CN101016205A - 含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物及其配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物及其配制方法，混凝土组合物由多元粉体、外加剂、粗骨料、细骨料、水混合配制而成，每立方米混凝土中多元粉体用量范围为300kg/m3－550kg/m3，多元粉体中含有70kg/m3－150kg/m3超细碳酸盐岩粉，其余是水泥和矿物掺合料，由水泥和矿物掺合料组成胶结材料，水泥在胶结材料中所占的重量百分比为20％－100％。本发明可以降低混凝土用水量，大幅度降低水泥用量，配制高强度的混凝土，这种混凝土具有节约能源、资源，保护环境的特点。本发明可以配制出适合多种用途的混凝土。

Description

含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物及其配制方法
(一)技术领域
本发明涉及一种混凝土建筑材料。
(二)背景技术
混凝土是近现代最广泛使用的建筑材料，它以水泥为主，掺用矿物掺合料，加水和外加剂配制成胶结材浆体，再与砂、石拌合均匀，浇筑在梁、柱、墙、板等各种模型中，凝结硬化形成一个整体的工程材料。混凝土是由多种原材料与水混合并硬化后，形成的一种含固、液、气三相的多元多相水泥基复合材料。由于在混凝土内部存在有大量的微型孔隙，正是这些微型孔隙的存在，影响了混凝土的密实度、力学性能和抗渗性能。混凝土的水胶比为混凝土中水与胶结材重量之比，水胶比的大小决定混凝土硬化后的强度，并影响硬化混凝土的耐久性。水胶比越小，混凝土强度越高。混凝土用水量主要取决于混凝土施工所需的工作性能，混凝土工作性能通常用坍落度表示，以往配制高工作性能的混凝土时即便掺用高效减水剂，混凝土仍需较多的拌合用水，在用水量一定的情况下为配制高强度的混凝土，就需要提高胶结材的用量以获得更低的水胶比，随着混凝土配制强度的提高，水泥用量也随之提高，这样便带来一系列副作用，如使混凝土温升提高、混凝土体积稳定性变差，收缩加大且易于开裂，耐久性能下降等。为了配制高性能混凝土，现代混凝土的研究方向是低水胶比、掺用高效减水剂和各种矿物掺合料。这些矿物掺合料虽然具有胶凝性和(或)火山灰效应，加入矿物掺合料可以替换部分水泥，对混凝土耐久性有一定改进作用。通常采用的矿物掺合料是粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、偏高岭土、钢渣粉、磷渣粉、沸石粉等以硅、铝、钙等一种或多种氧化物为主要成份的粉体材料。这些矿物掺合料中有些具有胶凝性，遇水后能产生水化反应生成胶凝物质；有些具有火山灰性，能与水泥水化生成的Ca(OH)2在常温下发生化学反应，生成具有胶凝性的组分，或者有些同时具有胶凝性和火山灰性。在配制高性能混凝土时，这些矿物掺合料因特质的不同，各有其优点和不足。如偏高岭土、硅灰增强效果最好，但价格高，不经济，偏高岭土需要经过煅烧和磨细，能耗大，硅灰会增大混凝土收缩；掺磨细矿渣的混凝土，磨细矿渣掺量不足70％时混凝土水化温升较高，但过高掺量会增加混凝土泌水；掺粉煤灰的混凝土能降低温升，但早期强度低；钢渣粉粉磨能耗高，活性低；沸石粉内部多孔，会增大混凝土用水量。
水泥是混凝土中的主要材料，水泥行业大量消耗资源和能源，是重要的环境污染源之一。水泥生产工艺通常是通过“两磨一烧”，即生料配制与粉磨、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程。水泥工业是SO2、NOx等多种有害气体的排放大户，这些气体对人体有害，还能形成酸雨和酸雾损害农作物、森林和植被、危害生态环境、侵蚀建筑物。同时，在水泥熟料的烧成过程中CaCO3的分解和煤的燃烧过程中大量产生CO2，每生产1吨水泥大约排放1吨CO2气体，CO2是促使全球气候变暖的主要的温室气体之一。此外，水泥生产要大量消耗优质的石灰岩矿石、粘土和煤炭，这些都是人类赖以生存的矿产资源和土地资源。而且优质石灰岩矿石开采过程中产生大量尾矿，这些尾矿作为废物经长年积累，严重破坏生态环境。因此进一步减少混凝土中的水泥用量、进一步提高混凝土的各项性能，是科技人员长期面临的一个技术难次题。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物及其配制方法，解决进一步提高混凝土力学性能和耐久性能的问题，同时解决进一步减少混凝土中的水泥用量和用水量、提高混凝土的性价比，节约资源和能源、保护环境的问题。
这种含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物由多元粉体、外加剂、粗骨料、细骨料、水混合配制而成，每立方米混凝土中多元粉体用量范围为300kg/m3-550kg/m3，多元粉体中含有70kg/m3-150kg/m3超细碳酸盐岩粉，其余是水泥和矿物掺合料，由水泥和矿物掺合料组成胶结材料，水泥在胶结材料中所占的重量百分比为20％-100％。
上述水泥在胶结材料中所占的重量百分比最好为25-％60％。
上述超细碳酸盐岩粉是由碳酸盐岩经破碎、磨细而成，所用碳酸盐岩是以方解石、白云石或上述两种矿石为主要矿物成分的岩石。
上述超细碳酸盐岩粉具有特定的细度，采用激光衍射法粒度分布仪测试，其粒度分布参数应满足以下要求：超细碳酸盐岩粉粒度分布参数D(50)应≤4.5微米、D(90)应≤25微米。
较好的超细碳酸盐岩粉粒度分布参数D(50)≤3.5微米、D(90)≤12微米。
最好的超细碳酸盐岩粉粒度分布参数D(50)≤2.5微米、D(90)≤7微米。
上述矿物掺合料主要为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、偏高岭土、钢渣粉、磷渣粉之中的一种或两种以上的混合物。
上述外加剂可以选择聚羧酸系高效减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂、三聚氰胺甲醛缩合物高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂、膨胀剂之中的一种或两种以上的复配产物。
上述的含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物的配制方法，其特征在于：将多元粉体中的各组分按以下配比混合在一起，
超细碳酸盐岩粉占多元粉体总量的12.7％-50％，水泥占多元粉体总量的10％-87.3％，矿物掺合料占多元粉体总量的0％-69.8％；然后加入外加剂、粗骨料、细骨料、水混合配制成混凝土组合物。
上述多元粉体中的各组分占多元粉体总量的最佳配合比以重量计算如下：
超细碳酸盐岩粉：20％-35％；水泥：19％-60％；矿物掺合料：15％-61％。
本发明的工作机理：水泥、矿物掺合料混合后的粉体堆积结构中存在有大量5μm以下空隙，属不密实堆积结构，混凝土加水搅拌后，胶凝材料浆体中的一部分水被吸附在粉体颗粒表面，另一部分填充在粉体颗粒之间的空隙中，为填充水。混凝土内掺入超细碳酸盐岩粉后，粉体粒度分布得以优化，超细碳酸盐岩粉虽然与水泥的反应活性低，但由于具有超细的细度可以起到填充作用。当混凝土掺用高效减水剂后，搅拌过程中水泥、矿物掺合料、超细碳酸盐岩粉颗粒被充分分散，超细碳酸盐岩粉颗粒填充到水泥和矿物掺合料颗粒间的孔隙中，使粉体颗粒之间发生紧密堆积效应，混合体系的堆积密实度增大，可填充空隙减少，需水量降低。因此在保持混凝土流变性能一致的情况下，可显著降低混凝土用水量，从而能改善硬化后的混凝土孔结构，使得混凝土内部结构更加密实。由于掺入超细碳酸盐岩粉后能大量减少用水量，因此能降低水胶比，提高混凝土强度，与同强度等级未掺用超细盐酸盐岩粉的混凝土相比，可显著减少水泥用量，起到降低混凝土水化温升，减小收缩，提高抗渗性的作用。
本发明与现有传统技术相比具有的有益效果：本发明在混凝土中掺加适当比例的超细碳酸盐岩粉，可配制出高性能、低成本的混凝土，每立方米混凝土中粉体材料用量范围为300kg/m3-550kg/m3，其中含有70kg/m3-150kg/m3超细碳酸盐岩粉时，能起到显著的填充、减水效果，可制备出高性能的混凝土，并能使混凝土获得超低的渗透性。该混凝土配合高效减水剂和矿物掺合料，能大量替代水泥，进一步减少用水量，显著提高了混凝土的强度、密实度和抗渗性能，属于高性能的混凝土。掺加超细碳酸盐岩粉配制的混凝土与单掺矿物掺合料的混凝土相比，更大幅度地降低了水泥用量，降低了混凝土的成本。由于超细碳酸盐岩粉具有易磨性，加工成超细碳酸盐岩粉能耗较低，并能利用石灰岩和白云岩的尾矿加工超细碳酸盐岩粉，因此在节约资源和能源、保护环境方面具有更深远的作用和意义。
本发明采用超细碳酸盐岩粉与水泥和矿物掺合料组成多元粉体，改善了粉体的粒度分布，使粉体产生密集堆积效应，带来显著的减水效果，在保持混凝土工作性相同条件下所需的拌合用水量显著降低，当维持相同水胶比时，胶结材用量随之大幅下降。按此方法配制的混凝土中胶结材用量减少，超细碳酸盐岩粉作为补充，完全满足配制高质量混凝土所需的浆体总量。按此方法配制的含超细碳酸盐岩粉混凝土优势在于，保持工作性能和强度等级相同情况下，水泥用量大幅减少，混凝土水化温升降低、收缩减小，成本低，而且节能环保。
以往配制低水化热要求的大体积混凝土，也有应用磨细石灰石粉用以降低混凝土水化温升的实例，但所采用的磨细石灰石粉并不是超细粉，而是与水泥细度接近，不具有显著的减水作用。本发明发现将这类碳酸盐岩磨至超细，按一定掺量掺入混凝土后，能改善混凝土中粉体粒度分布，产生显著的减水的效果。通过以下试验(见表1)说明了本发明所发现的超细碳酸盐岩粉的所具有的显著减水特征。将水泥、石粉、水和聚羧酸高效减水剂一同搅拌成净浆，测定净浆流动度，当达到同等净浆流动度值时，掺超细石粉的浆体用水量明显减少。
