一、改性超細(xì)石灰石粉

近年來，國家及地方陸續(xù)頒布了多種石灰石粉作為非活性礦物摻合料用于混凝土中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使其得以合法利用；但運(yùn)用的效果不好，接受度不高。由國家鐵路總局發(fā)布的TB／T3275一2018《鐵路混凝土》標(biāo)準(zhǔn)，明確將石灰石粉增設(shè)為礦物摻合料，可以作為摻合料使用于混凝土中。然而，時(shí)至今日卻鮮有使用。造成這樣局面的原因：一是石灰石粉作為新材料應(yīng)用于混凝土中尚存在認(rèn)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)不足的問題；二是石灰石粉為惰性摻合料，依據(jù)傳統(tǒng)的配合比設(shè)計(jì)方法不足以有效利用。

工程技術(shù)人員對石灰石粉的認(rèn)識(shí)多來源于機(jī)制砂石粉，一方面：石粉在混凝土中存在正負(fù)效應(yīng)，由于機(jī)制砂含粉量有波動(dòng)，其影響難以在配合比設(shè)計(jì)中定量，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量波動(dòng)也大；另一方面：機(jī)制砂中伴生的石粉粒徑比水泥粗，大約為200目，粒形也不好，含泥量不可控。也正是囿于這些認(rèn)知，石灰石粉使用效果往往不理想，因此得不到重視和有效利用。而作為摻合料的石粉需經(jīng)專用生產(chǎn)線生產(chǎn)，滿足標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，使其發(fā)揮在混凝土中的正效應(yīng)：調(diào)節(jié)粉體級配的填充效應(yīng)、微集料效應(yīng)、晶核作用、水化增強(qiáng)作用。石灰石有易于磨細(xì)的特性，進(jìn)一步磨細(xì)得到水泥比表面積兩倍的石粉，稱之為＂超細(xì)石灰石粉＂，其D50顆粒小于10微米，比磨細(xì)粉煤灰、礦粉、水泥顆粒更小，能有效地提高混凝土粉體的堆積密實(shí)度。

現(xiàn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)依據(jù)鮑羅米的水灰比（水膠比）原則，對于活性膠凝材料，能夠運(yùn)用等效水泥的方法進(jìn)行配制設(shè)計(jì)，但對非活性的石灰石粉，鮑羅米公式卻有不足，需要?jiǎng)?chuàng)新配制技術(shù)。結(jié)合運(yùn)用（趙筠、路新嬴＂構(gòu)建科學(xué)智能混凝土配制新技術(shù)體系的設(shè)想和建議＂所介紹的）DSP理論可以將石灰石粉的應(yīng)用合理化、高效化。DSP理論即：優(yōu)化漿體中水泥與其它粉體的粒徑分布，獲得更加密實(shí)顆粒堆積、更小需水量的DSP漿體。這一理論已成功應(yīng)用于配制UHPC混凝土和低水泥用量混凝土。

實(shí)現(xiàn)高密實(shí)水泥漿，經(jīng)濟(jì)的方法是組合使用亞微米材料硅灰和微米級材料。目前，中國的硅灰價(jià)格較低，值得使用。在微米級材料中，超細(xì)粉煤灰（微珠）性能較好，但資源和供應(yīng)量不足以支撐普通混凝土使用，應(yīng)盡可能地利用當(dāng)?shù)刭Y源、固廢材料等粉磨制備微米級顆粒。微米級材料較好的粒徑分布應(yīng)有50%以上體積的顆粒粒徑小于10微米，這樣才有可能少用硅灰并與水泥一起形成高堆積密實(shí)度漿體。亞微米 + 微米 + 十微米材料是最佳組合，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良漿體和混凝土性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性，其中的關(guān)鍵是微米級材料——是否能夠?qū)崿F(xiàn)低成本產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)制備。磨細(xì)獲得微米級石灰石粉的成本較低，宜優(yōu)先考慮。

＂超細(xì)石灰石粉＂中含有大量的微米級顆粒，符合DSP理論的配制要求，利用率高，在實(shí)際運(yùn)用中即可與亞微米級的硅灰混合復(fù)配得到＂改性超細(xì)石灰石粉＂與水泥（粉煤灰、礦粉）等組成密實(shí)的膠凝材料體系，用于配制＂更少水泥用量，性能更好的混凝土＂。硅灰作為優(yōu)異的混凝土摻合料，目前尚未普及運(yùn)用于普通混凝土中，主要原因是其使用的不便利性，例如在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、添加、計(jì)量等環(huán)節(jié)會(huì)給使用者帶來諸多不便。以磨細(xì)石灰石粉為載體和一定比例的硅灰進(jìn)行強(qiáng)制的物理混合，得到的＂改性超細(xì)石灰石粉＂，極好地克服這些問題，可以大量替代優(yōu)質(zhì)粉煤灰和礦粉，方便、經(jīng)濟(jì)、廣泛地使用于混凝土中，同時(shí)也提高了混凝土質(zhì)量。

二、改性超細(xì)石灰石粉的技術(shù)要求

改性超細(xì)石灰石粉不屬于《混凝土復(fù)合摻合料》（JG／T486一2015）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的產(chǎn)品，因而不能套用。改性超細(xì)石灰石粉是混凝土配合比根據(jù)使用要求按DSP理論設(shè)計(jì)的最佳比例，為方便使用而復(fù)配混合的，硅灰和超細(xì)石灰石灰應(yīng)分別滿足各自的產(chǎn)品性能要求，但要控制好混合比例及均化性。超細(xì)石灰石粉除應(yīng)滿足TB／T3275一2018《鐵路混凝土》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能要求外，還應(yīng)滿足D50粒徑小于10微米的要求。

三、改性超細(xì)石灰石粉在鐵路混凝土的應(yīng)用示例

采用現(xiàn)行配合比設(shè)計(jì)規(guī)范與DSP理論相結(jié)合的方法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)、試配，能得到低水泥用量，且性能良好的混凝土，完全滿足鐵路混凝土的要求。改性超細(xì)石灰粉與粉煤灰雙摻使用，能更好地增加粉體的堆積密實(shí)度，增加礦物摻合料的取代用量，減少水泥用量，節(jié)省成本。單摻超細(xì)石灰石粉用噴射混凝土中效果更好：少用水泥，早期強(qiáng)度高，施噴效率高，回彈量小于10%！也可單摻用于制梁，混凝土工作性優(yōu)于使用礦粉，且成本更低！下表為改性超細(xì)石灰石粉在鐵路混凝土的應(yīng)用示例以資參考。

表中各配比的改性超細(xì)石灰石粉其硅灰與超細(xì)石粉的摻配比例不盡相同，受限于現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，配合比的優(yōu)化尚有較大空間。

四、結(jié)語

當(dāng)前，鐵路混凝土絕大多數(shù)選用粉煤、礦粉作為摻合料，按傳統(tǒng)配合比設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)使用，而這兩種資源因受環(huán)保政策的影響，產(chǎn)品質(zhì)量下降，資源也越來越少，有些地方如川藏地區(qū)價(jià)格甚至高于水泥，使用的性價(jià)比極低。而高性價(jià)比的硅灰，低成本、資源豐富且可就地取材的石灰石粉卻很少被開發(fā)利用，且常常被當(dāng)作固廢處理，令人扼腕嘆息！采用現(xiàn)行普通混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范與DSP方法相結(jié)合進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，不僅能提高水泥的利用效率，還能有效利用非活性摻合料，消納更多的固廢，更好地把混凝土變成綠色、低碳、環(huán)保型材料！