磨细石灰石石粉在混凝土中应用的技术途径

　　摘要：随着社会经济的高速发展，基础建设力度不断加强，混凝土在市场应用广泛。本文着重研究了磨细石粉作为掺合料在混凝土中的应用，首先分析混凝土的原材料，分析石粉对混凝土强度的影响，说明石粉如何正确的用于混凝土中可能性、应用的途径，以及矿粉中掺入石粉作假的危害性。

　　关键词：磨细石粉；混凝土；工作性；强度；应用

　　随着我国基础设施建设的规模越来越大，粉煤灰、矿粉等活性掺合料供应日益紧张，作为资源非常丰富、容易获取、质优价廉的磨细石灰石粉，能否作为新型矿物掺合料应用于混凝土，来替代部分粉煤灰和矿粉。在混凝土中掺加石灰石粉可以替代水泥、矿粉或粉煤灰，大大降低混凝土成本，同时还可以改善混凝土和易性、降低水化热，综合经济效益非常明显。石粉能否用于混凝土，能否对混凝土的强度和耐久性做出贡献，在矿粉中掺入石粉作假的危害到底有多大。如何研究探讨石粉在混凝土中的应用有非常重要的意义。

　　一、原材料

　　水泥：金峰P·O42.5水泥(海螺P042.5R水泥)，3d水泥强度为28.3MPa；28d水泥强度为49.5MPa；

　　矿粉：苏州马嘉矿粉（首钢矿粉），比表面积403m2/kg，28d活性指数105%；

　　粉煤灰：沙角电厂Ⅱ级灰，45μm方孔筛余18%，烧失量1.5%；

　　粗骨料：5～31.5mm碎石，含泥量0.5%；

　　细骨料：中粗砂，细度模数2.7，含泥量0.7%；

　　水：市政自来水；

　　减水剂：苏州弗克RX-1 型聚羧酸高性能减水剂（惠州红墙CSP-11），减水率25%。

　　磨细石粉：比表面积为500 m2/kg。

　　影响磨细石粉的质量指标主要有两个，一种是细度，可以方便地用负压筛或勃氏比表面积仪测出；另外一种是石粉中的CaCO3的纯度。

　　二、石粉对混凝土强度的影响

　　1、石灰石石粉对混凝土强度的影响

　　石灰石石粉是由天然石灰石通过球磨机磨细而成的，主要化学成分是碳酸钙，碳酸钙是一种惰性材料，从理论上推断它没有任何活性，不会参与水化，对混凝土的强度发展没有任何贡献。

　　2、矿粉的混凝土强度的影响

　　矿粉是由炼铁过程中产生的水渣磨细而成，它的主要成分是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝，从矿粉化学成分看，90%的成分都有活性，与水泥成分类似，但矿粉本身活性很低，自身的氧化钙在水环境中水解后形成氢氧化钙，而氢氧化钙不是对强度有贡献的胶凝材料，而是混凝土中的有害物质;但是它却能与二氧化硅、三氧化二铝产生水化，反应生成对强度发展有用的硅酸盐凝胶和铝酸三钙凝胶。富裕的二氧化硅、三氧化二铝还能通过二次水化消耗 掉水泥水化产生的有害物质氢氧化钙和原材料带入的碱，反应生成对强度发展有用的硅酸盐凝胶和铝酸三钙凝胶。这一系列的连串化学反应，使得了矿粉中90%以上的成分都转化成了与水泥水化后类似的成分，这样也就使得矿粉有了活性。但这一系列化学反应比较慢，在水中靠自身水化非常缓慢，只有在碱环境中靠碱激发才能很好水化;因此在混凝土中的水化比水泥慢，必须等水泥水化后生成了一种碱氢氧化钙、以及自身的氧化钙水解(混凝土中自由水很少，因此水解很慢)成氢氧化钙后，它才能在氢氧化钙的激发下，与二氧化硅、三氧化二铝反应形硅酸盐、铝酸盐凝胶，这种水化慢于水泥的水化，所以混凝土中矿粉的水化被称为二次水化。

　　由于它比水泥细，能填充在水泥颗粒形成的空隙中，更重要的是它与氢氧化钙反应后形成的硅酸盐凝胶体积比其自身体积大，能够产生微膨胀效应，起到很好的填充效应，使混凝土更加致密，从而提高混凝土的强度、抗渗性能、耐久性能。

