浅谈粉煤灰与石灰石粉的耦合作用对混凝土的影响

2020-02-18顾聪

四川水泥 2020年2期

顾聪

（盐城工业职业技术学院建筑工程学院，江苏盐城 224000）

0 引言

随着国家对节能环保的提倡以及建筑工程对高强高性能混凝土的需求不断提高，混凝土中掺加矿物掺合料来满足工程要求，已经成为了一种常用方法。粉煤灰的掺入，可有效的改善混凝土的和易性，增加其可泵性，且还可以节约大量水泥、水量及细骨料；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力、增加混凝土的修饰性。然而，早期大体积粉煤灰混凝土因为水化热引起的温度变形和自生收缩变形受到外部约束，会产生较大的约束拉应力，导致大体积粉煤灰混凝土的早期抗拉强度发展比较缓慢，强度值偏低，造成开裂，且工程所需的优质粉煤灰供应不足，不但提高了材料的使用陈本，还影响了施工的稳定性。现阶段石灰石粉已大量用于高强度、早强的混凝土中。结果表明石灰石粉也是一种经济、实用的掺合料，但其在大掺量粉煤灰混凝土中对混凝土产生的影响有待研究。超细石灰石粉的开发既符合生态和环境的可持续发展道路，因此，具有巨大市场，其经济意义、社会意义不言而喻。因此，研究石灰石粉在大掺量粉煤灰混凝土中的最优掺量及细度正是为了解决这个问题。

混凝土施工中采用绿色矿物掺合料这一做法得到了越来越广发的关注，其中石灰石粉最为关注。石灰石粉取代部分水泥能改善大掺量粉煤灰混凝土抗拉、抗渗的性能，极大的缓解了矿产资源短缺压力，并能降低成本、保护环境。本文总结了粉煤灰与石灰石粉对混凝土力学性能与耐久性能的影响，为后期研究奠定了一定的基础。

1 力学性能的影响

Burak Felekoglu 等人[1]研究结果表明，单掺石灰石粉的混凝土试件在28d 抗压强度明显低于粉煤灰与石灰石复掺试件。Bulent.Asim olgun[2]通过研究得出，石灰石粉与粉煤灰复掺情况下不仅能提高混凝土抗压强度，还能改善混凝土的工作性能。刘数华[3]基于试验得出，水泥、粉煤灰与石灰石粉体系中，单掺粉煤灰混凝土试块的抗压强度低于单掺石灰石粉试块，但复掺的石灰石试块强度最高。Elkhadiri 等人[4]发现石灰石粉与粉煤灰的最有配合比（7%、14%），其孔隙结构最稳定和力学性能最好。杨梦卉[5]研究发现，当粉煤灰与石灰石粉占胶凝材料60%（其中石灰石粉取代50%的粉煤灰），石灰石粉促进水泥早期水化，且粉煤灰与石灰石粉在水泥后期的火山灰及填充效应，耦合作用下使混凝土获得更好的力学性能。邸云菲通过正交试验发现：大掺量粉煤灰混凝土中掺入石灰石粉时其强度降低，适当提高养护问题能提高早期性能[6]。基于上述研究发现，当粉煤灰与石灰石复掺到水泥基材料中，加速水泥早期水化过程，明显的提高水泥基材料的力学性能，但存在一个最佳配合比。

2 耐久性能的影响

混凝土掺入一定量的石灰石粉后，骨料和胶凝材料之间的空隙明显减少，骨料与胶凝材料之间的堆积效应得到了提高，使得水泥基材料的临界孔径及总孔隙率减小，从而混凝土的过渡区更加密实，提高了抗氯离子渗透性。Li 等[7]研究发现，混凝土材料中掺入少量的石灰石粉时，掺量的增加能有效的提高抗氯离子渗透性能，且石灰石粉粒径更小时表现更好的填充效应，抗氯离子渗透性能有更好的提升[8]。除填充效应外，石灰石粉可与水泥中铝相生成碳铝酸盐，碳铝酸盐可有效的填充混凝土中的空隙，从而提高抗氯离子性能[9]。Zhang 等[10]研究发现粉煤灰混凝土的抗氯离子渗透性能及抗碳化性能高于标准养护下的普通混凝土。 Lollini 等[11]研究发现，当混凝土中掺入15%石灰石粉时，其抗冻性及抗氯离子渗透性能明显降低，且当掺入达到30%时更为明显。朱晓文等[12]利用线性回归对试验测得的氯离子扩散系数（电导率法）开展分析，从而建立了多因素（水胶比、掺量、养护时间）的氯离子扩散系数线性预测模型。殷惠光等[13]对比了普通混凝土和海砂混凝土的NEL 数据，并进行回归分析，建立了多因素（水胶比、掺量、养护时间）的氯离子扩散系数线性预测模型。薛文[14]收集了大量的数据，并进行逐步回归方法，考虑了各种材料的掺量（矿粉、粉煤灰、胶凝材料、粉煤灰）、阻锈剂用量等多种因素，得出了多元非线性预测模型。杨绿峰等[15]收集了大量的关于混凝土电通量试验数据，并开展了不同矿物掺合料混凝土的RCM，对所有数据进行了线性回归分析，建立了氯离子扩散系数与电通量的非线性预测模型。武京[16]等人研究了粉煤灰与石灰石复掺后对混凝土耐久性影响，试验结果表明：掺入适量石灰石时，混凝土耐久性不会降低，当掺量多大时，将降低其性能。