磨細(xì)石灰?guī)r石粉作為RCC混凝土摻合料的運(yùn)用

劉倫軍

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 概 述

石粉是指石灰?guī)r或其他原巖經(jīng)機(jī)械加工后的小于0.16mm的微細(xì)顆粒。其作為摻和料在碾壓混凝土中的應(yīng)用也越來越受到人們的重視,現(xiàn)在石粉已成為碾壓混凝土不可缺少的組成部分,人工砂中石粉含量的高低直接影響碾壓混凝土拌和物性能。人們對(duì)石粉含量的認(rèn)識(shí)越來越清楚,石粉含量為18%左右時(shí),碾壓混凝土拌和物性能顯著改善,且可進(jìn)一步提高,小于0.08mm的微石粉已成為碾壓混凝土摻和料的重要組成部分，在粉煤灰相對(duì)匱乏的地區(qū),以石粉代替部分粉煤灰應(yīng)用于碾壓混凝土,既可以降低工程造價(jià),又可以保護(hù)環(huán)境,還可以降低混凝土的溫升,提高碾壓混凝土的和易性和可碾性,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,且對(duì)提高大體積碾壓混凝土的抗裂性具有重要意義。本文以甘再水電站工程為依托，針對(duì)甘再工程碾壓混凝土壩施工特點(diǎn)，采用石灰?guī)r石粉（S）和粉煤灰（F）復(fù)摻作為碾壓混凝土摻合料應(yīng)用于工程施工中進(jìn)行石粉的應(yīng)用研究。

2 石灰?guī)r石粉物理化分析

石灰?guī)r經(jīng)破碎到一定粒徑后，采用雷蒙機(jī)或棒磨機(jī)加工成的粒徑小于80 μm的粉狀物料，其外觀呈青灰色或灰白色。

石灰?guī)r石粉特性:

石灰?guī)r石粉的物理性質(zhì)：松散容重＜1100kg/m3，比重跟母巖接近：2.7左右。需水量比101%～105%，滿足我國Ⅱ級(jí)粉煤灰對(duì)需水比的控制要求。細(xì)度可根據(jù)混凝土技術(shù)要求、加工成本經(jīng)濟(jì)分析及使用要求進(jìn)行合理控制。本次試驗(yàn)使用的石粉其45μm方孔篩篩余為23%，比表面積373cm2/g。

石灰?guī)r石粉化學(xué)成分如表1：石灰?guī)r石粉的化學(xué)成分主要與母巖的特性有關(guān)，主要以CaO、SiO2成分為主，兩者的含量在55%以上。

原材料檢測(cè)：

（1）水泥品質(zhì)檢測(cè)。

本次試驗(yàn)采用柬埔寨貢布水泥廠生產(chǎn)的“K”牌硅酸鹽TYPEⅠ型水泥，其水泥物理檢驗(yàn)成果如表2；檢測(cè)結(jié)果表明，物理性能均能滿足GB175-2007中國水泥標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）粉煤灰。

試驗(yàn)用粉煤灰為廣西田東電廠粉煤灰，根據(jù)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1956-2005）檢驗(yàn)，其品質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果見表3，從檢驗(yàn)結(jié)果來看：滿足GB/T1956-2005Ⅱ級(jí)灰標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 石粉化學(xué)成份分析 %

表2 水泥物理性能檢測(cè)成果表

表3 粉煤灰品質(zhì)試驗(yàn)成果表

（3）砂石骨料。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)使用的砂石骨料為左岸砂石系統(tǒng)生產(chǎn)的人工骨料，試驗(yàn)用砂的細(xì)度模數(shù)為2.80，屬中砂，石粉含量14.29%。能基本滿足碾壓混凝土用砂的要求；砂、石的檢測(cè)成果分別見表4、表5。

表4 砂檢測(cè)成果表

表5 粗骨料（石）檢測(cè)成果表

（4）外加劑。

試驗(yàn)采用的外加劑有四川長安GK-4A碾壓型緩凝高效減水劑，湖南騰達(dá)科技TG-1引氣劑。根據(jù)《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》（DL/T5100-1999）檢測(cè)結(jié)果列于表6。

