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随着商品混凝土产业及其技术的发展,混凝土组成中的第六组分—矿物掺合料的作用日益受到重视。国内使用量最大的是火力发电厂干排的粉煤灰,然而在我国南方地区(如广州、深圳)商品混凝土用量大,火力电厂较少,常出现粉煤灰品质波动、供不应求的局面。因此寻找资源丰富、性能稳定及价格便宜的矿物掺合料是市场的迫切需求。石灰石粉掺合料正是为了上述需求,由我校开发研究的具有自主知识产权的产品和技术。由于其资源丰富、易磨性较好,性能稳定,因此是一种有着广阔应用前景的矿物掺合料。
石灰石粉是石灰岩矿机械粉磨后获得,其形状特性不如风选原状粉煤灰,同时也没有粉煤灰的火山灰活性;如何充分发挥石灰石粉的理化性能及掺合料效应,配制性能优良的混凝土,对大力推动石灰石粉掺合料的产业化生产与规模化应用具有重大的意义。
为了系统研究石灰石粉掺合料对混凝土性能的影响,论文分别研究了石灰石粉取代不同水泥量,对水泥净浆、砂浆及混凝土工作性能、力学性能及耐久性能的影响。实验首先制备了五种颗粒分布的石灰石粉,围绕水泥外加剂适应性、水泥胶砂流动度、水泥胶砂强度以及水泥体积稳定性等关键性能进行研究,同时与粉煤灰的作用效果相对比。实验结果表明,颗粒分布合适的石灰石粉能改善水泥与外加剂的适应性、提高水泥早期强度及减少胶砂干缩值,在水泥净浆及砂浆系统中表现出比粉煤灰更佳的作用效果,尤其是在改善水泥外加剂适应性及增加水泥胶砂体积稳定性方面。
XRD、DTA-TG、SEM、EDS等微观测试分析表明:石灰石粉对水泥早期水化有显著的促进作用;在水化后期,部分石灰石粉参与水化反应生成少量水化碳铝酸钙。掺有石灰石粉的水化浆体中凝胶数量少于纯水泥及掺粉煤灰的水泥浆系统,结晶水化产物较多。这还是石灰石粉能提高水泥早期强度,减少胶砂干缩的主要原因。
进一步对由石灰石粉、粉煤灰制备的C30、C50混凝土工作性能、力学性能以及耐久性相关特性进行对比研究,结果表明:石灰石粉单掺配制的混凝土工作性能较好,介于Ⅱ级与Ⅲ级粉煤灰配制之间;石灰石粉配制的高强度等级的混凝土较容易达到设计要求,早期强度较高,后期强度介于不同活性指数的粉煤灰配制的混凝土之间;以混凝土的工作性能、力学性能为评价指标,石灰石粉作掺合料制备C30、C50混凝土,完全可行。但石灰石粉配制的混凝土抗渗性及耐久性能略差,需要进一步进行实验研究。