磨细石灰岩石粉作常态混凝土混合材研究与应用

白延庆

（中国水利水电第八工程局有限公司 长沙市 410007）

近年来国内外水泥界在硅酸盐水泥中掺加石灰石混合材的相关技术已经日趋成熟，生产石灰石硅酸盐水泥已有较高的技术水平，其石灰石混合材的掺量可达30%。如何扩大常态混凝土中混合材资源，缓解某些国家和地区活性混合材紧缺状况，以及如何有效利用高标号水泥拌制低强度混凝土等问题。都是应该积极研究并需要尽快解决的问题。为此，水电八局有限公司充分利用柬埔寨甘再电站现有资源，积极探索，不断实践，基本解决了磨细石灰石石粉在常态混凝土中的应用，极大地解决了甘再电站活性混合材紧缺而影响施工工期的问题，而且，降低了工程造价，为企业带来明显的经济效益，增强了企业的市场竞争力。

1 石灰岩石粉理化分析

石灰岩经破碎到一定粒径后，采用雷蒙机或棒磨机加工成的粒径小于80 μm的粉状物料，其外观呈青灰色或灰白色。

石灰岩石粉的物理性质：松散容重＜1 100 kg/m3，比重跟母岩接近：2.7左右。需水量比101%～105%，满足我国Ⅱ级粉煤灰对需水比的控制要求。本次试验使用的石粉其45 μm方孔筛筛余为23%，比表面积373 cm2/g石灰岩石粉化学成分如表1。石灰岩石粉的化学成分主要与母岩的特性有关，主要以CaO、SiO2成分为主，两者的含量在55%以上。

表1 石粉化学成份分析 %

2 石灰岩石粉细度与表面积关系

为便于现场及时掌握所生产的石粉质量，并对其进行动态质量控制。我们对雷蒙机和棒磨机加工的石灰石石粉，随机抽样，同时测定45 μm方孔筛筛余含量及比表面积。并建立相对应的关系，见表2，利于采用简便、快捷的试验方法，对石粉生产质量进行控制。

用雷蒙机生产并经风选系统处理过的石粉，随着细度的增大，比表面积随之减少；而用棒磨机生产又没经过风选的石粉，关系不是很明显，主要原因是棒磨机制石粉的颗粒不均匀所致。但从测试的比表面积及细度指标来看，其值在一定的工艺条件下，均波动较小，这有利于现场对石粉的质量控制。

表2 石粉细度与表面积的关系表

3 磨细石粉作常态混凝土掺合料试验论证

试验以甘再水电站工程为依托，针对甘再工程各混凝土结构物施工特点，拟采用石灰岩石粉（S）全部替代粉煤灰（F）作为常态混凝土掺合料应用于工程施工中。

试验采用甘再电站工程使用的原材料，进行不同掺量对比的试验研究，从常态混凝土各种力学、干缩变形、抗渗性、施工性能等方面进一步论证磨细石粉作为混凝土掺合料的可行性。

3.1 原材料检测

3.1.1 水泥品质检测

本次试验采用柬埔寨贡布水泥厂生产的“K”牌硅酸盐TYPEⅠ型水泥，其水泥物理检验成果如表3；检测结果表明，物理性能均能满足GB175-2007中国水泥标准要求。

3.1.2 粉煤灰品质检测

试验用粉煤灰为广西田东电厂粉煤灰，根据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1956-2005）检验，其品质检验结果见表4，从检验结果来看：满足GB/T 1956-2005Ⅱ级灰标准要求。

3.1.3 砂石骨料品质检测

现场试验使用的砂石骨料为左岸砂石系统生产的人工骨料，试验用砂的细度模数为2.80，属中砂，石粉含量14.29%。能基本满足碾压混凝土用砂的要求；砂、石的检测成果分别见表5、6。

表3 水泥物理性能检测成果表

表4 粉煤灰品质试验成果表

表5 砂检测成果表

3.1.4 外加剂品质检测

试验采用的外加剂有浙江龙游ZB-1常态型缓凝高效减水剂，湖南腾达科技TG-1引气剂。根据 《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T 5100-1999）检测结果列于表7。

