石灰石粉在混凝土中应用技术规程

中国建筑科学研究院王永海副主任

     2013年6月22日在广西南宁组织召开了全国石灰石粉在水泥与混凝土中应用技术研讨会。中国建筑材料科学研究王永海教授做了工程建设行业标准《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》的编制及技术特点的报告，详细介绍了《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》的编制过程，及编制标准的主要技术内容及其确定的依据等。以下是报告具体内容：
　　一、标准编制的任务来源及标准编制工作简况
　　1.1任务来源：
　　根据住房和城乡建设部《关于印发2011年工程建设标准规范制订、修订计划的通知》（建标[2011]17号）文的要求，批准为中国建筑科学研究院会同有关单位编制工程建设行业标准《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》。
　　1.2.工作简况:
　　这个标准是在: 2011年7月12日，在北京召开了编制组成立暨第一次工作会议；
　　2012年9月10日，在国家工程建设标准化信息网上发布征求意见稿，向全国征求意见；
　　2012年10月30日，在温州召开编制组第二次工作会议；
　　2013年1月，报批。
　　二、验证试验
　　2.1  试验样品征集
　　标准制定小组面向全国征集了8种石灰石粉样品。

　　2.2  试验内容
　　1、测试各个石灰石粉样品的化学成分、矿物组成。
　　2、测试各个石灰石粉样品的碳酸钙含量、细度、需水比、流动度比、含水量、活性指数、安定性、MB值等指标。
　　3、对石灰石粉碳酸钙含量的不同测试方法（X荧光分析、EDTA滴定、酸碱中和法）进行对比研究分析，选择合理的碳酸钙含量测试方法。
　　4、对石灰石粉的MB值试验方法开展系统的试验研究，对试验方法进行对比分析。
　　5、验证石灰石粉不同掺量及不同含泥量对水泥混凝土拌合物性能、力学性能及耐久性能的影响。耐久性能主要进行了抗碳化试验、抗氯离子侵蚀性能试验、抗冻融循环试验、抗硫酸盐侵蚀试验、早期收缩性能试验等。
　　三、标准的主要技术内容及其确定的依据
　　3.1  石灰石粉技术要求和测试方法

　　3.2  碳酸钙含量
　　规程中规定石灰石粉中CaCO3含量不应小于75%

　　这个主要依据是，对7种样品用三种验证方法进行测试，测试结果是有6个样品碳酸钙含量都大于75%，不同测试方法的对比研究，3种方法测试结果与平均值偏差基本在5%以内，用EDTA滴定和X荧光分析测定偏差值是较小的，从试验方法的普适性和准确性，选择EDTA滴定法。
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　　3.3  细度
　　规程中规定石灰石粉的细度（45μm方孔筛筛余，%）不大于15%。
　　这个指标的确定首先是考虑石灰石粉的性能和特性来考虑，石灰石粉目前大家这么热衷于在混凝土上的，一方面是考虑他的减水效应，一方面是它的填充效应。石灰石粉作为掺合料想发挥它的性能，把细度指标规定到15%，而且石灰石粉易于粉磨加工，从平衡石灰石粉性能（充分发挥石灰石粉的微集料填充效应）和生产能耗两方面综合考虑确定细度指标，为45?m方孔筛筛余不应大于15%。
　　3.4活性指数
　　由于石灰石粉基本为一种惰性材料，故对其活性指数指标规定较为宽松。从实验的样品来讲都是大于65%的，但是对石灰石粉的推广应用，这个性能的制定就比较宽松一些石灰石粉7d和28d活性指数不应小于60%。
　　3.5  流动度比
　　规程中规定石灰石粉的流动度比不小于100%。

