石粉是指加工前經(jīng)除土處理、加工后形成的,粒徑小于 75um 的顆粒,其化學成分和礦物組成與被加工的母巖是完全相同的。同樣是粒徑小于 75um 的顆粒,但機制砂中的石粉與天然砂中的泥在成分、粒徑分布和作用方面都是不同的。泥對混凝土是有害的,必須嚴格控制其含量。而適量的石粉對配制混凝土是有利的,適量石粉的存在,能彌補和易性差的缺陷。
目前,國內(nèi)外對石粉在混凝土中的應用和研究很多是結(jié)合實際工程進行的,主要體現(xiàn)在機制砂中石粉含量對混凝土宏觀性能的影響上,對微觀結(jié)構(gòu)、膠凝材料體系的水化特性及石粉在膠凝材料體系水化過程中的作用機理等方面的研究還比較少。少數(shù)研究人員認為:石粉是一種惰性摻合料,細度很小,它不參與水泥的水化過程,只起到微集料填充的作用。而大多數(shù)的研究人員則認為:石粉參與水泥的水化過程,對混凝土的工作性能和力學性能都有影響。
研究人員們發(fā)現(xiàn):作為活性摻合料,CaC03對 C3S 水化有良好的促進作用,不僅能提高混凝土的早期強度,而且還能降低水泥的能耗。
路平和路樹標研究發(fā)現(xiàn):以石粉作為摻合料,發(fā)現(xiàn) Ca(OH)2晶體聚集在 CaCO3的周圍,將 CaCO3腐蝕,發(fā)生反應生成新相—堿式碳酸鈣,這種物質(zhì)在接口區(qū)具有很好的粘結(jié)作用,而且在水化后期通過 SEM 觀察,很難發(fā)現(xiàn)CaCO3晶體。因此 CaCO3并不是惰性材料,能與周圍介質(zhì)發(fā)生發(fā)應。
Detwile 和 Tennis也發(fā)現(xiàn)了石粉在混凝土硬化過程中的加速作用,適當摻量的石灰石粉充當了 C-S-H 的成核基體,降低了成核位壘,加速了水泥水化。另外 CaCO3加速 C3S 水化的程度還與石粉細度有關(guān),水化程度隨石粉細度的增加而增加,且 C3S 的早期水化受影響更大。
試驗發(fā)現(xiàn):石粉對水泥水化具有增強作用,起晶核作用,能誘導水泥的水化產(chǎn)物析晶,加速并參與水泥的水化反應,生成水化碳鋁酸鈣,并阻止鈣礬石轉(zhuǎn)化為單硫型水化硫鋁酸鈣。
G.Kakali、S.Tsivilis、E.Aggeli 和 M.Bati 的研究也證明:石粉在水化的過程中,能與水泥中 C3A 和 C4F 發(fā)生反應,生成水化碳鋁酸鈣,改善水泥基材料性能。因此,石粉不是完全惰性的摻合料。