表1净浆配合比和流动度值
序号 水粉比                石灰石粉(g) 水泥(g) 水(g) GleniumACE68(％) 净浆流动度(mm)
1 0.18 石粉粒度分布参数 D(50)：1.06μmD(90)：1.95μm 100 200 55 0.5 290
2 0.18 石粉粒度分布参数 D(50)：2.05μmD(90)：5.28μm 100 200 55 0.5 290
3 0.18 石粉粒度分布参数 D(50)：3.34μmD(90)：9.37μm 100 200 55 0.5 285
4 0.19 石粉粒度分布参数 D(50)：4.22μmD(90)：12.25μm 100 200 57 0.5 280
5 0.22 石粉粒度分布参数 D(50)：5.67μmD(90)：17.20μm 100 200 65 0.5 285
6 0.24 石粉粒度分布参数 D(50)：10.04μmD(90)：27.52μm 100 200 73 0.5 280
7 0.27 石粉粒度分布参数 D(50)：15.66μmD(90)：31.44μm 100 200 80 0.5 285
8 0.28 石粉粒度分布参数 D(50)：23.38μmD(90)：64.67μm 100 200 85 0.5 285
9 0.29 0 300 87 0.5 285
本发明中高效减水剂作用十分关键，应选用分散和减水效果好的高效减水剂。可以采用萘磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂、三聚氰胺甲醛缩合物高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂中的任何一种或两种以上复合的产物。其中最令人满意的是聚羧酸系高效减水剂。混凝土中高效减水剂应达到饱和掺量，以确保粉体颗粒被充分分散，但高效减水剂掺量不可过多以免造成泌水和离析。同时，超细碳酸盐岩粉也能起到减少泌水的作用。此外本发明还可以复合使用其它外加剂，如：引气剂、缓凝剂、早强剂、膨胀剂等。
本发明掺加超细碳酸盐岩粉和高效减水剂后，在极低的用水量下，矿物掺合料的活性得到更充分发挥，增强作用更加显著。所采用的矿物掺合料可以是粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、偏高岭土、钢渣粉、磷渣粉之中的一种或两种以上混合使用，其中最好使用磨细矿渣和粉煤灰。配制混凝土时，粉体材料中各组成材料所占重量比在以下范围时最好，即粉体材料中水泥占19％-50％、矿物掺合料占15％-61％、超细碳酸盐岩粉占20％-35％。其中水泥在胶结材料中所占的重量比为最好为25％-60％。
当本发明采用透气比表面积350m2/kg以上磨细做掺合料时，由于磨细矿渣活性较高，在保持同等强度条件下，最多可替代75％的水泥。当配制混凝土所用的水泥与矿渣总和相同，水泥与磨细矿渣比例在100∶0-25∶75范围内变化时，混凝土28天抗压强度可保持基本相同。
本发明掺用粉煤灰效果也较好。粉煤灰具有火山灰性，能与水泥水化过程中生成的氢氧化钙缓慢反应，生成稳定的硅酸钙等化合物，粉煤灰的主要优点是：(1)粉煤灰颗粒多呈光滑球形，有利于提高混凝土工作性；(2)能提高后期强度，提高抗渗性和耐化学腐蚀性；(3)降低混凝土水化热，防止温度裂缝；(4)抑制碱骨料反应。另外，由于粉煤灰的反应活性小，特别是在配制流动性好的混凝土时，替代水泥量不宜过大，否则会引起混凝土凝结延迟，强度发展缓慢。本发明配制塑性混凝土时，由于混凝土用水量更低，用大掺量的粉煤灰效果较好。
粉煤灰与磨细矿渣混合使用能达到很好的效果，有利于发挥两种掺合料各自的优点。
本发明当每立方米混凝土中粉体材料用量范围为300kg/m3-550kg/m3，其中含有70kg/m3-150kg/m3超细碳酸盐岩粉时，能起到显著的填充、减水效果，可制备出高质量的混凝土，并能使混凝土获得超低的渗透性。
由于本发明混凝土单位用水量很低，因此使用较少水泥也可以很容易地配制出高强、超高强的混凝土，低水泥用量能有效抑制水化热，使绝热温升显著降低。
本发明配制适于配制自密实混凝土，掺加超细碳酸盐岩粉后，粉体材料颗粒分布得到优化，用较少用水量即可使混凝土获得高的流动性，加上粗、细骨料级配经优化后，每立方米混凝土中水和粉体材料所占体积比例减小，有利于减小混凝土收缩和徐变。
本发明可以配制出适合多种用途的混凝土，如：用于泵送施工的大流动性混凝土、满足低水化热要求的大体积混凝土、用于预制构件生产的塑性混凝土、用于港口和海洋工程高耐久性混凝土、以及高强、超高强混凝土、自密实混凝土等。
(四)附图说明
图1是本发明配制自密实混凝土与传统方法相比减少粉体材料和用水量的结果示意图；
图2是本发明一实施例与传统混凝土相比绝热温升显著降低的试验曲线图；
图3是本发明另一实施例与传统混凝土相比绝热温升显著降低的试验曲线图。
(五)具体实施方式
本发明是一种含有超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物，其特征在于将碳酸盐岩磨细加工成超细碳酸盐岩粉，采用超细碳酸盐岩粉配制出混凝土组合物，该混凝土组合物的组成材料有：由水泥、矿物掺合料和超细碳酸盐岩粉组成的多元粉体，以及以高效减水剂为主的外加剂、粗、细骨料和水。该多元粉体中各组成材料所占重量比为：超细碳酸盐岩粉12.7％-50％，水泥10％-87.5％，矿物掺合料0％-69.8％；其中多元粉体中各组成材料所占重量比最好为：超细碳酸盐岩粉20％-35％，水泥19％-50％，矿物掺合料15％-61％。当每立方米混凝土中粉体材料用量范围为300kg/m3-550kg/m3，其中含有70kg/m3-150kg/m3超细碳酸盐岩粉时，能起到显著的填充、减水效果，可制备出高性能的混凝土，使混凝土获得超低的渗透性。
上述的超细碳酸盐岩粉，是采用碳酸盐岩经破碎、磨细而成，所用碳酸盐岩所含主要碳酸盐矿物为方解石和(或)白云石，其次为石英、云母、长石和粘土矿物等。其化学成分主要为CaO、MgO和CO2，其次为SiO2、TiO2、FeO、Fe2O3、Al2O3、K2O、Na2O、H2O以及某些微量元素。最常用的碳酸盐岩是石灰岩、白云岩这两大岩石类型，以及由这类岩石变质形成的大理岩、以及铁白云石、菱镁矿等。石灰岩类主要由方解石组成，其次为白云石、菱镁矿、石英、长石和粘土矿物等。白云岩类主要由白云石组成，其次为方解石、菱镁矿、石英、长石、粘土矿物等。特别是，工业用石灰岩和白云岩矿石开采过程中产生的尾矿也可用来加工超细碳酸盐岩粉，对资源综合利用和环保有重要意义。
超细碳酸盐岩粉具有比水泥以及除硅粉以外常用的矿物掺合料更细的细度，用以改善混凝土中粉体材料的粒度分布，提高颗粒堆积密度，达到减少用水量的目的。碳酸盐岩易于磨细，达到本发明所需细度时粉磨的能耗较低，可采用球磨机、立式辊磨机、振动磨、雷蒙磨等加工。满足本发明所需超细碳酸盐岩粉的粒度分布参数，采用激光衍射法粒度分布仪测试，其粒度分布参数D(50)应≤4.5微米、D(90)应≤25微米。较好的超细碳酸盐岩粉粒度分布参数D(50)≤3.5微米、D(90)≤12微米。最好的超细碳酸盐岩粉粒度分布参数D(50)≤2.5微米、D(90)≤7微米。更细的超细碳酸盐岩粉，当粒度分布参数D(50)≤1.5微米、D(90)≤5微米时，对混凝土性能进一步改善作用不明显，而且会增加粉磨能耗、增加成本。
本发明所用的水泥可为：普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥等各种硅酸盐水泥，为了更好发挥掺合料和超细碳酸盐岩粉的作用，改善混凝土初期和后期强度发展，最好用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
本发明所用的细骨料可以是天然砂或人工砂，其中，人工砂包括机制砂和由天然砂与机制砂混合而成的混合砂，粗骨料可以是碎石或卵石。
本发明所使用的外加剂应具有好的分散和减水效果，可以采用萘磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂、三聚氰胺甲醛缩合物高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂之中的一种或两种以上复配的产物。最好采用聚羧酸系高效减水剂。此外还可以复合使用其它外加剂，如：引气剂、缓凝剂、早强剂、膨胀剂等。
以往丰富实践经验为基础形成的混凝土配合比设计方法和法则，对于本发明配制含超细碳酸盐岩粉的混凝土仍然是适用的。本发明含超细碳酸盐岩粉的混凝土配合比计算，依据新拌混凝土总体积等于水、水泥、矿物掺合料、超细碳酸盐岩粉、砂、石的密实体积之和的法则。单位用水量、单位粉体材料用量、水胶比、骨料用量等配合比参数的确定方法同通常的混凝土设计一样。混凝土的强度取决于水胶比，根据所配制混凝土的强度等级确定其水胶比。在水胶比固定、原材料一定的情况下，尽量使用满足工作性要求的最小浆体用量，以得到体积稳定、经济的混凝土。此外，为降低混凝土的温升、提高混凝土耐久性，在满足混凝土强度要求的前提下，要尽量减小胶凝材料中水泥的用量。
本发明的混凝土组合物中含有由水泥和矿物掺合料组成的胶结材料，水泥在胶结材料中所占的重量比为20％-100％；其中水泥在胶结材料中所占的重量比为最好为25％-60％。上述含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物的配制强度取决于水胶比，即水与胶结材料的比例，水胶比越低所配制的混凝土强度越高。胶结材料包括水泥和矿物掺合料。本发明采用的矿物掺合料可选择粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、偏高岭土、钢渣粉、磷渣粉之中的一种或两种以上混合使用。本发明中最好使用磨细矿渣和粉煤灰，单独使用或混合使用效果都很好，而且成本低。
