淺談粉煤灰與石灰石粉的耦合作用對混凝土的影響

顧 聰

（鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院， 江蘇 鹽城 224000）

0 引言

隨著國家對節(jié)能環(huán)保的提倡以及建筑工程對高強(qiáng)高性能混凝土的需求不斷提高，混凝土中摻加礦物摻合料來滿足工程要求，已經(jīng)成為了一種常用方法。粉煤灰的摻入，可有效的改善混凝土的和易性，增加其可泵性，且還可以節(jié)約大量水泥、水量及細(xì)骨料；減少了混凝土的徐變；減少水化熱、熱能膨脹性；提高混凝土抗?jié)B能力、增加混凝土的修飾性。然而，早期大體積粉煤灰混凝土因?yàn)樗療嵋鸬臏囟茸冃魏妥陨湛s變形受到外部約束，會產(chǎn)生較大的約束拉應(yīng)力，導(dǎo)致大體積粉煤灰混凝土的早期抗拉強(qiáng)度發(fā)展比較緩慢，強(qiáng)度值偏低，造成開裂，且工程所需的優(yōu)質(zhì)粉煤灰供應(yīng)不足，不但提高了材料的使用陳本，還影響了施工的穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段石灰石粉已大量用于高強(qiáng)度、早強(qiáng)的混凝土中。結(jié)果表明石灰石粉也是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的摻合料，但其在大摻量粉煤灰混凝土中對混凝土產(chǎn)生的影響有待研究。超細(xì)石灰石粉的開發(fā)既符合生態(tài)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展道路，因此，具有巨大市場，其經(jīng)濟(jì)意義、社會意義不言而喻。因此，研究石灰石粉在大摻量粉煤灰混凝土中的最優(yōu)摻量及細(xì)度正是為了解決這個問題。

混凝土施工中采用綠色礦物摻合料這一做法得到了越來越廣發(fā)的關(guān)注，其中石灰石粉最為關(guān)注。石灰石粉取代部分水泥能改善大摻量粉煤灰混凝土抗拉、抗?jié)B的性能，極大的緩解了礦產(chǎn)資源短缺壓力，并能降低成本、保護(hù)環(huán)境。本文總結(jié)了粉煤灰與石灰石粉對混凝土力學(xué)性能與耐久性能的影響，為后期研究奠定了一定的基礎(chǔ)。

1 力學(xué)性能的影響

Burak Felekoglu 等人[1]研究結(jié)果表明，單摻石灰石粉的混凝土試件在28d 抗壓強(qiáng)度明顯低于粉煤灰與石灰石復(fù)摻試件。Bulent.Asim olgun[2]通過研究得出，石灰石粉與粉煤灰復(fù)摻情況下不僅能提高混凝土抗壓強(qiáng)度，還能改善混凝土的工作性能。劉數(shù)華[3]基于試驗(yàn)得出，水泥、粉煤灰與石灰石粉體系中，單摻粉煤灰混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度低于單摻石灰石粉試塊，但復(fù)摻的石灰石試塊強(qiáng)度最高。Elkhadiri 等人[4]發(fā)現(xiàn)石灰石粉與粉煤灰的最有配合比（7%、14%），其孔隙結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定和力學(xué)性能最好。楊夢卉[5]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)粉煤灰與石灰石粉占膠凝材料60%（其中石灰石粉取代50%的粉煤灰），石灰石粉促進(jìn)水泥早期水化，且粉煤灰與石灰石粉在水泥后期的火山灰及填充效應(yīng)，耦合作用下使混凝土獲得更好的力學(xué)性能。邸云菲通過正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：大摻量粉煤灰混凝土中摻入石灰石粉時其強(qiáng)度降低，適當(dāng)提高養(yǎng)護(hù)問題能提高早期性能[6]?；谏鲜鲅芯堪l(fā)現(xiàn)，當(dāng)粉煤灰與石灰石復(fù)摻到水泥基材料中，加速水泥早期水化過程，明顯的提高水泥基材料的力學(xué)性能，但存在一個最佳配合比。

2 耐久性能的影響

混凝土摻入一定量的石灰石粉后，骨料和膠凝材料之間的空隙明顯減少，骨料與膠凝材料之間的堆積效應(yīng)得到了提高，使得水泥基材料的臨界孔徑及總孔隙率減小，從而混凝土的過渡區(qū)更加密實(shí)，提高了抗氯離子滲透性。Li 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，混凝土材料中摻入少量的石灰石粉時，摻量的增加能有效的提高抗氯離子滲透性能，且石灰石粉粒徑更小時表現(xiàn)更好的填充效應(yīng)，抗氯離子滲透性能有更好的提升[8]。除填充效應(yīng)外，石灰石粉可與水泥中鋁相生成碳鋁酸鹽，碳鋁酸鹽可有效的填充混凝土中的空隙，從而提高抗氯離子性能[9]。Zhang 等[10]研究發(fā)現(xiàn)粉煤灰混凝土的抗氯離子滲透性能及抗碳化性能高于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下的普通混凝土。 Lollini 等[11]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混凝土中摻入15%石灰石粉時，其抗凍性及抗氯離子滲透性能明顯降低，且當(dāng)摻入達(dá)到30%時更為明顯。 朱曉文等[12]利用線性回歸對試驗(yàn)測得的氯離子擴(kuò)散系數(shù)（電導(dǎo)率法）開展分析，從而建立了多因素（水膠比、摻量、養(yǎng)護(hù)時間）的氯離子擴(kuò)散系數(shù)線性預(yù)測模型。殷惠光等[13]對比了普通混凝土和海砂混凝土的NEL 數(shù)據(jù)，并進(jìn)行回歸分析，建立了多因素（水膠比、摻量、養(yǎng)護(hù)時間）的氯離子擴(kuò)散系數(shù)線性預(yù)測模型。薛文[14]收集了大量的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行逐步回歸方法，考慮了各種材料的摻量（礦粉、粉煤灰、膠凝材料、粉煤灰）、阻銹劑用量等多種因素，得出了多元非線性預(yù)測模型。楊綠峰等[15]收集了大量的關(guān)于混凝土電通量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并開展了不同礦物摻合料混凝土的RCM，對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性回歸分析，建立了氯離子擴(kuò)散系數(shù)與電通量的非線性預(yù)測模型。武京[16]等人研究了粉煤灰與石灰石復(fù)摻后對混凝土耐久性影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：摻入適量石灰石時，混凝土耐久性不會降低，當(dāng)摻量多大時，將降低其性能。

3 結(jié)論

（1）粉煤灰與石灰石粉在一定配合比下能有效的提高混凝土的抗壓強(qiáng)度；

（2）當(dāng)摻入水泥基材料中的石灰石粉摻量及細(xì)度過大時將降低氯離子抗?jié)B透性能，其主要原因是摻入過量的石灰石粉在水泥基材料中體現(xiàn)稀釋作用，細(xì)度過大無法有效的填充膠凝材料顆粒和骨料的空隙之間，降低水泥基材料氯離子抗?jié)B性能；

（3）混凝土的抗氯離子滲透性能隨著粉煤灰與石灰石摻入能得到很好的提升，且存在一個最優(yōu)的摻入量。