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混凝土中石粉掺量标准一、前言混凝土作为一种常见的建筑材料，其性能的优劣直接影响着建筑物的质量和寿命。
石粉作为混凝土掺合料之一，能够有效改善混凝土的性能，提高其耐久性和耐腐蚀性。
因此，制定混凝土中石粉掺量标准具有重要意义。
二、石粉的定义和性质石粉是一种细粉末状的物质，主要由磨细的石灰石、石英、石膏等矿物质制成。
石粉的主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO等，具有较高的活性和较好的水化性能。
石粉的掺入可以改善混凝土的流动性、强度、耐久性和耐腐蚀性。
三、石粉掺量的影响因素1.石粉的品质：石粉的品质直接影响其掺入混凝土后的效果。
品质较差的石粉可能会导致混凝土强度下降、孔隙率增加等问题。
2.混凝土的配合比：不同的混凝土配合比对石粉掺量的影响不同。
一般来说，石粉掺量与水灰比成反比例关系。
3.施工环境条件：施工环境的温湿度等因素也会影响石粉掺量的选择。
四、石粉掺量标准根据我国现有标准，石粉掺量一般不超过混凝土配合比中水泥用量的20%。
具体标准如下：1.普通混凝土：石粉掺量一般为水泥用量的10%-15%。
2.高性能混凝土：石粉掺量一般为水泥用量的15%-20%。
3.自密实混凝土：石粉掺量一般为水泥用量的10%-20%。
五、石粉掺量的实际应用1.普通混凝土：石粉掺量一般为水泥用量的10%-15%。
在实际应用中，可根据砂石的粒径分布、水泥品种、混凝土强度等因素进行适当调整。
2.高性能混凝土：石粉掺量一般为水泥用量的15%-20%。
在实际应用中，可根据混凝土的设计强度、施工环境等因素进行适当调整。
3.自密实混凝土：石粉掺量一般为水泥用量的10%-20%。
在实际应用中，可根据自密实混凝土的密实性要求、材料品种等因素进行适当调整。
六、注意事项1.石粉掺量应根据混凝土的设计要求和实际情况进行合理调整，不宜盲目追求石粉掺量的增加。
2.石粉应选用品质良好的产品，避免因石粉品质问题导致混凝土性能下降。
3.施工环境应保证适宜的温度和湿度，避免因环境条件不良导致石粉掺量选择错误。
混凝土中掺加石灰石粉的影响研究混凝土是一种广泛应用的建筑材料，它的主要成分是水泥、骨料、粉煤灰和水等，其中水泥的使用量最大，占到混凝土总体积的20%~30%。
然而，水泥的生产过程会产生大量的CO2排放，对环境造成严重影响。
因此，研究如何减少水泥的使用量，降低混凝土的碳排放量，已成为建筑材料领域的热点问题。
石灰石粉是一种天然矿物质，主要成分是碳酸钙（CaCO3），其粒径小、细度高、活性好，可以作为混凝土掺合料，降低水泥用量，提高混凝土的强度和耐久性。
本文将从以下几个方面研究混凝土中掺加石灰石粉的影响。
一、石灰石粉的物理性质石灰石粉的物理性质对其在混凝土中的应用有重要影响。
石灰石粉的主要物理性质包括比表面积、粒径、密度等。
石灰石粉的比表面积越大，活性越好，可以更好地与水泥反应，提高混凝土的强度。
粒径越小，混凝土的流动性越好，且石灰石粉与水泥反应的效果也更好。
密度对混凝土的体积稳定性有影响，石灰石粉的密度越大，混凝土的收缩率越小。
二、石灰石粉的化学性质石灰石粉的化学性质对其在混凝土中的应用也有重要影响。
石灰石粉中的主要成分是碳酸钙，其化学反应与水泥反应可生成钙硅石、钙铝石等水化产物，提高混凝土的强度和耐久性。
同时，石灰石粉中还含有少量的杂质，如硅酸、铝酸等，这些杂质会影响混凝土的性能，因此在选用石灰石粉时需要注意其化学成分。
三、掺加石灰石粉的混凝土性能掺加石灰石粉可以提高混凝土的强度和耐久性。
石灰石粉的加入可以促进水泥的水化反应，形成更多的水化产物，提高混凝土的强度。
同时，石灰石粉还可以填充混凝土中的微孔和孔隙，减少混凝土中的孔隙率，提高混凝土的密实度和耐久性。
四、石灰石粉掺量的影响石灰石粉的掺量对混凝土的性能有一定影响。
石灰石粉的掺量越大，可以减少水泥的使用量，降低混凝土的碳排放量，但是过多的石灰石粉会降低混凝土的强度和耐久性。
因此，在掺加石灰石粉时需要控制其掺量，提高混凝土的性能。
五、石灰石粉与其他掺合料的应用除了石灰石粉外，混凝土中还可以掺入其他掺合料，如粉煤灰、矿渣粉等。
石灰石粉-粉煤灰复掺比例及细度对水泥基材料性能影响的研究摘要：本小组以石灰石粉和粉煤灰的复掺比例及细度分别作为自变量，以水泥胶砂试件的流动度和活性指数作为因变量，在测定复合掺和料基本物理指标的基础上，通过对水泥胶砂试件流动度和抗压强度的测定，来研究石灰石粉-粉煤灰复合掺合料的复掺比及细度对水泥基材料的影响，从而寻求石灰石粉与粉煤灰的最佳细度配合比，为复合掺和料的工程应用提供理论参考。
试验结果表明：石灰石粉-粉煤灰复合比例为4:6、比表面积为500m2/kg时，复合掺合料对水泥基材料的性能影响最为有利。
关键词：石灰石粉；粉煤灰；流动度；活性指数0 引言[1,2,3]在倡导可持续发展的现今，随着我国经济的持续增长和基础建设规模的快速扩张，混凝土作为最基本的、用量最大的建筑材料，向着绿色化路线发展已成为必然。