上述含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物，当所采用的矿物掺合料为磨细矿渣时。可在一定掺量范围内，用勃氏透气比表面积350m2/kg-850m2/kg的磨细矿渣等量替代水泥，可使混凝土保持同等强度。当配制混凝土所用水泥与矿渣总和相同、水泥与磨细矿渣比例在100∶0-25∶75范围内变化时，混凝土28天抗压强度基本相当。
本发明的混凝土适于采用强制式搅拌机搅拌，当采用聚羧酸高效减水剂时，混凝土搅拌时间要适当延长。本发明对混凝土各组成成分的添加顺序没有特殊限制。
以下为本发明实施例。实施例并不限定发明的范围。本发明的实施例1：
根据下述原材料和表3中所示的混凝土配合比，配制混凝土，测定抗压强度。表3中Mix01-Mix06为实施例配合比，用水泥、磨细矿渣和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸高效减水剂。胶结材料中水泥和磨细矿渣各占50％；超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料总量的20％-37％。表3中Mix07-Mix12为比较例配合比，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥：鹿泉鼎鑫普通硅酸盐水泥P.O 42.5；
矿物掺合料：采用北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；
砂：中砂；
碎石：5-20mm碎石；
高效减水剂：巴斯福化学建材Glenium Ace68聚羧酸高效减水剂；
超细碳酸盐岩粉：用北京门头沟地区石灰石尾矿经破碎、磨细而成，其化学成分见表2，其粉粒度分布参数D(50)为3.13微米，D(90)为8.35微米。
表2超细碳酸盐岩粉分化学成分表
成份 CaO MgO K2O Na2O SiO2 Al2O3 Fe2O3 烧失量
含量(％) 45.74 2.59 1.19 0.25 6.52 3.04 0.82 39.58
(2)、试验万法：
将混凝土坍落度调整为200-230mm，用强制式搅拌机搅拌时间为180秒。抗压强度按GB/T50081标准实施。养护条件为温度20℃、相对湿度95％以上。
表3混凝土配合比(kg/m3)
              本发明实施例                 比较例
Mix01 Mix02 Mix03 Mix04 Mix05 Mix06 Mix07 Mix08 Mix09 Mix10 Mix11 Mix12
水泥 110 120 130 150 170 200 318 226 195 302 370 420
水 125 125 127 127 127 127 165 165 165 165 165 165
砂 950 951 948 892 832 757 963 960 960 828 744 706
碎石 1030 1031 1026 1046 1060 1091 1004 1001 1001 1055 1071 1059
磨细矿渣 110 120 130 150 170 200 0 98 128 100 100 100
超细碳酸盐岩粉 130 110 100 100 110 100 0 0 0 0 0 0
GleniumAce68 2.1 2.1 2.16 2.4 2.7 3.0 1.6 1.62 1.62 2.01 2.35 2.6
水胶比 0.56 0.52 0.49 0.42 0.38 0.32 0.52 0.51 0.51 0.41 0.35 0.32
水粉比 0.36 0.36 0.35 0.32 0.28 0.25 0.52 0.51 0.51 0.41 0.35 0.32
砂率，(％) 48 48 48 46 44 41 49 49 49 44 41 40
胶结材合计 220 240 260 300 340 400 318 324 323 402 470 520
粉体材料合计 350 350 360 400 450 500 318 325 323 402 470 520
表4抗压强度试验结果
坍落度(mm)        抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天 60天
Mix01 225 27.3 38.4 46.0 53.0 本发明实施例
Mix02 230 28.7 39.3 48.3 54.3 本发明实施例
Mix03 225 31.0 43.0 51.6 57.4 本发明实施例
Mix04 225 37.1 49.4 60.3 65.9 本发明实施例
Mix05 230 44.8 57.2 68.4 74.5 本发明实施例
Mix06 225 53.5 64.8 74.9 81.1 本发明实施例
Mix07 205 17.6 32.8 40.3 43.0 比较例
Mix08 225 16.0 33.3 43.5 50.6 比较例
Mix09 225 14.8 32.5 42.8 50.4 比较例
Mix10 225 27.9 37.9 50.2 59.8 比较例
Mix11 230 35.0 46.2 57.9 67.5 比较例
Mix12 225 40.6 59.9 67.6 73.2 比较例
(3)、试验结果
从表3、表4中的试验情况看，本发明实施例Mix01-Mix06混凝土的工作性能很好，随胶结材用量增加、水胶比降低，混凝土强度随之提高。与比较例Mix07-Mix12中同强度等级的混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例2：根据下述原材料和表5中所示的混凝土配合比配制混凝土，测定抗压强度。表5中Mix13-Mix17为实施例配合比，用水泥、粉煤灰和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸高效减水剂。胶结材料中水泥和粉煤灰各占50％；超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的28％-29％。表5中Mix18-Mix22为比较例配合比，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；矿物掺合料：采用北京石景山的粉煤灰；高效减水剂：巴斯福化学建材Glenium Ace68聚羧酸高效减水剂。
(2)、试验方法同实施例1。
表5混凝土配合比(kg/m3)
           本发明实施例                比较例
Mix13 Mix14 Mix15 Mix16 Mix17 Mix18 Mix19 Mix20 Mix21 Mix22
水泥 130 144 150 162 195 235 265 300 335 400
水 133 133 133 133 133 165 163 163 160 165
砂 922 884 855 787 677 982 948 912 839 756
碎石 1000 996 1005 1042 1059 982 987 988 1026 1044
粉煤灰 130 144 150 162 195 90 90 90 90 90
超细碳酸盐岩粉 100 112 120 126 150 0 0 0 0 0
Glenium Ace68 2.16 2.4 2.52 2.7 3.24 1.63 1.73 1.95 2.13 2.45
水胶比 0.51 0.46 0.44 0.41 0.34 0.51 0.47 0.42 0.38 0.34
水粉比 0.37 0.33 0.32 0.30 0.25 0.51 0.47 0.42 0.38 0.34
砂率，(％) 48 47 46 43 39 50 49 48 45 42
胶结材合计 260 288 300 324 390 325 355 390 425 490
粉体材料合计 360 400 420 450 540 325 355 390 425 490
表6抗压强度试验结果
坍落度(mm)        抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天 60天
Mix13 210 21.9 25.2 40.3 49.4 本发明实施例
Mix14 220 24.5 31.1 44.0 52.3 本发明实施例
Mix15 210 28.2 36.8 53.2 60.2 本发明实施例
Mix16 215 32.8 42.9 59.6 69.0 本发明实施例
Mix17 220 41.0 51.0 67.3 74.7 本发明实施例
Mix18 210 18.3 24.1 35.9 41.8 比较例
Mix19 215 19.7 24.9 40.3 45.4 比较例
Mix20 220 25.9 35.6 49.9 50.4 比较例
Mix21 215 29.6 41.2 54.3 65.6 比较例
Mix22 220 41.9 51.3 70.5 74.1 比较例
(3)、试验结果
