石灰石粉掺量对混凝土性能影响的试验研究

2020-03-09张防震

四川水泥 2020年1期

关键词：石灰石水化水泥

张防震

（南京嘉盛混凝土有限公司，江苏南京210000）

如今，混凝土技术不断的发展，作为常规混凝土掺合料的粉煤灰、矿粉日趋紧张，而在所有的矿物资源中，石灰石的含量比较丰富，因此研究石灰石作为混凝土掺合料十分必要。

1 石灰石粉的优势主要有：

（1）具有潜在的水硬性，当石灰石粉的细度达到一定的规格的时候，部分水泥可以使用石灰石粉代替，使混凝土的强度得到进一步的提高。石灰石粉具有较高的亲水性，所以在水泥水化的过程中，其可以打破水化产生的水泥团，降低水化热，提高混凝土的性能；

（2）石灰石粉的比表面积较大，可以提高水泥胶砂的抗压强度，通常情况下，随着石灰石粉比表面积的增加，水泥胶砂的抗压强度也会随之增加，进而使混凝土的抗压强度增加。

2 试验概况

水泥：试验所采用的水泥为P·O 42.5级水泥，产地为江苏信宁水泥股份有限公司；

石灰石粉：比表面积为463cm2/g，产地为安徽池州某石粉粉磨厂，表1为其主要的化学成分；

表1 石灰石粉的化学成分

碎石：碎石的连续级配范围为5～31.5mm，应该对碎石进行严格的筛分和冲洗；

细骨料：选用细度模数为2.7的机制砂，产地为江西，其中的石粉含量不超过5%；

外加剂：高性能聚羧酸减水剂，产地为南京瑞迪科技有限公司，减水率不小于25%；

水：自来水。

3 配合比

表2为不同的石灰石粉掺量条件下，混凝土的试验配合比。

表2 混凝土配合比kg/m3

4 试验的结果及相关分析

4.1 不同的石灰石粉掺量条件下对混凝土工作性能的影响

从表3中可以看出，混凝土生产时，不同石灰石粉掺量对工作性能的影响也不尽相同，石灰石粉的掺量越多，混凝土的黏聚性就会增加，坍落度及流动性增加，混凝土的保水性有更好，混合物的泌水问题得到改善；。

表3 掺石灰石粉混凝土工作性能试验结果

4.2 不同的石灰石粉掺量条件下对混凝土力学性能的影响

根据表4可知，混凝土的强度会随石灰石粉掺量增加先上升后减小，当石灰石粉的掺量为20%、25%，其28d抗压强度降低较多，因此，石灰石粉掺量小于15%的时候，其对7d、28天抗压强度的影响最小，掺量比较适宜。

在水泥水化的早期，石灰石粉中的微粒可以在C-S-H以及Ca(OH)2的表面起到晶核的作用，从而可以加速C3S等熟料矿物的水化反应，与此同时，石灰石粉还可以和C3A发生反应，产生碳铝酸钙，有效的改进了早期的抗压强度。除此之外，石灰石粉还可以对机制砂的颗粒堆积密度进行改善，填充混合物中的空隙，使密实度得以增加，从而有效地弥补了因水泥降低而导致的混凝土的抗压强度降低。

表4 混凝土中掺入混凝土后的抗压强度试验结果MPa

4.3 石灰石粉掺量对混凝土收缩性能的主要影响

通过分析表5和图1可以看出，将石灰石粉掺入到混凝土后，随着期龄的变化，混凝土的收缩性能也不一样。1d期龄的时候，增加石灰石粉掺量可以使混凝土的收缩性能随之增加；当期龄为3～14d的时候，如果石灰石粉的掺量不超过15%，增加石灰石粉的掺量可以使混凝土的收缩性能随之增加，当掺量超过15%的时候，增加石灰石粉的掺量会使混凝土的收缩性能随之减少；通过对14d后的收缩数据进行分析可以看出，如果石灰石粉的掺量不超过10%，增加石灰石粉的掺量可以使混凝土的收缩性能随之增加，当掺量超过10%的时候，增加石灰石粉的掺量会使混凝土的收缩性能随之减少。

表5 混凝土中掺入石灰石粉后的收缩性能试验结果

在混凝土中加入石灰石粉可以使胶凝材料的级配得到改善，对孔结构进行填充，从而使混凝土的收缩变形得到抑制。当石灰石粉掺入后，其可以起到微集料的作用，并使混凝土化学反应的活性基点得以改善，加速了水化铝酸钙以及水化硅酸钙的形成，同时产生的水化铝酸钙晶体还会使混凝土更加紧实，使早期干缩趋势增加，而在石灰石粉含量小于15%的时候，其对混凝土收缩性能增加的效应更大，而当其含量大于15%的时候，胶凝材料的空隙被石灰石粉填充，对混凝土干缩的抑制作用超过了其收缩效应。