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【特别策划】超细石粉在混凝土中的应用

文章作者  宋少民,蒋正武,邓兴才,王雨利,聂法智
刊登期数  2012年第2期 上传时间  2012-3-1
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文件摘要  

编者按:石粉是在机制砂、石生产过程中产生的粉状物质,细度较大,以往人们常常弃之不用。但近年来的研究发现,适量 的石粉能够完善机制砂的颗粒级配,同时在混凝土内部起到填充作用,有些石质的石粉还具有水化活性,能够参与水化反应, 对混凝土性能有改善作用。那么,使用这些超细石粉配制混凝土对混凝土性能有什么影响?石粉的质量需从哪些因素考虑?如 何对石粉掺量进行控制?石粉和泥粉有什么区别?对混凝土的性能会产生哪些影响?本期特别策划针对石粉在混凝土中的应用 问题请专家进行探讨。

宋少民(北京建筑工程学院教授,材料学科负责人)
      如果从石粉作为混凝土掺合料的角度考虑,石灰石超细 粉更合适,硅质石粉由于其分散性、需水行为不如钙质石粉, 利用价值相对较低。关于超细石灰石粉作为混凝土新型矿物 掺合料这一专题,我的主要观点如下: 一、超细石灰石粉作为新型矿物掺合料的背景 绿色高性能混凝土是随着混凝土技术的不断进步与发展, 在高效减水剂和大掺量矿物掺合料的物质基础上,以低水胶比、 低水泥用量、低单位体积用水量为主要技术特征的现代混凝土, 是当今混凝土技术的发展方向。在这一新技术平台上,混凝土 中需要水化产物填充的空隙已经大大减小。混凝土达到同样强 度,对凝胶的数量要求有所下降。换句话说对胶凝材料的活性 要求有所下降。所以在更多情况下,混凝土需要具有早期低反 应活性的需水行为良好的超细填料!粉煤灰由于符合高性能混 凝土的上述要求,所以成为现代高性能混凝土中最重要的矿物 掺合料,在混凝土中加入粉煤灰可以改善混凝土和易性、耐久 性和后期强度等诸多性能。尤其是优质粉煤灰,以上特征更为 显著。但我国现在可用于混凝土的优质粉煤灰产量不足,可直 接利用的干粉比例不大,能供应优质粉煤灰的电厂少。许多地 区苦于没有高品质粉煤灰,能够供应的粉煤灰普遍颗粒粗、含 碳量高、需水量大。因此有必要寻找一种新型矿物掺合料对粉 煤灰进行必要补充。
……

蒋正武(同济大学)

     控制含泥量是石粉在混凝土中广泛应用的关键 石粉无论来自于机制砂、建筑石料生产过程中废弃物还 是机制砂干法除尘时收集粉尘,目前已成为在混凝土中应用的 主要惰性掺合料之一。一般,适量的一定细度的石粉不仅改善 混凝土的工作性,而且对长期混凝土物理力学性能及耐久性也 有益处。然而,在实际生产应用中,因不同母岩、生产工艺等 使得生产的石粉质量与品质差异很大,导致其配制的混凝土各 项性能远没有达到预期的指标,使得很多设计单位、生产应用……

邓兴才(高级工程师,厦门市建材协会会长)