而复合掺合料利用多种组分的超叠加效应，可克服单一品种的性能缺陷，使掺合料的性能更加优越，因此复合掺合料是有效促进混凝土绿色化发展的重要途径。
当前广泛用于水泥生产的矿物掺合料有硅灰、矿渣、粉煤灰等，而硅灰价格贵，矿渣、粉煤灰被大量使用，资源日趋紧缺，但我国石灰石粉资源丰富，廉价易得，且已有研究显示它的掺入可提高水泥的强度、改善其工作性能等。
因此本次研究立足于小组实验，用石灰石粉和粉煤灰复合掺合料取代部分水泥进行实验，从而确定复合掺合料的最佳细度和配比，最终建立水泥基材料宏观性能与复合掺合料比例和细度的数量关系，为复合掺合料的生产以及其在工程中的应用提供依据。
1 试验1.1实验原材料水泥:采用普通硅酸盐水泥（P·0），42.5R；粉煤灰：采用蒲城粉煤灰；石灰石：采用泾阳石灰石；细骨料：采用厦门艾思欧标准砂有限公司生产的中国ISO标准砂；水：采用自来水。
石灰石粉和粉煤灰的化学组成见表1-1。
表 1-1石灰石粉和粉煤灰的化学组成 %1.2试验配合比设计及试件制备本次试验研究中，石灰石粉-粉煤灰(LP:F)掺配比例分别为3:7、4:6、5:5、6:4、7:3，并用球磨机进行粉磨，粉磨时间控制为5min、10 min、15 min、20 min、30 min，制备出25组不同配合比不同细度的复合掺合料，并保持石灰石-粉煤灰总量为30%等量取代P.O 42.5水泥，制备40mm×40mm×160mm 的成型胶砂试件26组，试验配合比设计见表1-2。
石灰石粉在混凝土中的应用马昊【摘要】探讨了石灰石粉混凝土的特点,从坍落度、强度、干缩性、耐久性等方面,阐述了石灰石粉对混凝土的影响,指出在混凝土中加入石灰石粉提高了混凝土的质量,具有较高的经济价值和使用价值.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)019【总页数】2页(P102-103)【关键词】混凝土;石灰石粉;坍落度;耐久性【作者】马昊【作者单位】吕梁学院,山西吕梁033000【正文语种】中文【中图分类】TU528目前，在我国蒸蒸日上的建筑行业中，混凝土是一种大宗使用的人造建筑材料，其中混凝土中水泥用量也逐渐增多。
但是在生产水泥过程中会产生大量的环境污染物和耗用大量的能源。
为解决生产水泥过程中产生的环境污染物和减少耗用的能源，国内外采用很多改进的生产工艺来进行改良，但是并没有从根本上解决问题。
相关研究表明，减小生产混凝土时所产生的环境污染物最根本的问题就是减少混凝土中水泥的用量。
经研究表明，将石灰石粉经过加工后加入到混凝土中作为一种辅助胶凝材料不仅有利于环境和降低工程造价，而且可以实现混凝土的可持续发展，使其成为建筑材料中的绿色建材之一[1-5]。
1.1 水化热石灰石粉作为一种惰性材料，加入到混凝土中可以替代部分水泥的用量，减小混凝土中水泥的用量，并且石灰石粉不和混凝土中的水泥发生化学反应，和拌合水发生反应吸附溶液中的钙离子，降低C3S中的Ca+的浓度，加速其水化和氢氧化钙晶体的形成，减小了混凝土中水化反应热，从而直接减小了大体积混凝土施工产生的裂缝数量和程度。
因此在混凝土的早期水化反应时起到积极作用[6,7]。
1.2 工作性能经过加工的石灰石粉颗粒粒径较小，当采用45 μm的筛进行筛余时仅在5%左右，因此平均粒径远小于水泥的粒径，应用到混凝土中时可以提高混凝土的密实度，并且提高混凝土的保水性和流动性，减小了混凝土在施工过程中可能产生的离析现象，保证了施工质量。
2.1 对混凝土坍落度的影响石灰石粉的细度与混凝土的工作性能无关，影响其工作性能最大的因素为石灰石粉的掺量。
用于混凝土中石粉质量标准一、前言石粉是一种常见的混凝土掺合材料，其加入可以改善混凝土的工作性能和力学性能。
因此，制定合理的石粉质量标准对于混凝土工程的质量控制至关重要。
本文将从石粉的性质、加入量、检测方法和质量要求四个方面，提供一个全面的具体的详细的标准，以供参考。
二、石粉的性质石粉是一种细粉末状的物质，主要由石英、长石、云母等矿物质组成。
其粒径通常小于45μm，比表面积较大，吸水性强。
同时，石粉具有以下性质：1.化学成分稳定，无害物质含量低。
2.颜色较浅，一般为白色或灰白色。
3.具有良好的活性和反应性。
4.具有良好的细度和分散性。
三、石粉的加入量混凝土中石粉的加入量应根据混凝土的用途、性能要求和原材料特性等因素综合考虑。
一般来说，其掺量在10%~20%之间，以15%为宜。
过多的石粉掺量会降低混凝土的强度，过少的石粉掺量则无法发挥其优良的作用。
四、石粉的检测方法石粉的质量检测是保证混凝土工程质量的重要环节。
常用的检测方法有以下几种：1.颗粒分析法该方法通过颗粒分析仪对石粉的颗粒分布进行测试，得出其粒径分布情况。
其测试结果可以反映石粉的细度和分散性。
2.比表面积法该方法通过比表面积仪测试石粉的比表面积，反映其粒子间的表面积，从而判断其分散性和活性。
3.化学分析法该方法通过化学分析手段对石粉中的主要元素和杂质进行分析，判断其化学成分是否稳定，并检测潜在的有害物质含量。
