CN105016641A - 一种石灰石粉复合掺合料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石灰石粉复合掺合料，包括质量比为7：3或6：4的石灰石粉和粉煤灰，将上述配比的各组分混合均匀后进行研磨得到所述掺合料，其比表面积≥560m2/kg，其45um筛余为0.6％，其密度≥2.63g/cm3。本发明所述复合掺合料在试验中对水泥、外加剂的适应性良好，没有出现任何异常现象，其耐久性及碳化程度与粉煤灰配置的混凝土相近；本发明所述复合掺合料的粒度小于水泥和粉煤灰，可以有效填充水泥颗粒之间的缝隙，增加混凝土的密实性；相对于同等掺量的粉煤灰组及无掺合料组，混凝土的工作性能得到有效提高；在获得相近坍落度的情况下，掺加复合掺合料的混凝土用水量减少。综上所述，本发明所述复合掺合料可替代粉煤灰而作为性能优良的复合掺合料。

Description

一种石灰石粉复合掺合料
技术领域
本发明涉及建筑材料，尤其涉及一种石灰石粉复合掺合料。
背景技术
粉煤灰、矿渣、硅灰作为最具代表性的矿物掺合料，因其优异的性能，在工程建设中使用最为广泛。然而，我国部分地区已经逐渐面临粉煤灰、矿渣等掺合料资源短缺的问题，一些地区甚至出现粉煤灰、矿渣脱销的现象。同时，由于供不应求的供求关系，导致使用粉煤灰和矿粉作为混凝土掺合料，无疑增加了混凝土的生产成本，另外，硅灰虽然对提高混凝土力学性能的效果明显，但其价格昂贵，约相当于水泥价格的7-10倍，硅灰取代10-15％的水泥也将使胶凝材料的成本翻倍，因此硅灰的应用也受到一定限制。因此寻找便于就地取材，优质廉价的矿物掺合料势在必行。
我国的石灰岩矿藏资源相对比较丰富，石灰石资源随处可见，在我国近代混凝土的生产中较多的使用了石灰岩，以便于就地取材并降低成本。同时，我司拥有自己的采石矿，更加便于研究使用，有利于成本的降低和石灰石粉质量的控制。
根据国内外学者研究，石灰石粉作为混凝土掺合料使用，有着显著的优势及可行性。主要包括以下几个方面：(1)石灰石粉的添加可加速水泥水化；(2)石灰石粉的颗粒形貌效应可以分为形态效应和填充效应；(3)石灰石粉具有活性效应；
总体看来，采用石灰石粉做混凝土掺合料，从大的方面看具有环境及经济方面的效益，但单独添加时，对混凝土的性能又具有一些不利影响，因此，寻找新的添加方式，对于石灰石粉的有效利用，有着重要意义。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提出了一种石灰石粉复合掺合料，通过不同比例粉磨加工制备出高性能复合矿物掺合料，为复合矿物掺合料在预拌混凝土中的应用提供技术依据。
本发明的技术方案为：一种石灰石粉复合掺合料，包括质量比为7：3～6：4的石灰石粉和粉煤灰，将上述配比的各组分混合均匀后进行研磨得到所述复合掺合料，其比表面积≥560m2/kg，其45um筛余为0.6％，其密度≥2.63g/cm3。
进一步地，所使用石灰石粉的比表面积为520m2/kg，密度为2.7g/cm3,亚甲蓝值为0.5。
进一步地，所使用的粉煤灰的密度为2.68g/cm3，比表面积为398m2/kg，需水量比99％，活性指数为79％。
本发明中石灰石粉本身的多孔特性具有的吸水效应使得石屑混凝土的实际水灰比小于同配比的普通混凝土，使混凝土的保水性增强，泌水率减小，减少了自由水在界面上聚集，因而利于浆-骨界面的改善；石屑表面粗糙，带有尖锐棱角，不但使得集料与浆体的咬合力得到增强，而且有利于浆-骨界面的改善，这就是形态效应。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
①本发明所述复合掺合料的粒度小于水泥和粉煤灰，可以有效填充水泥颗粒之间的缝隙，增加混凝土的密实性；