　　试验结果表明，石灰石粉流动度比一般接近100%或大于100%。本规程规定流动度指标不应小于100%。

　　石灰石粉的减水作用是石灰石粉作为掺合料在混凝土中发挥的一个重要性能。然而试验表明，在不掺减水剂的情况下，石灰石粉在胶砂中的减水效应并不明显，在掺减水剂的情况下，石灰石粉的减水效应发挥非常明显。
　　3.6  亚甲蓝值试验方法
　　《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006中，人工砂的MB值以1.4为界限来判定是否以泥粉（或石粉）为主，该指标是工程界一直沿用的判定指标。
　　为了与这一判定指标相协调，编制组将石灰石粉与标准砂按2.5:7.5复合仿人工砂，采用JGJ52-2006中的亚甲蓝法，研究内掺不同泥粉量对MB值的影响。
　　本规程制定的石灰石粉亚甲蓝值试验方法参考了《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006中的试验方法。应该注意的是，在《JGJ52-2006中亚甲蓝值测试方法针对含有石粉的人工砂，而本规程制定的石灰石粉亚甲蓝值测试方法是针对石灰石粉（掺入了标准砂作为参考），二者除了检测对象（试样）不同，操作方法则基本相同。
　　选用纯度很高的石灰石粉，里面内掺泥粉，然后对比不同泥粉含量，与MB值得对应关系，对比后发现，在石灰石粉纯度很高的情况下，当泥粉含量在8%的时候MB值相当于1.4，我们在混凝土实验当中当石灰石粉在混凝土中掺量为20%时，编制组对比内掺泥粉8%左右的石灰石粉和不掺泥粉的石灰石粉对混凝土性能的影响。结果表明，该含量的泥粉对混凝土力学性能和耐久性能影响很小。
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　　3.7 石灰石粉对混凝土拌合物性能的影响
　　规程第4.1.3条规定“拌合物凝结时间和坍落度经时损失应满足施工要求。”
　　验证试验表明，在固定水胶比和固定减水剂掺量下，掺加石灰石粉的混凝土初始坍落度一般大于空白样混凝土。这主要是由于石灰石粉发挥了减水效应。
　　在固定水胶比和初始坍落度相同（减水剂掺量不同）的情况下，掺加石灰石粉的混凝土坍落度损失大于空白样混凝土。有文献表明石灰石粉会促进水泥早期水化，对混凝土有促凝作用。因此掺加石灰石粉的混凝土拌合物需要采取合理措施控制好凝结时间。
　　3.8 石灰石粉对混凝土力学性能的影响
　　规程第4.2.1条规定“ 掺加石灰石粉的混凝土强度等级应划分为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。”验证试验表明，40%FA和20%FA+20%LP的7d和28d强度基本相当，对于对混凝土长龄期强度的影响不大，但对于150天强度后期强度石灰石粉不及粉煤灰。
　　3.9 石灰石粉对混凝土耐久性能的影响
　　规程第4.3.2条规定“在低温、硫酸盐侵蚀环境中，掺加石灰石粉混凝土的性能须经试验确认。 ” 验证试验表明，石灰石粉对混凝土的抗冻性能不利，在低温环境中，需要控制石灰石粉的掺量，其抗冻性能需要通过试验验证。同普通混凝土一样，通过掺加引气剂可以显著改善石灰石粉混凝土的抗冻性能。
　　3.10 石灰石粉对混凝土耐久性能的影响
　　有文献表明，在潮湿、低温（低于15℃）且存在硫酸盐环境中，需要充分重视CaCO3和水化硅酸钙及硫酸盐生成碳硫硅钙石，引起混凝土微结构的解体。
　　在《混凝土耐久性设计规范》GB/T 50476-2008中明确规定，硫酸盐环境中的水泥和矿物掺合料中，不得加入石灰石粉。

　　验证试验条件按GB/T50082中的标准试验条件，未在低温下测试其抗硫酸盐性能试验。本规程虽未在正文中明确提出硫酸盐环境中禁止使用石灰石粉，但使用石灰石粉的混凝土须经试验确认，或原则上不使用石灰石粉。
　　3.11 石灰石粉的配合比计算方法
　　通过实验和配合比计算，和强度验证得到规程第5.0.1条规定“掺加石灰石粉的混凝土配合比设计应符合现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55的有关规定。 ” 现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55关于混凝土配合比试配、调整与确定的规定也适用于掺加石灰石粉的混凝土。
　　3.12 石灰石粉的最大掺量
　　规程第5.0.2条规定“石灰石粉在混凝土中的掺量应通过试验确定。采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时，钢筋混凝土和预应力混凝土中石灰石粉掺量不宜大于表7的规定。复合掺合料中石灰石粉的掺量不应超过单掺时的最大掺量。”

　　3.13石灰石粉属不属于凝胶材料
　　规程第5.0.3条规定“配合比计算时，应将石灰石粉用量计入胶凝材料用量。”
　　研究表明，石灰石粉在混凝土中具有加速水泥早期水化效应和填充效应，但基本上属于惰性材料，原则上不属于胶凝材料，但作为混凝土的掺合料使用时，为了便于与其他掺合料一起使用，同时为了简化配合比设计，沿用已经习惯使用的水胶比等概念，在计算时，将石灰石粉的用量视为胶凝材料总量的一部分。
　　最后希望该标准的颁布和实施能为石灰石粉在混凝土中的应用中起到积极的规范和引导作用。谢谢大家！