从表5、表6中的试验情况看，本发明实施例Mix13-Mix17混凝土的工作性能很好，随胶结材用量增加、水胶比降低，混凝土强度随之提高。与比较例Mix18-Mix22中同强度等级的混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例3：根据下述原材料和表7中所示的混凝土配合比配制混凝土，测定抗压强度。表7中Mix23-Mix26配合比为实施例，用水泥、磨细矿渣和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加萘系高效减水剂。胶结材料中水泥和磨细矿渣各占50％；超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的28％-37％。表7中Mix27-Mix29配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；矿物掺合料：采用北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；高效减水剂：天津雍阳UNF-5萘系高效减水剂。
(2)、试验方法同实施例1。用强制式搅拌机搅拌时间为150秒。
表7混凝土配合比(kg/m3)
       本发明实施例        比较例
Mix23 Mix24 Mix25 Mix26 Mix27 Mix28 Mix29
水泥 110 120 130 140 200 230 290
水 140 140 140 140 170 170 170
砂 931 932 928 878 985 932 870
碎石 1008 1009 1006 1030 985 972 980
磨细矿渣 110 120 130 140 90 100 100
超细碳酸盐岩粉 130 110 100 120 0 0 0
UNF-5 3.5 3.5 3.6 4.0 2.2 2.6 3.1
水胶比 0.64 0.58 0.54 0.50 0.61 0.52 0.44
水粉比 0.42 0.42 0.41 0.37 0.61 0.52 0.44
砂率，(％) 48 48 48 46 50 49 47
胶结材合计 220 240 260 280 290 330 390
粉体材料合计 350 350 360 400 290 330 390
表8抗压强度试验结果
坍落度(mm)         抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天 60天
Mix23 220 23.0 32.1 40.0 43.3 本发明实施例
Mix24 220 24.4 34.6 43.0 46.6 本发明实施例
Mix25 220 26.2 35.5 45.9 49.9 本发明实施例
Mix26 220 27.1 36.5 49.0 53.5 本发明实施例
Mix27 215 18.3 26.0 40.2 44.0 比较例
Mix28 215 19.3 25.9 43.7 52.7 比较例
Mix29 220 23.5 32.4 49.0 59.5 比较例
(3)、试验结果
从表7、表8中的试验情况看，本发明实施例Mix23-Mix26混凝土的工作性能很好，随胶结材用量增加、水胶比降低，混凝土强度随之提高。与比较例Mix27-Mix29中同强度等级的混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例4：根据下述原材料和表9中所示的混凝土配合比配制混凝土，测定抗压强度。表9中Mix30-Mix33配合比为实施例，用水泥、磨细矿渣、粉煤灰和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸高效减水剂。实施例各配合比中水泥和磨细矿渣用量相同，每立方米混凝土中粉煤灰用量60kg/m3-80kg/m3，超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的20％-26％。表9中Mix34-Mix37配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；矿物掺合料：采用北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；北京石景山热电厂的粉煤灰；高效减水剂：巴斯福化学建材Glenium Ace68聚羧酸高效减水剂。
(2)、试验方法：
将混凝土坍落度调整为200-230mm，用强制式搅拌机搅拌时间为180秒。抗压强度按GB/T50081标准实施。养护条件为温度20℃、相对湿度95％以上。
表9混凝土配合比(kg/m3)
          本发明实施例               比较例
Mix30  Mix31  Mix32  Mix33 Mix34  Mix35  Mix36  Mix37
水泥 100 110 130 160 180 200 240 270
水 133 123 123 133 160 160 160 160
砂 936 948 912 820 924 853 802 752
碎石 1015 989 988 1002 1000 1043 1063 1083
磨细矿渣 100 110 130 160 90 100 110 120
粉煤灰 60 60 60 80 90 90 70 60
超细碳酸盐岩粉 90 100 100 100 0 0 0 0
Glenium Ace68 2.1 2.3 2.5 3.0 1.8 1.9 2.1 2.2
水胶比 0.51 0.44 0.38 0.33 0.44 0.41 0.38 0.36
水粉比 0.38 0.32 0.29 0.26 0.44 0.41 0.38 0.36
砂率，(％) 48 49 48 45 48 46 44 42
胶结材合计 260 280 320 400 360 390 420 450
粉体材料合计 360 380 420 500 360 390 420 450
表10抗压强度试验结果
坍落度(mm)         抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天 60天
Mix30 220 24.0 37.5 49.7 55.2 本发明实施例
Mix31 205 38.8 50.4 61.8 66.6 本发明实施例
Mix32 210 44.0 55.2 66.5 70.5 本发明实施例
Mix33 215 51.8 63.7 74.2 75.8 本发明实施例
Mix34 220 22.7 35.0 52.0 57.8 比较例
Mix35 220 28.9 41.5 57.7 65.5 比较例
Mix36 220 32.4 45.7 60.2 69.0 比较例
Mix37 220 39.4 51.1 66.8 72.6 比较例
(3)、试验结果
从表9、表10中的试验情况看，本发明实施例Mix30-Mix33混凝土的工作性能很好，随胶结材用量增加、水胶比降低，混凝土强度随之提高。与比较例Mix34-Mix37中同强度等级的混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例5：根据下述原材料和表11中所示的混凝土配合比配制混凝土，测定抗压强度。表11中Mix38-Mix44配合比为实施例，用水泥、磨细矿渣、粉煤灰和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸高效减水剂。Mix38-Mix40配合比中水泥和磨细矿渣合计为195kg/m3，水泥与磨细矿渣重量只比由3.6∶6.5-6∶4变化，超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的26％；Mix41-Mix44配合比中水泥和磨细矿渣合计为220kg/m3，水泥与磨细矿渣重量只比由3∶7-6∶4变化，超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的37％。表11中Mix45-Mix46配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；高效减水剂：巴斯福化学建材GleniumAce68聚羧酸高效减水剂；矿物掺合料：北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；还采用北京石景山热电厂的粉煤灰。
(2)、试验方法同实施例1。
表11混凝土配合比(kg/m3)
                      本发明实施例     比较例
Mix38 Mix39 Mix40 Mix41 Mix42 Mix43 Mix44 Mix45 Mix46
水泥 68 97.5 127 66 88 110 132 180 230
水 130 130 130 125 125 125 125 157 157
砂 935 936 936 949 949 950 951 945 985
碎石 1013 1015 1015 1028 1030 1030 1030 984 985
磨细矿渣 127 97.5 68 154 132 110 88 90 90
粉煤灰 65 65 65 0 0 0 0 90 0
超细碳酸盐岩粉 90 90 90 130 130 130 130 0 0
Glenium Ace68 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 1.8 1.8
水胶比 0.50 0.50 0.50 0.57 0.57 0.57 0.57 0.44 0.49
水粉比 0.37 0.37 0.37 0.36 0.36 0.36 0.36 0.44 0.49
砂率，(％) 48 48 48 48 48 48 48 49 50