五、石粉的质量要求为保证混凝土的质量，石粉应满足以下要求：1.化学成分稳定，无害物质含量低：石粉中的主要元素的含量应符合国家相关标准，各类有害物质含量应低于规定值。
2.颜色较浅，一般为白色或灰白色：石粉的颜色应与其原石相近，不应出现明显的色差。
3.具有良好的活性和反应性：石粉应具有良好的活性和反应性，能够与水泥等混合材料发生反应，形成水化产物，从而改善混凝土的力学性能。
4.具有良好的细度和分散性：石粉的粒径应小于45μm，比表面积应大于300m²/kg，且具有良好的分散性，能够充分地分散于混凝土中。
混凝土中掺加超细矿粉的标准混凝土是一种广泛应用的建筑材料，具有优良的耐久性、强度和可塑性。
超细矿粉是一种常见的混凝土掺合料，它可以降低混凝土的成本、提高混凝土的密实性和强度等级。
为了保证混凝土中掺加超细矿粉的质量和稳定性，制定了以下标准。
一、适用范围本标准适用于掺加超细矿粉的混凝土制品及其生产。
二、术语和定义2.1 超细矿粉：指细度小于20微米的非金属矿物细粉。
2.2 混凝土掺合料：指混凝土中添加的非水泥成分，包括超细矿粉、矿渣粉、粉煤灰等。
2.3 纯度：指超细矿粉中有效成分的含量。
2.4 水分含量：指超细矿粉中水分的含量。
2.5 比表面积：指单位质量的超细矿粉表面积。
2.6 筛余物：指超细矿粉通过标准筛网后剩余的物料质量占总质量的百分比。
三、技术要求3.1 超细矿粉应符合以下要求：3.1.1 纯度应不低于90%。
3.1.2 水分含量应不超过1.0%。
3.1.3 比表面积应不低于350m²/kg。
3.1.4 筛余物应不超过5.0%。
3.2 混凝土中掺加超细矿粉的掺量应根据混凝土强度等级、用途和环境要求确定。
一般情况下，混凝土中掺加超细矿粉的掺量不应超过总水泥配合量的30%。
3.3 混凝土中掺加超细矿粉时应注意以下事项：3.3.1 超细矿粉应与水泥、砂、骨料等混合均匀。
3.3.2 混凝土的施工应按照相应的施工工艺和标准进行。
3.4 混凝土中掺加超细矿粉的混凝土性能应符合国家和行业标准的要求。
四、检验方法4.1 超细矿粉的纯度检验方法：采用化学分析法。
4.2 超细矿粉的水分含量检验方法：采用干燥法。
4.3 超细矿粉的比表面积检验方法：采用比表面积分析仪。
4.4 超细矿粉的筛余物检验方法：采用筛分法。
五、质量控制5.1 超细矿粉应具备质量合格证明。
5.2 生产过程中应进行严格的质量控制，确保超细矿粉的质量和稳定性。
5.3 混凝土生产过程中应进行质量控制，确保混凝土的质量和稳定性。
六、包装、运输和储存6.1 超细矿粉应采用密封包装，并标注产品名称、规格、生产日期、批号等信息。
混凝土用石粉标准一、前言混凝土是现代建筑中最为重要的材料之一，而石粉作为混凝土中的一种掺合料，对混凝土的性能有着至关重要的影响。
因此，制定一套合理的混凝土用石粉标准，对于保证混凝土的质量和性能，提高建筑质量具有非常重要的意义。
二、标准名称及适用范围1. 标准名称：混凝土用石粉标准2. 适用范围：本标准适用于各类混凝土的生产和使用中所使用的石粉。
三、术语和定义1. 石粉：指粒径小于0.075mm的石英、石灰石或其他矿物粉末。
2. 活性石粉：指石粉的活性高，具有较强的胶凝性和反应性。
3. 普通石粉：指石粉的活性较低，反应性较弱。
四、技术要求1. 石粉的物理性能要求（1）细度：石粉的筛分不应超过5%；（2）密度：石粉的密度应在2.2-2.8g/cm3之间；（3）吸水率：石粉的吸水率不应超过3%。
2. 石粉的化学性能要求（1）硅酸含量：石粉的硅酸含量应不低于75%；（2）氧化钙含量：石粉的氧化钙含量应不超过10%；（3）氧化铝含量：石粉的氧化铝含量应不超过5%；（4）水分含量：石粉的水分含量应不超过1%。
3. 石粉的活性要求（1）活性石粉：石粉的活性指标应符合GB/T 18046-2008《活性矿物掺合料》的要求；（2）普通石粉：石粉的反应性指标应符合GB/T 14684-2011《矿物掺合料普通石粉》的要求。
五、质量控制要求1. 石粉的样品应从生产线上抽取，并在实验室中进行检测；2. 石粉的质量应进行日常抽检，保证其质量稳定；3. 石粉应标明生产日期、批次号、生产厂家等信息。
六、试验方法1. 石粉的细度试验方法：按照GB/T 19077-2016《建筑用粉料筛分试验方法》进行测试；2. 石粉的密度试验方法：按照GB/T 1346-2011《粉料密度测定方法》进行测试；3. 石粉的吸水率试验方法：按照GB/T 14684-2011《矿物掺合料普通石粉》进行测试；4. 石粉的化学成分试验方法：按照GB/T 14684-2011《矿物掺合料普通石粉》进行测试；5. 石粉的活性试验方法：按照GB/T 18046-2008《活性矿物掺合料》进行测试。
混凝土中添加超细粉料的应用技术规范一、引言混凝土是建筑行业中常见的材料之一，它的使用范围广泛，但在实际应用中，混凝土的强度、耐久性等方面仍存在一定的缺陷。
为了改善混凝土的性能，超细粉料被广泛应用于混凝土中。
