石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程

中國建筑科學研究院王永海副主任

     2013年6月22日在廣西南寧組織召開了全國石灰石粉在水泥與混凝土中應(yīng)用技術(shù)研討會。中國建筑材料科學研究王永海教授做了工程建設(shè)行業(yè)標準《石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的編制及技術(shù)特點的報告，詳細介紹了《石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的編制過程，及編制標準的主要技術(shù)內(nèi)容及其確定的依據(jù)等。以下是報告具體內(nèi)容：
　　一、標準編制的任務(wù)來源及標準編制工作簡況
　　1.1任務(wù)來源：
　　根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《關(guān)于印發(fā)2011年工程建設(shè)標準規(guī)范制訂、修訂計劃的通知》（建標[2011]17號）文的要求，批準為中國建筑科學研究院會同有關(guān)單位編制工程建設(shè)行業(yè)標準《石灰石粉在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。
　　1.2.工作簡況:
　　這個標準是在: 2011年7月12日，在北京召開了編制組成立暨第一次工作會議；
　　2012年9月10日，在國家工程建設(shè)標準化信息網(wǎng)上發(fā)布征求意見稿，向全國征求意見；
　　2012年10月30日，在溫州召開編制組第二次工作會議；
　　2013年1月，報批。
　　二、驗證試驗
　　2.1  試驗樣品征集
　　標準制定小組面向全國征集了8種石灰石粉樣品。

　　2.2  試驗內(nèi)容
　　1、測試各個石灰石粉樣品的化學成分、礦物組成。
　　2、測試各個石灰石粉樣品的碳酸鈣含量、細度、需水比、流動度比、含水量、活性指數(shù)、安定性、MB值等指標。
　　3、對石灰石粉碳酸鈣含量的不同測試方法（X熒光分析、EDTA滴定、酸堿中和法）進行對比研究分析，選擇合理的碳酸鈣含量測試方法。
　　4、對石灰石粉的MB值試驗方法開展系統(tǒng)的試驗研究，對試驗方法進行對比分析。
　　5、驗證石灰石粉不同摻量及不同含泥量對水泥混凝土拌合物性能、力學性能及耐久性能的影響。耐久性能主要進行了抗碳化試驗、抗氯離子侵蝕性能試驗、抗凍融循環(huán)試驗、抗硫酸鹽侵蝕試驗、早期收縮性能試驗等。
　　三、標準的主要技術(shù)內(nèi)容及其確定的依據(jù)
　　3.1  石灰石粉技術(shù)要求和測試方法

　　3.2  碳酸鈣含量
　　規(guī)程中規(guī)定石灰石粉中CaCO3含量不應(yīng)小于75%

　　這個主要依據(jù)是，對7種樣品用三種驗證方法進行測試，測試結(jié)果是有6個樣品碳酸鈣含量都大于75%，不同測試方法的對比研究，3種方法測試結(jié)果與平均值偏差基本在5%以內(nèi)，用EDTA滴定和X熒光分析測定偏差值是較小的，從試驗方法的普適性和準確性，選擇EDTA滴定法。
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　　3.3  細度
　　規(guī)程中規(guī)定石灰石粉的細度（45μm方孔篩篩余，%）不大于15%。
　　這個指標的確定首先是考慮石灰石粉的性能和特性來考慮，石灰石粉目前大家這么熱衷于在混凝土上的，一方面是考慮他的減水效應(yīng)，一方面是它的填充效應(yīng)。石灰石粉作為摻合料想發(fā)揮它的性能，把細度指標規(guī)定到15%，而且石灰石粉易于粉磨加工，從平衡石灰石粉性能（充分發(fā)揮石灰石粉的微集料填充效應(yīng)）和生產(chǎn)能耗兩方面綜合考慮確定細度指標，為45?m方孔篩篩余不應(yīng)大于15%。
　　3.4活性指數(shù)
　　由于石灰石粉基本為一種惰性材料，故對其活性指數(shù)指標規(guī)定較為寬松。從實驗的樣品來講都是大于65%的，但是對石灰石粉的推廣應(yīng)用，這個性能的制定就比較寬松一些石灰石粉7d和28d活性指數(shù)不應(yīng)小于60%。
　　3.5  流動度比
　　規(guī)程中規(guī)定石灰石粉的流動度比不小于100%。