　　3、粉煤灰对混凝土强度的影响

　　粉煤灰是发电厂发电过程中产生的烟尘，是通过静电除尘设备收集的，也被称作原状灰。从化学成分看，80%左右的成分都有活性，但是这些成分中数量最多的活性成分二氧化硅不能直接水解、三氧化二铝水解又非常缓慢，能水解且水解相对较快的氧化钙数量又很少；并且它 的颗粒形态是玻璃球状体，颗粒表面有一层致密层；在碱环境下，靠碱腐蚀其致密层，破壁后二氧化硅、三氧化二铝才能与水泥水化形成的氢氧化钙充分水化。由于有一个破壁的过程，本身的活性成分大部分又不能直接水化或 水化缓慢，要等水泥、矿粉水化完之后才能与他们的水化产物氢氧化钙水化形成硅酸盐凝胶，所以它比矿粉在混凝土中的水化还慢，因此被称作三次水化。由于它比水泥、矿粉细，能填充在水泥和矿粉颗粒形成的空隙中，更重要的 是它与氢氧化钙反应后形成的铝酸盐和硅酸盐凝胶体积比其自身体积大，也能够产生微膨胀效应，起到很好的填充效应，使混凝土更加致密。因此粉煤灰也是有活性的，对混凝 土的强度有贡献，而且对后期强度的发展和耐久性非常有利，这从粉煤灰28d活性指标能达到80%左右得到了印证。

　　三、矿粉中掺入石粉的影响

　　混凝土中掺入石粉代替活性掺合料后，会根据石粉代替活性掺合料数量的加大，混凝土各龄期强度会同步下降；而石粉无论在外观、形态与矿粉非常接近，肉眼难以区分，并且掺量在70%以下掺入混凝土后对混凝土的状态没有影响，从混凝土状态上也无法及时发现。因此市场上在矿粉中掺入石粉作假提供了可趁之机，给混凝土质量带来极大的危害；因此在矿粉中掺入磨细石灰石粉是不定时、不定量的，我们无法及时知道进厂的矿粉被掺入了多少磨细石灰石粉，也就无法根据掺入量来对混凝土配合比做相应的调整，这就会造成混凝土强度随着矿粉中磨细石灰石粉掺入量的不同，而无规律的上下波动，甚至在掺入量过多时，造成混凝土达不到设计强度；必须采取有效手段加以鉴别，使混凝土质量得到保障。

　　四、石粉如何正确的用于混凝土中

　　石粉替代活性掺合料肯定会影响混凝土强度，而且强度的下降与混凝土中掺入的石灰石粉的数量相关，掺入的石灰石粉越多混凝土强度就下降越多，而且是有规律的。磨细的石粉还有一个特性，通过试验发现，混凝土中掺入适量的石粉占总胶材20%以下，不影响混凝土的和易性、流动性，同等重量的石粉与活性掺合料对混凝土性能的改善相同。而随着外加剂技术的发展，外加剂的减水率越来越高，使得在水胶比不变的情况下，也就是混凝土强度不变的情况下，混凝土的用水量和胶材用量都越来越少，这时混凝土的强度和质量没问题，由于胶材太少，混凝土状态和工作性很差，难以使用和施工。因此正好利用石粉的这个特性，在混凝土中胶材用量能满足强度要求，但胶材数量无法满足混凝土和易性、流动性、工作性时；将石粉外掺到混凝土中，来弥补细粉料的不足，改善混凝土的工作性，使其满足施工要求。

　　结语

　　总而言之，混凝土中使用磨细石粉代替磨灰，不仅可提高强度，改善混凝土的工作性能，还可加大废弃物的综合利用量，促进资源节约和节能减排。而且磨细石粉在低标号混凝土中的使用，可以给企业带来良好的经济效益。由于磨细石粉具有很好的稳定性，故在混凝土拌合物当中替代磨灰，使混凝土拌合物生产控制起来工作 性更容易保证。使混凝土拌合物生产控制起来工作性更容易保证。另外磨细石粉在混凝土中的包裹性好，使低标号混凝土的工作性有更好的改善。

　　参考文献

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