本文将探讨混凝土中添加超细粉料的应用技术规范。
二、超细粉料的类型超细粉料是指粒径小于10微米的颗粒状物质，根据材质的不同，可以分为以下几种类型：1.硅灰石粉：硅灰石粉是指将石灰石和石英矿物在高温下煅烧而成的细粉末，它是最常见的超细粉料之一。
2.矿渣粉：矿渣粉是指从冶金工业废渣中提取的微细粉末，主要成分为SiO2、Al2O3、CaO等，并含有适量的氧化铁、氧化钙等。
3.飞灰：飞灰是指在燃煤锅炉中排放的灰烬中提取的细粉末，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3等。
4.微球体：微球体是指由聚苯乙烯、聚丙烯等聚合物制成的球状微粒，具有轻质、绝热、耐火等特点。
三、超细粉料的应用技术规范1.掺量混凝土中添加超细粉料的掺量应根据混凝土强度等级、需求性能等因素进行确定。
通常情况下，硅灰石粉的掺量不应超过总水泥用量的20%，矿渣粉和飞灰的掺量不应超过总水泥用量的30%，微球体的掺量不应超过混凝土总重量的10%。
2.混合混凝土中添加超细粉料时应注意混合的方法。
一般情况下，超细粉料应与水混合成糊状物，再与其它混凝土原材料混合。
在混合过程中应注意掺量的准确度，确保超细粉料能够均匀地分散在混凝土中。
3.水灰比混凝土中添加超细粉料后，水灰比应相应地调整。
一般情况下，水灰比的调整应根据混凝土的强度等级、需求性能等因素进行确定。
在调整水灰比时应注意保持混凝土的适宜性。
4.养护混凝土中添加超细粉料后，养护工作尤为重要。
养护时间应根据混凝土强度等级、需求性能等因素进行确定，一般情况下，养护时间不应少于7天。
养护期间应注意保持混凝土的湿润状态，避免混凝土的干燥和裂缝的产生。
5.应用范围混凝土中添加超细粉料的应用范围非常广泛，包括建筑、路桥、水利、隧道、地铁等各个领域。
混凝土中使用石灰的标准一、前言混凝土是建筑工程中常用的材料，而其中的石灰作为重要的掺合材料，也扮演了重要的角色。
本文将从石灰的种类、添加量、质量要求、试验方法等方面详细介绍混凝土中使用石灰的标准。
二、石灰的种类石灰分为生石灰和水化石灰两类，生石灰又分为快石灰和慢石灰。
在混凝土中使用的石灰主要有以下几种：1.快石灰快石灰又称为生石灰I级，是指未经水化的氧化钙（CaO）。
其添加量应控制在混凝土配合比中氧化钙的质量分数不超过5%。
2.慢石灰慢石灰又称为生石灰Ⅱ级或反应石灰，是指经过一定时间的水化反应后得到的氢氧化钙（Ca(OH)2）。
其添加量应根据混凝土的用途和强度等级确定。
3.水化石灰水化石灰又称为制备石灰，是指经过水化反应制得的钙氢氧化物（Ca(OH)2）。
其添加量应控制在混凝土配合比中氢氧化钙的质量分数不超过5%。
三、石灰的添加量石灰的添加量应根据混凝土的用途、强度等级、环境条件等因素确定。
在混凝土中使用石灰时，其总添加量应控制在混凝土中氧化钙和氢氧化钙的质量分数之和不超过8%。
四、石灰的质量要求混凝土中使用的石灰应符合以下质量要求：1.外观质量石灰应为白色或灰色粉末状，不得有结块、凝固、不均匀等现象。
2.化学成分石灰中氧化钙的质量分数应不低于60%。
3.活性石灰的活性应与混凝土的强度等级相适应，不得低于标准规定。
4.细度石灰应经过筛选，其残留物质量分数不得超过5%。
五、石灰的试验方法石灰的试验方法主要包括以下几个方面：1.外观检验将石灰取出，观察其颜色、质地、结块情况等。
2.化学成分检验采用化学分析方法，测定石灰中氧化钙和氢氧化钙的质量分数。
3.活性检验采用标准压实试验方法，测定石灰与混凝土的反应性能。
4.细度检验采用筛分法，测定石灰的筛余物质量分数。
六、结语混凝土中使用石灰的标准包括石灰的种类、添加量、质量要求、试验方法等方面。
在施工中，应根据标准要求选用适当的石灰，并采用标准试验方法检验石灰的质量。
石灰石粉对混凝土耐久性能的影响王德辉;史才军;贾煌飞;曾荣;吴有武;劳里林【摘要】为促进石灰石粉在混凝土中的应用,研究石灰石粉的粒径、掺量和其它辅助性胶凝材料对混凝土耐久性能的影响.研究结果表明,石灰石粉的掺入,生成碳铝酸钙,并稳定钙矾石.粉煤灰和矿粉中的铝相促进石灰石粉的反应,进一步增大了碳铝酸钙和钙矾石的含量.当石灰石粉的平均粒径为19.92μm时,混凝土的氯离子扩散系数和碳化深度最小.当石灰石粉的掺量为10％～15％时,混凝土的氯离子扩散系数和碳化深度最小.复掺石灰石粉和粉煤灰/矿粉进一步降低了混凝土的氯离子扩散系数和碳化深度.当水胶比为0.4时,用石灰石粉制备混凝土具有优异的抗钢筋锈蚀和抗冻性.【期刊名称】《福州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(046)006【总页数】7页(P874-880)【关键词】石灰石粉;辅助性胶凝材料;粒径;掺量;耐久性【作者】王德辉;史才军;贾煌飞;曾荣;吴有武;劳里林【作者单位】福州大学土木工程学院,福建福州 350116;湖南大学土木工程学院,湖南长沙 410082;湖南大学土木工程学院,湖南长沙 410082;华润水泥技术研发(广西)有限公司,广西南宁 510460;华润水泥技术研发(广西)有限公司,广西南宁510460;华润水泥技术研发(广西)有限公司,广西南宁 510460【正文语种】中文【中图分类】TQ172.120 引言在制备混凝土时，矿粉、粉煤灰、偏高岭土和硅灰等可作为辅助性胶凝材料部分取代水泥，当科学合理的胶凝材料组成时，这些辅助性胶凝材料的掺入可改善混凝土的孔结构，提高其力学性能和耐久性能，且能降低水泥用量，减少二氧化碳排放量. 