表6 外加劑品質(zhì)檢測(cè)成果表

3 磨細(xì)石粉作為碾壓混凝土摻合料試驗(yàn)

3.1 復(fù)合摻合料對(duì)混凝土拌和物的影響

試驗(yàn)采用摻合料（S）單摻50%，復(fù)摻S（40%）F（20%）粗骨料級(jí)配40：30：30，GK-4A摻量1.2%，TG-1摻量20/萬，混凝土Vc值控制（3～10）s.試驗(yàn)成果見表7。

表7 碾壓混凝土拌和物性能試驗(yàn)成果

3.2 碾壓混凝土拌和物力學(xué)性能試驗(yàn)（表8）

表8 碾壓混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)成果

表7和表8試驗(yàn)結(jié)果表明：單摻S（50%）比混摻S（40%）F（20%），其混凝土單位用水量增加5kg/m3，而后期（180d）抗壓強(qiáng)度大致相同，極限拉伸值稍大。還凝結(jié)時(shí)間在緩凝高效減水劑1.2%的摻量條件下，可以滿足現(xiàn)有施工條件下對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的要求，混凝土的振實(shí)容重達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這就說明石粉為惰性混合材，對(duì)混凝土的后期強(qiáng)度貢獻(xiàn)很小，但充分磨細(xì)的石粉，由于它具有微集料填充效應(yīng)，對(duì)混凝土的早期強(qiáng)度影響接近粉煤灰。

3.3 碾壓混凝土拌和物熱學(xué)性能試驗(yàn)

由于甘再工程所在地區(qū)是柬埔寨最濕潤的地區(qū)之一，因此考查碾壓混凝土的熱學(xué)性能，特別是絕熱溫升值顯得尤為重要。從試驗(yàn)結(jié)果來看，水膠比0.60、F20%與S40%的碾壓混凝土28d絕熱溫升為13.68℃；水膠比0.55，全摻S50%，28d絕熱溫升為17.40℃，碾壓混凝土絕熱溫升試驗(yàn)成果見表9。

表9 碾壓混凝土絕熱溫升試驗(yàn)成果表

3.4 碾壓混凝土干縮試驗(yàn)

試驗(yàn)采用摻合料（S）單摻50%，復(fù)摻S（40%）F（20%）粗骨料級(jí)配40∶30∶30，GK-4A摻量1.2%，TG-1摻量20/萬，混凝土Vc值控制（3～10）s。碾壓混凝土干縮試驗(yàn)結(jié)果列于表10。試驗(yàn)結(jié)果表明：單摻石粉的碾壓混凝土比混摻石粉和煤灰的干縮值要大。

3.5 碾壓混凝土自身體積變形試驗(yàn)

本次選用兩個(gè)不同混合材摻量的配合比進(jìn)行碾壓混凝土自生體積變形試驗(yàn)，用以比較不同摻和料對(duì)混凝土自生體積變形的影響，分析變形特性，試驗(yàn)結(jié)果列于表11。

表10 碾壓混凝土干縮試驗(yàn)試驗(yàn)成果表

表11 碾壓混凝土自生體積變形性檢測(cè)結(jié)果表

試驗(yàn)結(jié)果表明：碾壓混凝土在單摻50%石粉和雙摻煤灰20%、石粉40%的情況下，兩者相比，自身體積變形無顯著變化，呈膨脹型，早期隨著齡期的增長而增長，42d后趨于穩(wěn)定。

3.6 碾壓混凝土耐久性試驗(yàn)成果

碾壓混凝土耐久性試驗(yàn)結(jié)果列于表12。試驗(yàn)結(jié)果表明:碾壓混凝土在單摻50%石粉和雙摻煤灰20%、石粉40%的情況下，90d抗?jié)B等級(jí)均超過W4，抗凍等級(jí)達(dá)到F50次。

3.7 試驗(yàn)小結(jié)

