雙摻石灰石與粉煤灰對水泥強(qiáng)度性能的影響

舒立俊

（浙江方圓檢測集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310018）

硅酸鹽水泥熟料燒成需要1400℃左右的高溫，不僅高能耗，而且排放大量的CO2和其它有害氣體。從節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境等方面考慮，水泥中降低熟料的用量并大量摻入混合材料是值得人們重視的途徑?；旌喜姆N類繁多，并且各有特點(diǎn)，具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的生產(chǎn)工藝、當(dāng)?shù)刭Y源和生產(chǎn)成本等各方面因素加以選擇。粉煤灰和石灰石是兩種比較熟悉的混合材料，一般認(rèn)為粉煤灰作混合材時(shí)，水泥早期強(qiáng)度較低，但對長期性能則比較有利，而水泥中適當(dāng)摻入石灰石，對早期強(qiáng)度損失不大，甚至有一定的好處，但對后期強(qiáng)度不利。如果對兩者進(jìn)行復(fù)合，取長補(bǔ)短，則有可能獲得比較理想的強(qiáng)度性能。

1 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)所用的水泥熟料、石膏、粉煤灰和石灰石的組成如表1，熟料、石灰石與石膏經(jīng)破碎，各式樣按表2 進(jìn)行配合，在標(biāo)準(zhǔn)小磨中粉磨至0.08 方孔篩篩余小于6%。各式樣混合材總摻量均為30%，只是石灰石取代粉煤灰的數(shù)量變化。水泥強(qiáng)度按《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO 法)》GB 17671-1999進(jìn)行，齡期3 天、7 天、28 天和60 天。

表1 原材料的化學(xué)成分(%)

表2 各試樣的配比(%)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

各式樣混合材摻加量均為30%，水泥強(qiáng)度隨粉煤灰與石灰石的比例而變化的情況如圖1 和圖2 所示。由圖可見，以石灰石等量取代粉煤灰作混合材，對早期3 天和7 天強(qiáng)度影響比較小，尤其在取代量較少時(shí)，強(qiáng)度下降不明顯或者有所提高。但對28 天、60 天強(qiáng)度影響要大些，總的來說，強(qiáng)度隨

灰石灰石摻量增加而降低，下降幅度抗折強(qiáng)度較小和石灰石摻星較低時(shí)較小。

圖1 石灰石取代粉煤灰作混合材對水泥抗壓強(qiáng)度的影響

圖2 石灰石取代粉煤灰作混合材對水泥抗折強(qiáng)度的影響

一般認(rèn)為，粉煤灰作水泥混合材，其微集料效應(yīng)能改善水泥石微結(jié)構(gòu)，其火山灰效應(yīng)增加膠凝性水化產(chǎn)物，對水泥強(qiáng)度有貢獻(xiàn)；但它的活性發(fā)揮很慢，因而對水泥的早期強(qiáng)度來說下降比較明顯，對水泥長期強(qiáng)度性能則比較有利。水泥中適當(dāng)摻入石灰石，除了改善水泥石結(jié)構(gòu)作用，還對C3S 水化起到晶核作用，加速了C3S 的水化。同時(shí)，與熟料中含鋁礦物反應(yīng)生成碳鋁酸鈣晶體(C3A．CaCO3．HH2O)，它們發(fā)宵良好，并與碳酸鈣顆粒連生成堅(jiān)固的晶質(zhì)礫石。但石灰石的這些作用主要體現(xiàn)在早期，對長期強(qiáng)度性能則貢獻(xiàn)較小。粉煤灰與石灰石各有特點(diǎn)，兩者有一定的互補(bǔ)作用，兩者復(fù)合，利用石灰石提高早期強(qiáng)度，利用粉煤灰促進(jìn)后期強(qiáng)度，對水泥強(qiáng)度比較有利。

但是，從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，石灰石對水泥早期強(qiáng)度的貢獻(xiàn)沒有預(yù)期明顯，石灰石取代粉煤灰的量應(yīng)控制在較小的范圍，這可能與實(shí)驗(yàn)所用的熟料中C3A 含量較低（按鮑格法計(jì)算為4.3%），水泥中石膏摻量較高，以及水泥細(xì)度等因素有關(guān)。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，石灰石與粉煤灰對比例應(yīng)根據(jù)具體情況，通過實(shí)驗(yàn)加以選擇。當(dāng)然，在選擇最佳比例時(shí)，還應(yīng)該對資源、成本和市場需求等多方面因素加以綜合考慮。

3 結(jié)語

水泥中雙摻石灰石與粉煤灰，利用石灰石提高早期強(qiáng)度，利用粉煤灰促進(jìn)后期強(qiáng)度，以達(dá)到節(jié)約熟料和提高混合材摻量的目的。但在本實(shí)驗(yàn)條件下，石灰石對早期強(qiáng)度的貢獻(xiàn)并不明顯，取代量不宜過多(如小于1O%)，取代量較大時(shí)，強(qiáng)度（尤其是后期強(qiáng)度） 下降明顯。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，兩者合適的摻量，應(yīng)綜合考慮根據(jù)具體情況后加以選擇。