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摘 要：粉煤灰对清水混凝土的外观质量有较大的影响，为缓解粉煤灰因资源短缺导致的供应紧张，及改善清水混凝土的外观质量，确定以石灰石粉取代粉煤灰。通过设计水泥、矿粉、石灰石粉胶凝材料体系的清水混凝土配合比，并研究混凝土的工作性、干缩性能、耐久性、热学性能及外观性能，通过现场足尺模型试验，确定了石灰石粉的掺量及最佳细度，保证了石灰石粉清水混凝土的耐久性及施工性，同时提升清水混凝土外观质量。
关键词：石灰石粉；清水混凝土；耐久性；外观；
随着粉煤灰资源的日益短缺，市面上已较难见到Ⅰ级粉煤灰，且Ⅱ级粉煤灰的连续供应还得不到保证，品质较差的粉煤灰不仅影响工程实体质量，还严重影响建筑的外观质量[1]。清水混凝土外观质量受到粉煤灰的影响导致混凝土整体光泽暗淡，甚至出现明显色差及云斑。石灰石粉是一种资源丰富且质量可人工控制的掺合料，开展石灰石粉清水混凝土的性能影响试验研究具有实际应用意义。
1.原材料
粉煤灰简记为FA，石灰石粉选用连州产400目粉体。FA、石粉成分分析见表1所示，根据建工标准《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》（JGJ/T 318-2014）对石粉部分性能指标进行检测，检测结果如表2所示。
2.配合比及性能测试
石粉和水泥可组成二元胶凝材料体系，也可掺入其他胶凝材料（如矿粉、粉煤灰、硅粉等）组成多元复合胶凝材料体系。
2.1石粉清水混凝土的配合比试配
石灰石粉的水化活性大小与其细度密切相关，此外，石粉细度对混凝土的工作性、力学性及耐久性指标也有较大的影响[2]，通过配合比的试配试验分别对100目～600目的石粉进行细度的优选试验，具体配合比见表3，相应的测试结果见表4。
通过表4数据比较可知，选取400目石粉作为最优的替代粉煤灰辅助胶凝材料进行试验。通过比较不同石粉掺量下的水泥、矿粉、石粉三元胶材体系的胶砂状态来确定混凝土中石粉的最佳掺量，具体的胶砂配比见表5。
由表5可知，石灰石粉具有一定的减水作用，在用水量相同的情况下，石粉的掺量越大，试件的流动性越好；且试件的强度随石粉掺量的增加而减少；石粉掺量不超过30%时较好。
2.2石灰石粉混凝土温度试验
粉煤灰和石粉对混凝土的水化热均有一定的影响，对表6中的胶材体系进行水化热试验来比较粉煤灰、石粉分别对混凝土水化热的影响程度大小。
由表6可知，石灰石粉对混凝土水化热的降低效果相比于粉煤灰更明显。
2.3石粉混凝土干缩试验
为比较不同细度石粉和粉煤灰对混凝土干缩性能的影响，选取200目～600目石粉以20%的掺量取代粉煤灰进行混凝土的干缩试验，具体配比见表7所示。
本试验根据国标《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009）中有关方法进行，测试结果如下图1所示：
由图1可知，随着干缩试验龄期的增长，混凝土在40d左右基本完成了收缩，且逐步趋于稳定；在第10d以内龄期，混凝土的干缩增长最快；根据总应变的大小确定对混凝土干缩应变影响因素排序为：600目石粉、200目石粉、400目石粉、粉煤灰。
石粉的细度较水泥低，掺入石粉能较均匀的填充在水泥石中，堵塞了部分毛细孔，降低了毛细孔中的吸附水向混凝土表面迁移的速度，从而有效地抑制了干缩[3]。若石粉的细度过小，因其比表面积和需水量较大，导致后期水分蒸发引起的干縮也较大。
2.4石粉混凝土抗氯离子扩散系数试验
为比较不同细度石粉和粉煤灰对混凝土抗氯离子扩散性能的影响，采用下表8的试验配合比进行对比试验，根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009）中的有关测试方法，测试试件56d龄期的抗氯离子扩散系数。
