东莞市永佳混凝土有限公司 523000
摘要：在混凝土的配制比中掺入各种不同的废弃材料或工业副产品制成具有优良耐久性、高强度的高性能混凝土，从环保、经济、技术等方面来说都是具有重要意义的。在高性能混凝土的配制中，会掺入两种或两种以上的矿物细掺料加上外加剂，从而达到进一步改善性能和取得某方面的特性的目的。复合细掺料可以增加掺入量，多掺多代，节约熟料，它不仅可以减少CO2等温室气体的排放量，而且还会净化环境等多方面的好处。
关键词：石灰石粉；粉煤灰；强度；耐久性
前言：
混凝土是一种常见的工程复合材料，也是当今土木工程中用途最广泛，用量最大的建筑材料之一，被广泛应用于各种军用和民用的建筑、防护工事，及隧道工程。粉煤灰由于独有的特性，在现代混凝土中已成为一种常用的掺合料，但是我国部分地区优质粉煤灰供应紧缺，尤其是西南地区这一情况更为突出，粉煤灰的远距离运输将提高混凝土的生产成本，寻找一种可就近取材、质优价廉的新型矿物掺合料迫在眉睫。目前，已有大量用磨细石灰石粉配制早强、高强混凝土的研究，结果表明石灰石粉也是一种经济、实用的掺合料，但其大量的推广应用却受到了一定的限制。开发超细石灰石粉混凝土复合矿物掺合料，既有技术优势和潜在的巨大市场，又可以推进石料加工企业走上有利于生态和环境保护的可持续发展道路，其经济意义、社会意义不言而喻。
一、概述
（1）混凝土的抗渗性能影响到混凝土的寿命及其耐久性，为保证混凝土结构的承载能力和安全使用寿命，混凝土抗渗性研究就不容忽视。矿物掺合料对混凝土抗渗性能有重要影响，研究粉煤灰、石灰石粉等对混凝土抗渗性能影响具有重要意义。研究混凝土的抗氯离子扩散系数来研究石灰石粉对混凝土抗氯离子渗透性影响。石灰石粉对混凝土抗氯离子渗透性不利，随石灰石粉掺量增加，混凝土抗氯离子渗透性能越差。粉煤灰由于对氯离子具有较强的物理吸附和化学固结作用，能有效提高混凝土抗氯离子渗透性能，掺粉煤灰混凝土的氯离子扩散系数随粉煤灰掺量的增加先减小后增大，粉煤灰掺量30%时，氯离子扩散系数最小。
（2）石灰石粉资源丰富，加以利用不仅可以降低成本，还可以保护环境，但由于石灰石粉对混凝土耐久性多为不利，而粉煤灰能改善混凝土的耐久性，但粉煤灰最近几年由于用量急剧增加，出现供不应求的局面。如果将粉煤灰与石灰石粉双掺到混凝土中，不仅可以缓解粉煤灰紧缺的矛盾，还可以降低石灰石粉对混凝土耐久性不利的影响。对于石灰石粉与粉煤灰双掺对混凝土抗氯离子渗透性能影响研究较少，肖佳等人[6]的研究认为石灰石粉混凝土中掺入粉煤灰能明显改善混凝土抗氯离子渗透性，石灰石粉掺量为20%的混凝土，粉煤灰掺量为20%时，其抗氯离子渗透性能最好。
（3）由于大多数研究都是通过电通量法来评价混凝土抗氯离子渗透性能，而电通量法作为评价混凝土抗氯离子渗透性能又有一定的缺陷，同时由于石灰石粉与粉煤灰双掺对混凝土抗渗性研究不多，本文实验方法虽用电通量法，但将该方法作为评价混凝土抗渗性而不是混凝土抗氯离子渗透性能指标。实验通过研究石灰石粉掺量、细度、变水胶比等方法来研究石灰石粉与粉煤灰对混凝土抗渗性能影响。
二、混凝土中加入粉煤灰的影响
混凝土中加入粉煤灰主要会产生三方面的基本效应，分别为：形态、活性以及微集料三种基本效应。（1）形态效应：该种效应主要是物理特性，即粉煤灰的细度、颗粒形状以及级配作用。粉煤灰大多经过高温熔融处理，因而其形态大多为玻璃微粒。该种粉煤灰的质地较为细密，且颗粒较为光滑、级配较为合理，因而能够在混凝土搅拌中对材料进行润滑，该作用同减水剂作用相类似，能够提高水泥材料的和易性，通过用水量的降低，对材料密实度予以提高。（2）活性效应：该种效应又被称作火山灰效应，将粉煤灰掺合到混凝土材料中不但能够作为细骨料使用，同时还具有胶凝剂的作用，该种效应能够充分证明粉煤灰可以替代水泥成为另一种凝胶材料。（3）微集料效应：作为细骨料的粉煤灰均匀分布于水泥中，能够有效避免水泥颗粒之间出现的粘聚现象，使其尽量处于分散状态，用以提高混凝土密实度。另外，粉煤灰能够填补水化水泥颗粒缝隙，用以改善材料微观结构。以上三种效应合称粉煤灰效应，粉煤灰对于水泥材料微孔结构的改善以及对骨料同胶凝材料界面区的改善都是通过上述效应产生作用的。混凝土的耐久性主要受到了过渡区特征以及材料微粒空隙结构影响，因而粉煤灰的掺入能够有效提高其材料的耐久度。
