广东省建筑材料研究院
摘要：本文阐述了在实验的基础上，用石灰石粉作为主要掺和料，达到用较低的水泥用量配制高强混凝土，并对其工作性能、力学性能作了研究。
关键词：混凝土；石灰石粉；工作性能；力学性能
1、前言
高强混凝土具有比普通混凝土更高的强度、更好的耐久性，这不仅是对传统混凝土的重大突破，而且在节能、节料、工程经济、劳动保护以及环境等方面都具有重要意义。
在生产石灰岩粗集料和机制砂时形成的大量的石粉，这些石粉一般不会再加以利用，而是废弃丢掉，既造成资源的浪费又形成对环境的污染。为了充分利用自然资源，减小废弃石粉对环境污染，，提出利用石灰石粉做混凝土的掺和料加以使用和研究。
本文对石灰石粉掺加到混凝土中引起的工作性能、力学性能的改善和变化进行了研究，并对石灰石粉的不同掺加方法、不同掺量对混凝土各种性能的改变进行了研究和探讨。
2、实验内容
2.1实验原材料
（1）水泥
采用珠江水泥厂生产的52.5R普通硅酸盐水泥，其化学成分见表2-1，物理性能见表2-2。
（2）细集料
采用西江中砂，细度模数2.8，表观密度2.70g/cm3，堆积密度1.76g/cm3，含水率0.61%。
（3）粗集料
采用肇庆石灰岩碎石，最大粒径Dmax=20mm，为5mm～20mm的连续级配，压碎指标10.3%，表观密度2.90g/㎝3。
（4）石灰石粉
清远石灰岩机制砂，用双筒振动球磨机分别磨细至比表面积为9000㎝2/g。（KBS—2型自动比表面积测定仪测定）其化学成分见表2-1.
（5）外加剂
氨基磺酸系高效减水剂：一点利外加剂厂生产。
（6）水
采用试验室自来水。
2.2实验方法
（1）混凝土搅拌、成型、养护
1）混凝土搅拌
采用60L强制式混凝土搅拌机，投料顺序及搅拌制度如下：粗骨料+细骨料+胶结材（干拌半分钟）+水（湿拌2分钟）+减水剂（拌4分钟）——卸料；混合料拌制好后卸至地板上成型。
2）试件成型
在成型工位，先按标准方法测定混凝土的塌落度，测定完毕，振动密实成型。
3）养护
混凝土经成模，放置1天脱模后放入标准养护室。
（2）混凝土抗压强度
按《普通混凝土力学性能试验方法》在3000千牛顿液压式压力试验机上测定试件的抗压强度。在本研究实验中分别对标准的15×15×15cm混凝土试件进行3d、7d、28d和60d强度测试。
3、试验结果及数据分析
（1）掺石灰石粉混凝土工作性能
石灰石粉作为一种掺合材料，细度很小，它不但补充了混凝土的细颗粒，增大了固体的比表面积对水体积的比例，从而减少泌水和离析，还能增加混凝土的含浆量，从而改变了混凝土的和易性。特别是在大体积混凝土的施工中，能减少水泥用量、降低水化热、对防止或减少混凝土结构在浇注和使用过程中裂缝的产生具有显著的作用。
石灰石微粉用于混凝土的使用方法，主要有两种：（1）相对于水泥的的内掺取代法（2）相对于骨料的外掺取代法。作者用不同掺量和不同的掺加方法对新拌混凝土的工作性能进行了研究比较。外掺和内掺石灰石粉的混凝土的配比情况请见表3-1和表3-2。外掺石粉和内掺石粉混凝土的坍落度及抗压强度变化请见表3-3和3-4。