②本发明所述复合掺合料相对于同等掺量的粉煤灰组及无掺合料组，混凝土的工作性能得到有效提高；在获得相近坍落度的情况下，掺加复合掺合料的混凝土用水量减少；
②本发明所述掺合料，用石灰石粉取代水泥或者粉煤灰，既能有效利用采石场砂石生产过程中产生的石灰石粉，以及机制砂中石灰石粉对混凝土性能的影响，减少了砂石生产过程中产生的石灰石粉的浪费，变废为宝，利于环保，又能解决目前混凝土行业粉煤灰紧缺的问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
实施例1
取比表面积为520m2/kg、密度为2.7g/cm3、亚甲蓝值为0.5的石灰石粉，取密度为2.68g/cm3、比表面积为398m2/kg、需水量比99％、活性指数为79％的粉煤灰，将石灰石粉和粉煤灰按质量比为7：3进行配比并混合均匀，然后研磨得到所述复合掺合料，其比表面积≥560m2/kg，其45um筛余为0.6％，其密度≥2.63g/cm3。
实施例2
取比表面积为520m2/kg、密度为2.7g/cm3、亚甲蓝值为0.5的石灰石粉，取密度为2.68g/cm3、比表面积为398m2/kg、需水量比99％、活性指数为79％的粉煤灰，将石灰石粉和粉煤灰按质量比为6：4进行配比并混合均匀，然后研磨得到所述复合掺合料，其比表面积≥560m2/kg，其45um筛余为0.6％，其密度≥2.63g/cm3。
对比实施例1
取原料石灰石研磨，得到比表面积为520m2/kg、密度为2.7g/cm3、亚甲蓝值为0.5的石灰石粉,取原料粉煤灰研磨，得到密度为2.33g/cm3、比表面积为457m2/kg的粉煤灰，将石灰石粉替代部分粉煤灰以作为复合掺合料。
对比实施例2
取原料石灰石研磨，得到比表面积为800m2/kg、密度为2.7g/cm3、亚甲蓝值为0.5的石灰石粉,取原料粉煤灰研磨，得到密度为2.33g/cm3、比表面积为457m2/kg的粉煤灰，将石灰石粉替代部分粉煤灰以作为复合掺合料。
取实施例1、实施例2以及对比实施例1、对比实施例2的掺合料进行下述混凝土试验：
表1：C30、C40混凝土配合比
强度等级 W/B 水 水泥 矿粉 粉煤灰 石粉 泵送剂 细砂 机制砂 小碎石 大碎石
C30 0.52 185 210 60 85 0 5.68 369 369 387 719
C40 0.45 180 270 78 55 0 6.65 345 345 394 732
表2：石灰石粉复合掺合料对C30、C40混凝土工作性能的影响
如表2所示，对于C30混凝土，掺入实施例1和实施例2所述掺合料时，混凝土的坍落度和扩展度均较好，分别为210mm或205mm，655mm或642.5mm；一小时后分别为210mm或200mm和545mm或572.5mm，是各组中损失最小的。对于C40混凝土，掺入实施例1和实施例2所述掺合料时，对其工作性能影响与C30有相同的变化规律。从工作性试验看出，按照一定比例混磨制备的复合掺合料配制的混凝土，其工作性要好于直接用石粉取代粉煤灰而配制的混凝土。同时，石粉的细度不宜只是追求过细，适度的细度，不仅对混凝土工作性有利，而且更能节省生产成本。
表3：石灰石粉复合掺合料对C30、C40混凝土抗压强度的影响
如表3所示，对于C30混凝土，当掺入实施例1和实施例2所述掺合料时，所配制的混凝土的3d、7d和28d强度高于对比实施例1和对比实施例2；对于C40混凝土，掺入实施例1和实施例2所述掺合料时，对其抗压强度影响与C30有相同的变化规律。
对复合掺合料进行长期和耐久性试验：
表4：C30、C40混凝土配合比
表5：C30、C40混凝土碳化性能
编号 14d碳化深度(mm) 28d碳化深度(mm)
FA0 11.2 16.7
FA1 11.6 13.9
FA2 8.5 13.6
FA5 17.5 18.4