水泥+磨细矿渣 195 195 195 220 220 220 220 270 320
水泥∶磨细矿渣 3.5∶6.5 5∶5 6.5∶3.5 3∶7 4∶6 5∶5 6∶4 5∶5 7.2∶2.8
胶结材合计 260 260 260 220 220 220 220 360 320
粉体材料合计 350 350 350 350 350 350 350 360 320
表12抗压强度试验结果
坍落度(mm)         抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天 60天
Mix38 220 24.2 35.7 49.7 57.7 本发明实施例
Mix39 220 26.2 38.7 49.6 58.2 本发明实施例
Mix40 225 21.5 34.3 50.9 58.5 本发明实施例
Mix41 220 26.6 33.9 43.4 46.4 本发明实施例
Mix42 220 25.5 33.0 42.0 47.9 本发明实施例
Mix43 220 27.3 38.4 46.0 53.0 本发明实施例
Mix44 220 25.3 34.6 46.0 50.9 本发明实施例
Mix45 220 24.0 37.5 49.7 55.2 比较例
Mix46 220 26.3 39.1 48.4 51.2 比较例
(3)、试验结果
从表11、表12中的试验情况看，本发明实施例Mix38-Mix44混凝土的工作性能很好。Mix38-Mix40配合比中胶结材用量相同、水泥和磨细矿渣总量相等，水泥与磨细矿渣重量之比在3.5∶6.5-6.5∶3.5之间内变化时，混凝土28天抗压强度基本相同。Mix41-Mix55配合比中胶结材用量相同、水泥和磨细矿渣总量相等，水泥与磨细矿渣重量之比在3∶7-6∶4之间内变化时，混凝土28天抗压强度基本相同。与比较例Mix45、Mix46相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例6：根据下述原材料和表13中所示的混凝土配合比，配制混凝土，测定抗压强度。表13中Mix47-Mix50配合比为实施例，用水泥、磨细矿渣、粉煤灰和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加萘系高效减水剂。实施例各配合比中水泥和磨细矿渣用量相同，每立方米混凝土中粉煤灰用量20kg/m3-60kg/m3，超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的24％-28％。表13中Mix51-Mix53配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；高效减水剂：天津雍阳UNF-5萘系高效减水剂；矿物掺合料：采用北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；北京石景山热电厂的粉煤灰。
(2)、试验方法同实施例1。用强制式搅拌机搅拌时间为150秒。
表13混凝土配合比(kg/m3)
          本发明实施例         比较例
Mix47 Mix48 Mix49 Mix50 Mix51 Mix52 Mix53
水泥 110 120 130 140 180 230 270
水 142 143 142 142 168 168 168
砂 941 944 874 877 943 891 816
碎石 980 983 986 990 982 1004 1039
磨细矿渣 110 120 130 140 90 100 110
粉煤灰 40 20 60 40 90 90 70
超细碳酸盐岩粉 100 100 100 100 0 0 0
UNF-5 3.6 3.6 4.2 4.2 2.8 3.4 3.6
水胶比 0.55 0.55 0.44 0.44 0.47 0.40 0.37
水粉比 0.39 0.39 0.34 0.34 0.47 0.40 0.37
砂率，(％) 49 49 47 47 49 47 44
胶结材合计 260 260 320 320 360 420 450
粉体材料合计 360 360 420 420 360 420 450
表14抗压强度试验结果
坍落度(mm)         抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天 60天
Mix47 220 21.7 32.4 42.8 50.1 本发明实施例
Mix48 220 22.9 32.6 44.9 54.2 本发明实施例
Mix49 225 25.7 36.8 50.8 59.6 本发明实施例
Mix50 225 27.9 37.5 53.0 61.6 本发明实施例
Mix51 220 17.6 28.6 46.2 55.2 比较例
Mix52 225 22.3 33.0 49.8 58.8 比较例
Mix53 220 26.5 41.0 52.4 62.4 比较例
(3)、试验结果
从表13、表14中的试验情况看，本发明实施例Mix47-Mix50混凝土的工作性能很好，随胶结材用量增加、水胶比降低，混凝土强度随之提高。与比较例Mix51-Mix53中同强度等级的混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例7：根据下述原材料和表15中所示的混凝土配合比配制混凝土，测定抗压强度。表15中Mix54-Mix57配合比为实施例，用水泥、磨细矿渣、粉煤灰和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加萘系高效减水剂。Mix54-Mix57配合比混凝土成本基本一致，水泥用量由110kg/m3-70kg/m3递减，而水泥+磨细矿渣之和由220kg/m3-240kg/m3递增，胶结材总量皆为370kg/m3，超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的27％。表15中Mix58配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；高效减水剂：天津雍阳UNF-5萘系高效减水剂；矿物掺合料：采用北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；北京石景山热电厂的粉煤灰。
(2)、试验方法：
用强制式搅拌机搅拌时间为150秒，其余同实施例1。
表15混凝土配合比(kg/m3)
        本发明实施例 比较例
Mix54 Mix55 Mix56 Mix57 Mix58
水泥 110 90 80 70 180
水 143 143 143 143 170916
砂 929 930 931 931
碎石 1006 1007 1008 1008 994
磨细矿渣 110 140 157 170 90
粉煤灰 50 40 33 30 100
超细碳酸盐岩粉 100 100 100 100 0
UNF-5 3.7 3.7 3.7 3.7 3.1
水胶比 0.53 0.53 0.53 0.53 0.46
水粉比 0.40 0.40 0.40 0.40 0.46
砂率，(％) 49 49 49 49 48
水泥+磨细矿渣 220 230 237 240 270
胶结材合计 270 270 270 270 370
粉料合计 370 370 370 370 370
表16抗压强度试验结果
坍落度(mm)      抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天
Mix54 220 20.4 40.5 44.8 本发明实施例
Mix55 225 17.8 35.5 45.5 本发明实施例
Mix56 220 16.2 32.7 50.0 本发明实施例
Mix57 220 17.0 30.9 53.1 本发明实施例
Mix58 220 18.2 35.0 43.9 比较例
(3)、试验结果
从表15、表16中的试验情况看，本发明实施例Mix54-Mix57混凝土的工作性能很好。在混凝土中胶结材和粉体材料用量相同情况下，随水泥加磨细矿渣之和增加，混凝土后期抗压强度随之提高。与比较例Mix58混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例8：根据下述原材料和表17中所示的混凝土配合比配制混凝土，测定抗压强度。表17中Mix59-Mix62配合比为实施例，用水泥、磨细矿渣、粉煤灰和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸高效减水剂。Mix59-Mix62配合比混凝土成本基本一致，水泥用量由160kg/m3-95kg/m3递减，而水泥+磨细矿渣之和由320kg/m3-355kg/m3递增，胶结材总量皆为400kg/m3，超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的20％。表17中Mix63、Mix64配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；高效减水剂：巴斯福化学建材GleniumAce68聚羧酸高效减水剂；矿物掺合料：采用北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；北京石景山热电厂的粉煤灰。
(2)、试验方法同实施例1。
表17混凝土配合比(kg/m3)
       本发明实施例 比较例
Mix59 Mix60 Mix61 Mix62 Mix63 Mix64
