高志楼

【摘 要】本文研究了不同种类石粉（砂板岩石粉、玄武岩石粉、花岗岩石粉、石灰岩石粉）对砂浆扩展度及抗压强度影响，分析探讨了石粉细度对砂浆体系扩展度和强度影响规律。试验结果表明，原状石粉对砂浆扩展度影响效果依次是石灰岩石粉、砂板岩石粉、花岗岩石粉和玄武岩石粉。不同种类石粉与外加剂之间的适应性随石粉比表面积增大呈现显著差异，其中花岗岩石粉的对扩展度改善性能超过了砂板岩石粉。石粉对水泥强度提高程度大小依次是花岗岩石粉、玄武岩石粉、石灰岩石粉和砂板岩石粉。当石粉取代水泥量为25%，石粉细度的增大可增大水泥砂浆抗压强度，而石粉取代水泥量增大到55%，砂浆抗压强度随石粉细度增大逐渐呈现劣化趋势。

【关键词】石粉；砂浆；扩展度；抗压强度

中图分类号： TU578.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）26-0060-002

Influence of Stone Powder on Mortar Expansion and Compressive Strength

GAO Zhi-lou

（CCCC First Engineering Co.， Ltd.， Tianjin 300456， China）

【Abstract】In this paper， the effects of different types of stone powder （sand rock powder， basalt rock powder， granite rock powder and limestone powder） on the mortar expansion and compressive strength were studied. The influence of the fineness of rock powder on the expansion and the strength of the mortar system was also discussed. The test results show that the effect of original stone powder on mortar spread is limestone powder， sandstone powder， granite powder and basalt rock powder in turn. The adaptability between different types of stone powder and admixture shows significant differences with the increase of specific surface area of stone powder， in which granite stone powder has better performance on expanding degree than sand rock powder. The strength of stone powder to improve the degree of cement followed by granite powder， basalt powder， limestone powder and sand rock powder. When the amount of stone powder instead of cement is 25%， the increase of fineness of stone powder can increase the compressive strength of cement mortar， while the amount of stone powder instead of cement increases to 55%. The compressive strength of mortar gradually shows a deteriorating trend with the increase of fineness of stone powder.

【Key words】Stone powder； Mortar； Degree of expansion； Compressive strength

0 引言

近年來国内相关研究表明，石粉具有一定的活性，可以在一定程度上替代水泥，作为胶凝材料。目前石粉应用过程中，其掺量均不高，但由于石粉易于获取且加工流程较方便，研究者希望可以增大石粉的掺量从而降低水泥用量达到节约成本的目的[1-3]。本文主要选取了不同岩性的石粉作为水泥掺合料，辅以不同厂家的减水剂作为外加剂以期来改善适应性，研究石粉对砂浆扩展度和抗压强度的影响，以期为石粉高掺量应用提高应用研究基础。

1 原材料与试验方法

水泥采用四川峨胜水泥P.MH 42.5水泥；砂：人工砂，其细度模数为2.9；水：自来水；石粉：砂板岩石粉、玄武岩石粉、花岗岩石粉、石灰岩石粉，其化学组成如表1，比表面积见表2，按磨细时间0h、1h和2h分类为原状灰、细度2灰和细度3灰；外加剂：4种聚羧酸系高性能减水剂GK-3000、TK-FSC、ZB-800C、JM-PCA和2种萘系缓凝高效减水剂GK-4A、ZB-1A。

砂浆扩展试验方法依据GB/T 2419-2005中的规定进行。砂浆抗压测试依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》中的规定进行试验。

2 试验结果与分析

2.1 石粉对砂浆扩展度影响

由于胶砂流动度更能够表征外加剂和混凝土的适应性，所以选择了单掺不同岩性和细度石粉，进行砂浆扩展度的试验。试验通过控制空白组（不含掺合料及外加剂）的流动度值为183mm，从而确定胶砂流动度用水量为水泥质量的63.3%，石粉的掺量为25%，而掺入的外加剂量统一为水泥质量的0.5%。石粉的掺入方式是内掺，以石粉替代部分水泥。对比了不同岩性石粉对砂浆扩展度的影响，比较了不同石粉和不同系列外加剂之间的适应情况，试验结果如图1～3。endprint

从图1中可以看出四种岩性石粉中石灰岩石粉与不同系列的外加剂在总体上的适应性最好，因为石灰岩石粉除了与JMPCA聚羧酸减水剂之间的砂浆扩展度要略小于砂板岩之外，它与其它五个外加剂的砂浆扩展度都最大。其次是砂板岩石粉，其扩展度要略大于花岗岩石粉。单掺玄武岩石粉砂浆流动性相对较差。试验过程中发现，ZB-800C减水剂与不同种类石粉之间的砂浆扩展度虽然最大，但其泌水率也较高。图2和图3是掺入另外两种細度的石粉对砂浆扩展度的影响。从图2和图3可以看出可以看出聚羧酸减水剂相比于萘系减水剂要更加敏感，变化幅度较大，而萘系减水剂变化较小。石灰岩与不同系列外加剂之间的适应性最好，其次是花岗岩石粉。而掺入了玄武岩石粉的砂浆扩展度总体上要小于其他三种石粉，其与外加剂的适应性较差。

