摘要：研究了磨细石粉作为矿物掺合料对混凝土的影响，适量的石灰石粉可以提高混凝土的工作性能、力学性能，耐久性方面提高了混凝土的抗渗性能、降低了抗氯离子渗透性及抗硫酸盐侵蚀性能、抗碳化性能随着比表面积的增加而增大，且随参量的增加而降低。对目前石粉的研究进行了系统全面的总结，对石粉作为矿物掺合料在混凝土中的应用具有积极的指导意义。
关键词：磨细石粉，矿物掺合料，混凝土，工作性能，力学性能，耐久性
0引言
我国将石粉作为矿物掺合料用于混凝土的研究和应用起步相对较晚，但发展迅速。黄丹、汾河二库、普定、岩滩、江垭等水电工程中，均采用石灰石粉取代部分矿物掺合料配制高流动性混凝土，并取得了良好的效果;漫湾、龙滩等水电工程中，石灰石粉替代其他矿物掺合料成功应用于大体积混凝土、自密实混凝土、水工碾压混凝土中。石灰石粉在宁夏、西藏等地也得到了应用。
国家住建部发布实施的《石灰石粉混凝土》(GB/T30190—2013)对石灰石粉技术要求和石灰石粉混凝土配合比的使用技术作了详细的规定，这标志着石灰石粉作为矿物掺合料在混凝土中的应用迈上了新台阶。适量的石灰石粉作为矿物掺合料用于混凝土中，明显改善了混凝土的工作性能，提高了混凝土的早期强度，具有显著的经济效益和环境效益。但是，石灰石粉属于非活性混合材料，当掺入量超过一定的比例，反而会降低混凝土的强度。石灰石粉作为矿物掺合料，掺量不能准确计算，耐久性不易保证，超细石粉的细度指标尚未统一，实际应用具有一定的局限性。
本文针对目前国内石灰石粉研究和应用中存在的问题和不足，展开了石灰石粉细度、掺量对混凝土工作性能、力学性能、耐久性能的影响规律研究，以期为石粉的应用开辟新的思路和途径。
1石粉掺合料对混凝土性能的影响试验
1．1原材料
水泥为华新水泥(西藏)有限公司的硅酸盐水泥P·I42．5水泥，其3，28d的抗折强度为3．42，7．25MPa，抗压强度为13．5，48．2MPa。粗集料选用川藏铁路沿线机制砂连续级配5～25mm。细集料选用川藏地区的机制砂属II区砂。石粉选用川藏地区的石灰石粉，为人工砂干法选粉得到。外加剂选用武汉某新型材料有限公司产聚羧酸高性能减水剂，性能符合《混凝土外加剂》(GB8076—2008)中相应技术指标要求。石灰石粉化学成分见表1。
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1．2试验方法
研究石灰石粉掺量为10%，20%，30%时对混凝土性能的影响。试验选择比表面积为500，800，1200m2/kg的石灰石粉，研究不同细度石灰石粉对混凝土性能的影响。
混凝土的试验配比见表2和表3，拌合物性能检测按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080—2016)进行测试，力学性能检测按照
《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081—2019)进行测试，耐久性能检测按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》(GB/T50082—2009)进行测试。
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2试验结果分析
2．1工作性能
石灰石粉掺入混凝土中，随着石粉掺量的增加，混凝土坍落度增加，粘度增加，流变性增大，保水性能变好，泌水率减小，坍落度经时损失减小，混凝土含气量略有减少。这主要是因为将石灰石粉加入混凝土中，增加了水泥颗粒的间距使之更加分散，提高了混凝土的流动性能，石灰石粉颗粒对水泥水化过程中形成的絮凝结构有着解絮作用，有效地降低了混凝土坍落度损失。相同质量水泥被石粉替代，胶凝材料浆体体积增大，提高了混凝土拌合物的流动性，同时浆体体系中水泥的用量降低，整个胶凝体系用水量减少。石灰石粉能够改善混凝土的工作性能，而被广泛用于自密实混凝土中，并被列入自密实混凝土的相关规范。
2．2力学性能
