随着城市建设的发展,工程建设对混凝土的需求不断增加,现在工程建设中更常用粉煤灰和矿渣混凝土。在我国,由于地理环境的原因,矿渣和粉煤灰资源分布不均,部分地区缺货。而石灰石资源在我国分布广泛,经济实力雄厚,因此被广泛利用。
1石粉对混凝土和易性的影响
1.1石粉掺入方法对混凝土工作性能的影响
研究发现,张家口石灰石粉不仅可以增加水泥浆体的掺量和流动性,而且可以通过石灰石粉的润滑作用降低砂粒间的摩擦力,从而改善混凝土的和易性。通过分析研究,在自密实泵中掺入石灰石粉时,在相同的水灰比下,单掺石灰石粉的混凝土的粘结性和流动性优于单掺粉煤灰的混凝土,掺入适量的微细石灰石可以更好地保持流动性。综上所述,可以得出结论:石灰石粉对混凝土工作性的影响主要是改善其流动性。与低强度混凝土相比,主要是减少其泌水和离析。因此,石灰石粉作为矿物掺合料在混凝土中的应用将是今后重要的研究方向之一。
1.2石粉细度对混凝土和易性的影响
发现石灰石粉的细度对混凝土的和易性有很大影响。当石灰石粉的活性远弱于水泥熟料时,石灰石粉部分取代水泥后,初期参与水化的水泥熟料相对减少,水胶比增大,混凝土坍落度增大。细度较小的石灰石粉填充效果较好,混凝土体系的自由水含量相对较高。
2石粉对混凝土力学性能的影响
2.1石粉掺入方式对混凝土力学性能的影响
通过对分别掺入等量粉煤灰和石灰石粉的混凝土强度进行对比试验,发现二者28d强度相差不大,但掺入石灰石粉的混凝土弹性模量和抗拉强度有所降低。据研究分析,掺入石灰石粉的混凝土抗压强度仅在后期有所下降,且低于单掺粉煤灰的混凝土,这与石灰石粉活性差,混凝土后期强度增长缓慢有直接关系。同时,当掺入钛渣和石灰石粉时,可以发现掺量为20%的钛渣和10%的石灰石粉,该掺量的混凝土抗压强度远高于基准混凝土。在保证混凝土各项性能的前提下,用钛渣和石灰石粉代替矿渣粉和硅灰的比例可达40%。根据已有的研究,当粉煤灰与石灰石粉、粒化高炉矿渣与石灰石粉混合时,在混凝土中掺入石灰石粉代替20%的粉煤灰可以保证混凝土的劈裂抗拉强度和抗压强度。2.2石粉细度对混凝土力学性能的影响
结果表明,在石灰石粉掺量为15%和30%的条件下,混凝土的3、7和28d抗压强度明显降低。当石灰石粉掺量为15%时,其3d抗压强度不明显,在第28天仍保持良好的抗压强度[3]。为了研究产生这些问题的原因,作者通过扫描电镜得出,在水化后期加入石灰石粉会导致混凝土中的钙矾石不断增加,从而导致混凝土抗压强度的降低。但也有研究认为,适当掺入石灰石粉可以增加混凝土的强度,上述结论与之前的不同,原因有二。
(1)石灰石粉对轻骨料混凝土的增益效应不同于普通混凝土;
(2)石灰石粉的不同搅拌方式,无论是内搅拌还是外搅拌都会影响石灰石粉的作用机理。
有研究用天然浮石作为粗骨材料,掺入10%、20%、30%、40%的石灰石粉代替水泥制成浮石混凝土,掺入10%的石灰石粉可以大大提高混凝土的抗压强度。同时有研究表明,掺入超细石灰石粉的高强混凝土抗折强度随着石灰石粉掺量的增加而明显提高,石灰石粉对混凝土抗折强度的影响远大于混凝土。然而,国外的研究者经过研究得出了相反的结论。在他们的研究过程中,发现随着石灰石粉含量的增加,混凝土的强度降低。研究人员认为石灰石粉是一种低活性物质,导致了这种现象。在混凝土试验中,对不同细度的石灰石粉逐一进行试验。通过实验,石灰石粉的粒度越细,对其力学性能的影响越大。同时得出结论,在一定掺量范围内,石灰石粉对其有微弱的增强作用,当石灰石粉越细时,增强作用越明显。这就可以解释上述检测结果出现不同结论的原因了。研究表明,在混凝土中分别掺入511/kg、619/kg和779/kg不同表面积的石灰石粉,石灰石粉的表面积达到779/kg,掺量为10%时,掺入石灰石粉的混凝土抗压强度明显提高。在相关研究论文中提到,接近水泥比表面积的等量石灰石粉替代水泥的抗压强度会随着石灰石粉掺量的增加而降低。在不改变水泥用量的前提下,其抗压强度随着石灰石粉的增加而提高。
3石粉对混凝土耐久性的影响
3.1石粉对混凝土干燥收缩的影响掺入石粉和稻壳灰不仅能有效提高砂浆的保水性,还能起到内部养护的作用。适量的石粉可以发挥其“微集料填充效应”,改善其内部结构。对于普通混凝土,掺石粉混凝土的干缩值远小于同强度的纯水泥混凝土。对于高强混凝土,掺入石灰石粉的混凝土自收缩逐渐减小,且自收缩随着掺量的增加而减小。
3.2石粉对混凝土抗碳化性能的影响
石灰石粉对混凝土抗碳化性能的影响与混凝土的养护龄期、养护条件和石灰石粉的掺量有关。随着石灰石粉掺量的增加,其抗碳化性能下降。随着标准养护龄期的增加,碳化深度会减小。相对于混凝土的抗碳化能力,室外浇水养护混凝土远远优于室内标准养护。同时,随着石灰石粉比表面积的增加,其抗碳化能力也在增加。当与石粉、钢渣混合成单一钢渣时,其抗碳化性能会有不同程度的降低,掺石粉、钢渣混凝土的不利影响相对较小。
3.3石粉对混凝土抗氯离子渗透性的影响
单独掺入石灰石粉时,混凝土的抗氯离子渗透性与混凝土的养护龄期有很大关系,其渗透性随养护龄期的增加而增加。在掺入粉煤灰和石粉的情况下,混凝土的抗氯离子侵蚀能力大大提高,因此石灰石粉的不同掺入方式完全可以满足混凝土工程施工的一般要求。
4结论
目前,石灰石粉在混凝土中的应用有两种方式。一部分石灰石粉替代细骨料,即机制砂中含量相对较高的石灰石。石灰石粉作为混凝土掺合料的一部分用来代替水泥。不同的石灰石粉掺量、不同的搅拌方式和细度对混凝土性能有不同的影响。因此,必须重视石灰石粉在混凝土中应用的研究状况。