石灰石粉在抹灰砂浆中的应用

穆学智 罗 晔

1河南省京鹤同力建材有限公司（458008） 2 郑州工程技术学院（450044）

1 石灰石粉的物理化学指标

石灰石粉是机制砂生产过程中产生的粒径小于0.075 mm 的细小颗粒，1 t 石灰石大约能生产0.75～0.80 t 机制砂、0.2～0.25 t 石粉，其中 50%的石灰石粉被分离出来， 一少部分用于矿物掺合料，大部分被废弃，随意堆放，对环境造成了严重污染。

机制砂中的石灰石粉与机制砂为同一母岩，矿物成分相同，表1 是TL 公司生产机制砂所用石灰石原料的化学成分，表2 是TL 公司生产机制砂后废弃的石灰石粉的化学成分。

表1 石灰石化学成分（%）

表2 石灰石粉化学成分（%）

机制砂中石灰石粉的含量一般在10%左右。石灰石粉是机制砂生产过程中产生的副产品，机制砂中含有适量的石灰石粉能够改善机制砂的级配组成，改善砂浆的和易性，其加水后与水泥、粉煤灰等胶凝材料形成浆体，包裹砂粒，填充空隙，增大硬化砂浆的密实度，对硬化砂浆的力学性能、抗冻性和收缩性能都有明显改善。

2 国家标准石灰石粉在混凝土行业的应用限制

在建筑工程行业，人们一直对机制砂的应用存在误解，特别是石灰石粉含量大的机制砂，在建筑施工中受到诸多限制。 表3 列出了JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》对机制砂（人工砂）或混合砂中石灰石粉含量的限制条件。

表3 机制砂或混合砂中石粉含量（%）

2001 年， 机制砂被列入新的国家标准GB/T 14684—2011《建筑用砂》,对机制砂的应用起到了积极的推动作用。 但该标准对机制砂中石灰石粉含量的要求采取了比较谨慎的态度和相对严格的指标，对刚刚起步的机制砂产业而言，生产与应用之间仍有较大的差距。 GB/T 14684—2011《建筑用砂》对三个类别机制砂中石灰石粉含量有严格限制，见表4、表5， 这些限制在客观上加剧了人们对含有石灰石粉的机制砂用于混凝土和预拌砂浆的误解。

表4 石灰石粉含量和泥块含量（MB 值≤1.4 或快速法试验合格）

表5 石灰石粉含量和泥块含量（MB 值>1.4 或快速法试验不合格）

3 石灰石粉含量对抹灰砂浆性能的影响

3.1 试验配比设计

机制砂在抹灰砂浆中的应用日趋成熟，但关于机制砂中石灰石粉含量对预拌砂浆的影响方面的研究却不多。

笔者取TL 公司的机制砂进行研究， 其筛析级配见表6。

表6 TL 公司机制砂筛析

由表6 可以看到，TL 机制砂为中砂，石粉含量为8%，用该砂配制DPM5，初始配比见表7。

表7 DPM5 普通抹灰砂浆配比

保持水泥、粉煤灰、添加剂的配比不变，调整机制砂与石灰石粉的比例，观察随着石灰石粉比例的增加，其砂浆保水率、2 h 稠度损失率、抗压强度、拉伸粘结强度、砂浆流动度、抗冻性、收缩性能的变化，以此为参考进行试生产。 经过施工使用验证，最终确定了石灰石粉掺加比例的上限值。 最大限度在砂浆中使用石灰石粉，既保证了砂浆质量，又解决了石灰石粉对环境的污染问题，变废为宝，使废弃的矿产资源得到再利用。

在表7 配比的基础上，分别增加石灰石粉掺量至6.1%、8.6%、11.0%、13.5%，同比降低机制砂配比，试配结果见表8。

表8 不同石灰石粉掺量的DPM5 普通抹灰砂浆配比

3.2 水胶比为0.88 时的砂浆性能

在水胶比=0.88 不变的条件下， 五组砂浆的试验结果见表9。

由表 9 可以看到，试验组 2、3、4、5 号与对比组1 号相比较，在低强度抹灰砂浆中适当添加一定比例的石灰石粉，能够减少自由水在砂浆集料表面的聚集，使得砂浆保水率增加，和易性变好，泌水率降低，2 h 稠度损失相对减少；在低强度砂浆中适当添加一定比例的石灰石粉，石灰石粉的填充效应显著，原因在于低强度砂浆中所含细集料相对较少，适量的石灰石粉能够进一步填充硬化砂浆内部的孔隙，使砂浆内部结构更加密实，提高砂浆的抗压强度和抗冻性能，降低砂浆的收缩率，但是随着石灰石粉比例的增大，龄期的延长，砂浆收缩率相对也在增加；石灰石粉是一种低活性的矿物材料，在水泥水化过程中能够提供的粘聚力有限，对砂浆拉伸粘结强度提高影响不大。

表9 砂浆的试验结果

3.3 水胶比为0.70 时砂浆的性能

水胶比为 0.70 时， 砂浆稠度在 50～70 之间，配比砂浆强度见表10。

表10 砂浆试验强度

水胶比由0.88 降至0.70 时， 砂浆稠度完全达到砌筑砂浆标准，但砂浆抗压强度明显提高，达到了DMM10～DMM20 的标准。 依据此结论， 保持DMP5 抹灰砂浆的配比不变，掺加16%～21.5%的石灰石粉，通过降低抹灰砂浆的水胶比，就可以生产DMM10～DMM20 抹灰砂浆。 经工程应用验证，既节省成本，又便于施工。

在表8 基础上继续提高石灰石粉的掺量，分别达到15.9%、18.4%，进行抹灰试验，发现硬化后的砂浆表面起砂、掉灰，砂浆强度低，原因是过量的石灰石粉造成砂浆粉体料颗粒的总比表面积增大，需水量增加，水泥水化过程中部分石灰石粉未能参与反应，不能与水泥浆体完全结合，导致出现起砂等现象。 由此可见，石灰石粉在砂浆中的掺加比例是有限量的，不可随意添加，要根据机制砂实际情况而定。

4 结论分析

从上述数据和试验可以看到:生产抹灰砂浆时，在机制砂中增加10%左右的石灰石粉掺量，对预拌砂浆的性能有很大改观， 丰富了机制砂的颗粒级配，降低了抹灰砂浆的孔隙率，增加了硬化结构的密实度， 提高了抹灰砂浆的抗压强度和抗冻性能；增加了砂浆拌合物中浆体的含量，弥补了机制砂棱角化和表观粗糙的缺点，有利于减少机制砂颗粒间的摩擦，改善抹灰砂浆的和易性，减少拌合物泌水离析现象。

在生产实践中有个别企业用石灰石粉代替粉煤灰，以增加砂浆的粉砂比；为了避免出现起砂等现象，另外添加提浆剂或黏结剂，增加多余石灰石粉颗粒间的粘结力。 该方法可整体提高硬化砂浆的抗压强度和粘结力，施工方反映良好。