马 昊
(吕梁学院，山西 吕梁 033000)
石灰石粉在混凝土中的应用
马昊
(吕梁学院，山西 吕梁033000)
探讨了石灰石粉混凝土的特点，从坍落度、强度、干缩性、耐久性等方面，阐述了石灰石粉对混凝土的影响，指出在混凝土中加入石灰石粉提高了混凝土的质量，具有较高的经济价值和使用价值。
混凝土，石灰石粉，坍落度，耐久性
0 引言
目前，在我国蒸蒸日上的建筑行业中，混凝土是一种大宗使用的人造建筑材料，其中混凝土中水泥用量也逐渐增多。但是在生产水泥过程中会产生大量的环境污染物和耗用大量的能源。为解决生产水泥过程中产生的环境污染物和减少耗用的能源，国内外采用很多改进的生产工艺来进行改良，但是并没有从根本上解决问题。相关研究表明，减小生产混凝土时所产生的环境污染物最根本的问题就是减少混凝土中水泥的用量。经研究表明，将石灰石粉经过加工后加入到混凝土中作为一种辅助胶凝材料不仅有利于环境和降低工程造价，而且可以实现混凝土的可持续发展，使其成为建筑材料中的绿色建材之一[1-5]。
1 石灰石粉混凝土的特点
1.1水化热
石灰石粉作为一种惰性材料，加入到混凝土中可以替代部分水泥的用量，减小混凝土中水泥的用量，并且石灰石粉不和混凝土中的水泥发生化学反应，和拌合水发生反应吸附溶液中的钙离子，降低C3S中的Ca+的浓度，加速其水化和氢氧化钙晶体的形成，减小了混凝土中水化反应热，从而直接减小了大体积混凝土施工产生的裂缝数量和程度。因此在混凝土的早期水化反应时起到积极作用[6,7]。
1.2工作性能
经过加工的石灰石粉颗粒粒径较小，当采用45 μm的筛进行筛余时仅在5%左右，因此平均粒径远小于水泥的粒径，应用到混凝土中时可以提高混凝土的密实度，并且提高混凝土的保水性和流动性，减小了混凝土在施工过程中可能产生的离析现象，保证了施工质量。
2 石灰石粉对混凝土的影响
2.1对混凝土坍落度的影响
石灰石粉的细度与混凝土的工作性能无关，影响其工作性能最大的因素为石灰石粉的掺量。由于石灰石粉的平均细度远低于水泥，将石灰石粉掺入混凝土中可一定程度的填充混凝土内的微小孔隙。由于这部分石灰石粉填充了微小孔隙，从而可直接降低混凝土的用水量。将石灰石粉掺入到混凝土中，在搅拌时石灰石粉均匀分散至水泥颗粒间，从而可增大水泥与水泥之间的相对距离，起到一种分散剂的作用，提高水泥的综合利用率和与砂石的有效接触面积。同时，在水泥水化反应时也可达到一定的催化作用，促进水化反应时水泥的解絮反应，从而直接改善混凝土的工作性能。在混凝土中掺入石灰石粉后，水泥的用量相应减少，并且由于石灰石粉的存在使得水泥水化反应速率减小，从而可降低混凝土坍落度的损失。
2.2对混凝土强度的影响
在混凝土中加入石灰石粉可以增强水泥的水化，可以在水泥水化过程中成为一种晶核物质，加速水化，并且阻止钙矾石转化为硫铝酸钙。在混凝土中加入石灰石粉可以使混凝土中粉体颗粒分布得到优化。当混凝土搅拌过程中加入高效聚羧酸减水剂时，可以使各种骨料和水泥等发生紧密堆积反应，增大拌合物的密实度，减小了混凝土内部孔隙，并且减小了混凝土用水量，直接提高了混凝土的强度。
2.3对混凝土干缩性影响
在混凝土中不掺入石灰石粉时混凝土的干缩性大于掺入石灰石粉时的效果，混凝土的干缩性随着石灰石粉掺量的增加而减小。当混凝土中石灰石粉的掺量为30%时，混凝土28 d的收缩率较普通混凝土降低40%。导致这种现象出现的原因是石灰石粉表面光度系数较高，用水量少，在相同水胶比状况下相当于增加用水量，因此可以改善混凝土的收缩效应，随着混凝土中石灰石粉的含量增加，这种效应越明显。
2.4对工作性能的影响
采用较大比表面积的石灰石粉替代混凝土用水泥，得到的试验结果是当石灰石粉替代水泥用量的5%，10%，20%和30%，配制高性能混凝土。掺入石灰石粉的混凝土的坍落度较普通混凝土提高20%～40%。试验表明，普通混凝土的坍落度损失较大，其中坍落度60 min损失25%左右，掺入石灰石粉的混凝土拌合物坍落度损失较少。由于在混凝土中加入适量的石灰石粉可以填充混凝土内部的微小孔隙，增加混凝土的密实度，减少混凝土拌合物的用水量，因此混凝土的坍落度损失较少，提高混凝土的坍落度保持性能，改善混凝土的工作性能。
2.5对抗氯离子渗透性的影响
通过相关研究得出：在混凝土中掺入石灰石粉，其细度对混凝土抗氯离子渗透性影响较小，而其掺量对混凝土抗氯离子渗透性影响较大，并且随着石灰石粉掺量的增加，其抗氯离子渗透性能越低。因此在混凝土应用中，若对抗氯离子渗透性要求较低可提高混凝土中石灰石粉的掺量；若对抗氯离子渗透性要求较高可将石灰石粉的掺量适当降低，以达到设计要求。