本实验中，所用的石粉比表面积是9000㎝2/g。内掺石粉的坍落度比较大，而外掺石粉的坍落度相对小些。外掺石粉的坍落度损失我们没有做，而内掺石粉的坍落度损失，从表3-4中可以看出，混凝土拌和物60分钟坍落度损失较小。从表3-3中看出，随着石灰石粉掺量的增加，坍落度在增大。而表3-4中，石粉掺量从0～20%时，混凝土坍落度随着石粉掺量的增加在增大，当掺量30%时，坍落度比掺量20%时的小。由于石灰石粉具有良好的形态效应和填充效应，其在混凝土中与水泥水化相比用水量少，因而可以减少拌和物的用水量。表面致密光滑的石灰石粉颗粒分散在水泥粒子之间，起到分散剂的作用，同时也促进水化初期水泥粒子的解絮，这对混凝土的工作性能有非常大的好处。石灰石粉颗粒比较规则，颗粒呈球状，表面光滑，其形貌效应好。其的球形颗粒在水泥颗粒间可以起到“滚珠”的作用，增加混凝土拌合物的流动性。由于部分水泥被取代，水泥的用量降低，整个体系的反应速度也随之减缓，因此也减少了坍落度的经时损失。
（2）掺石灰石粉混凝土力学性能
本实验采取料相同掺和料不同掺量，不同掺和料的方法对混凝土的力学性能作了研究。实验中分别采用内掺石粉、外掺石粉两种方法。抗压强度情况请看表3-3及表3-4。
1）外掺法：从图3-1中可以看出，在采用石灰石粉不取代水泥的混凝土中，强度发展规律与石灰石粉取代水泥的规律相似。不掺石粉的混凝土强度都不如掺石粉的混凝土高。石粉掺量20%的3天，28天强度发展不如掺量10%的，但60天强度是最大的，达到104.5MPa.石粉掺量30%时，3天强度最高，但后期强度发展较慢。在石灰石粉掺量达到50%时，由于粉体材料太多，所得到新拌混凝土的粘聚性很好，但早期强度较低。在混凝土中不取代水泥掺加石灰石粉时，为了保证混凝土的强度和工作性能，在混凝土中掺加石灰石粉时掺量在10%左右为佳。
2）内掺法：从图3-2中可以看出石粉掺量为5%的混凝土强度发展要比不掺石粉的要好。石粉掺量为10%的混凝土强度发展最好，在龄期3天、28天的强度最高，分别达到93.58 MPa 和112.1MPa。当石灰石粉掺量超过20%时3天、7天、28天强度均低于不掺石粉的混凝土。从以上分析可知用比表面积9000cm2/g的石灰石粉等量取代水泥在混凝土中使用，当用量在10%左右时混凝土的早期强度和后期强度发展都比较好。
4、结束语
通过本次实验，石灰石粉无论是外掺和内掺，只要细度等质量控制好，并通过试验确定适当的掺量，它可使混凝土的性能得到改进。主要结论有以下几点：
（1）开发利用磨细石灰石粉作为混凝土的掺和料，具有巨大经济价值。可节能、增产、降低成本并能充分利用制造粗集料及机制砂所生产的石灰石粉进行再加工后制成商品掺和料。
（2）在混凝土中掺加石粉会明显地改善混凝土和易性，表现在：粘聚性、坍落度的增加和泌水的减少；而且可以延缓和易性损失，这一点在炎热天气下施工显得更加重要。
（3）在混凝土中掺入磨细石灰石粉，除起微集料作用外，还能促进C3S水化，明显提高混凝土早期强度。但是，到了一定范围后，随着石灰石粉掺量的增加，早期强度增长下降。磨细石灰石粉的最佳掺量植是10%左右。
参考文献：
[1] 缪昌文 高性能混凝土在建筑工程中的应用，《混凝土》 2001年第5期；
[2] 杨柳；宋少民 石灰石粉与矿物掺合料复掺对混凝土工作性及强度的影响[J]；北京建筑工程学院学报；2010年02期
[3] 陈剑雄；李鸿芳；陈鹏；张兰芳；李文婷；祝战奎 石灰石粉锂渣超早强超高强混凝土研究[J]；硅酸盐通报；2007年01期
论文作者:黄德森
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/13
标签：混凝土论文; 石灰石论文; 强度论文; 水泥论文; 表面积论文; 性能论文; 磨细论文; 《基层建设》2016年30期论文;