随着石灰石粉掺量的增加，混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度随之降低，如图1所示。多项研究表明，石粉掺量在20%以内，混凝土强度随着石粉掺量的增加而增高，在10%左右达到最高，20%时与标准试样强度基本相同。这是由于水泥粒度分布的不均匀，凝胶结构中存在大量＞100μm的孔隙，属于不紧密堆积结构。石灰石粉中的硅质、钙质颗粒有粒径＜0．045mm的颗粒，而粉煤灰、矿粉中＜10μm的颗粒较少。在混凝土中掺入特定细度的石灰石粉，可与混凝土中其他组分互相补充，充填了混凝土孔隙，改善其孔结构，使硬化后的混凝土结构更加密实，形成了细观层次的紧密堆积体系，改善了混凝土的物理力学性能和耐久性能。石粉掺量达到20%以上，混凝土的强度随着石粉掺量的增加逐渐降低;同时石粉的加入降低了混凝土的动弹性模量。石灰石粉掺量对混凝土工作性能及力学性能的影响有一个最佳值，但是对于不同的混凝土体系，目前缺乏一个明确的确定方法，实际工程应用上只能依靠现场复配，增加了施工的难度，因此关于这方面还需进一步深入研究。
2．3耐久性能
对比基准样石灰石粉混凝土28，56d的氯离子扩散系数均增大，并随石灰石粉掺量的增加而增大，如图2所示。这表明石灰石粉在一定程度上降低了混凝土抗氯离子扩散的能力。目前关于石灰石粉对混凝土抗氯离子渗透性的影响研究结论不一，有研究结果表明石灰石粉能提高混凝土抗氯离子渗透性或影响不大，也有研究结果表明石灰石粉降低了混凝土抗氯离子渗透性，针对不同的体系、不同强度等级往往存在偏差，还需进一步研究。然而，已有研究证明石灰石粉、矿渣、粉煤灰复掺可提高混凝土的抗氯离子渗透性能。已经证实了加入适量的石灰石粉可以使混凝土的抗渗性得到提高，这是因为石灰石粉填充了混凝土内部各种材料界面之间的空隙，使混凝土的结构更加致密，从而阻断了混凝土内部可能形成的渗透通路，改善了混凝土的抗渗性。石粉对混凝土抗冻性的影响结论不一，主要是因为研究人员、试验材料及条件的差异引起的，有待进一步系统的研究。
大量研究表明，当石灰石粉等量取代水泥超过20%时，混凝土抗硫酸盐侵蚀能力降低，在硫酸盐环境下混凝土出现开裂和大的体积膨胀，导致混凝土强度大幅下降，主要因为硫酸盐可与CaCO3，C3A反应生成碳硫硅钙石，从而导致混凝土结构的破坏《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476―2008)规定，在硫酸盐环境中，不得使用石灰石粉做矿物掺合料，不得使用加入石灰石粉的水泥。目前，在我国对于含有石灰石粉的混凝土的耐久性还缺乏系统全面的研究，含有石灰石粉的混凝土的配合比设计也缺乏理论指导。石灰石粉作为矿物掺合料应用于混凝土中理论上是可行的，但是在实际工程应用中，需要结合工程结构所在的环境和掺入石灰石粉的原因和目的，才能充分发挥石灰石粉的经济性和功能性。
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2．4石粉细度对混凝土性能影响
掺石灰石粉混凝土的氯离子扩散系数高于未掺石灰石粉的混凝土，掺不同细度石灰石粉的混凝土，28d氯离子扩散系数基本相同。这表明石灰石粉可以降低混凝土的抗氯离子渗透性能，但试验范围的细度变化对混凝土的氯离子扩散系数影响不大。在相同石粉掺量下，混凝土各龄期的碳化深度随着石粉细度的增大而减小。这主要是因为随着石粉细度的增加，进一步改善了混凝土的孔结构，并降低了孔隙率，从而降低了混凝土的碳化速度。大量研究表明，石灰石粉越细，水灰比越小，加入减水剂、水泥用量越大的条件下，石灰石粉混凝土的抗碳化性能越好。石灰石粉对混凝土抗碳化能力的影响还与混凝土的养护龄期、石粉的掺入量、养护条件有关，随着石灰石粉掺量的增大，其抗碳化能力降低;随着石灰石粉细度的增大，其抗碳化能力不断增强。随着超细粉磨技术的进步，可以磨出1～4μm的超细微粉，利用超细石灰石粉作为高性能混凝土的掺合料也就具备了成熟的条件。在超细石粉的研究中，要避免只考虑其对混凝土性能的影响而过分增加石粉的细度，却忽视综合评价混凝土成本的问题。
3结语
超细石粉作为矿物掺合料在混凝土中的应用还有很多方面需要进一步研究或完善。(1)在石粉工程应用过程中，出台相应的监管措施，明确使用的情况、掺量、品种和规格。(2)对掺石粉的混凝土的耐久性进行系统全面的研究，为石粉混凝土配合比的设计提供理论指导。(3)将理论最优数据和经济最佳数据相结合，确定超细石粉的最佳细度指标。(4)目前国内外对石灰石粉研究的较多，而对其他岩性石粉(如大理石、花岗岩石粉等)的研究较少，需开展不同种类岩性石粉的对比研究，拓展可用石粉的种类及应用范围。
参考文献：
[1]林可,胡红梅.废弃石粉及其复合矿物掺合料对混凝土性能的影响[J].福建建材,2005(03):4-7.
[2]叶武平,朱明.石粉在混凝土中应用的研究现状和展望[J].江西建材,2015(5).