然而，从目前的工程现状看，矿粉和粉煤灰等常规辅助性胶凝材料远远满足不了我国建筑业的需求，导致多个地方先后出现使用伪劣粉煤灰制备混凝土的工程案例.为解决矿粉和粉煤灰等常规辅助性胶凝材料稀缺的问题，需要用一种资源丰富的辅助性胶凝材料取代水泥. 基于大量的研究成果，将石灰石粉在混凝土的作用机理分为4种： 1) 晶核效应，石灰石粉表面可吸附水化硅酸钙(CSH)凝胶，加速水泥的水化反应； 2) 填充效应，当石灰石粉粒径小于水泥颗粒时，可填充水泥间的孔隙，增大混凝土的强度； 3) 稀释效应，石灰石粉的活性较低，用石灰石粉取代水泥，提高了混凝土的相对水灰比，当掺量过大时会降低混凝土的强度； 4) 化学效应，石灰石粉和铝相反应，生成碳铝酸钙，增大了固相体积，可提高混凝土的强度. 在这些研究基础上，欧洲[4-5]、加拿大[6-7]、美国和中国先后制定了相关的标准.关于石灰石粉在混凝土中的作用机理，仍然存在一些有争议的问题，石灰石粉和铝相的化学反应方程式尚未有定论. 有的研究者认为石灰石粉和铝相反应，降低了水泥基材料的碱度[10]. 也有研究者认为石灰石粉和铝相发生反应，不改变水泥基材料的碱度[11]. 还有研究者认为石灰石粉和硫铝酸钙发生反应，降低了水泥基材料的碱度[12]. 从他们给出的化学方程式可以看出，石灰石粉的化学效应可能对混凝土的碱度、相对湿度和体积稳定性产生影响，并对混凝土体积稳定性、抗碳化性能和抗钢筋锈蚀等产生一定的影响. 为促进石灰石粉在混凝土中的应用，本文研究石灰石粉的粒径、掺量和其它辅助性胶凝材料对混凝土抗氯离子渗透性、抗碳化性能、抗钢筋锈蚀和抗冻性的影响，为石灰石粉在实际工程中的应用提供依据.1 试验1.1 原材料水泥为P·I 42.5纯硅酸盐水泥(PC)，其28 d的抗压强度为57.3 MPa，满足国家标准(GB175-2007)的要求. 石灰石粉的比表面积分别为500、 650、 800和950 m2·kg-1，其CaCO3含量大于90%. 水泥、石灰石粉、矿粉和粉煤灰的物理性能和化学组成分别见表1和表2，它们的粒径由激光粒度分析仪测试得到. 细骨料为河砂，颗粒级配为Ⅱ区. 粗骨料为碎石，粒径区间为5～20 mm. 减水剂为聚羧酸型高效减水剂，减水率大于35%.表1 水泥、石灰石粉、粉煤灰、矿粉的物理性能Tab.1 Physical properties of cement, limestone powder, fly ash and slag表2 水泥、石灰石粉、粉煤灰、矿粉的化学组成Tab.2 Chemical composition of cement, limestone powder, fly ash and slag组成w/ %SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3MnOLOI水泥(PC)20.145.283.4763.262.662.18—1.72石灰石粉(LS)0.520.270.2452.662.66——43.1粉煤灰FA)48.9429.149.166.060.121.06—1.1矿粉(S)35.0214.841.2037.019.43—0.20注：化学组成是由XRF测得1.2 配合比设计为研究石灰石粉的粒径、掺量和其它辅助性胶凝材料对混凝土抗氯离子渗透性、抗碳化性能、抗钢筋锈蚀和抗冻性的影响，本文采用单一-质心法设计了胶凝材料组成，胶凝材料用量为400 kg·m-3，水胶比为0.4，砂率为40%，减水剂的掺量根据混凝土工作性能进行调整，胶凝材料组成见表3. 按照表3成型净浆，进行XRD和压汞测试，同时按比例成型混凝土，测试混凝土的抗氯离子渗透性、抗碳化性能、抗钢筋锈蚀和抗冻性.表3 胶凝材料组成Tab.3 Binder composition (%)编号12 3456789101112131415w水泥1005050507575755050506767675062.5w石灰石粉 050 0 025 002525 01717 01712.5w粉煤灰00500025025025170171712.5w矿粉00050002502525017171712.51.3 试验方法1) X射线衍射测试(XRD). 试样养护至规定龄期时，在试样中部取样，置于无水乙醇溶液里24 h中止水化. 再将样品从无水乙醇溶液中取出，研磨成粉，过45 μm 筛. 将过筛后的样品移入60 ℃的真空干燥箱，真空干燥48 h至恒重后取出. 用Philips X射线衍射仪进行测试，扫描范围8°～13°，步长0.02°.2) 孔结构测试(MIP). 