      福建省是一个石材大省,厦门市是我国目前最大的石材进 出口岸,所以石粉来源广泛,不仅生产碎石和机制砂会产生粒 径小于0.75 微米的石粉,大量的石材加工企业也会排出数量可 观的石粉。石粉的来源不同,其矿物组成和化学成分也不一样, 如石灰石粉、大理石粉、花岗岩石粉等等,前两种石粉以碳酸 钙为主,主要化学成分是CaO,而后者的矿物组成主要是长石、 石英等,主要化学成分是SiO2 等,所以在混凝土中的作用机 理也不尽相同,应进一步深化研究。 目前有用石粉加砂、石灰、水泥做砖的,也有人把石粉加 入水泥熟料或矿渣中,一起粉磨的。但从来没有哪个搅拌站 竟敢“胆大妄为”把石粉用于混凝土中替代胶凝材料的。尽管 近年来在《混凝土》或《商品混凝土》杂志等刊物上不时有介 绍关于石粉“ 在低强度等级混凝土中”和“在自密实混凝土中” 部分取代胶材的应用技术研究,但要真正广泛应用于工程实 践,可能还要下很大功夫。其最大阻力不是技术问题,而是来 自人们守旧的思想观念。比如说,矿粉和粉煤灰作为混凝土的 活性掺合料,无论从技术上或是工程实践上,都是很成熟的, 但至今仍有很多地方的建设、施工、监理人员毫无根据地坚 持错误理念,怀疑、抵制相关的国家规范,不准或“严格”限 制搅拌站使用。甚至有人在“土木在线论坛”网上发帖子,指 责搅拌站在商品混凝土中用粉煤灰替代部分水泥是什么“高科 技造假”、是“ 偷工减料”。还有的地市、建设行政主管部门明 文规定“严禁使用矿粉”,还不论混凝土所浇筑的工程部位, 只笼统规定“预拌混凝土中掺合料用量不应大于水泥用量的 15%,…”等等,使人无法理解的规定。 试想在这样的环境下, 有哪个技术人员还敢用石粉替代部分胶凝材料,又有哪个搅拌 站还敢“顶风作案”砸自己的饭碗。所以,我们混凝土工作者 的当务之急是要多宣传、多学习、努力促进混凝土行业的科技 进步。
……

 聂法智(北京新航集团,高工)

 随着我国建设工程的现代化高速发展,商品混凝土推广 应用量迅速增长。在由传统的普通混凝土向现代高性能混凝 土的发展过程中,矿物掺合料的掺入对混凝土的工作性和后 期强度,尤其对混凝土结构工程日益重视的耐久性等诸方面极 其重要。磨细矿粉和粉煤灰因其成本低,资源丰富而成为用量 最大,用途最广的混凝土掺合料。但我国现在可用于混凝土 的优质矿粉和粉煤灰产量严重不足,特别是低强度等级混凝土……

 王雨利(河南理工大学 材料科学与工程学院,副教 授)

 石粉是在机制砂、石生产过程中产生的粒径小于75μm 的 粉状物质,细度较大,以往人们常常弃之不用。但近年来的研 究发现,适量的石粉能够完善机制砂的颗粒级配,同时在混凝 土内部起到填充作用,有些石质的石粉还具有水化活性,能够 参与水化反应,对混凝土性能有改善作用。 国内外许多人进行了石粉含量对机制砂混凝土工作性能、 强度、耐久性能影响的研究,且各自得到了相应的观点。土耳 其Tahir Celik 等认为石粉会增加用水量,从而对混凝土性能造 成不利的影响;加拿大Nam-Shik Ahn 等认为石粉会填充骨料 空隙,不会增大用水量,从而对混凝土性能改善有利;武汉理 工大学王稷良等则认为有一个度,不超过这个度,则对混凝土 性能有利。石粉与河砂中的泥粉不同,泥粉对混凝土的工作性、 体积稳定性和耐久性都有不利的影响,但机制砂中的细小颗粒 则被称为石粉,石粉与母岩的化学成分完全一样,对混凝土性 能的影响则是有利有弊。对于石粉质量的控制,首先要保证其 纯度,控制其泥粉、有害的有机物质的含量,为此,《建筑用 砂》GB/T 14684-2001 中采用MB 值来限定;其次,石粉中不 能含有易与水泥中的碱反应的物质。在国标GB/T 14684-2001 中,依据混凝土的强度等级,将石粉含量的限值分别确定为3%、 5%、7%,但是否合理,还值得商榷。石粉含量的变化,会引 起水粉比和浆集比变化,水泥与石粉比例的变化,还在一定程 度上改变了砂率,因此,要想合理利用好石粉,必须综合考虑 好以上几个方面,使其扬长避短,并最大可能的将其利用。 毫无疑问,适量的石粉可以提高混凝土的性能,但如何灵 活的确定这个量,需要结合石粉的特点和石粉对混凝土相关参 数和性能的影响,做进一步深入的研究。

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