水泥 160 140 120 95 350 400
水 135 135 135 135 160 160
砂 723 724 725 726 732 706
碎石 1085 1086 1087 1088 1053 1058
磨细矿渣 160 190 220 260 100 50
粉煤灰 80 70 60 45 50 70
超细碳酸盐岩粉 100 100 100 100 0 0
Glenium Ace68 2.8 2.8 2.8 2.8 2.5 2.6
水胶比 0.34 0.34 0.34 0.34 0.32 0.30
水粉比 0.27 0.27 0.27 0.27 0.32 0.30
砂率，(％) 40 40 40 40 39 38
水泥+磨细矿渣 320 330 340 355 450 450
胶结材合计 400 400 400 400 500 520
粉料合计 500 500 500 500 500 520
表18抗压强度试验结果
坍落度(mm)      抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天
Mix59 230 28.5 57.2 66.0 本发明实施例
Mix60 230 25.1 58.9 67.4 本发明实施例
Mix61 230 27.3 60.6 69.0 本发明实施例
Mix62 230 29.5 62.3 72.4 本发明实施例
Mix63 220 30.8 49.2 63.4 比较例
Mix64 220 37.1 57.2 72.4 比较例
(3)、试验结果
从表17、表18中的试验情况看，本发明实施例Mix59-Mix62混凝土的工作性能很好。在混凝土中胶结材和粉体材料用量相同情况下，随水泥加磨细矿渣之和增加，混凝土抗压强度随之提高。与比较例Mix63、Mix64混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例9：根据表19所示的原材料和表20中所示的混凝土配合比，配制自密实混凝土，测定工作性能和抗压强度。表20中Mix A-Mix C配合比为实施例，用水泥、磨细矿渣、粉煤灰和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸高效减水剂。表20中Mix E、Mix F配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
表19原材料表
材料名称 产地 密度 勃氏法比表面积(m2/kg)
碎石5-20mm 北京恒坤拓峰采石有限公司 2.7g/cm3 -------
碎石5-10mm 北京恒坤拓峰采石有限公司 2.7g/cm3 -------
机制砂 中砂，北京恒坤拓峰采石有限公司 2.7g/cm3 -------
水泥 河北鹿泉鼎鑫P.O 42.5水泥 3.1g/cm3 330
粉煤灰 北京石景山热电厂 2.2g/cm3 -------
磨细矿渣 北京首钢嘉华建材有限公司 2.9g/cm3 430
磨细碳酸盐岩粉 北京恒坤拓峰采石有限公司 2.7g/cm3 -------
GLENIUM ACE68 聚羧酸高效减水剂，巴斯福化学建材(含固量45％) ------- -------
(2)、试验方法：
将混凝土坍落度调整为240-260mm，坍扩度调整为650mm以上，其余同实施例一。
表20混凝土配合比(kg/m3)
配合比材料       本发明实施例      比较例
Mix A Mix B Mix C Mix E Mix F
水泥 264 220 220 300 360
粉煤灰 92 105 0 200 180
磨细碳酸盐岩粉 93 93 93 0 0
磨细矿渣 0 0 135 0 0
中砂 948 953 954 855 830
5-20mm碎石 576 500 500 855 830
5-10mm碎石 332 426 425 ------- -------
水 146 146 146 180 180
GLENIUM ACE68 0.4％ 0.4％ 0.4％ 0.4％ 0.4％
水胶比 0.41 0.45 0.41 0.36 0.34
水粉比 0.33 0.35 0.33 0.36 0.34
表21试验结果
配合比编号 坍落度(mm) 坍扩度(mm)          抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天 60天
Mix A 245 680 36.4 44.9 61.1 67.8 本发明实施例
Mix B 250 700 29.4 37.0 56.8 61.6 本发明实施例
Mix C 245 670 39.3 53.9 66.2 72.2 本发明实施例
Mix E 245 680 28.1 35.7 54.0 59.4 比较例
Mix F 250 680 39.2 50.6 71.4 76.3 比较例
(3)、试验结果
参见图1，本发明实施例Mix A-Mix C混凝土的工作性能优异，与比较例Mix E、MixF混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低，每立方米混凝土中水和粉体材料所占体积比例减小，有利于减小混凝土收缩和徐变。
实施例10：根据下述原材料和表22中所示的混凝土配合比，配制混凝土，测定抗压强度。表22中Mix65-Mix69配合比为实施例，掺加聚羧酸高效减水剂，用水泥、磨细矿渣、粉煤灰和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，上述配合比中粉体材料用量相同，但水泥、磨细矿渣、粉煤灰和超细碳酸盐岩粉在其中所占比例各不相同。表22中Mix70配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；磨细矿渣：北京首钢产，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；矿物掺合料：采用北京石景山热电厂的粉煤灰；高效减水剂：巴斯福化学建材Glenium Ace68聚羧酸高效减水剂。
(2)、试验方法同实施例1。
表22混凝土配合比(kg/m3)
            本发明实施例 比较例
Mix65 Mix66 Mix67 Mix68 Mix69 Mix70
水泥 110 110 90 80 70 180
水 130 135 135 135 135 155
砂 945 941 931 931 930 923
碎石 1003 1000 1009 1008 1008 980
磨细矿渣 110 110 130 140 150 90
粉煤灰 40 70 70 70 70 90
超细碳酸盐岩粉 100 70 70 70 70 0
Glenium Ace68 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 1.8
水胶比 0.50 0.46 0.46 0.46 0.46 0.43
水粉比 0.36 0.38 0.38 0.38 0.38 0.43
砂率，(％) 49 49 48 48 48 49
胶结材合计 260 290 290 290 290 360
粉体材料合计 360 360 360 360 360 360
表23抗压强度试验结果
坍落度(mm)      抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天
Mix65 220 20.5 36.6 43.9 本发明实施例
Mix66 215 20.9 37.9 45.5 本发明实施例
Mix67 210 19.9 35.1 43.8 本发明实施例
Mix68 220 17.6 30.6 42.8 本发明实施例
Mix69 215 16.5 28.1 43.0 本发明实施例
Mix70 220 19.0 34.8 42.7 比较例
(3)、试验结果
从表22、表23中的试验情况看，本发明实施例Mix65-Mix69混凝土的工作性能很好。上述配合比在粉体材料用量相同，水泥、磨细矿渣、粉煤灰和超细碳酸盐岩粉所占比例各不相同情况下，混凝土28天抗压强度大致相同。与比较例Mix70混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例11：根据下述原材料和表24中所示的混凝土配合比，配制塑性混凝土，测定抗压强度。表24中Mix71-Mix74配合比为实施例，用水泥、磨细矿渣和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸高效减水剂。胶结材料中水泥和磨细矿渣各占50％；超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的20％-37％。表24中Mix75-Mix78配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；矿物掺合料：采用北京石景山热电厂的粉煤灰；高效减水剂：巴斯福化学建材Glenium Ace68聚羧酸高效减水剂。
(2)、试验方法：
混凝土坍落度调整为80-120mm，用强制式搅拌机搅拌时间为200秒，其余同实施例1。
表24混凝土配合比(kg/m3)
         本发明实施例           比较例
Mix71 Mix72 Mix73 Mix74 Mix75 Mix76 Mix77 Mix78
水泥 130 150 162 195 270 320 350 440
水 116 116 118 118 140 140 140 140