2.6对耐久性能的影响
在混凝土中加入石灰石粉可以起到三种效应：填充效应、活性效应、加速效应。填充效应即石灰石粉由于粒径小可以填充混凝土内部微小孔隙，提高混凝土的密实度，减小混凝土中孔结构的数量。活性效应即在水化反应初期不参与水泥的水化反应，但是到水化反应后期参与水化反应生成碳铝酸盐和其他高强度化学物质，并且使得混凝土内部结构更加密实。加速效应即石灰石粉均匀分布在水泥周围，由于其自身具有成核基体功能，加速了混凝土中水泥的水化反应，同时也增加了混凝土的密实性。其中混凝土的抗渗性能和抗冻性随着混凝土密实度的增加而增加，最终提高其耐久性能。
相比石灰石粉混凝土中的加速效应和活性效应而言，两者并不是孤立存在，二者的反应是同时开始，但是对混凝土性能的贡献程度不同。例如在普通硅酸盐水泥中铝酸钙的含量较少，因此加入石灰石粉后提高混凝土强度主要是加速效应的贡献，而石灰石粉的活性效应则可忽略；但是对于铝酸钙水泥，铝酸钙含量较高，加入石灰石粉后提高混凝土强度主要是活性效应的贡献，而加速效应则处于次要地位。
3 技术经济效应
石灰石粉是从天然骨料生产过程中生成的副产品，使用这些副产品不仅可以减小其堆放过程中对环境造成的破坏和污染，而且掺入到混凝土中又可以替代部分水泥的用量，可以改善混凝土的力学性能和耐久性能，因此在使用时具有较好的社会意义和经济效益。在混凝土中加入一定量的石灰石粉不仅可以减少水泥的用量，而且可以提高混凝土的质量，改善混凝土内部孔结构，减少混凝土在施工过程中产生的质量缺陷，从而提高混凝土结构的整体质量，产生巨大的经济效应，是我国可持续发展战略中的重要一步。
4 结语
1)在混凝土配合比设计时，使用石灰石粉替代部分水泥可以减小混凝土的坍落度损失，使混凝土的坍落度保持性能提高，从而直接提高了混凝土的工作性能。
2)在混凝土中掺入一定量的石灰石粉后，在保证混凝土同样流动性的状态下减小用水量，降低混凝土水化反应后产生的裂缝数量。由于石灰石粉粒径比较小，加入到混凝土中以后可以改善混凝土的孔结构，提高混凝土的密实度，从而直接提高混凝土的强度。
3)在混凝土中掺入石灰石粉后可以改善混凝土的干缩效应，并且随着石灰石粉掺量的增加干缩效应越不明显。
[1]马昆林,龙广成,谢友均,等.水泥—粉煤灰—石灰石粉复合浆体的流变性能[J].硅酸盐学报,2013(5):582-587，596.
[2]许家文,刘元珍,王文婧.钢纤维保温混凝土抗压性能试验研究[J].混凝土,2014(11):93-95，99.
[3]许家文,任佳妮.橡胶颗粒再生混凝土抗拉和抗折性能试验研究[J].科学技术与工程,2014(30):246-249.
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[5]刘数华,阎培渝.石灰石粉在复合胶凝材料中的水化性能[J].硅酸盐学报,2008(10):1401-1405.
[6]杨华山,方坤河,涂胜金,等.石灰石粉在水泥基材料中的作用及其机理[J].混凝土,2006(6):32-35.
[7]许家文,刘元珍,李珠,等.再生保温混凝土抗压和抗折试验研究[J].混凝土,2013(12):38-40，45.
The application of limestone powder in concrete
Ma Hao
(LvliangUniversity,Lvliang033000,China)
The paper explores the features of the limestone powder concrete, illustrates the influence of the limestone powder on the concrete from the collapsibility, strength, shrinkage, and durability, and points out the mixture of the limestone powder into the concrete can improve the concrete quality with better economic and practical value.
concrete, limestone powder, collapsibility, durability
1009-6825(2016)19-0102-02
2016-04-27
马昊(1992- )，男，在读本科生
TU528
A
