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  2013-06-22  
石灰石粉的用与不用?

  当前,建材工业发展正面临着能源、资源、环境等多重压力,整个行业正通过转型升级,实现可持续发展。水泥行业正在延伸产业链,进军砂石骨料和混凝土产业,扩大市场份额,增加产品附加值。当前形势下,通过对石灰石粉的研究应用,替代传统活性混合材,降低生产成本,保护环境,十分及时和必要。

应用的意义

  北京建筑大学教授宋少民:我国目前正处于基础设施建设高峰期,建设规模巨大,建筑结构以钢筋混凝土结构形式为主体,水泥与混凝土消耗量占世界总量的55%以上。为实现节能减排和耐久性目标,需要降低水泥用量,不断提高矿物掺和料用量。许多地区因为优质粉煤灰资源不足,二级以上粉煤灰远远不能满足供应要求。在水泥不断涨价的情况下,在粉煤灰资源出现短缺的情况下,必须寻找新型矿物掺和料对粉煤灰进行必要补充。而且还有新的问题是我国的天然砂石资源的匮乏情况日益严重,所以石灰石粉必须快速走向前台。但石灰石粉能不能做为掺合料呢?在掺合料规范中明确指出,石灰石粉能做为矿物掺合料。[详细]
  清华大学教授阎培渝:石粉在一定掺量范围内具有微集料效应,能改善新拌混凝土的和易性,对混凝土的凝结时间几乎没有影响。在我国许多水电工程中,采用了石灰石粉作为矿物掺合料。龙滩水电站中采用石粉取代25%的粉煤灰,共同作为混凝土掺合料,对碾压混凝土的VC值影响不大,不影响其抗压强度、劈拉强度和抗渗性能。可以降低混凝土的绝热温升3~5℃,这对于减小温度应力,提高混凝土抗裂能力非常有利。[详细]
  山东众森研发中心岳光亮:石灰石作为惰性材料,在自然环境中资源丰富,来源广泛,将磨细石灰石粉作为混凝土的矿物掺合料,可促进水泥水化,降低混凝土水化热,改善混凝土的工作性能、力学性能,提高混凝土早期强度。科学合理地利用石灰石粉,可以为解决现有矿物掺合料供应紧张局面,为降低混凝土生产成本提供一条有效途径。[详细]

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石灰石粉等非活性混合材的特点

  中国建筑材料科学研究总院张大同教授认为,非活性混合材的特点对今天混凝土性能的进一步提高具有一定的意义。后期强度普遍增进小;除火山灰质材料外,在拌制和施工阶段只有少量的物理吸水,基本不影响水泥或胶凝材料的需水性;它们与水泥熟料水化物反应产生新的胶凝物质少,对新拌混凝土的流动性影响小;养护过程自干性收缩可能性低;大都对减水剂的效果影响小;吸收Ca(OH)2少,基本不影响水泥硬化体内的碱度;硬化后体积变化小……[详细]
  广西大学材料科学与工程学院曹德光教授表示, 石灰石微粉对水泥早期水化过程产生物理和化学两方面的作用:比表面积越大,作用程度越明显;石灰石有效掺入量与熟料质量和数量间存在一个合理比值。石灰石对水泥性能的影响受到固定用水量的限制,以至于碱水作用不能发挥,表现出对早期强度的降低幅度小于后期、标准稠度用水量降低、凝结时间加快等现象;由于石灰石易磨性较好可以获得较高的磨机产量,但使得水泥颜色变浅;石灰石对混凝土性能的影响呈现出良好的碱水效应、早强效应、增加流动度效应,具有较差的抗硫酸盐侵蚀和抗冻融能力,较粗的石灰石具有较大的收缩值;必须注意石灰石中伴生和共生矿物对水泥性能的影响。[详细]
  宁夏路桥混凝土专家委员会主任周立君介绍说, 掺加石灰岩粉可以改变混凝土外表颜色,能够和粉煤灰产生叠加效应,降低水化热,补偿粉煤灰混凝土早期不足缺陷;具有保水、防止离析和泌水、改善混凝土工作性。通过宁夏路桥三年施工验证,石灰岩粉和粉煤灰绿色高性能混凝土具有“良好的流动性、体积稳定性、易密性、可泵性”,易于浇注、振捣和密实,通过聚羧酸减水剂使其具有早期强度高、后期强度持续增加,增加梁板结构25%应力储备。其抗冻性、抗渗性、耐磨性、耐腐蚀性、抗碳化性及抑制碱集料反应均优于普通混凝土。[详细]