由表8可知，石粉全部取代粉煤灰后，混凝土的抗氯离子扩散能力略有降低，但石粉细度的增加对扩散系数的影响不大。文俊强[4]等比较了影响混凝土氯离子扩散系数的几种因素，其对混凝土抗氯离了渗透性影响排序为：粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉、水泥。
3.现场足尺寸模型试验
现场浇筑立柱的足尺模型，来验证三种配比的设计思路：1）降低粉煤灰用量；2）单掺矿粉；3）石灰石粉取代粉煤灰。三个立柱的尺寸均为0.9m×0.9m×3.6m。本次试验采用的配合比见表9。立柱拆模后的外观见图2所示。
在混凝土工作性、施工性一致的条件下，单掺矿粉的立柱混凝土外观质量较差，缺少光泽，有较明显的水波纹；双掺石粉与矿粉的立柱外观最优，仅存在少量色差；粉煤灰和矿粉双掺的立柱外观较差，且存在明显的色差。
4.结论
1）石灰石粉的细度比粉煤灰的细度更小，因而能改善混凝土粉料的级配，有利于提高混凝土的工作性及施工性，保证混凝土的匀质性，最终减少混凝土的外观缺陷；
2）石粉是一种惰性材料，其掺量越高对混凝土水化热和温缩的降低效果越显著，有利于提高混凝土的体积稳定性，从而降低混凝土的开裂风险，但其掺量不宜超过胶材总量的30%；
3）因石粉价格较粉煤灰低廉，用石灰石粉取代粉煤灰作为清水混凝土的矿物掺合料，一方面可以提高混凝土的外观和观感质量，另一方面可以降低混凝土的生产成本。
参考文献
[1].郭亚超等，粉煤灰在混凝土中应用的新问题.混凝土世界，2014（07）：第62-66页.
[2].刘伟华等，不同比表面积石灰石粉取代粉煤灰对混凝土性能的影响.混凝土世界，2015（07）：第70-73页.
[3].刘数华与阎培渝，石灰石粉对水泥浆体填充效应和砂浆孔结构的影响.硅酸盐学报，2008（01）：第69-72.
[4].文俊强，张文生与张建波，含石灰石粉混凝土氯离子传输性与孔结构，in 中国硅酸盐学会水泥分会首届学术年会2009：中国河南焦作.第 6页.
（作者单位：中交武汉港湾工程设计研究院有限公司）
关键词：石灰石粉；清水混凝土；耐久性；外观；
随着粉煤灰资源的日益短缺，市面上已较难见到Ⅰ级粉煤灰，且Ⅱ级粉煤灰的连续供应还得不到保证，品质较差的粉煤灰不仅影响工程实体质量，还严重影响建筑的外观质量[1]。清水混凝土外观质量受到粉煤灰的影响导致混凝土整体光泽暗淡，甚至出现明显色差及云斑。石灰石粉是一种资源丰富且质量可人工控制的掺合料，开展石灰石粉清水混凝土的性能影响试验研究具有实际应用意义。
1.原材料
粉煤灰简记为FA，石灰石粉选用连州产400目粉体。FA、石粉成分分析见表1所示，根据建工标准《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》（JGJ/T 318-2014）对石粉部分性能指标进行检测，检测结果如表2所示。
2.配合比及性能测试
石粉和水泥可组成二元胶凝材料体系，也可掺入其他胶凝材料（如矿粉、粉煤灰、硅粉等）组成多元复合胶凝材料体系。
2.1石粉清水混凝土的配合比试配
石灰石粉的水化活性大小与其细度密切相关，此外，石粉细度对混凝土的工作性、力学性及耐久性指标也有较大的影响[2]，通过配合比的试配试验分别对100目～600目的石粉进行细度的优选试验，具体配合比见表3，相应的测试结果见表4。
通过表4数据比较可知，选取400目石粉作为最优的替代粉煤灰辅助胶凝材料进行试验。通过比较不同石粉掺量下的水泥、矿粉、石粉三元胶材体系的胶砂状态来确定混凝土中石粉的最佳掺量，具体的胶砂配比见表5。
