王毓發(fā)，孫文濱，王秀青，劉英釗，孟玉冰

（1. 山東建澤混凝土有限公司，山東　濟南　250000；2. 青島武警邊防支隊，山東　青島　266000）

機制砂中的石灰石粉對混凝土性能的影響

王毓發(fā)1，孫文濱2，王秀青1，劉英釗1，孟玉冰1

（1. 山東建澤混凝土有限公司，山東濟南250000；2. 青島武警邊防支隊，山東青島266000）

在生產(chǎn)人工砂和碎石的過程中產(chǎn)生的石灰石粉雖然還未大規(guī)模的作為摻合料使用在混凝土生產(chǎn)中，為了節(jié)約資源、不多占用堆放場地，對石灰石粉的利用和推廣是十分必要的。本文針對石灰石粉在混凝土中的不同摻量對混凝土的多項性能的影響做了研究。

石灰石粉；活性指數(shù)；混凝土；機制砂

0　緒論

生產(chǎn)粗骨料和機制砂的過程中，經(jīng)過除土開采、機械破碎、篩分等層層工序會產(chǎn)生大量的石粉，石粉的隨意丟棄導致堆積成山，既造成資源的浪費又形成對環(huán)境的污染，而且夾雜在機制砂中的石粉還可能對混凝土的性能造成一些未知的影響。隨著摻合料的需求量越來越大，優(yōu)質摻合料的供應不足，解決摻合料的問題刻不容緩。在混凝土中如何有效利用石灰石粉，以及人工砂中石灰石粉對混凝土性能的影響，減少石灰石粉廢料的污染和浪費，對于混凝土產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。

1　石灰石粉在混凝土中的應用

石灰石粉應用于混凝土的摻加方式主要有三種：一是取代細骨料；二是取代水泥；三是不取代任何基本組分外摻。不同的摻加方式對混凝土性能的影響不盡相同。另外，石灰石粉的細度對其三大效應的影響比較顯著。為此，研究石灰石粉對混凝土性能的影響，實際上就是研究石灰石粉不同摻加方式，不同摻量和不同細度對混凝土性能的影響

1.1石灰石粉的活性

為了確定石灰石粉在混凝土中的基本摻量，做水泥膠砂對比試驗，找出石灰石粉對水泥的最佳替代率，并與粉煤灰做對比。對比結果見表1～3和圖1、2。

試驗材料均為攪拌站平常生產(chǎn)所用的材料。

石灰石粉：濟南長清二十三廠生產(chǎn)的人工砂過0.08mm篩所得；

水泥：中聯(lián) P·O42.5水泥；

粉煤灰：茌平 Ⅲ 級灰，細度35%，需水量95%。

外加劑：濟南國匯外加劑廠 BS-5型脂肪族外加劑；

礦粉：永通 S95。

根據(jù)石灰石粉不同摻量的活性試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計可見：當石灰石粉摻量在10% 時石粉活性達到頂峰，能達到水泥強度99%；28天時活性有所降低，為水泥活性的95%，但是也達到了國標中對 S95礦粉活性指數(shù)（7天不小于75%，28天不小于95%）的要求。當摻量為15% 時活性減少了13% 左右，7天與28天活性基本統(tǒng)一。與粉煤灰相比（摻量均為30%）時，活性基本一致。

表1　石灰石粉不同摻量的活性（7天）

表2　石灰石粉不同摻量的活性（28天）

表3　石粉與粉煤灰活性對比試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

1.2石灰石粉對混凝土抗壓強度的影響

為了進一步研究石灰石粉對混凝土性能的影響，根據(jù)前面得出的石灰石粉活性的數(shù)據(jù)，在混凝土試配中進一步驗證其對混凝土強度及工作性能的影響。

圖1　不同石灰石粉摻量對混凝土抗折強度的影響

圖2　不同石灰石粉摻量對混凝土抗壓強度的影響

設定混凝土標準坍落度為220mm，隨著石灰石粉摻量的增加，要達到相同的流動性，外加劑的用量也隨之增大。從7天強度來看，石灰石粉摻量的變化未給強度帶來較大變動。當石灰石粉摻量為10% 可以提高混凝土的3天、28天抗壓強度，當摻量增加到20% 和30% 時，混凝土的抗壓強度有所下降。摻加石灰石粉的混凝土3天強度除以28天強度的比值基本相同，摻加石粉不能促進水泥水化。摻量在10%以內時，石粉比表面積增大，混凝土強度有很大提高（見表4）。

表4　不同摻量石灰石粉對混凝土性能的不同影響

由于石灰石粉的活性不及水泥，其大量取代水泥后，混凝土的有效水灰比增大，膠凝材料總量的減少，混凝土的性能也會受到不利的影響。

1.3機制砂中的石灰石粉對細集料的取代

將石灰石粉取代混凝土中的天然砂已有很多單位及技術人員做過相關試驗和探索，但以往的試驗都是完全以石灰石粉作為混凝土的細集料，由于石灰石粉的粉狀顆粒含量過大，混凝土的需水量較大、工作性較差、強度下降，故石灰石粉一直無法作為細集料在混凝土中得到利用。

