不同掺量石灰石粉对清水混凝土性能的影响

张静 郭振

（重庆建设工程质量监督检测中心有限公司，重庆 401336）

0 引言

混凝土作为目前工程施工最常用的材料，要想使其具有优秀效能、作用和低的成本，就要从优化配合比方面入手；要想确保工程施工工作能够顺利开展，保障施工质量与进程，降低建设成本，确保工程项目后续能够正常投入使用，就要对配合比如何影响混凝土的性能进行充分的试验研究，为工程建设提供科学的依据。本文从混凝土材料的角度，探讨不同石灰石粉掺量对清水混凝土性能的影响，为解决清水混凝土开裂等问题提供参考。

1 试验原材料与配合比

1.1 试验原材料

本次试验选用南京P·O42.5水泥，表1为水泥的物理性能；石灰石粉的化学成分见表2；河砂为中粗砂；粗骨料选用天然卵石，粒径以0～20mm和20～40mm为主，密度是2650kg/m3；减水剂选取GK-4R固状缓凝高效减水剂和GK-9R固状引气剂[1]。

表1 水泥的物理性能

表2 石灰石粉的化学成分

1.2 试验配合比

为配制出含量更加合理的清水混凝土，选取石灰石粉部分取代水泥，以内掺法按照表3配备成型混凝土试件，编号分别为R0、R1、R2、R3及R4，全面研究石灰石粉不同掺量对清水混凝土力学性能、抗渗性能和抗冻融性能的影响[2]。

表3 清水混凝土配合比

2 不同掺量石灰石粉对清水混凝土性能的影响

2.1 对力学性能的影响

试验测试以最新的《水工混凝土试验规程》来检测清水混凝土的极限拉伸值、抗压强度与静力抗压弹性模量。基于表3设计的5个试验试件，对比分析不同掺量下石灰石粉对清水混凝土力学性能的影响，图1是对不同龄期抗压强度的影响，表4为极限拉伸值与抗压弹性模量影响情况[3]。

图1 不同掺量石灰石粉对清水混凝土不同龄期抗压强度的影响

表4 不同掺量石灰石粉清水混凝土静力抗压弹性模量和极限拉伸值

从图1曲线对比来看，在7d强度对比下，R1与R2试件的强度高于R0，R3试件强度与R0相近。28d强度对比中，除R4强度低于R0外，其余不同掺量石灰石粉清水混凝土的强度均有提高，但无明显差异。在90d的强度对比中，R1、R2略高于R0，R3、R4均低于R0。其中，R3的前后期强度与基准配比强度接近，R4前期强度与后期强度都低于基准配比强度，由此能够看出石灰石粉掺量若低于20%，对清水混凝土的力学性能影响显著，在早期会提高抗压强度，后期无不利影响；当石灰石粉的掺量＞20%，随着掺量的提高，清水混凝土不同龄期的强度就会下降[4]。从表4数据分析可看出，石灰石粉掺量的提升，会使极限拉伸值的变化趋势为先升高，后下降，而清水混凝土静力抗压弹性模量则与极限拉伸值形成鲜明的反差对比，其变化趋势为先下降后升高，从而确定石灰石粉掺量能够防止清水混凝土在实际施工中产生裂缝[5]。

总的来说，石灰石粉这种掺合料与传统掺合料相比，优势在于其具有更小的细度。这种材料的细粉分散在水泥颗粒中，具备分散剂的效能，能够对清水混凝土级配进行微调，增强清水混凝土结构的紧密性，使其内部更加密实。适量掺加石灰石粉能提高清水混凝土浆砂比，能提高清水混凝土极限拉伸值，能提高静力抗压弹性模量[6]。

2.2 对抗渗性能的影响

在石灰石粉对清水混凝土抗渗性能影响的检测中，同样参考《水工混凝土试验规程》，选用逐级加压法检测石灰石粉清水混凝土的抗渗性能。抗渗等级以P=10H-1进行计算，对R0～R4等试件的90d龄期进行抗渗实验，结果发现R0抗渗等级＞P10；R1、R2、R3与R4＞P12。清水混凝土抗水能力的高低主要由密实度决定，通过掺入石灰石粉，能够结合石灰石粉自身颗粒分配特点来增强清水混凝土的抗渗性能，通过发挥石灰石粉对清水混凝土结构微填充的作用，可有效隔断清水混凝土内部毛细通道，通过增强清水混凝土密实度来改变内部结构，最终带动清水混凝土抗水能力的提高，使其具备良好的抗渗性能。

2.3 对抗冻融性能的影响

在清水混凝土抗冻融性能的测试中，与前两种性能测试选取相同的试验规程，以同样的试验标准和要求来分析不同石灰石粉掺量的清水混凝土90d龄期100次快速冻融检测结果，具体可见表5。

表5 清水混凝土100次冻融检测结果

从表5清水混凝土100次冻融检测结果来看，在石灰石粉掺量不断增加的情况下，清水混凝土的质量损失率增加，相对动弹性模量呈现出逐步下降的发展趋势。清水混凝土抗冻融性能的好坏与清水混凝土原材料、清水混凝土内部的孔结构及清水混凝土密实程度等因素有关。石灰石粉中的细粉颗粒能够起到对清水混凝土配级微调的作用，增强其密实度。在清水混凝土中掺入适量石灰石粉，并合理调整引气剂的掺量，可保证清水混凝土具备一定的抗冻融循环能力。

总的来说，石灰石粉的最优配比，需确保石灰石粉碳酸钙含量、细度、活性指数、流动度比、含水量和MB值应符合规定，即：碳酸钙含量≥75%；细度(45μm 方孔筛)≤15%；活性指数≥60%；流动度比≥100%；含水量在65%以上。只有在GB6566的规定下，实现石灰石粉清水混凝土的最优配比。

3 结束语

本文用P·O42.5水泥配制清水混凝土，从力学性能、抗渗性能、抗冻融性能等方面探讨不同掺量的石灰石粉对清水混凝土性能的影响。结果如下：

（1）适量掺加石灰石粉能提高清水混凝土浆砂比，能提高清水混凝土极限拉伸值，能提高静力抗压弹性模量。

（2）通过发挥石灰石粉对清水混凝土结构微填充的作用，可有效隔断清水混凝土内部毛细通道，通过增强清水混凝土密实度来改变内部结构，最终带动清水混凝土抗水能力的提高，使其具备良好的抗渗性能。

（3）石灰石粉中的细粉颗粒能够起到对清水混凝土配级微调的作用，增强其密实度。在清水混凝土中掺入适量石灰石粉，并合理调整引气剂的掺量，可保证清水混凝土具备一定的抗冻融循环能力。