石灰石粉在叠合楼板混凝土中的应用研究

王诚，黄文君

（1. 江山市耕读节能建筑材料有限公司，浙江 衢州 324100；2. 江山市安顺商品混凝土有限公司，浙江 衢州 324100）

0 前言

随着国家碳达峰和碳中和系列政策的实施，火力发电在能源中占据的比例正逐年下降，作为燃煤火力发电厂的副产物，粉煤灰的市场供应进一步吃紧，当前优质粉煤灰价格持续增长，劣质煤灰、假灰充斥市场，给混凝土生产和工程质量带来了负面影响[1]，因此包括石灰石粉、沸石粉等在内的辅助胶凝材料开始用于混凝土生产。有研究表明，石灰石粉具有填充效应、形态效应等，对于降低水泥浆体粘度、提高混凝土拌合物保水能力及硬化混凝土强度方面具有积极作用[2-4]，由于其母岩来源丰富易得，经济和社会效益明显。

预制叠合楼板是建筑装配化的重要结构构件[5]，通过设计交底、模具制作、孔洞预埋、混凝土浇筑、拉毛成型等系列工序制得，能降低材料消耗、提高建筑表观质量。与商品混凝土相比，叠合板要求混凝土和易性良好、30min 内拉毛、24h 吊装强度高等，将石灰石粉应用于叠合楼板混凝土无疑是有意义的尝试，值得研究。

本项目着眼于石粉在叠合板混凝土生产中的应用，对叠合板要求的和易性、拉毛时间以及强度发展等进行考核，以探寻石粉在叠合板混凝土生产中的可行性。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

（1）试验用水泥为海螺 P·O42.5R 普通硅酸盐水泥，水泥的性能检测结果见表 1。

表1 水泥性能检测结果

（2）不同细度石粉的制备

将石灰石进行冲洗、烘干，保证石灰石表面无泥粉，人工将石灰石进行初步破碎，放入球磨机分别粉磨15min、25min、35min、50min 获得的石粉比表面积分别为 350m2/kg、385m2/kg、423m2/kg、460m2/kg。

（3）骨料采用 0～5mm 的小石和 5～20mm 的大石，压碎值 9.0%。

（4）减水剂采用浙江某厂家早强型高性能聚羧酸减水剂，由早强减水母液按一定比例进行复配，其各项指标符合 GB 8076—2008《混凝土外加剂》中早强型高性能聚羧酸减水剂标准要求。

1.2 试验方法

（1）叠合板混凝土工作性能和凝结时间测试

参照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，将原材料按照对应配合比进行拌和，测混凝土坍落度后装桶用保鲜膜密封，测试 30min 后的坍落度，之后测试混凝土凝结时间。

（2）混凝土拉毛时间测试

以加水拌和计时 T0，将混凝土装入 (100×100×100)mm3的试模内，用抹刀侧楞在混凝土表面划出4mm 深的沟痕且无浆体回弹 T1，此时的拉毛时间为T1-T0。

（3）混凝土抗压和抗折强度

将拌和后的混凝土入模覆膜室内养护至 24h 拆模，参照 GB/T 50081—2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》，测试标准养护下 24h、7d 和 28d 的强度。

2 结果与讨论

2.1 石粉掺量对混凝土工作性能的影响

采用 C30 配合比，石粉细度为 385m2/kg，变量为石粉掺量，C30 配合比见表 2。所得的混凝土工作性能测试结果见表 3。

表2 不同石粉掺量的叠合板混凝土配合比 kg/m3

表3 结果显示，纯水泥混凝土坍落度损失较快，拉毛时间 14min，留给工人布料的时间较短，终凝时间为5.2h。石粉掺量 5% 时，对混凝土影响不大，超过 10%后会对混凝土拉毛时间带来负面影响。

表3 石粉掺量对叠合板混凝土工作性能的影响

石粉掺入后混凝土初始坍落度增加，30min 坍落度保持能力提升，拉毛时间和凝结时间也相应延长，这是因为加入石粉后影响了水泥颗粒分布，使得单位面积水泥颗粒数量减少，同时石粉对水泥浆体具有一定的降粘