建议与措施

  掺石灰石粉对胶凝材料强度性能的影响及解决办法:石灰石粉促进了水泥的早期强度,但对后期强度不利。通过实验可以看出:掺石灰石粉对胶凝材料的强度在初期开始有影响,但对后期,特别是第28天影响比较大,之后逐渐降低,特别是在石灰石粉掺量大于22%的时候,强度开始逐步降低,且降低得比较明显。山东众森科技股份有限公司研发人员在石灰石粉应用过程中,针对掺石灰石粉胶凝材料,做了些研究工作,通过石灰石粉胶凝材料专用添加剂,弥补了石灰石粉胶凝材料的某些缺陷,改善了石灰石粉胶凝材料的某些性能。
  石灰石粉复合矿物掺合料的建议与质量控制要点:超细石灰石粉掺加过多可能导致新拌混凝土产生较多气泡。所以宜与粉煤灰或低品质粉煤灰制备复合矿物掺合料,关键是控制细度和需水量比。对于石灰石粉的质量,关键是亚甲蓝试验值越低越好,相反利用价值就会降低。

大力推广?还是慎重推广?

  北京建筑大学教授宋少民:充分利用石灰石粉与粉煤灰,可明显降低单方混凝土价格。解决粉煤灰供应不足、地域分布不均的问题。一般环境下均可使用石灰石粉替代粉煤灰,只在低温硫酸盐环境下慎重使用。即便石灰石粉在低温硫酸盐环境下存在缺陷,但是并没有一种放之四海而皆准的材料,因此由于其可充分利用资源,节约能源,保护环境,分布广泛等特性,可以广泛应用于混凝土中必将大风光彩!他表示,《用于混凝土的石灰石粉》标准编制是因为从掺和料产品生产到混凝土应用一并考虑,更有利于推动石灰石粉作为矿物掺和料在混凝土中的广泛应用。[详细]
  清华大学土木工程系教授阎培渝:要慎重推广石灰石粉。现在不宜盲目上石灰石粉生产线。除了在水电工程的低强度大体积混凝土结构中成功使用外,在我国房建、铁路、公路、水运等领域没有成功的案例。对于含有石灰石粉的混凝土的耐久性没有全面研究,缺乏经验。含有石灰石粉的混凝土的配合比设计没有理论指导。他表示,不必专门编制“用于水泥生产的惰性混合材”标准。[详细]

需要研究的课题

石灰石(粉)和其它非活性混合材(粉)在水泥和混凝土中应用需要研究的课题。当水泥和混凝土普遍允许使用非活性混合材料时,行业将至少面临以下问题:
1.允许用量及其相关因素
即要研究,在什么情况下可以使用非活性混合材料及它们的数量?
2.非活性混合材料应达到的规格和相关因素
即要明确,允许使用非活性混合材料时,这些材料应具有的相应品质和规格。
3.制备技术和装备
在水泥生产中非活性混合材料一般在水泥制成时进入水泥,但对于混凝土则需要形成单独的产品,因此需要研究生产这些材料时可用的资源、工艺、装备和控制元素等。
4.弥补非活性混合材料缺陷的技术措施
如提高其加入后的后期强度。

总结:通过深入探讨非活性混合材的使用问题,共同推进节能减排,实现工业的可持续发展。

 
现状

  长期以来,水泥中使用非活性混合材往往是被动的,只要有活性混合材供应,而且价格在合理的范围内时,工厂一般选用活性混合材。近年来,由于活性混合材供应紧张,价格居高,使用非活性混合材的日渐增加。工厂在被迫使用非活性混合材中也看到了非活性混合材的一些优点,但仍然受到标准、观念和研究不足的限制。
   我国混凝土中除了砂石骨料、减水剂外,允许添加有一定活性的磨细矿渣粉、粉煤灰和磨细粉煤灰、磨细天然沸石、硅灰及其复合物。最近工程建设行业起草了JGJ《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》(征求意见稿),开始对混凝土使用石灰石粉进行规范。

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本期责任编辑:纪海波
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