超細(xì)石灰石粉在普通混凝土中的應(yīng)用研究

黃亞林

（深圳港創(chuàng)建材股份有限公司貴陽分公司）

超細(xì)石灰石粉在普通混凝土中的應(yīng)用研究

黃亞林

（深圳港創(chuàng)建材股份有限公司貴陽分公司）

利用磨細(xì)石灰石粉分別按0%、18%、23%、28%、33%取代C30混凝土中粉煤灰的用量為研究對象，對其力學(xué)性能及工作性能進(jìn)行分析，得出超細(xì)石灰石粉摻量對中等強(qiáng)度等級混凝土在不同摻量情況下混凝土的工作性能、力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明：超細(xì)石灰石粉具有優(yōu)異的減水增塑效果，能夠改善混凝土的和易性能；不同產(chǎn)地石材磨出的石灰石粉影響混凝土的工作性能最佳摻量基本相同。

超細(xì)石灰石粉；普通混凝土；力學(xué)性能；強(qiáng)度

1　前言

貴州地區(qū)的石灰石資源儲量豐富，石灰石中CaCO3含量高，品質(zhì)好，一直是生產(chǎn)混凝土用碎石的理想首選材料。而在生產(chǎn)碎石過程中副產(chǎn)大量石粉和超細(xì)石粉，雖然石粉剛好可以充當(dāng)細(xì)骨粉取代河砂來彌補(bǔ)貴州地區(qū)的河砂匱乏難題；然而按照國標(biāo)要求，超細(xì)石粉含量應(yīng)按制在7%以內(nèi)，所以在許多地方，人們?nèi)狈Τ?xì)石粉的了解，把它認(rèn)為是一種對混凝土有害的東西，因此不能加以利用。為了獲得滿足要求的機(jī)制砂，需將機(jī)制砂水洗，這一方面需要消耗大量的水資源，因此會造成資源的浪費(fèi)；另一方面機(jī)制砂水洗后，會損耗一定的有效成分，而且這部分廢棄物難以處置。由于貴州地區(qū)夏季涼爽，導(dǎo)致電廠發(fā)電量少直接影響粉煤灰的產(chǎn)量，造成短缺，在此期間有很多混凝土公司由于搶購不到粉煤灰只能用純水泥生產(chǎn)混凝土，造成混凝土和易性和粘聚性差。為解決資源缺乏的難題以及提升混凝土的工作性能，我們對機(jī)制砂中的超細(xì)石粉取代粉煤灰進(jìn)行了實(shí)踐研究。

2　試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)原材料

⑴水泥：貴州龍里紅獅水泥廠紅獅牌42.5級普通硅酸鹽水泥。(見表1)

表1　P.O42.5水泥的性能

⑵碎石：由貴陽港灣新型建材有限公司生產(chǎn)的兩個(gè)最大粒徑不同的大小石子復(fù)合而成。(見表2、表3)

⑶機(jī)制砂：由貴陽港灣新型建材有限公司生產(chǎn)的石灰?guī)r機(jī)制砂。(見表4)

⑷超細(xì)石灰石粉：不同產(chǎn)地石灰?guī)r石通過行星式球磨機(jī)磨成的超細(xì)石粉。(見表5)

⑸減水劑：山東盛強(qiáng)SQ-3聚羧酸減水劑。(見表6)

2.2試驗(yàn)方法

分別按GB/T 14684《建設(shè)用砂》和J GJ 52《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢測方法標(biāo)準(zhǔn)》測定堆積密度、空隙率、級配和細(xì)度模數(shù)；分別按GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》；分別按GB/T1345《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法 篩析法》檢測水泥細(xì)度；分別按GB/T1346《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》測定稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性；分別按GB/T17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》測定水泥的膠砂強(qiáng)度，試驗(yàn)尺寸為40m m×40m m×160m m的棱柱試體；GB/T2419《水泥膠砂流動(dòng)測定方法》測定水泥膠砂流動(dòng)度；GB/T50081《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測定混凝土工作性能和力學(xué)性能，試驗(yàn)尺寸為100m m× 100m m×100m m，修正系數(shù)為0.95。

表2　碎石（5～10mm）的性能

表3　碎石（5～25mm）的性能

利用行星式球磨機(jī)分別對不同產(chǎn)地石材磨細(xì)的超細(xì)石灰石粉，按不同摻量取代水泥配制混凝土，進(jìn)一步試驗(yàn)研究超細(xì)石灰石粉對混凝土抗壓強(qiáng)度及拌合物性能的影響。

3　試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1不同超細(xì)石灰石粉對水泥膠砂拌合物的性能影響

采用不同材料超細(xì)石灰石粉與相同水泥在相同摻量下的膠砂強(qiáng)度及流動(dòng)性，測出不同材料超細(xì)石灰石粉制作的水泥膠砂試件7天、28天抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度以及膠砂流動(dòng)度的影響。

表4　機(jī)制砂的性能

表5　不同產(chǎn)地石灰?guī)r石石粉物理性試驗(yàn)結(jié)果

表6　聚羧酸減水劑性能

從表7可以看出中水泥膠砂中摻入超細(xì)石灰石粉可以提高膠砂的流動(dòng)度，起到一定的減水作用；在7天、28天的抗壓、抗折強(qiáng)度中都能滿足J GJ/T318-2014超細(xì)石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程中7天和28天活性指數(shù)≥60，流動(dòng)度比≥100的要求。在摻入超細(xì)石灰石粉的膠砂中7天的抗壓強(qiáng)度與28天的抗壓強(qiáng)度活性其本相同。實(shí)驗(yàn)表明，超細(xì)石灰石粉是一種非活性的惰性材料，它本身不參與水泥的水化，超細(xì)石灰石粉在其中主要起到微集料填充作用，增加了混凝土的密實(shí)度。