表6 粗骨料（石）检测成果表

3.2 磨细石粉对普通混凝土基准用水、砂率以及力学性能的影响

普通混凝土用水量与砂率试验采用柬埔寨贡不生产的“K”牌TYPEⅠ型水泥（KTC），甘再砂石项目部雷蒙机制石粉，浙江龙游生产的ZB-1RCC15常态型减水剂。常态混凝土塌落度（80～100）mm，石子级配 60∶40。 其试验结果列于表 8。

表8试验结果表明：常态混凝土中随着石粉掺量的增加，用水量相应提高。

3.3 磨细石粉混凝土水胶比与强度关系

混凝土水胶比与强度关系试验：缓凝高效减水剂掺量0.8%，引气剂掺量按混凝土含气量3%～5%进行调整。混凝土石子级配 60∶40，分别从低到高选择4个不同的水胶比进行试验，其混凝土强度曲线试验结果列于表9。水胶比与强度关系式列于表10。

RC——水泥胶砂抗压强度；

R——混凝土抗压强度。

3.4 磨细石粉对混凝土干缩变形的影响

常态混凝土干缩试验：缓凝高效减水剂掺量0.8%，引气剂掺量按混凝土含气量3%～5%进行调整，石子级配60∶40，石粉掺量采用10%、20%及30%，并对半掺田东粉煤灰进行试验干缩试验，其试验结果列于表11。

试验结果表明：不管是全掺石粉还是对半掺石粉和粉煤灰的常态混凝土，其干缩值偏大，单掺石粉干缩值要比混掺石粉和煤灰的干缩值要大。

3.5 磨细石粉对混凝土耐久性的影响

在普通混凝土中掺入石粉替代粉煤灰，当混凝土水胶比为0.55时，即使掺30%的石粉，其抗渗等级可达W8，抗冻等级达F50。试验结果见表12。

4 磨细石粉在甘再电站工程的应用情况

为了进一步验证石粉能否在工程施工中实际应用，解决由于当时受清关的影响，粉煤灰运不到工地而影响混凝土施工停滞的问题，经建设各方同意，依据常态混凝土中掺石粉室内试验成果，甘再电站反调节堰及PH1纵向围堰工程混凝土施工中采用了石粉全部替代粉煤灰，所用的混凝土配合比列于表13，机口随机取样的混凝土抗压强度列于表14。

表7 外加剂品质检测成果表

表8 普通混凝土基准用水量与砂率试验成果

表9 普通混凝土强度曲线试验结果

表10 普通混凝土水胶比与强度关系式

表11 不同石粉掺量、不同龄期常态混凝土干缩试验成果

表12 混凝土抗冻和抗渗试验结果

表13 甘再电站工程普通混凝土掺石粉施工配合比

表14 甘再电站工程普通混凝土掺石粉抗压强度统计成果

使用情况表明：在常态混凝土中掺入石粉，甘再电站工程各工程部位施工的各种等级的混凝土均达到或超过相应的混凝土设计等级，合格率为100%。这不但缓解了由于混凝土中掺合料的短缺，影响施工进度的难题，而且更有力的解决了由于高标号KTC水泥配制低强度混凝土而带来施工困难的问题。从而改善了混凝土的施工性能，节约了水泥用量，简化了水工混凝土的温控措施，保证了工程进度。

5 结 语

通过我们的试验研究并在结构物中加以实际论证，根据现有的试验结果对石粉在常态混凝土中的应用情况归纳如下：

（1）石灰岩石粉的现场质量控制，可根据工程情况参照国标 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596-2005）和建材行业专业 《石灰石硅酸盐水泥》〈JC 600-2002〉标准，制定适合工程的质量控制标准；石灰岩石粉需磨细后进行使用，磨得越细，其微集料效应越得到充分发挥。

（2）根据石灰岩石粉在甘再电站工程中的使用经验，用于生产石粉的原料尽量与混凝土用骨料料源保持一致，由于石粉比粉煤灰的密度大，其颗粒型状较差，储放时易压紧结块，建议石粉的含水率控制＜1.0%；石粉中的含泥量应严格控制，用亚甲蓝法试验，含泥量≤1.4%。

（3）由于石灰岩石粉属惰性材料，掺入混凝土中对混凝土后期强度影响不大。故在应用前应根据工程设计和施工要求确定合适的掺加方法及掺量。

（4）本项技术将在其它类似的工程有着广泛的应用推广前景，石粉可大幅度降低混凝土绝热温升。由于微集料效应，还可以改善混凝土的致密性，其应用前景广阔。