石粉用作水泥混合材对水泥性能的影响研究及机理分杨永民1，孙虎2，林东3(1.广东省水利水电科学研究院，广东省水利重点科研基地，广东广州510635;51064广东省建材公司，广东广州510050;3.华南理工大学，广东广州2.摘要:人工骨料在生产过程中产生石粉，如果废弃则对生态环境造成严重破坏，留在粗细骨料中又给骨料品质及混凝土性能产生影响。为了解决石粉利用问题，该文开展了石粉在水泥生产中的应用研究，即用石粉作为水泥混合材，并以粉煤灰为对比对象，研究了石粉对水泥凝结时间和力学性能的影响，并从微观角度对其机理进行了探讨。研究结果表明相对于粉煤灰而言，用石粉作为水泥混合材时，会促使水泥的凝结时间缩短，但缩短幅度不大。大理石粉对水泥早期强度发展有利，花岗岩粉则对水泥后期强度发展有利。关键词:石粉;混合材;水泥;凝结时间;力学性能;机理TV42+3:文献标识码::1008－0112(2012)09－0008－04B随着经济建设的飞速发展，我国基础建设方兴未艾，建筑材料的消耗巨大。但由于我国砂资源分布不均有些地区的天然砂资源并不丰富，为了保护河流，各地区均限制采砂，使得砂资源短缺的矛盾日益突出;此外，水利工程通常地处边远山区，交通不便，从外地运砂，成本过高，所以必须当地生产人工砂，既可以降低工程费用，又可以保证砂的品质稳定性，从而取得较好的经济效益和社会效益。但在生产人工砂的同时，因为工艺原因，产生较多的多余石粉，这些石粉加入人工砂中，会对人工砂的品质及混凝土性能产生影响。为此，本文开展了石粉在水泥生产中的再利用，利用大理石粉和花岗岩粉用作水泥混合材展开了分析研究，既减少环境负荷，又可以高效益的利用，可为石场正确利用石粉或石材加工业产生的废石粉提供应用借鉴。11.1试验材料与方法试验材料1)石材加工业废料:本文所用石粉为大理石粉和花岗岩粉，其基本物理性能与化学组成见表1。表1两种石粉的化学成分和物理性能化学成分物理性能试样名称SiO2/%Al2O3/%Fe2O3/%－32－1烧失量/%CaO/%MgO/%∑/%密度/(kg·m)比表面积/(m·kg)大理石粉42.100.140.190.1255.560.1598.262680742花岗岩粉0.7152.2115.169.6610.128.5496.42650289由表1可知:大理石粉主要以CaO和烧失量为主，CaO含量为55.56%，烧失量为42.10%;花岗岩粉则主要以SiO2、Al2O3为主，其中SiO2含量为52.21%，Al2O3含量为15.16%。通过X射线衍射分析方法分析了大理石粉及花岗岩粉的矿物组成，分析结果如图1、图2。由图1、图2可以看出:大理石粉主要由矿物结晶度较高的方解石组成;花岗岩粉主要由石英、长石、云母组成。图1大理石粉XRD收稿日期:2012－05－28;修回日期:2012－06－13作者简介:杨永民(1981－)，男，硕士，工程师，主要从事水工结构和水工材料研究。·8·杨永民，等:石粉用作水泥混合材对水泥性能的影响研究及机理分析2012年9月第9期No.9Sep．2012通过表1可知，大理石粉、花岗岩粉比表面积相差悬殊，为了统一各物料的比表面积，使其具有可比性，在本研究中均先将原始大理石粉及花岗岩粉通过0.045mm筛，采用筛下的大理石粉及花岗岩粉作为对比样。2)水泥熟料:研究石粉作水泥混合材时，试验所采用熟料的基本性能见表2。图2花岗岩粉XRD表2试验所用熟料基本性能凝结时间/(h:min)抗折强度/MPa抗压强度/MPa试样标稠用水量/%初凝终凝1d3d28d1d3d28d熟料24.12:514:263.25.68.913.431.452.93)粉煤灰:试验用粉煤灰为黄埔电厂Ⅱ级灰。近84min，而花岗岩水泥初凝时间缩短较少，但较掺粉煤灰的水泥初凝时间也缩短近20min;石粉对水泥终凝时间的影响与初凝时间的影响规律相似，以掺粉煤灰水泥的终凝时间为对比，大理石水泥终凝时间缩短较明显，为86min，掺花岗岩粉的水泥终凝时间缩短较少，为11min。4)石膏:水泥试验所用石膏的SO3含量为43.7%，结晶水含量为18.3%。5)6)砂:水泥胶砂试验采用中国ISO标准砂。试验水泥的制备:本试验采用表2中熟料，外掺4%石膏共同粉磨至比表面积为330m2/kg，然后分别将表1中的石粉和黄埔电厂Ⅱ级灰以20%的比例外掺，在咸阳金宏通用机械有限公司制造的VH015型V形混合机中混合10min。1.2试验方法1)水泥标准稠度、凝结时间试验:按照GB/T1346－2001《水泥标准稠度用水量...