（1）試驗(yàn)所用貢布KTC水泥為早強(qiáng)型水泥，該水泥的突出特點(diǎn)是早期強(qiáng)度發(fā)展快、水化熱高、溫升快。田東粉煤灰達(dá)到我國Ⅱ級(jí)粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)。

（2）碾壓混凝土摻40%石粉和20%粉煤灰，90d到180d強(qiáng)度增長系數(shù)可達(dá)1.24，全摻50%石粉的混凝土前期強(qiáng)度發(fā)展較快，90d齡期后的后期強(qiáng)度基本無增長。極限拉身值在28d時(shí)達(dá)到0.57×10-4，說明摻石粉全部替代煤灰，對(duì)混凝土后期強(qiáng)度發(fā)展無顯著貢獻(xiàn)。

（3）碾壓混凝土水膠比0.60、煤灰20%與石粉40%混摻，28d絕熱溫升為13.68℃；水膠比0.55，全摻石粉50%，28d絕熱溫升值為17.40℃；90d抗?jié)B等級(jí)均超過W4，抗凍滿足F50次的要求。

（4）自身體積變形試驗(yàn)表明，碾壓混凝土在單摻50%石粉和雙摻煤灰20%、石粉40%的情況下，兩者相比，自身體積變形無顯著變化，呈膨脹型，早期隨著齡期的增長而增長，42d后趨于穩(wěn)定。單摻石粉比雙摻石粉和煤灰的干縮值要大。

4 磨細(xì)石粉作碾壓混凝土摻和料在柬埔寨甘再水電站工程的實(shí)際運(yùn)用

正在施工的柬埔寨甘再水電站EL58～EL82工程，采用粉煤灰（F）和石灰石磨細(xì)石粉（S）各50%作為碾壓混凝土摻合料應(yīng)用在大壩工程的施工中，目前已經(jīng)鋪筑混摻SF的碾壓混凝土約39萬m3，節(jié)省工程投資1.89萬美元。所使用的工程施工配合比列于表13，拌合機(jī)口隨機(jī)取樣的混凝土試件抗壓強(qiáng)度列于表14。

表12 混凝土抗凍和抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果

5 石粉用作碾壓混凝土摻和料在柬埔寨甘再水電站經(jīng)濟(jì)性分析

柬埔寨甘再水電站大壩工程C18010碾壓混凝土，采用供應(yīng)甘再電站的中國廣西田東粉煤灰、泰國粉煤灰與當(dāng)?shù)貫憸娼旧a(chǎn)的石灰?guī)r石粉進(jìn)行比價(jià)分析。若采用全摻粉煤灰：水泥用量為46kg/m3，煤灰85kg/m3；混摻石粉與煤灰：水泥48kg/m3，煤灰與石粉各為36kg/m3；全摻石粉：水泥與石粉各70kg/m3。C18010碾壓混凝土方量為593854m3，膠凝材料單價(jià)列于表15。以目前供應(yīng)甘再電站的廣西田東電廠粉煤灰進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，經(jīng)濟(jì)對(duì)照表見表16。

表13 甘再電站工程RCC混凝土混摻石粉施工配合比表

表14 甘再電站工程RCC混凝土混摻石粉機(jī)口取樣抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表

表15 甘再電站混凝土膠凝材料單價(jià) 美元/t

說明：

（1）若采用石灰?guī)r石粉部分替代粉煤灰，即方案2、可節(jié)余工程投資698.67-534.15=164.52萬美元；

（2）若采用石灰?guī)r石粉全部替代粉煤灰，即方案3可節(jié)余工程投資698.67-536.64=162.03萬美元；

表16 甘再電站混凝土摻和料經(jīng)濟(jì)分析比較

6 結(jié)語

綜上所述，石灰?guī)r石粉用作混凝土摻合料在柬埔寨甘再水電站工程上作為摻合料使用技術(shù)上是可行的也是非常經(jīng)濟(jì)的。使用石灰?guī)r石粉替代粉煤灰用作混凝土摻合料，不但可以解決水電工程上的灰源短缺問題，還可獲得技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面的綜合效益，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。