试样养护至规定龄期时，在试样中部取样，置于无水乙醇溶液里24 h中止水化. 将样品移入60 ℃的真空干燥箱，真空干燥48 h至恒重后取出. 用PoreMaster- 60型全自动压汞仪进行测试，其低压和高压分别为0.138和345 MPa.3) 抗氯离子渗透性能测试. 根据国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[13]，采用RCM法测试测试混凝土的28 d氯离子迁移系数.4) 抗碳化性能测试. 根据国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[13]，测试混凝土的3、 7、 14、 28 d碳化深度.5) 抗钢筋锈蚀测试. 根据国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[13]，测试混凝土的钢筋锈蚀.6) 抗冻性能测试. 根据国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[13]，采用快冻法测试测试混凝土的抗冻性能.2 结果和讨论2.1 不同因素对净浆物相的影响不同龄期下， XRD测试得到的净浆物相分析如图1所示，其中， E为钙矾石，Hc为半碳铝酸钙， Mc为单碳铝酸钙， F为铁相.图1 胶凝材料组成对水化产物的影响.Fig.1 Effect of cementitious materials on the hydration products of cement pastes从图1中可看出，基准组在各龄期下没有出现半碳铝酸钙和单碳铝酸钙峰，钙矾石的峰值随着龄期不断降低. 单掺石灰石粉时，随着龄期的增大，半碳铝酸钙的峰先增大后降低，单碳铝酸钙和钙矾石的峰不断增大. 复掺石灰石粉和粉煤灰/矿粉与单掺石灰石粉的规律相近，但复掺石灰石粉和粉煤灰的碳铝酸钙和钙矾石峰值更高，复掺石灰石粉和矿粉的碳铝酸钙和钙矾石峰值最高. 这是因为未掺石灰石粉时，石膏和水泥中的铝相反应生成钙矾石，当石膏消耗完后，多余的铝相和钙矾石反应生成单硫型硫铝酸钙. 然而，当掺入石灰石粉时，石灰石粉的掺入可与多余的铝相反应，生成碳铝酸钙，从而抑制钙矾石向单硫型硫铝酸钙的转化[14]. 当复掺石灰石粉和粉煤灰/矿粉时，粉煤灰和矿粉提供更多的铝相，增大碳铝酸钙的生成量[10]. 因此，和单掺石灰石粉相比，复掺石灰石粉和粉煤灰/矿粉的碳铝酸钙和钙矾石含量更大.2.2 不同因素对净浆孔结构的影响不同因素对水泥浆28 d孔结构的影响如图2所示. 从图2(a)和2(b)可看出，随着石灰石粉比表面积的增大，最可几孔径从56.9 nm降低到48.9 nm，孔隙率从31.37%降低到29.30%. 一方面，当石灰石粉粒径小于水泥时，石灰石粉颗粒可以填充水泥颗粒之间的孔隙，优化孔结构，并降低孔隙率. 另一方面，随着石灰石粉粒径的减小，其化学活性随之增大，石灰石粉和铝相的化学反应，生成碳铝酸钙，增大了固相体积，也可优化孔结构，降低孔隙率.图2(c)和2(d)中，随着石灰石粉掺量的增大，净浆最可几孔径从40.6 nm增大到77.2 nm，孔隙率从27.14%增大到35.52%. 尽管石灰石粉的填充效应和化学效应可优化净浆的孔径分布，降低净浆的孔隙率. 然而，由于石灰石粉的活性较低，当用大量的石灰石粉取代水泥时，提高了混凝土的相对水灰比，导致自由水含量变大，在净浆凝结硬化过程中，可挥发的自由水含量也随之增大，从而增大了孔隙率.图2 不同因素对水泥浆28 d孔结构的影响Fig.2 Effects of different factors on the pore structure of cement pastes at 28 d当复掺石灰石粉和粉煤灰/矿粉时，净浆的最可几孔径和孔隙率显著降低，石灰石粉和矿粉复掺时对净浆的孔结构影响最为显著. 这是因为： 1) 当复掺石灰石粉和粉煤灰/矿粉时，粉煤灰和矿粉提供更多的铝相，增大碳铝酸钙的生成量，碳铝酸钙的生成增大了固相体积，从而优化孔结构，降低孔隙率[10]； 2) 石灰石粉与铝相反应，生成碳铝酸钙，抑制钙矾石向单硫型硫铝酸钙的转化，钙矾比单硫型硫铝酸钙的摩尔体积大[15]，进一步优化孔结构，降低孔隙率； 3) 粉煤灰和矿粉具有火山灰效应，可以和氢氧化钙反应[16]，优化孔结构，降低孔隙率.2.3 不同因素对混凝土氯离子扩散系数的影响不同因素对混凝土氯离子扩散系数的影响如图3所示，图3(a)中当石灰石粉的比表面积为650 m2·kg-1，混凝土的氯离子扩散系数最小. 这可能是由于两种粒径较粗的石灰石粉具有更宽的颗粒粒径分布，和水泥之间的堆积密实度更大. 和比表面积为500 m2·kg-1的石灰石粉相比，比表面积为650 m2·kg-1的石灰石粉填充效应更明显.图3(b)中当石灰石粉的掺量为15%时，混凝土的氯离子扩散系数最小. 这可能是由于当石灰石粉掺量小于15%时，石灰石粉主要表现为填充效应和化学效应，这两种效应均能优化混凝土的孔径分布，并能降低混凝土的孔隙率，导致混凝土的氯离子扩散系数随之减小. 