石粉在合理掺量下细度会影响石粉岩性和不同系列外加剂之间的适应性，石粉细度的变化对石粉的适应性影响程度是不一样的。花岗岩石粉对细度变化反应较为激烈。并且随着细度的提高，不同种类石粉与不同系列外加剂之间的适应性差异显现的更加明显，其中在原状石粉中花岗岩石粉虽然与外加剂的适应性要略小于砂板岩石粉，但是随着细度增大，花岗岩石粉的优势逐渐明显，超过了砂板岩石粉。这可能除了与石粉的形貌有关还可能与石粉的填充效应有关[4]。因为石粉粒径较小，石粉的掺入可以填充与水泥颗粒之间、水泥颗粒和砂之间的空隙，从而将空隙中的水挤出来，提高了胶凝体系中的自由水含量，因此提高了砂浆扩展度[5]。而原状石粉由于颗粒粒径相对粉磨过的石粉的粒径较大，因此能够进入到空隙中的石粉细颗粒数量较少，使得挤出的自由水量相对较少。由表2可以知道，四种原状石粉比表面积差距较小，因此对砂浆扩展度的影响差异较小，而此时砂板岩石粉与花岗岩石粉的差异最小，所以它们的扩展度差距也较小，但总体上呈现出一定的趋势。此时影响扩展度的因素中石粉对外加剂的吸附量起到的作用比例相对较大，而不同种类的石粉由于其硬度不同，因此在研磨相同时间后四种石粉的比表面积变化的幅度也不同。从表2可以看出四种不同岩性石粉之间的比表面积随着研磨时间增长差距越来越大，因此填充效应对砂浆扩展度造成的影响越来越大，从而使得砂浆扩展度随着细度的变化差异也越来越明显。砂浆扩展度的大小是由填充效应和减水剂的减水作用共同决定的，而不同石粉的颗粒形貌不同，所以随着细度变细不同种类石粉对外加剂的吸附能力也会发生变化[6]。玄武岩在细度较大的时候依然小于花岗岩和石灰岩石粉的扩展度，因此初步判断其适应性最差。而花岗岩石粉的比表面积最小，但是掺入花岗岩石粉砂浆的扩展度的却高于砂板岩石粉和玄武岩石粉，因此可以得出花岗岩石粉与外加剂的适应性要优于其它两种石粉。

2.2 抗压强度

由于石粉细度会影响水泥浆体的微观结构，因此选取表2中三种细度花岗岩石粉和石灰岩石粉比较其对砂浆立方体抗压强度的影响，石粉的三种细度由大小分别用X1、X2、X3表示，不同石粉细度对立方体抗压强度影响试验结果如下表3和表4。

从表3和表4可以看出石粉细度对砂浆抗压强度的影响作用不是很大，在石粉占到水泥掺量的25%时，砂浆立方体抗压强度随着细度的减小而增大。但是当石粉占到水泥的55%的时候，砂浆的抗压强度并没有与细度显示出较好的关联度，甚至一度呈现随细度减小而降低的现象。这可能是因为石粉掺量过大的时候，过量的粒径较小的石粉无法进入水泥浆体的空隙中，反而又增大了孔隙率[7]。同时过大的比表面积也会增加对水泥浆体中自由水的损耗。因此比表面积较大的石粉不仅没有能够很好的发挥填充效应，而且由于过多的石粉细颗粒游离在水泥颗粒之间降低了水泥颗粒间的粘聚力，进而降低了砂浆强度。除此之外，由于自由水含量的减少还会对水泥的水化反应产生不利影响，所以最终降低水泥砂浆的抗压强度。

3 结论

对于原状石粉来说掺石灰岩石粉水泥砂浆的扩展度最大，其次是掺砂板岩石粉、花岗岩石粉，而玄武岩石粉砂浆扩展度最小。随着细度的提高，不同种类石粉与不同系列外加剂之间的适应性差异显现的更加明显，其中在原状石粉中花岗岩石粉虽然与外加剂的适应性要略小于砂板岩石粉，但是随着细度增大，花岗岩石粉的优势逐渐明显，超过了砂板岩石粉。水泥当中掺入四种石粉后抗压强度最高的是掺花岗岩石粉砂浆，其次是掺入玄武岩石粉砂浆、和石灰岩石粉砂浆，砂板岩石粉砂浆强度最小。石粉掺量为25%的时，砂浆抗压强度随着细度变大而越增大，可是当石粉掺量增大到55%时，砂浆抗压强度呈现随细度增大而减小趋势。

【参考文献】

[1]刘数华，阎培渝.石粉作为碾压混凝土掺合料的利用和研究综述[J].水力发电，2007，33（1）：70.

[2]叶武平，朱明.石粉在混凝土中应用的研究现状和展望[J].江西建材，2015，5：5.

[3]M.Daimon，E.Sakai，涂成厚.石灰石粉的应用[J].国外建材科技，1999（4）.

[4]吴科如，张雄主编.土木工程材料[M].上海：同济大学出版社，2008.

[5]程伟峰.大理岩石粉与减水剂的适应性及对浆体流变性能的影响[J].水利发电，2014，7，40（7）：107-109.

[6]SONEBIM.Medium strength self-compacting concrete containing fly ash： Modelling using factorial experimental plans[J].Cement and Concrete Research， 2004， 34（7）：170-178.

[7]郭育霞.石粉掺量对混凝土力学性能及耐久性的影响[J].建筑材料学报.endprint