砂 922 855 787 677 935 850 744 655
碎石 100 1005 1042 1059 1024 1038 1116 1115
粉煤灰 130 150 162 195 90 100 100 100
超细碳酸盐岩粉 100 120 126 150 0 0 0 0
Glenium Ace68 1.8 2.1 2.3 2.7 1.8 2.1 2.3 2.7
水胶比 0.45 0.38 0.36 0.30 0.39 0.33 0.31 0.26
水粉比 0.32 0.28 0.26 0.22 0.39 0.33 0.31 0.26
砂率，(％) 48 46 43 39 48 45 40 37
胶结材合计 260 300 324 390 360 420 450 540
粉体材料合计 360 420 450 540 360 420 450 540
表25抗强度试验结果
坍落度(mm)          抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天 60天
Mix71 120 20.7 28.9 46.1 54.5 本发明实施例
Mix72 100 28.2 38.5 57.2 67.8 本发明实施例
Mix73 115 32.8 46.5 63.4 71.4 本发明实施例
Mix74 110 41.0 55.9 72.3 83.3 本发明实施例
Mix75 95 20.3 32.3 45.2 54.0 比较例
Mix76 110 26.5 39.7 53.7 62.8 比较例
Mix77 100 30.1 48.0 60.5 72.7 比较例
Mix78 95 39.2 55.2 73.5 84.0 比较例
(3)、试验结果
从表24、表25中的试验情况看，本发明实施例Mix71-Mix74大量掺加粉煤灰，由于塑性混凝土用水量更少，混凝土仍达到了较高的强度。与比较例Mix75-Mix78混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例12：根据下述原材料和表27中所示的混凝土配合比，配制高强、超高强混凝土。表27中Mix79-Mix81配合比为实施例，用水泥、磨细矿渣和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加萘系高效减水剂。胶结材料中水泥和磨细矿渣各占50％；超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的20％-37％。表27中Mix82、Mix83配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石：同实施例1；矿物掺合料：采用北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；高效减水剂：巴斯福化学建材Glenium Ace68聚羧酸高效减水剂；超细碳酸盐岩粉：北京门头沟地区优质石灰石，其化学成分见表26，粒度分布参数D(50)为2.05微米、D(90)为5.28微米。
表26化学成分
成份 CaO MgO K2O Na2O SiO2 Al2O3 Fe2O3 烧失量
含量(％) 53.67 0.31 0.15 ------ 1.67 0.45 0.15 42.85
(2)、试验方法用强制式搅拌机搅拌时间为240秒，同实施例1。
表27混凝土配合比(kg/m3)
      本发明实施例     比较例
Mix79 Mix80 Mix81 Mix82 Mix83
水泥 255 245 230 530 500
水 119 114 108 145 145
砂 682 681 680 609 609
碎石 1161 1160 1158 1083 1083
磨细矿渣 255 245 230 60 70
硅粉 0 0 0 20 40
超细碳酸盐岩粉 100 120 150 0 0
Glenium Ace68 4.2 4.2 4.2 4.0 4.0
水胶比 0.23 0.23 0.23 0.24 0.24
水粉比 0.20 0.19 0.18 0.23 0.23
砂率，(％) 37 37 37 36 36
胶结材合计 510 490 460 610 610
粉体材料合计 610 610 610 610 610
表28抗压强度试验结果
坍落度(mm)       抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天
Mix79 220 55.7 83.1 106.8 本发明实施例
Mix80 220 53.0 89.7 114.0 本发明实施例
Mix81 225 56.7 94.0 125.2 本发明实施例
Mix82 215 54.6 88.5 112.5 比较例
Mix83 220 55.2 89.1 117.3 比较例
(3)、试验结果
从表27、表28中的试验情况看，本发明实施例Mix79-Mix81混凝土配合比单位水泥用量仅为230kg/m3-255kg/m3，混凝土28天抗压强度均达到100MPa以上的超高强度。与比较例Mix83、Mix84混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量显著减少，水泥用量减少49％-54％。
实施例13：根据下述原材料和表29中所示的混凝土配合比，配制低水化热的混凝土。表29中Mix84、Mix85配合比为实施例，用水泥、磨细矿渣和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸高效减水剂。胶结材料中水泥和磨细矿渣各占50％；超细碳酸盐岩粉占混凝土中粉体材料含量的20％-37％。表29中Mix86、Mix87配合比为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；矿物掺合料：北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；北京石景山热电厂的粉煤灰；高效减水剂：巴斯福化学建材Glenium Ace68聚羧酸高效减水剂。
(2)、试验方法同实施例1。混凝土绝热温升试验按DL/T5150-2001标准实施。
表29混凝土配合比(kg/m3)
   本发明实施例     比较例
Mix84   Mix85 Mix86   Mix87
水泥 70 200 200 400
水 133 130 155 160
砂 932 763 865 678
碎石 1009 1098 974 1060
磨细矿渣 150 200 0 100
粉煤灰 50 0 196 50
超细碳酸盐岩粉 100 100 0 0
Glenium Ace68 2.2 3.0 2.0 2.8
水胶比 0.49 0.33 0.39 0.29
水粉比 0.36 0.26 0.39 0.29
砂率，(％) 48 41 47 39
坍落度 220 225 220 220
28天抗压强度，(MPa) 45.4 84.5 42.3 78.6
(3)、试验结果
从表29、图2、图3中的试验情况看，同强度等级的实施例Mix84混凝土与比较例Mix86混凝土相比、实施例Mix85混凝土与比较例Mix87混凝土相比绝热温升显著降低。掺超细碳酸盐岩粉有利于降低大体积混凝土施工时的水化温升。
实施例14：掺超细碳酸盐岩粉可以配置出具有超低的渗透性的混凝土，根据下述所示的材料和表30中所示的混凝土配合比，配制混凝土，测定氯离子渗透性。表30中配合比Mix88-Mix26为实施例，用水泥、磨细矿渣和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸减水剂。表30中配合比Mix27-Mix29为比较例，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥、砂、碎石、超细碳酸盐岩粉：同实施例1；高效减水剂：巴斯福化学建材GleniumAce68聚羧酸高效减水剂、天津雍阳UNF-5萘系高效减水剂；矿物掺合料：采用北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；北京石景山热电厂的粉煤灰。
(2)、试验方法：
同实施例1。按ASTM C1202-05《混凝土抗氯离子渗透性的电通量评价标准》检测。
表30混凝土配合比(kg/m3)
       本发明实施例     比较例
Mix88  Mix89   Mix90 Mix91   Mix92
水泥 110 130 200 360 450
水 133 133 133 165 173
砂 932 839 741 768 761
碎石 1010 1067 1112 1017 1009
磨细矿渣 110 130 200 0 0
粉煤灰 60 60 0 90 0
超细碳酸盐岩粉 100 100 100 0 0
Glenium Ace68 2.1 2.3 2.8 0 0
UNF-5 0 0 0 4.5 4.5
水胶比 0.48 0.42 0.33 0.37 0.38
水粉比 0.35 0.32 0.27 0.37 0.38
砂率(％) 48 44 40 43 43
坍落度(mm) 220 225 220 220 190
28天抗压强度(MPa) 54.6 62.2 74.9 52.5 59.4
(3)、试验结果
从表30、表32中的试验情况看，本发明实施例Mix88-Mix91混凝土强度等级不同，检测出它们的Cl-渗透电通量均很低。与比较例Mix92、Mix93混凝土相比，掺加超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低，抗Cl-渗透性能显著提高。