当石灰石粉的掺量大于15%时，石灰石粉主要表现为稀释效应，反而提高了混凝土的孔隙率，从而提高了混凝土的氯离子扩散系数.图3(c)和3(d)中，当石灰石粉掺量为10%～20%且粉煤灰掺量小于10%时，或者石灰石粉掺量为10%～20%且矿粉掺量为25%～35%时，混凝土的氯离子扩散系数最小. 一方面，碳铝酸钙的生成和钙矾石的稳定，增大了固相体积，从而优化孔结构，降低孔隙率[10,15]，混凝土的氯离子扩散系数也随之减小；另一方面，混凝土中的铝相和石灰石粉反应，抑制铝相和氯盐之间的反应，减少化学结合氯离子量，增大自由氯离子含量[14]，石灰石粉的掺入增大了混凝土的氯离子扩散系数.图3 不同因素对混凝土氯离子扩散系数的影响Fig.3 Effects of different factors on the chloride diffusion coefficient of concrete2.4 不同因素对混凝土碳化深度的影响当石灰石粉的比表面积为650 m2·kg-1，混凝土在各龄期下的碳化深度最小，如图4(a)所示. 当石灰石粉的掺量为10%时，混凝土在各龄期下的碳化深度最小，如图4(b)所示. 当石灰石粉掺量为5%～10%且粉煤灰掺量为10%～20%时，或者当石灰石粉掺量小于10%且矿粉掺量为20%～40%时，混凝土的碳化深度最小，如图4(c)或图4(d)所示. 当石灰石粉和粉煤灰/矿粉复掺时，一方面，碳铝酸钙的生成和钙矾石的稳定，增大固相体积，从而优化孔结构，降低了孔隙率[10-15]，从而降低混凝土的碳化深度；另一方面，由于石灰石粉和铝相反应，降低混凝土的PH值，也增大混凝土的碳化深度[10 ]. 因此，当石灰石粉和粉煤灰/矿粉复掺时，混凝土的碳化深度存现了一个极值区域.图4 不同因素对混凝土碳化深度的影响Fig.4 Effects of different factors on the carbonation depth of concrete2.5 不同因素下混凝土的抗钢筋锈蚀性能图5 混凝土的抗钢筋锈蚀性能Fig.5 Corrosion resistance of concrete.不同胶凝材料组分制备混凝土的抗钢筋锈蚀如图5所示. 从图5可看出，当水胶比为0.4时，用石灰石粉制备混凝土没有出现钢筋锈蚀现象，即混凝土因碳化出现钢筋锈蚀的风险较低. 这可能是由于混凝土的水胶比较低，孔结构比较致密，如节2.2所述，因此，混凝土抗钢筋锈蚀能力较强.2.6 不同因素下的混凝土抗冻性当水胶比为0.4时，用石灰石粉制备混凝土经300次冻融循环没有出现冻融破坏，即混凝土的抗冻性较强. 这也可能是由于混凝土的水胶比较低，孔结构比较致密，因此，混凝土抗冻性能较强.3 结语1) 石灰石粉的掺入，生成碳铝酸钙，稳定钙矾石. 粉煤灰和矿粉中的铝相可与石灰石粉反应，进一步增大了碳铝酸钙和钙矾石峰值，复掺石灰石粉和矿粉的碳铝酸钙和钙矾石峰值最高.2) 随着石灰石粉粒径的减小，净浆的最可几孔径和孔隙率随之降低. 随着石灰石粉掺量的增大，净浆的最可几孔径和孔隙率随之增大. 复掺石灰石粉和粉煤灰/矿粉显著降低了净浆的最可几孔径和孔隙率，石灰石粉和矿粉复掺时净浆的孔隙率最小.3) 当石灰石粉的比表面积为650 m2·kg-1，平均粒径为19.92 μm时，混凝土的氯离子扩散系数最小. 当石灰石粉的掺量为15%时，混凝土的氯离子扩散系数最小. 当石灰石粉掺量为10%～20%且粉煤灰掺量小于10%时，或石灰石粉掺量为10%～20%且矿粉掺量为25%～35%时，混凝土的氯离子扩散系数最小.4) 当石灰石粉的比表面积为650 m2·kg-1，即平均粒径为19.92 μm时，混凝土在各龄期下的碳化深度最小. 当石灰石粉的掺量为10%时，混凝土在各龄期下的碳化深度最小. 当石灰石粉掺量为5%～10%且粉煤灰掺量为10%～20%时，或者当石灰石粉掺量小于10%且矿粉掺量为20%～40%时，混凝土的碳化深度最小.5) 当水胶比为0.4时，用石灰石粉制备混凝土没有出现钢筋锈蚀和冻融破坏现象，因此，选择水胶比≤0.4制备混凝土时，掺石灰石粉的混凝土具有致密的孔结构，钢筋锈蚀和冻融破坏的风险较低.参考文献：【相关文献】[1]SOROKA I, SETTER N. Calcareous fillers and the compressive strength of Portland cement. Cement and Concrete Research, 1976, 6(3): 367-376.[2]DANIELS A. Betong (Stockholm). American Concrete Institute, 1949, 21(3): 232.[3]THONGSANITGARN P, WONGKEO W, CHAIPANICH A, et al. Heat of hydration of Portland high-calcium fly ash cement incorporating limestone powder: Effect of limestone particle size. Construction and Building Materials, 2014， 66(36): 410-417.