超细石灰石粉在普通混凝土中的应用研究

黄亚林

（深圳港创建材股份有限公司贵阳分公司）

超细石灰石粉在普通混凝土中的应用研究

黄亚林

（深圳港创建材股份有限公司贵阳分公司）

利用磨细石灰石粉分别按0%、18%、23%、28%、33%取代C30混凝土中粉煤灰的用量为研究对象，对其力学性能及工作性能进行分析，得出超细石灰石粉掺量对中等强度等级混凝土在不同掺量情况下混凝土的工作性能、力学性能的影响。研究结果表明：超细石灰石粉具有优异的减水增塑效果，能够改善混凝土的和易性能；不同产地石材磨出的石灰石粉影响混凝土的工作性能最佳掺量基本相同。

超细石灰石粉；普通混凝土；力学性能；强度

1　前言

贵州地区的石灰石资源储量丰富，石灰石中CaCO3含量高，品质好，一直是生产混凝土用碎石的理想首选材料。而在生产碎石过程中副产大量石粉和超细石粉，虽然石粉刚好可以充当细骨粉取代河砂来弥补贵州地区的河砂匮乏难题；然而按照国标要求，超细石粉含量应按制在7%以内，所以在许多地方，人们缺乏对超细石粉的了解，把它认为是一种对混凝土有害的东西，因此不能加以利用。为了获得满足要求的机制砂，需将机制砂水洗，这一方面需要消耗大量的水资源，因此会造成资源的浪费；另一方面机制砂水洗后，会损耗一定的有效成分，而且这部分废弃物难以处置。由于贵州地区夏季凉爽，导致电厂发电量少直接影响粉煤灰的产量，造成短缺，在此期间有很多混凝土公司由于抢购不到粉煤灰只能用纯水泥生产混凝土，造成混凝土和易性和粘聚性差。为解决资源缺乏的难题以及提升混凝土的工作性能，我们对机制砂中的超细石粉取代粉煤灰进行了实践研究。

2　试验

2.1试验原材料

⑴水泥：贵州龙里红狮水泥厂红狮牌42.5级普通硅酸盐水泥。(见表1)

表1　P.O42.5水泥的性能

⑵碎石：由贵阳港湾新型建材有限公司生产的两个最大粒径不同的大小石子复合而成。(见表2、表3)

⑶机制砂：由贵阳港湾新型建材有限公司生产的石灰岩机制砂。(见表4)

⑷超细石灰石粉：不同产地石灰岩石通过行星式球磨机磨成的超细石粉。(见表5)

⑸减水剂：山东盛强SQ-3聚羧酸减水剂。(见表6)

2.2试验方法

分别按GB/T 14684《建设用砂》和J GJ 52《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》测定堆积密度、空隙率、级配和细度模数；分别按GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》；分别按GB/T1345《水泥细度检验方法 筛析法》检测水泥细度；分别按GB/T1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测定稠度用水量、凝结时间、安定性；分别按GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》测定水泥的胶砂强度，试验尺寸为40m m×40m m×160m m的棱柱试体；GB/T2419《水泥胶砂流动测定方法》测定水泥胶砂流动度；GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土工作性能和力学性能，试验尺寸为100m m× 100m m×100m m，修正系数为0.95。

表2　碎石（5～10mm）的性能

表3　碎石（5～25mm）的性能

利用行星式球磨机分别对不同产地石材磨细的超细石灰石粉，按不同掺量取代水泥配制混凝土，进一步试验研究超细石灰石粉对混凝土抗压强度及拌合物性能的影响。

3　试验结果与分析

3.1不同超细石灰石粉对水泥胶砂拌合物的性能影响

采用不同材料超细石灰石粉与相同水泥在相同掺量下的胶砂强度及流动性，测出不同材料超细石灰石粉制作的水泥胶砂试件7天、28天抗压强度和抗折强度以及胶砂流动度的影响。

表4　机制砂的性能

表5　不同产地石灰岩石石粉物理性试验结果

表6　聚羧酸减水剂性能

从表7可以看出中水泥胶砂中掺入超细石灰石粉可以提高胶砂的流动度，起到一定的减水作用；在7天、28天的抗压、抗折强度中都能满足J GJ/T318-2014超细石灰石粉在混凝土中应用技术规程中7天和28天活性指数≥60，流动度比≥100的要求。在掺入超细石灰石粉的胶砂中7天的抗压强度与28天的抗压强度活性其本相同。实验表明，超细石灰石粉是一种非活性的惰性材料，它本身不参与水泥的水化，超细石灰石粉在其中主要起到微集料填充作用，增加了混凝土的密实度。

