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由于粉煤灰和矿渣等优质矿物掺合料资源日益紧缺,因此石灰石粉作为一种新型的水泥基复合材料的掺合料备受关注。本文首先探讨了石灰石粉单掺,与粉煤灰复掺并对比了石灰石粉、粉煤灰和矿粉三种掺合料对水泥的标准稠度用水量、凝结时间以及胶砂流动度和强度、等物理力学性能影响;其次研究了石灰石粉对水泥基复合材料的收缩、抗碳化性以及抗硫酸盐侵蚀性等长期性和耐久性能的影响;最后通过采用水化热分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪和交流阻抗测试仪等方法,探讨石灰石粉对水泥的水化进程、水化产物以及对水泥与骨料的界面等微观结构的影响,分析其作用机理。单掺石灰石粉的试验结果表明:当石灰石粉取代水泥的数量在15%以内,随着其取代比例的增加能够有效地减少水泥标准稠度用水量,降低水泥的凝结时间,提高水泥胶砂3 d的抗折和抗压强度,但不利于28 d强度的提高。当石灰石粉取代水泥的数量超过15%时,对水泥的上述性能不利。石灰石粉和粉煤灰按1:1的比例复掺其总量为胶材的30%时,可使水泥的标准稠度用水量减少,凝结时间缩短,并且提高水泥胶砂3 d的强度,同时28 d强度高于单掺30%石灰石粉的水泥胶砂强度,略低于纯水泥胶砂强度。对比石灰石粉、粉煤灰和矿粉三种掺合料对水泥基复合材料性能影响结果可知,当三者单掺均为水泥质量的20%时,三种掺合料都能降低水泥的标准稠度用水量,其中粉煤灰的标准稠度用水量最少,其次是矿粉,而石灰石粉的标准用水量最多。除了石灰石粉能够缩短水泥的凝结时间外,粉煤灰和矿粉均使水泥凝结时间延长;掺加石灰石粉可使胶砂的3 d强度提高,但28 d强度降低;而粉煤灰和矿粉可提高胶砂28 d强度,但使其3 d强度降低。石灰石粉对水泥胶砂的耐久性试验结果表明,以10%的石灰石粉取代水泥,胶砂的抗碳化能力最强,当其掺量大于10%以后,则胶砂的抗碳化能力下降;石粉掺量超过10%时,随着石粉掺量的增加,胶砂收缩值减小。掺加石灰石粉使得水泥胶砂的抗硫酸盐侵蚀能力呈线性下降。石灰石粉对水泥水化热的影响规律是,石灰石粉的掺量由0%增加到10%,水泥胶砂试样的水化热逐渐增加;当石灰石粉的掺量超过10%时,胶砂试样的水化热随着掺量增加而逐渐减少。交流阻抗结果显示,石灰石粉掺量为10%的胶砂电阻高于不掺加石灰石粉的水泥胶砂,说明石灰石粉降低了胶砂内部的孔隙率。3 d和28 d的水泥水化产物XRD测试结果表明,石灰石粉能够与水泥中的C3A发生反应,生成少量的单碳水化铝酸钙(3 CaO·Al2O3·CaCO3·11 H2O)。水泥石与骨料界面的SEM结果显示,掺加石灰石粉后,一方面增加其密实度,可能对界面过渡区裂缝的产生有一定的改善;另一方面,水化产物中片状Ca(OH)2的数量减小,因此改善了界面结构提高强度。另外,在水泥中掺加10%的石灰石粉后使水泥石的孔径分布集中在2.510 nm左右,因此细化了孔径,有利于提高水泥基复合材料的强度。