摻量增加抗滲試件滲水高度略有增加。

（3）抗凍指標，當地常年最低月份和年平均氣溫8.5 ℃、19.6 ℃，設計F50不摻引氣劑動彈模量、質量損失經50次凍融循環合格。

5? 石灰石粉混凝土推薦配合比

根據原材料、拌合物、混凝土等試驗數據綜合分析，經驗證后推薦配合比見表10。

6? 石灰石粉混凝土配合比初步應用

配合比最初在安裝間澆筑，連續出現2～5 cm層裂縫，采取嚴控水灰比、增加抹面次數、及時覆蓋、流水養護等措施抑制了裂縫的發生。

7? 結語

各項試驗成果顯示，單摻石灰石粉混凝土配合比，各項指標符合設計及規范要求。石灰石粉完全取代粉煤灰，摻量10%～ 30%配制C30以下混凝土，拌合物性和易性得到較大改善;混凝土抗壓強度、劈拉強度、抗滲、抗凍指標都有明顯提高。

參考文獻

[1] 沈乾洲.石灰石粉作為摻合料在混凝土中的應用[J].重慶建筑，2021（4）：32-35.

[2] 范德科，馬強，周宗輝，等.石粉對機制砂混凝土性能的影響[J].硅酸鹽通報，2016，35（3）：913-917.

[3] 白力改，莫宗云，劉益良.石灰石粉改性混凝土性能影響的試驗研究[J].北華航天工業學院學報，2020，30（2）：26-27，56.

[4] Diab AM，Elmoaty AEMA，Aly AA. Long term study of mechanical properties，durability and environmental impact of limestone cement concrete[J].Alexandria Engineering Journal，2016，55（2）：1465-1482.

[5] 縱偉，侯亞光，蔣偉.節段梁混凝土穩定性控制研究[C]//江蘇省綜合交通運輸學會公路分會.2019年泛長三角公路發展論壇論文集.江蘇省綜合交通運輸學會公路分會：江蘇省公路學會，2019：6.

[6] 余成行，洪敬福，劉敬宇.混凝土拌合物流變特性對超高泵送性能的影響[J].混凝土與水泥制品，2018（3）：1-6.