經(jīng)專家研究發(fā)現(xiàn)，在建設(shè)工程中使用石灰石粉混凝土，可以減少水泥的用量，提高混凝土的品質(zhì)，提升建設(shè)工程的質(zhì)量。石灰石粉作為生產(chǎn)碎石及石屑過程中產(chǎn)生的廢料，充當(dāng)混凝土摻合料，減少污染的同時(shí)又能減少資源浪費(fèi)，促進(jìn)石灰石資源的高附加值利用，必然成為今后混凝土行業(yè)熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。
石灰石粉細(xì)度、顆粒級配、反應(yīng)活性、成分等都直接影響其在混凝土中的使用、配比等，進(jìn)而影響混凝土的強(qiáng)度、可泵性、防坍塌性等主要性能指標(biāo)。石灰石粉的質(zhì)量對混凝土起著舉足輕重的作用，因此，要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)混凝土用石灰石粉，選擇具有優(yōu)良性能的粉磨裝備至關(guān)重要。
石灰石粉作為混凝土中的摻合料，是發(fā)展綠色混凝土的有效途徑。混凝土中摻適量石灰石粉可以改善混凝土結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)混凝土和易性，提高低溫下混凝土抗硫酸鹽侵蝕性，近年來，石灰石粉的研究與開發(fā)已逐漸引起了水泥混凝土業(yè)界的重視，石灰石粉滲入到混凝土充當(dāng)摻合料，已成為今后混凝土工業(yè)的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。
20世紀(jì)30年代以來，混凝土主要以粉煤灰為摻和料，不但減少了水泥用量，而且提高了混凝土的強(qiáng)度，也增強(qiáng)了混凝土的耐久性。然而，近年隨著水電建設(shè)、工民建等行業(yè)的迅猛發(fā)展，粉煤灰需求量急速增加，往往是供不應(yīng)求。在這種情況下，尋求一種容易獲取、優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的摻合料勢在必行。國內(nèi)相關(guān)研究成果表明，石灰石經(jīng)機(jī)械加工后顆粒小于0.16毫米的微細(xì)粉體即石灰石粉，是生產(chǎn)水泥、配制高性能混凝土的理想材料之一。石灰石粉中粒徑小于0.045 mm的硅質(zhì)、鈣質(zhì)顆粒，具有一定強(qiáng)度的水化產(chǎn)物，充填混凝土孔隙，使混凝土的孔隙細(xì)化，降低混凝土的孔隙率，改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高混凝土的性能。研究表明，利用15% ~20%的石灰?guī)r、花崗巖及石英巖等石粉配置的混凝土，可提高其抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B性等。
在混凝土中摻入石灰石粉能提高混凝土的強(qiáng)度，已獲得眾多從事混凝土研究工作者的認(rèn)同。普定、巖灘、江埡、汾河二庫、白石、黃丹等水電工程中均采用了石粉取代部分細(xì)骨料，取得良好的效果。石粉的摻入不僅改善了新拌混凝土的和易性，而且提高了混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性能。
當(dāng)前及以后研究趨勢主要是石粉摻入量對混凝土抗侵蝕性能的影響。在低溫硫酸鹽環(huán)境下，少量石灰石粉的摻入可改善水泥砂漿的抗侵蝕性能，而摻入較多時(shí)反而會(huì)加速砂漿的侵蝕破壞過程。
1. 石灰石粉對混凝土工作性能的影響
隨著施工技術(shù)和高層建筑的發(fā)展需要，混凝土的工作性顯得至關(guān)重要。良好的工作性因操作方便而加快施工進(jìn)度，改善勞動(dòng)條件，減小施工噪音，并為高性能混凝土的生產(chǎn)和施工走向全盤機(jī)械化、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制和機(jī)器人操作提供可能性。但在混凝土可流動(dòng)期間，隨著時(shí)間的增加混凝土的工作性將會(huì)降低，這部分損失主要是由硅酸三鈣和鋁酸三鈣的水化引起的，除此之外，由于顆粒表面水化產(chǎn)物的存在而使顆粒之間的相互作用發(fā)生改變也是其工作性損失的原因。