FB0 8.4 16.8
FB1 10.1 15.1
FB2 8.0 9.5
FB5 13.6 15.2
如表5所示，C30混凝土碳化情况对比情况，与基准水泥组FA2相比，不管是掺加粉煤灰，还是掺加复合掺合料，其两者的14d时的碳化深度都比基准水泥组有所增加。碳化进度至28d时，掺加20％左右复合掺合料的试件FA1，与基准水泥组相比，其碳化深度已无明显差别，而且与同等掺量的粉煤灰试件FA0相比，碳化深度有所减小。当复合掺合料掺量达到30％(FA5)时，碳化深度最大，但后期碳化深度增长缓慢。
C40混凝土的碳化情况相比30混凝土，14d时的碳化情况二者基本一致，到后期28d时，FB0(24％粉煤灰)、FB1(24％复合掺合料)两组试件碳化深度增幅变大，FB0增幅高达100％。当复合掺合料掺量达到30％(FB5)时，14d碳化深度最大，但后期碳化深度增长缓慢，28d碳化深度小于FB0组。
表6：C30、C40混凝土抗硫酸盐试验
编号 Na2SO4浸泡(Mpa) 标准养护(Mpa)
FA0 35.1 53.3
FA1 39 50.4
FA2 39 53.7
FA5 44 42
FB0 46.4 58
FB1 46.3 56.2
FB2 47.6 61.3
FB5 41.4 49.1
如表6所示，C30混凝土硫酸盐侵蚀结果，在硫酸盐溶液中浸泡的试件，其抗压强度与标注养护的试件相比，当粉煤灰掺量为24％、复合掺合料掺量为24％、无掺合料、复合掺合料掺量为30％时，浸泡在硫酸盐溶液中的试件强度分别为相应标准养护试件强度的65.9％、77.4％、72.6％、104.8％。同在硫酸盐侵蚀条件下，掺加矿物掺合料的试件强度与基准水泥组相比，并无明显差别。
C40混凝土硫酸盐侵蚀结果，在硫酸盐溶液中浸泡的试件，其抗压强度与标注养护的试件相比，均有所下降，当粉煤灰掺量为24％、复合掺合料掺量为24％、无掺合料、复合掺合料掺量为30％时，浸泡在硫酸盐溶液中的试件强度分别为相应标准养护试件强度的80％、82.4％、77.7％、84.3％。同在硫酸盐侵蚀条件下，掺加矿物掺合料的试件强度与基准水泥组相比，并无明显差别。
综上所述，在一定比例下掺加复合掺合料不会降低混凝土抗硫酸盐侵蚀性能，但是掺量过多会使混凝土抗硫酸盐侵蚀性能降低。当掺量过多时，掺合料中的石灰石粉可能促进了钙矾石不断产生，会出现表面脱落现象，进而硫酸盐进一步侵蚀内部混凝土。同时在某些环境条件下有可能生成碳硫硅酸钙，导致主要水化产物C-S-H凝胶的分解，使强度损失更多。
上述试验表明：本发明所述复合掺合料在试验中对水泥、外加剂的适应性良好，没有出现任何异常现象，其耐久性及碳化程度与粉煤灰配置的混凝土相近；本发明所述复合掺合料的粒度小于水泥和粉煤灰，可以有效填充水泥颗粒之间的缝隙，增加混凝土的密实性；相对于同等掺量的粉煤灰组及无掺合料组，混凝土的工作性能得到有效提高；在获得相近坍落度的情况下，掺加复合掺合料的混凝土用水量减少。综上所述，本发明所述复合掺合料可替代粉煤灰而作为性能优良的复合掺合料。

Claims (3)

1.一种石灰石粉复合掺合料，其特征在于，包括质量比为7：3或6：4的石灰石粉和粉煤灰，将上述配比的各组分混合均匀后进行研磨得到所述掺合料，其比表面积≥560m2/kg，其45um筛余为0.6％，其密度≥2.63g/cm3。
2.如权利要求1所述的一种石灰石粉复合掺合料，其特征在于：所使用石灰石粉的比表面积为520m2/kg，密度为2.7g/cm3,亚甲蓝值为0.5。
3.如权利要求1所述的一种石灰石粉复合掺合料，其特征在于：所使用的粉煤灰的密度为2.68g/cm3，比表面积为398m2/kg，需水量比99％，活性指数为79％。
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