作用，混凝土的和易性得到改善，但由于石粉活性较低，对水泥水化造成一定影响，因此使得混凝土凝结硬化时间增加。

2.2 石粉掺量对混凝土强度的影响

根据表 2 配比进行混凝土拌和、成型，覆膜 24h，一组测试 24h 拆模强度、其他组继续进行标准养护，测试混凝土 7d 和 28d 的抗折和抗压强度，结果见表 4。

表4 石粉掺量对混凝土强度的影响

由表 4 结果可以看出，石粉掺量提高，混凝土 24h拆模抗压强度先增加后降低，在石粉掺量 10% 时的混凝土抗压强度最高，之后逐步下降，当石粉掺量为20% 时，混凝土拆模抗压强度低于纯水泥组 5.6MPa，强度下降明显。混凝土 7d 和 28d 抗压强度和抗折强度随着石粉掺量增加先提高后降低，在石粉掺量 10%时，达到最高。这是因为适量的石粉可以改善粉料颗粒的填充效果，提高混凝土的密实度，同时石粉中的碳酸钙能为水泥水化提供晶核体，有利于水泥水化进行[6]，混凝土强度得到持续发展。

2.3 石粉细度对混凝土工作性能影响

石粉细度对叠合板混凝土工作性能影响的试验采用的配合比见表 5。采用表 5 所示的配比，保证混凝土初始坍落度在 (180±10)mm，测试的混凝土工作性能结果见表 6。

表5 石粉细度试验叠合板混凝土配比 kg/m3

表6 石粉细度对叠合板混凝土工作性能的影响

结合表 5、表 6 可知，在保持混凝土初始坍落度前提下，减水剂随着石粉细度变小先降低后增加，这是因为石粉本身具有的颗粒效应能够对自由水起到一定保持作用，石粉降低了混凝土的部分粘度，使得外加剂掺量降低，但石粉过细会对增加对聚羧酸减水剂的包裹。

石粉比表面积增加，混凝土坍损增加，拉毛时间也缩短，凝结硬化加速。当石粉比表面积为 423m2/kg时，混凝土工作性能最佳。

2.4 石粉细度对混凝土强度影响

采用表 5 所示配比进行拌和装模，24h 拆模，后进行标准养护，测试混凝土 24h 抗压强度和 7d、28d 的混凝土抗压和抗折强度，结果见表 7。

从表 7 结果可以看出，混凝土 24h 拆模强度随着石粉比表面积增加先增加后减小，当石粉细度在 423m2/kg时混凝土抗压强度最高，石粉继续变细后混凝土坍落度损失加快，成型后的混凝土内部孔隙增多，对混凝土强度造成负面影响。混凝土 7d、28d 的抗压和抗折强度同样随着石粉比表面积增加先增加后减小，在石粉比表面积为 423m2/kg 时，由于较细的石粉对混凝土起到填充密实作用，优化了混凝土内部孔隙分布，从而有利于混凝土强度增长。

表7 石粉细度对混凝土强度的影响

3 结论

（1）相比纯水泥，石粉加入后混凝土初始坍落度增加，保塑能力提升，拉毛时间和凝结时间延长。

（2）随着石粉掺量提高，混凝土 24h 拆模抗压强度先增加后降低，在石粉掺量 10% 时的混凝土抗压强度最高，混凝土 7d 和 28d 抗压强度和抗折强度同样在石粉掺量 10% 时最高。

（3）石粉细度减小时混凝土减水剂用量先减少后增加，适量细度石粉可以降低混凝土粘度，有利于改善混凝土和易性，同时具有适宜的拉毛时间和凝结时间。

（4）石粉比表面积增加，混凝土 24h 拆模强度先增加后降低，混凝土 7d 和 28d 的抗折和抗压强度在石粉比表面积为 423m2/kg 时最高，说明一定细度的石粉有利于混凝土强度增长。