3.2不同产地超细石灰石粉对C30混凝土工作性能的影响

采用3种不同产地的超细石粉石粉按18%、23%、28%、33%掺量取代水泥，在各种材料用量不变的条件下配制混凝土。测出不同掺量的超细石粉对混凝土工作性能和强度的影响。

从表9中得出不同产地的超细石灰石粉混凝土的强度基本相同，超细石灰石粉比水泥颗粒小，一方面填充在水泥颗粒之间，改善了胶凝材料的颗粒级配；另一方面填充在界面的空隙中，使混凝土结构更为致密，提高了混凝土强度。未掺入超细石灰石粉的混凝土28天抗压强度为45.5M Pa，随着超细石灰石粉等量取代水泥量的增加，混凝土强度逐渐下降。究其原因有以下两方面：一方面，由于超细石灰石粉是一种惰性矿物材料，基本没有化学反应，等量取代水泥后，随着超细石灰石粉掺量的增加，水泥用量显著减少。混凝土体系中掺与水化反应的水泥量越少，形成的结构网络越稀疏，则会导致混凝土的强度有所下降。另一方面，许多试验研究表明加入过多的超细石灰石粉有一定的负作用，常常不能像预想的那样提高堆积密度，因为细颗粒间的吸引力会相当大，超过重力作用，使它们紧靠在一起，阻碍更细的颗粒进入其间，从而提高了胶凝材料的空隙率，减弱了骨架的作用，故对混凝土的强度有一些负面的影响。

表7　不同超细石灰石粉配制的胶砂及试验结果

表8　试验所用混凝土配合比各种原材料的用量（kg/m3）

表9　试验所用混凝土配合比工作性能

综合图1与图2表明，当超细石灰石灰掺量达到23%时，虽然混凝土的强度不是最高，但和易性最好的。混凝土拌合物的粘聚性和保水性随着超石粉掺量的增加，泌水现象随着石粉含量增加明显改善。超细石灰石粉填充在水泥颗粒之间起到微滚珠作用，减少了磨擦而改善混凝土的和易性。当超细石灰石粉掺量达到一定量值时和易性有所下降，是由于超细石灰石粉加入后必然会吸收一部分水，造成浆体的粘稠度增大，减小了混凝土的流变性能，使混凝土的流动度降低。

图1　超细石粉不同掺量对混凝土28天强度影响

图2　超细石粉不同掺量对混凝土坍落度影响

结论综上，本试验以C30混凝土为例，研究了不同产地超细石灰石粉掺量下混凝土的力学性能和工作性能，得出以下结论：

⑴不同产地超细石灰石粉同样具有优异的减水效果，能在一定程度上改善混凝土的工作性能。

⑵对于中等强度等级混凝土，在单位体积用水量相同、减水剂掺量相同的情况下，当超细石灰石粉掺量为胶凝材料用量的23%时混凝土的和易性最好。

⑶超细石灰石粉具有良好的形态效应和填充效应,表面光滑的石灰石粉颗粒分散在水泥颗粒之间，起到分散作用,促使水泥颗粒的解絮；同时部分水泥被取代,水泥的用量降低，整个体系反应速度也随之减缓，因此工作性能得到改善。

⑷超细石灰石粉填充在水泥颗粒之间，改善了胶凝材料的颗粒级配，使混凝土结构更为致密，提高了混凝土强度。●

[1]张礼华，刘来宝，周永生，刘忠详.石粉含量对机制砂混凝土力学性能与微观结构的影响[J].混凝土与水泥制品，2011，(12): 22-27.

[2]邓亮亮.超细石灰石粉掺量对中等强度等级混凝土性能的影响[J].混凝土，2014，(08):101-103.

[3]邓国才，田先忠，陈静.掺入磨细石粉对混凝土性能的影响[J].商品混凝土，2010.

[4]郭延辉.人工砂中微细石粉对混凝土质量影响的试验研究[J].甘肃水利水电技术，2011，47(9).

[5]刘小兵，朱详.石粉含量对机制砂混凝土性能的影响[J].粉煤灰，2011.23(6):29-31.

黄亚林（1982.12），男，助工，大专，湖北.大冶 ，从事混凝土相关工作。工作单位：深圳港创建材股份有限公司贵阳分公司，联系电话：13037868282