初始坍落度基本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(shí)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(yùn)輸是非常有利的。這是由于石粉取代水泥可補(bǔ)充其間缺少的細(xì)顆粒，填充在水泥顆粒間的空隙中，一方面起到“滾珠”的作用，另一方面將填充于水泥空隙中的填充水置換出來，粒子之間的間隔水層加厚，因此，新拌混凝土的流動(dòng)性增大。石灰石粉具有良好的形態(tài)效應(yīng)和填充效應(yīng)，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(xì)小的石灰石粉顆粒對水泥水化過程中形成的絮凝結(jié)構(gòu)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，并增加了固體的表面積對你水體積的比例，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，從而降低了膠比，進(jìn)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(gè)體系的反應(yīng)速度也隨之變緩，因此減少了坍落度的經(jīng)時(shí)損失。
2. 石灰石粉混凝土的特點(diǎn)
2.1 石灰石粉混凝土的水化熱和升溫
石灰石粉作為一種惰性材料添加在混凝土中能夠明顯降低混凝土的水化熱，從而減少混凝土尤其是大體積混凝土的升溫裂痕。此外，石灰石粉在水泥和水混合體系中具有成核作用，能夠吸附溶液中的鈣離子，在早期促進(jìn)水化，有利于混凝土的早期強(qiáng)度發(fā)展。
2.2 石灰石粉混凝土的強(qiáng)度
不同摻量的石灰石粉對混凝土強(qiáng)度的影響不同。采用石灰石粉等量取代水泥進(jìn)行對比試驗(yàn)中，隨著石灰石粉等量取代水泥量的增加，混凝土強(qiáng)度逐漸下降。且摻量在20%以內(nèi)時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度下降較少。
石灰石粉與低品質(zhì)粉煤灰按不同比例復(fù)摻時(shí)，混凝土強(qiáng)度也不同。如下表所示：
表1石灰石粉與低品質(zhì)粉煤灰復(fù)摻對混凝土強(qiáng)度的影響MPa
組Q-2、Q-3、Q-4為膠材用量相同時(shí)不同石粉替代粉煤灰量對混凝土強(qiáng)度的影響。可見，在相同膠凝材料用量時(shí)，隨著石粉替代粉煤灰量的增加，早期強(qiáng)度并未出現(xiàn)明顯變化，而后期強(qiáng)度隨著石粉摻量的增加強(qiáng)度增長率略有下降。
3. 石灰石粉對砂漿的影響
石灰石粉摻量對砂漿的影響體現(xiàn)在多方面。包括漿體力學(xué)性能、松散堆積密度、需水量、漿體孔隙率、干縮率以及微觀結(jié)構(gòu)等。
此外，由高小建等人的試驗(yàn)成果可知，與純水泥砂漿相比，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d摻30%石灰石粉砂漿的抗壓強(qiáng)度值提高了14%，抗折強(qiáng)度值提高了29%，這一方面是因?yàn)樯皾{顆粒級配的改變，另一方面則是其晶種作用和化學(xué)激發(fā)作用使水泥熟料礦物的水化程度得以提高。石灰石粉具有物理緊密填充和化學(xué)激活作用，促進(jìn)了水泥水化并使單硫型水化硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的單碳水化鋁酸鈣，使摻石灰石粉砂漿的強(qiáng)度較高。在經(jīng)受短期的低溫硫酸鹽侵蝕后其強(qiáng)度損失也明顯低于純水泥砂漿。然而，含石灰石骨料的水泥混凝土長期處于低溫硫酸鹽侵蝕環(huán)境中，會(huì)發(fā)生硅灰石膏型腐蝕破壞。
總之，我國石灰石含量豐富，研究石灰石粉代替粉煤灰有著巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可以節(jié)約資源，降低生產(chǎn)成本，改善產(chǎn)品性能，減少環(huán)境污染。
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