高性能混凝土中掺入20%粉煤灰或15%粉煤灰+10%矿粉，可降低混凝土水化热14%和17%，降低绝热温升值11%（接近7℃）、14%（接近10℃），有利于温控防裂。混凝土绝热温升在1，5天内上升迅速，之后趋于平缓，1，5天绝热温升值即达到最终绝热温升值的95%以上。（见图1、2）
三、混凝土中加入石灰石粉的影响
石灰石粉对混凝土强度的影响主要通过三大效应来表现，其中加速水化效应和活性效应主要表现在早期。加速水化效应中，石灰石粉充当了成核基体，等质量的石灰石粉细度越大，颗粒含量越多，能提供的成核基体也越多，因此加速水化效应越明显，早期强度越高。28天时，大部分水泥水化完成，但石灰石粉的活性效应还没有完全发挥，石灰石粉取代了水泥，实际上是增大了有效水灰比，因此石灰石粉混凝土28天抗压强度要低于普通混凝土。28天后，细度对混凝土强度的贡献将不再起主导作用，甚至可以忽略不计。随着细度的增大，其比表面积越大，浆体含量增加，包裹粉体材料的水膜将减少，由此表现为，混凝土坍落度的增大和浆体流动性的减小，集料表面的空隙将无法填充，过渡区强度削弱，当细度达到一定值时，直接影响到后期强度发展。研究表明，石灰石粉对混凝土抗压强度的贡献主要是对早期强度的贡献，当掺量相同时，颗粒越细其颗粒含量越多，能提供的成核基体越多，加速水化效应和活性效应越明显，填充效应也越显著，因此对早期强度越有利。当细度不大于LP2等级时，石灰石粉对后期强度的贡献也较大，细度为LP3等级对后期强度不利。细度为LP2等级的石灰石粉对混凝土的劈裂抗拉能力最有利。相对于其他两个等级的石灰石粉而言，采用LP2等级的石灰石粉将能保证混凝土各龄期的强度要求。石灰石粉的细粉含量要大于水泥，用部分石灰石粉取代水泥，将能使水泥的颗粒级配得到改善，使粉体材料更密实，因此对水泥基材料的性能产生有利影响。但是当掺量过大时，细粉含量过大，会得到适得其反的效果。无论是石灰石粉的加速水化效应还是活性效应，水泥都是反应物之一，因此，石灰石粉的加速水化效应和活性效应与水泥的量存在一个最佳的比例关系，小于这个比例，石灰石粉的加速水化效应和活性效应并不能完全发挥，但是由于水泥的量充足，因此对水泥基材料的性能不会产生不利影响；大于这个比例，尽管石灰石粉的加速水化效应和活性效应可以充分发挥，但是反应物水泥不足，多余的石灰石粉不能水化，从而对水泥基材料的性能产生不利影响。
结束语
基于粉煤灰效应，在混凝土材料中适当加入一定量的粉煤灰能够有效提高材料密实度，改善材料结构，减小材料碱含量，并增强混凝土材料相关抗性。在此需要进一步强调，只能通过使用低钙粉煤灰才能对混凝凝土的抗碱骨料性以及抗硫酸盐侵蚀性予以提高。粉煤灰的加入并非是越多越好，其掺入量存在一个最佳值，以该值为界限，材料的抗Cl离子渗透性随着粉煤灰加入量的提升而出现先增加后减小的现象；而混凝土材料抗硫酸盐侵蚀的性能则是随着粉煤灰加入量的增加而不断的增加，通过试验，其掺入量在50%以下效果较好。随着石灰石粉掺量比例的增加，使混凝土坍落度损失从105mm降到10mm，明显改善双掺石灰石粉和粉煤灰混凝土的工作性。相同胶凝材料用量时，随着石灰石粉相对于低品位粉煤灰量的增加，对混凝土的早期强度并没有影响，但会使长期强度的增长率略有降低，但幅度不大。
参考文献：
[1]李根培，磨细石灰石粉配制超早强、高强混凝土的研究，2016，2
[2]邢世海，超掺粉煤灰混凝土耐久性研究与应用，2013，6
[3]苏建新，超磨细石灰石粉掺合料混凝土性能的研究，2014，7
[4]耿雷，高密实混凝土耐久性试验研究，2014，11
[5]阎培渝，石灰石粉在复合胶凝材料水化中的作用机理，2015，9
论文作者:邓良道
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签：石灰石论文; 混凝土论文; 粉煤灰论文; 效应论文; 水化论文; 材料论文; 水泥论文; 《基层建设》2018年第2期论文;