[4]SCHMIDT M. Cement with interground additives-capabilities and environmental relief. Zem Kalk Gips,1992,45(2): 64-69.[5]CEN-CENELEC. “Cement-part 1”, composition, specifications and uniformity criteriafor common cements: EN 197-1. Brussels:European Committee for Standardization, 2000. [6]CSA GROUP. Cementitious materials for use in concrete:CSA A3001. Toronto: Canadian Standards Association, 2008.[7]CSA GROUP. Cementitious materials for use in concrete: CSA A3001. Toronto: Canadian Standards Association, 2010.[8]ASTM INTERNATIONAL. Standard specification for blended hydraulic cements:ASTMC595. PA: ASTM International, 2012.[9]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 通用硅酸盐水泥:GB175-2007. 北京：中国标准出版社， 2007.[10] DE W K, BEN H M, LE S G, et al. Hydration mechanisms of ternary Portland cements containing limestone powder and fly ash. Cement and Concrete Research, 2011, 41(3):279-291.[11] BIZZOZERO J, SCRIVENER KL. Limestone reaction in calcium aluminate cement-calcium sulfate systems. Cement and Concrete Research, 2015, 76: 159-169.[12] SCHOLER A, LOTHENBACH B, WINNEFELD F,et al. Hydration of quaternary Portlandcement blends containing blast-furnace slag, siliceous fly ash and limestone powder. Cement and Concrete Composites, 2015, 55(55): 374-382.[13] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准:GB/T 50082-2009. 北京：中国建筑工业出版社， 2009.[14] LOTHENBACH B, LE S G, GALLUCCI E, et al. Influence of limestone on the hydration of Portland cements. Cement and Concrete Research, 2008, 38(6): 848-860.[15] LOTHENBACH B, MATSCHEI T, MOSCHNER G, et al. Thermodynamic modeling of the effectof temperature on the hydration and porosity of Portland cement. Cement and Concrete Research, 2008, 38(1): 1-18.[16] KRITSADA S, LUTZ F. Evaluation of calcium hydroxide contents in pozzolanic cement pastes by a chemical extraction method. Construction and Building Materials, 2011, 25(1): 190-194.[17] BAQUERIZO L G, MATSCHEI T, SCRIVENER K L, et al. Hydration states of AFm cement phases. Cement and Concrete Research, 2015, 73(24): 143-157.。