由表5可知，石灰石粉具有一定的减水作用，在用水量相同的情况下，石粉的掺量越大，试件的流动性越好；且试件的强度随石粉掺量的增加而减少；石粉掺量不超过30%时较好。
2.2石灰石粉混凝土温度试验
粉煤灰和石粉对混凝土的水化热均有一定的影响，对表6中的胶材体系进行水化热试验来比较粉煤灰、石粉分别对混凝土水化热的影响程度大小。
由表6可知，石灰石粉对混凝土水化热的降低效果相比于粉煤灰更明显。
2.3石粉混凝土干缩试验
为比较不同细度石粉和粉煤灰对混凝土干缩性能的影响，选取200目～600目石粉以20%的掺量取代粉煤灰进行混凝土的干缩试验，具体配比见表7所示。
本试验根据国标《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009）中有关方法进行，测试结果如下图1所示：
由图1可知，随着干缩试验龄期的增长，混凝土在40d左右基本完成了收缩，且逐步趋于稳定；在第10d以内龄期，混凝土的干缩增长最快；根据总应变的大小确定对混凝土干缩应变影响因素排序为：600目石粉、200目石粉、400目石粉、粉煤灰。
石粉的细度较水泥低，掺入石粉能较均匀的填充在水泥石中，堵塞了部分毛细孔，降低了毛细孔中的吸附水向混凝土表面迁移的速度，从而有效地抑制了干缩[3]。若石粉的细度过小，因其比表面积和需水量较大，导致后期水分蒸发引起的干縮也较大。
2.4石粉混凝土抗氯离子扩散系数试验
为比较不同细度石粉和粉煤灰对混凝土抗氯离子扩散性能的影响，采用下表8的试验配合比进行对比试验，根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009）中的有关测试方法，测试试件56d龄期的抗氯离子扩散系数。
由表8可知，石粉全部取代粉煤灰后，混凝土的抗氯离子扩散能力略有降低，但石粉细度的增加对扩散系数的影响不大。文俊强[4]等比较了影响混凝土氯离子扩散系数的几种因素，其对混凝土抗氯离了渗透性影响排序为：粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉、水泥。
3.现场足尺寸模型试验
现场浇筑立柱的足尺模型，来验证三种配比的设计思路：1）降低粉煤灰用量；2）单掺矿粉；3）石灰石粉取代粉煤灰。三个立柱的尺寸均为0.9m×0.9m×3.6m。本次试验采用的配合比见表9。立柱拆模后的外观见图2所示。
在混凝土工作性、施工性一致的条件下，单掺矿粉的立柱混凝土外观质量较差，缺少光泽，有较明显的水波纹；双掺石粉与矿粉的立柱外观最优，仅存在少量色差；粉煤灰和矿粉双掺的立柱外观较差，且存在明显的色差。
4.结论
1）石灰石粉的细度比粉煤灰的细度更小，因而能改善混凝土粉料的级配，有利于提高混凝土的工作性及施工性，保证混凝土的匀质性，最终减少混凝土的外观缺陷；
2）石粉是一种惰性材料，其掺量越高对混凝土水化热和温缩的降低效果越显著，有利于提高混凝土的体积稳定性，从而降低混凝土的开裂风险，但其掺量不宜超过胶材总量的30%；
3）因石粉价格较粉煤灰低廉，用石灰石粉取代粉煤灰作为清水混凝土的矿物掺合料，一方面可以提高混凝土的外观和观感质量，另一方面可以降低混凝土的生产成本。
参考文献
[1].郭亚超等，粉煤灰在混凝土中应用的新问题.混凝土世界，2014（07）：第62-66页.
[2].刘伟华等，不同比表面积石灰石粉取代粉煤灰对混凝土性能的影响.混凝土世界，2015（07）：第70-73页.
[3].刘数华与阎培渝，石灰石粉对水泥浆体填充效应和砂浆孔结构的影响.硅酸盐学报，2008（01）：第69-72.
[4].文俊强，张文生与张建波，含石灰石粉混凝土氯离子传输性与孔结构，in 中国硅酸盐学会水泥分会首届学术年会2009：中国河南焦作.第 6页.
（作者单位：中交武汉港湾工程设计研究院有限公司）