双掺石灰石与粉煤灰对水泥强度性能的影响

舒立俊

（浙江方圆检测集团股份有限公司，浙江 杭州 310018）

硅酸盐水泥熟料烧成需要1400℃左右的高温，不仅高能耗，而且排放大量的CO2和其它有害气体。从节约能源和保护环境等方面考虑，水泥中降低熟料的用量并大量掺入混合材料是值得人们重视的途径。混合材种类繁多，并且各有特点，具体应用时应根据具体的生产工艺、当地资源和生产成本等各方面因素加以选择。粉煤灰和石灰石是两种比较熟悉的混合材料，一般认为粉煤灰作混合材时，水泥早期强度较低，但对长期性能则比较有利，而水泥中适当掺入石灰石，对早期强度损失不大，甚至有一定的好处，但对后期强度不利。如果对两者进行复合，取长补短，则有可能获得比较理想的强度性能。

1 实验过程

实验所用的水泥熟料、石膏、粉煤灰和石灰石的组成如表1，熟料、石灰石与石膏经破碎，各式样按表2 进行配合，在标准小磨中粉磨至0.08 方孔筛筛余小于6%。各式样混合材总掺量均为30%，只是石灰石取代粉煤灰的数量变化。水泥强度按《水泥胶砂强度检验方法(ISO 法)》GB 17671-1999进行，龄期3 天、7 天、28 天和60 天。

表1 原材料的化学成分(%)

表2 各试样的配比(%)

2 实验结果与讨论

各式样混合材掺加量均为30%，水泥强度随粉煤灰与石灰石的比例而变化的情况如图1 和图2 所示。由图可见，以石灰石等量取代粉煤灰作混合材，对早期3 天和7 天强度影响比较小，尤其在取代量较少时，强度下降不明显或者有所提高。但对28 天、60 天强度影响要大些，总的来说，强度随

灰石灰石掺量增加而降低，下降幅度抗折强度较小和石灰石掺星较低时较小。

图1 石灰石取代粉煤灰作混合材对水泥抗压强度的影响

图2 石灰石取代粉煤灰作混合材对水泥抗折强度的影响

一般认为，粉煤灰作水泥混合材，其微集料效应能改善水泥石微结构，其火山灰效应增加胶凝性水化产物，对水泥强度有贡献；但它的活性发挥很慢，因而对水泥的早期强度来说下降比较明显，对水泥长期强度性能则比较有利。水泥中适当掺入石灰石，除了改善水泥石结构作用，还对C3S 水化起到晶核作用，加速了C3S 的水化。同时，与熟料中含铝矿物反应生成碳铝酸钙晶体(C3A．CaCO3．HH2O)，它们发宵良好，并与碳酸钙颗粒连生成坚固的晶质砾石。但石灰石的这些作用主要体现在早期，对长期强度性能则贡献较小。粉煤灰与石灰石各有特点，两者有一定的互补作用，两者复合，利用石灰石提高早期强度，利用粉煤灰促进后期强度，对水泥强度比较有利。

但是，从本实验结果看，石灰石对水泥早期强度的贡献没有预期明显，石灰石取代粉煤灰的量应控制在较小的范围，这可能与实验所用的熟料中C3A 含量较低（按鲍格法计算为4.3%），水泥中石膏掺量较高，以及水泥细度等因素有关。因此，在实际应用时，石灰石与粉煤灰对比例应根据具体情况，通过实验加以选择。当然，在选择最佳比例时，还应该对资源、成本和市场需求等多方面因素加以综合考虑。

3 结语

水泥中双掺石灰石与粉煤灰，利用石灰石提高早期强度，利用粉煤灰促进后期强度，以达到节约熟料和提高混合材掺量的目的。但在本实验条件下，石灰石对早期强度的贡献并不明显，取代量不宜过多(如小于1O%)，取代量较大时，强度（尤其是后期强度） 下降明显。实际应用时，两者合适的掺量，应综合考虑根据具体情况后加以选择。