　　試驗結(jié)果表明，石灰石粉流動度比一般接近100%或大于100%。本規(guī)程規(guī)定流動度指標不應(yīng)小于100%。

　　石灰石粉的減水作用是石灰石粉作為摻合料在混凝土中發(fā)揮的一個重要性能。然而試驗表明，在不摻減水劑的情況下，石灰石粉在膠砂中的減水效應(yīng)并不明顯，在摻減水劑的情況下，石灰石粉的減水效應(yīng)發(fā)揮非常明顯。
　　3.6  亞甲藍值試驗方法
　　《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》JGJ52-2006中，人工砂的MB值以1.4為界限來判定是否以泥粉（或石粉）為主，該指標是工程界一直沿用的判定指標。
　　為了與這一判定指標相協(xié)調(diào)，編制組將石灰石粉與標準砂按2.5:7.5復(fù)合仿人工砂，采用JGJ52-2006中的亞甲藍法，研究內(nèi)摻不同泥粉量對MB值的影響。
　　本規(guī)程制定的石灰石粉亞甲藍值試驗方法參考了《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準》JGJ52-2006中的試驗方法。應(yīng)該注意的是，在《JGJ52-2006中亞甲藍值測試方法針對含有石粉的人工砂，而本規(guī)程制定的石灰石粉亞甲藍值測試方法是針對石灰石粉（摻入了標準砂作為參考），二者除了檢測對象（試樣）不同，操作方法則基本相同。
　　選用純度很高的石灰石粉，里面內(nèi)摻泥粉，然后對比不同泥粉含量，與MB值得對應(yīng)關(guān)系，對比后發(fā)現(xiàn)，在石灰石粉純度很高的情況下，當泥粉含量在8%的時候MB值相當于1.4，我們在混凝土實驗當中當石灰石粉在混凝土中摻量為20%時，編制組對比內(nèi)摻泥粉8%左右的石灰石粉和不摻泥粉的石灰石粉對混凝土性能的影響。結(jié)果表明，該含量的泥粉對混凝土力學性能和耐久性能影響很小。
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　　3.7 石灰石粉對混凝土拌合物性能的影響
　　規(guī)程第4.1.3條規(guī)定“拌合物凝結(jié)時間和坍落度經(jīng)時損失應(yīng)滿足施工要求。”
　　驗證試驗表明，在固定水膠比和固定減水劑摻量下，摻加石灰石粉的混凝土初始坍落度一般大于空白樣混凝土。這主要是由于石灰石粉發(fā)揮了減水效應(yīng)。
　　在固定水膠比和初始坍落度相同（減水劑摻量不同）的情況下，摻加石灰石粉的混凝土坍落度損失大于空白樣混凝土。有文獻表明石灰石粉會促進水泥早期水化，對混凝土有促凝作用。因此摻加石灰石粉的混凝土拌合物需要采取合理措施控制好凝結(jié)時間。
　　3.8 石灰石粉對混凝土力學性能的影響
　　規(guī)程第4.2.1條規(guī)定“ 摻加石灰石粉的混凝土強度等級應(yīng)劃分為C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。”驗證試驗表明，40%FA和20%FA+20%LP的7d和28d強度基本相當，對于對混凝土長齡期強度的影響不大，但對于150天強度后期強度石灰石粉不及粉煤灰。
　　3.9 石灰石粉對混凝土耐久性能的影響
　　規(guī)程第4.3.2條規(guī)定“在低溫、硫酸鹽侵蝕環(huán)境中，摻加石灰石粉混凝土的性能須經(jīng)試驗確認。 ” 驗證試驗表明，石灰石粉對混凝土的抗凍性能不利，在低溫環(huán)境中，需要控制石灰石粉的摻量，其抗凍性能需要通過試驗驗證。同普通混凝土一樣，通過摻加引氣劑可以顯著改善石灰石粉混凝土的抗凍性能。
　　3.10 石灰石粉對混凝土耐久性能的影響
　　有文獻表明，在潮濕、低溫（低于15℃）且存在硫酸鹽環(huán)境中，需要充分重視CaCO3和水化硅酸鈣及硫酸鹽生成碳硫硅鈣石，引起混凝土微結(jié)構(gòu)的解體。
　　在《混凝土耐久性設(shè)計規(guī)范》GB/T 50476-2008中明確規(guī)定，硫酸鹽環(huán)境中的水泥和礦物摻合料中，不得加入石灰石粉。

　　驗證試驗條件按GB/T50082中的標準試驗條件，未在低溫下測試其抗硫酸鹽性能試驗。本規(guī)程雖未在正文中明確提出硫酸鹽環(huán)境中禁止使用石灰石粉，但使用石灰石粉的混凝土須經(jīng)試驗確認，或原則上不使用石灰石粉。
　　3.11 石灰石粉的配合比計算方法
　　通過實驗和配合比計算，和強度驗證得到規(guī)程第5.0.1條規(guī)定“摻加石灰石粉的混凝土配合比設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ 55的有關(guān)規(guī)定。 ” 現(xiàn)行行業(yè)標準《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ 55關(guān)于混凝土配合比試配、調(diào)整與確定的規(guī)定也適用于摻加石灰石粉的混凝土。
　　3.12 石灰石粉的最大摻量
　　規(guī)程第5.0.2條規(guī)定“石灰石粉在混凝土中的摻量應(yīng)通過試驗確定。采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥時，鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土中石灰石粉摻量不宜大于表7的規(guī)定。復(fù)合摻合料中石灰石粉的摻量不應(yīng)超過單摻時的最大摻量?！?br />

　　3.13石灰石粉屬不屬于凝膠材料
　　規(guī)程第5.0.3條規(guī)定“配合比計算時，應(yīng)將石灰石粉用量計入膠凝材料用量。”
　　研究表明，石灰石粉在混凝土中具有加速水泥早期水化效應(yīng)和填充效應(yīng)，但基本上屬于惰性材料，原則上不屬于膠凝材料，但作為混凝土的摻合料使用時，為了便于與其他摻合料一起使用，同時為了簡化配合比設(shè)計，沿用已經(jīng)習慣使用的水膠比等概念，在計算時，將石灰石粉的用量視為膠凝材料總量的一部分。
　　最后希望該標準的頒布和實施能為石灰石粉在混凝土中的應(yīng)用中起到積極的規(guī)范和引導(dǎo)作用。謝謝大家！