表31ASTM C1202-05标准要求
ASTM C1202-05标准要求
通过的电量(库仑) Cl-渗透性
＞4000 高
2000-4000 中等
1000-2000 低
100-1000 很低
＜100 可忽略
表32试验结果
配合比号 Cl-渗透电通量(库仑) 备注
Mix 88 238.8 本发明实施例
Mix 89 234.9 本发明实施例
Mix 90 223.2 本发明实施例
Mix 91 941.1 比较例
Mix 92 1487.8 比较例
实施例15：根据下述原材料和表34中所示的混凝土配合比，配制混凝土，测定抗压强度。
表34中Mix93-Mix96为实施例配合比，用水泥、磨细矿渣和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸高效减水剂。混凝土中水泥占多元粉体总量的20％-63％，磨细矿渣各占0％-43％；加工超细碳酸盐岩粉所用原料为白云石，超细碳酸盐岩粉占多元粉体总量的37％，实施例中各配合比水泥与磨细矿渣之和相同。表34中Mix97-Mix98为比较例配合比，未掺加超细碳酸盐岩粉。
(1)、原材料：
水泥：鹿泉鼎鑫普通硅酸盐水泥P.O 42.5；矿物掺合料：采用北京首钢产的磨细矿渣，比重2.9，细度比表面积：400m2/kg；砂：中砂；碎石：5-20mm碎石；高效减水剂：巴斯福化学建材Glenium Ace68聚羧酸高效减水剂；超细碳酸盐岩粉：用北京房山区白云石经破碎、磨细而成，其化学成分见表33，其粉粒度分布参数D(50)为3.13微米，D(90)为8.35微米。
表33超细碳酸盐岩粉分化学成分表
成份 MgO CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O Na2O P S
含量(％) 21.35 30.02 0.66 0.08 0.18 0.31 0.01 0.05 0.06
(2)、试验方法同实施例1。
表34混凝土配合比(kg/m3)
        本发明实施例     比较例
Mix93 Mix94 Mix95 Mix96 Mix97 Mix98
水泥 220 150 110 70 330 231
水 122 122 122 122 168 167
砂 967 965 964 963 944 941
碎石 1006 1004 1003 1001 982 980
磨细矿渣 0 70 110 150 0 99
超细碳酸盐岩粉 130 130 130 130 0 0
Glenium Ace68 1.9 1.9 1.9 1.9 1.65 1.65
水胶比 0.55 0.55 0.55 0.55 0.51 0.51
水粉比 0.35 0.35 0.35 0.35 0.51 0.51
砂率，(％) 49 49 49 49 49 49
胶结材合计 220 220 220 220 330 330
粉体材料合计 350 350 350 350 330 330
表35抗压强度试验结果
坍落度(mm)         抗压强度(MPa) 备注
3天 7天 28天 60天
Mix93 220 22.4 33.8 45.4 48.9 本发明实施例
Mix94 220 22.0 32.4 45.2 50.7 本发明实施例
Mix95 225 21.3 31.0 44.9 53.0 本发明实施例
Mix96 220 18.6 29.8 43.7 53.2 本发明实施例
Mix97 225 19.8 32.5 42.4 48.8 比较例
Mix98 220 18.6 30.1 41.5 51.0 比较例
(3)、试验结果
从表34、表35中的试验情况看，本发明实施例Mix93-Mix96混凝土的工作性能很好，各配合比水泥和矿渣之和相同条件下，水泥和磨细矿渣比例变化，混凝土28天抗压强度大致相同，但混凝土早期和后期强度发展有所不同。与比较例Mix97-Mix98混凝土相比，掺加由白云石加工的超细碳酸盐岩粉后，混凝土的用水量和水泥用量大幅度降低。
实施例16：采用不同品种矿物掺合料配制超细碳酸盐岩粉混凝土。根据下述原材料和表36中所示的混凝土配合比，配制混凝土，测定抗压强度。用水泥、各种矿物掺合料和超细碳酸盐岩粉构成多元粉体，掺加聚羧酸高效减水剂。加工超细碳酸盐岩粉所用原料为白云石，超细碳酸盐岩粉占多元粉体总量的37％。
(1)、原材料：
水泥：鹿泉鼎鑫普通硅酸盐水泥P.O 42.5；钢渣粉：北京首钢产钢渣粉，细度比表面积390m2/kg；偏高岭土：山西产高岭土，经700℃～800℃煅烧后磨细至细度比表面积400m2/kg；硅粉：埃肯微硅粉；砂：中砂；碎石：5-20mm碎石；高效减水剂：巴斯福化学建材Glenium Ace68聚羧酸高效减水剂；超细碳酸盐岩粉：用白云石磨细而成，同实施例15。
(2)、试验方法同实施例1。
表36混凝土配合比(kg/m3)
      本发明实施例
Mix99 Mix100 Mix101
水泥 190 130 200
水 122 122 122
砂 965 964 963
碎石 1005 1004 1003
超细碳酸盐岩粉 130 130 130
偏高岭土 30 0 0
钢渣粉 0 90 0
硅粉 0 0 20
Glenium Ace68 2.1 2.1 2.1
水胶比 0.55 0.55 0.55
水粉比 0.35 0.35 0.35
砂率，(％) 49 49 49
胶结材合计 220 220 220
粉体材料合计 350 350 350
表37抗压强度试验结果
坍落度(mm)         抗压强度(MPa)
3天 7天 28天 60天
Mix99 210 28.3 38.4 49.0 58.2
Mix100 220 19.2 29.5 40.5 44.9
Mix101 220 28.0 37.3 48.6 57.4

Claims (10)

1.一种含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物，其特征在于：混凝土组合物由多元粉体、外加剂、粗骨料、细骨料、水混合配制而成，每立方米混凝土中多元粉体用量范围为300kg/m3-550kg/m3，多元粉体中含有70kg/m3-150kg/m3超细碳酸盐岩粉，其余是水泥和矿物掺合料，由水泥和矿物掺合料组成胶结材料，水泥在胶结材料中所占的重量百分比为20％-100％。
2.按权利要求1所述的含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物，其特征在于：上述水泥在胶结材料中所占的重量百分比为25％-60％。
3.按权利要求1或2所述的含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物，其特征在于：上述超细碳酸盐岩粉是由碳酸盐岩经破碎、磨细而成，所用碳酸盐岩是以方解石、白云石或上述两种矿石为主要矿物成分的岩石。
4.按权利要求1或2所述的含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物，其特征在于：上述超细碳酸盐岩粉具有特定的细度，采用激光衍射法粒度分布仪测试，其粒度分布参数应满足以下要求：超细碳酸盐岩粉粒度分布参数D(50)应≤4.5微米、D(90)应≤25微米。
5.按权利要求1或2所述的含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物，其特征在于：上述超细碳酸盐岩粉粒度分布参数D(50)≤3.5微米、D(90)≤12微米。
6.按权利要求1或2所述的含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物，其特征在于：上述超细碳酸盐岩粉粒度分布参数D(50)≤2.5微米、D(90)≤7微米。
7.按权利要求1或2所述的含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物，其特征在于：上述矿物掺合料主要为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、偏高岭土、钢渣粉、磷渣粉之中的一种或两种以上的混合物。
8.按权利要求1或2所述的含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物，其特征在于：上述外加剂是聚羧酸系高效减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂、三聚氰胺甲醛缩合物高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂、膨胀剂之中的一种或两种以上的复配产物。
9.一种权利要求1或2所述的含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物的配制方法，其特征在于：将多元粉体中的各组分按以下配比混合在一起，超细碳酸盐岩粉占多元粉体总量的12.7％-50％，水泥占多元粉体总量的10％-87.3％，矿物掺合料占多元粉体总量的0％-69.8％；然后加入外加剂、粗骨料、细骨料、水混合配制成混凝土组合物。
10.根据权利要求9所述的含超细碳酸盐岩粉的混凝土组合物的配制方法，其特征在于：上述多元粉体中的各组分占多元粉体总量的配合比以重量计算如下：
超细碳酸盐岩粉  20％-35％；
水泥            19％-60％；
矿物掺合料      15％-61％。
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