3.2不同產(chǎn)地超細(xì)石灰石粉對C30混凝土工作性能的影響

采用3種不同產(chǎn)地的超細(xì)石粉石粉按18%、23%、28%、33%摻量取代水泥，在各種材料用量不變的條件下配制混凝土。測出不同摻量的超細(xì)石粉對混凝土工作性能和強(qiáng)度的影響。

從表9中得出不同產(chǎn)地的超細(xì)石灰石粉混凝土的強(qiáng)度基本相同，超細(xì)石灰石粉比水泥顆粒小，一方面填充在水泥顆粒之間，改善了膠凝材料的顆粒級配；另一方面填充在界面的空隙中，使混凝土結(jié)構(gòu)更為致密，提高了混凝土強(qiáng)度。未摻入超細(xì)石灰石粉的混凝土28天抗壓強(qiáng)度為45.5M Pa，隨著超細(xì)石灰石粉等量取代水泥量的增加，混凝土強(qiáng)度逐漸下降。究其原因有以下兩方面：一方面，由于超細(xì)石灰石粉是一種惰性礦物材料，基本沒有化學(xué)反應(yīng)，等量取代水泥后，隨著超細(xì)石灰石粉摻量的增加，水泥用量顯著減少?；炷馏w系中摻與水化反應(yīng)的水泥量越少，形成的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)越稀疏，則會導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度有所下降。另一方面，許多試驗(yàn)研究表明加入過多的超細(xì)石灰石粉有一定的負(fù)作用，常常不能像預(yù)想的那樣提高堆積密度，因?yàn)榧?xì)顆粒間的吸引力會相當(dāng)大，超過重力作用，使它們緊靠在一起，阻礙更細(xì)的顆粒進(jìn)入其間，從而提高了膠凝材料的空隙率，減弱了骨架的作用，故對混凝土的強(qiáng)度有一些負(fù)面的影響。

表7　不同超細(xì)石灰石粉配制的膠砂及試驗(yàn)結(jié)果

表8　試驗(yàn)所用混凝土配合比各種原材料的用量（kg/m3）

表9　試驗(yàn)所用混凝土配合比工作性能

綜合圖1與圖2表明，當(dāng)超細(xì)石灰石灰摻量達(dá)到23%時(shí)，雖然混凝土的強(qiáng)度不是最高，但和易性最好的?；炷涟韬衔锏恼尘坌院捅Ｋ噪S著超石粉摻量的增加，泌水現(xiàn)象隨著石粉含量增加明顯改善。超細(xì)石灰石粉填充在水泥顆粒之間起到微滾珠作用，減少了磨擦而改善混凝土的和易性。當(dāng)超細(xì)石灰石粉摻量達(dá)到一定量值時(shí)和易性有所下降，是由于超細(xì)石灰石粉加入后必然會吸收一部分水，造成漿體的粘稠度增大，減小了混凝土的流變性能，使混凝土的流動(dòng)度降低。

圖1　超細(xì)石粉不同摻量對混凝土28天強(qiáng)度影響

圖2　超細(xì)石粉不同摻量對混凝土坍落度影響

結(jié)論綜上，本試驗(yàn)以C30混凝土為例，研究了不同產(chǎn)地超細(xì)石灰石粉摻量下混凝土的力學(xué)性能和工作性能，得出以下結(jié)論：

⑴不同產(chǎn)地超細(xì)石灰石粉同樣具有優(yōu)異的減水效果，能在一定程度上改善混凝土的工作性能。

⑵對于中等強(qiáng)度等級混凝土，在單位體積用水量相同、減水劑摻量相同的情況下，當(dāng)超細(xì)石灰石粉摻量為膠凝材料用量的23%時(shí)混凝土的和易性最好。

⑶超細(xì)石灰石粉具有良好的形態(tài)效應(yīng)和填充效應(yīng),表面光滑的石灰石粉顆粒分散在水泥顆粒之間，起到分散作用,促使水泥顆粒的解絮；同時(shí)部分水泥被取代,水泥的用量降低，整個(gè)體系反應(yīng)速度也隨之減緩，因此工作性能得到改善。

⑷超細(xì)石灰石粉填充在水泥顆粒之間，改善了膠凝材料的顆粒級配，使混凝土結(jié)構(gòu)更為致密，提高了混凝土強(qiáng)度。●

[1]張禮華，劉來寶，周永生，劉忠詳.石粉含量對機(jī)制砂混凝土力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)的影響[J].混凝土與水泥制品，2011，(12): 22-27.

[2]鄧亮亮.超細(xì)石灰石粉摻量對中等強(qiáng)度等級混凝土性能的影響[J].混凝土，2014，(08):101-103.

[3]鄧國才，田先忠，陳靜.摻入磨細(xì)石粉對混凝土性能的影響[J].商品混凝土，2010.

[4]郭延輝.人工砂中微細(xì)石粉對混凝土質(zhì)量影響的試驗(yàn)研究[J].甘肅水利水電技術(shù)，2011，47(9).

[5]劉小兵，朱詳.石粉含量對機(jī)制砂混凝土性能的影響[J].粉煤灰，2011.23(6):29-31.

黃亞林（1982.12），男，助工，大專，湖北.大冶 ，從事混凝土相關(guān)工作。工作單位：深圳港創(chuàng)建材股份有限公司貴陽分公司，聯(lián)系電話：13037868282