但是用石灰石粉僅對部分天然砂進行替代，從而作為混凝土的細集料被利用，而又不降低混凝土的各項性能，則可以在一定程度上解決天然砂供應緊張的局面并可以在一定程度上對混凝土的材料成本起到降低的作用，同時可以解決石灰石粉對環(huán)境的污染問題。按照目前的預拌混凝土生產(chǎn)技術，在生產(chǎn)過程中可以準確地按一定比例摻用部分石灰石粉等量替代天然砂是不成問題的，只要能試驗研究出一個合理的替代率，石粉完全可以得到有效的利用。

針對特定地區(qū)的河砂，試找出一定的比例摻用部分石粉替代天然砂，得到合理的替代率，使得混凝土的各項性能不會降低，而且可以在一定程度上緩解天然砂緊張的局面，降低了生產(chǎn)成本同時也解決了石粉對環(huán)境污染的問題，變廢為寶。

1.4機制砂中的石灰石粉對混凝土工作性能的影響

經(jīng)研究表明，混凝土的初始坍落度基本會隨石粉摻量的增大而增大，特別是在水泥用量較少的情況下更為明顯，這有利于混凝土的泵送施工。隨著石灰石粉的摻入，新拌混凝土的坍落度經(jīng)時損失也明顯降低，保水性良好。這對炎熱氣候條件下混凝土的施工或長距離運輸是非常有利的。這是由于石粉的細微顆粒可以增加水泥中其間缺少的細顆粒，填充在水泥顆粒間的空隙中，不僅起到“滾珠”的作用，而且還可以對將填充于水泥空隙中的填充水進行置換，使粒子之間的間隔水層加厚，因此可以增大新拌混凝土的流動性。石灰石粉具有良好的形態(tài)效應和填充效應，表面致密光滑的石灰石粉顆粒分散在水泥粒子之間，起到分散劑的作用，細小的石灰石粉顆粒對水泥水化過程中形成的絮凝結構有著解絮作用。此外，石粉的比重小于水泥的比重，在膠凝材料總量不變的情況下，混凝土的含漿量增加，從而改善了混凝土的和易性，減少了泌水和離析。在保持混凝土坍落度基本相同的情況下，摻入石粉可減少混凝土用水量，從而降低了水膠比，進而影響混凝土的諸多性能。水泥被石粉取代后，其用量降低，加之石粉的活性較低，整個體系的反應速度也隨之變緩，因此減少了坍落度的經(jīng)時損失。

2　石灰石粉對混凝土后期的影響

石灰石粉對混凝土后期影響最顯著的就是起塵現(xiàn)象。不參加水化反應的石灰石粉由于密度小，易于浮于混凝土漿體的表面，待混凝土終凝后石灰石粉在失水的環(huán)境下漸漸浮于混凝土表面，在外界有擾動時表面的粉塵會輕易的脫離形成起塵的現(xiàn)象。

浮于混凝土實體表面的石灰石粉還會在后期回彈檢測時產(chǎn)生負面的影響。結構松散或者說未能與混凝土實體充分融為一體的粉塵會大大降低回彈強度，因為回彈儀測得的是混凝土表面的硬度與實體強度還是有一定差異。而且石灰石粉對碳化深度也是有影響的。

3　小結

總的來說，混凝土產(chǎn)業(yè)要走可持續(xù)發(fā)展的道路?？沙掷m(xù)發(fā)展的目標是使社會經(jīng)濟同資源、環(huán)境實現(xiàn)良性循環(huán)，是社會和自然關系的變革，是以保護資源和環(huán)境為前提的。質量良好的石灰石粉應用于混凝土中不僅可以節(jié)約水泥熟料用量，而且可以降低混凝土水化熱，極大地改善混凝土的性能，提高混凝土建設工程的質量，具有顯著的技術經(jīng)濟效應。國外早已在混凝土工程中大量采用，我國水利工程中也使用較多，但在建筑工程領域的應用鮮見。所以石灰石粉將來在建筑行業(yè)應該得到更多的推廣和應用。

[1] 周金鐘，鄭廣軍，劉勇彰．石灰石粉在普通混凝土中的應用研究[J]．建筑節(jié)能，2009(06):31-34．

[2] 李?。沂蹖炷凉ぷ餍阅芎蛷姸鹊挠绊慬J]．建筑技術開發(fā)，2009(07):37-39．

[3] 宋少民，劉娟紅，徐國強．石灰石粉在混凝土中應用的綜述與研究[J]．混凝土世界，2009(12):38-43．

[4] 陳卓利．石粉對混凝土性能影響的試驗研究[J]．廣西城鎮(zhèn)建設，2007(7):65-68．

［通訊地址］山東省濟南市市中區(qū)經(jīng)六小緯六路76號（250000）

Effects of lime stone powder in mechanism sand on the performanc of concrete

Wang Yufa1, Sun Wenbin2, Wang Xiuqing1, Liu Yingzhao1, Meng Yubing1
(1. Shandong Jianze Concrete Co., Ltd., Jinan250000;2. Qingdao Armed Detachment of the Armed Police, Qingdao266000)

Produced in the process of production of artificial sand and gravel lime stone powder although not yet large-scale as doped synthetic materials used in concrete production, in order to save resources, do not occupy more stack space, the use and promotion of lime stone powder is powder is necessary. In this paper researched on the influence of concrete with different dosage of limestone powder in concrete performance.

lime stone powder; activity index; concrete; mechanism sand

王毓發(fā)（1983—），男，工程師，從事預拌混凝土生產(chǎn)和試驗研究。