為了使石灰石粉更好應(yīng)用在混凝土中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在石灰石粉對(duì)水泥混凝土性能影響方面做了大量研究，結(jié)果表明石灰石粉的摻入不但能節(jié)約水泥，還能改善混凝土某些性能。石灰石粉主要化學(xué)成分是CaCO3，通常被認(rèn)為是惰性材料，在混凝土中起填充作用。有些研究認(rèn)為石灰石粉具有水化活性，發(fā)現(xiàn)CaCO3對(duì)C3A與C4AF的水化反應(yīng)具有加速作用，生成碳鋁酸鹽。同時(shí)石灰石粉可作為水化硅酸鈣(C–S–H)的成核基體，降低成核位壘，加速水泥水化。

石灰石粉對(duì)混凝土耐久性能的影響
    一般認(rèn)為將石灰石粉用作礦物摻和料，可以提高混凝土的抗氯離子滲透性，減少鋼筋的銹蝕程度，且石灰石粉越細(xì)，作用越明顯。石灰石粉能提高混凝土的抗氯離子滲透性的主要原因是石灰石粉能改善孔結(jié)構(gòu)，減少混凝土中大孔比例，對(duì)界面有一定的改善作用。同時(shí)石灰石粉可以降低混凝土的收縮，因?yàn)椋?）石灰石中CaCO3和水泥中C3A的水化產(chǎn)物——水化碳鋁酸鈣具有膨脹性，2）石灰石粉表面光滑，在低水膠比的情況下相當(dāng)于增加了水灰比，降低了混凝土的自收縮。有研究表明摻石灰石粉的砂漿或混凝土，常溫下會(huì)在硫酸鹽環(huán)境中生成石膏，因此產(chǎn)生較大的體積膨脹和開(kāi)裂，導(dǎo)致強(qiáng)度大幅下降。若溫度低于5℃，還會(huì)發(fā)生碳硫硅鈣石侵蝕破壞，其劣化機(jī)理如下式所示：
     C-S-H+3Ca(OH)2+4MgSO4+32H2O→2C3S·CaSO4·15H2O+CaSO4·2H2O+4Mg(OH)2
通過(guò)微觀分析發(fā)現(xiàn)，石膏存在于基體內(nèi)和界面過(guò)渡區(qū)域。只要存在硫酸根，即使是不同的陽(yáng)離子也具有很強(qiáng)的腐蝕性。
總的來(lái)說(shuō)，石灰石粉對(duì)混凝土性能影響的機(jī)理主要為以下幾個(gè)方面。

1）形貌效應(yīng)
    顆粒的形貌效應(yīng)分為形態(tài)效應(yīng)和填充效應(yīng)。一方面，由于分布在水泥顆粒間的石灰石粉顆粒表面光滑，使得水泥顆粒更加分散，從而增大顆粒間距，增加混凝土流動(dòng)性。細(xì)小的石灰石粉顆粒對(duì)水泥水化形成的絮凝結(jié)構(gòu)起著解絮作用。同時(shí)部分水泥被石粉取代，水泥的用量降低，減緩整個(gè)體系反應(yīng)速度，因此混凝土工作性能得到改善，減小坍落度損失。另一方面由于石灰石粉的粒徑很小，能與水泥熟料及其他礦物摻合料形成良好的級(jí)配，具有良好的填充效果。同時(shí)石灰石粉填充在水泥漿基體和界面過(guò)渡區(qū)的空隙中，使水泥石結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)更為致密，減小孔隙率和孔徑直徑，改善孔結(jié)構(gòu)，從而提高水泥石強(qiáng)度和界面強(qiáng)度。
2）活性效應(yīng)
    石灰石粉的活性效應(yīng)主要表現(xiàn)在兩方面：一是石灰石粉中CaCO3與水泥熟料中鋁相發(fā)生反應(yīng)，二是石灰石粉中CaCO3與水泥水化反應(yīng)生成的Ca(OH)2反應(yīng)。隨著水化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，石灰石粉和鋁酸三鈣發(fā)生反應(yīng)，生成具有一定膠凝能力的碳鋁酸鹽復(fù)合物，這種水化產(chǎn)物與其他水化產(chǎn)物相互搭接，增加混凝土的密實(shí)度，從而提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。G.Kakali等人通過(guò)XRD分析發(fā)現(xiàn)水泥水化產(chǎn)物中存在半碳水化鋁酸鈣，李?lèi)偟热艘矙z測(cè)到三碳水化鋁酸鈣，但它不是穩(wěn)定存在的，而是隨時(shí)間在不斷轉(zhuǎn)化。陸平等人以石灰石粉做摻合料進(jìn)行混凝土試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一種新生成相—堿式碳酸鈣。這是由于水泥水化反應(yīng)生成的Ca(OH)2晶體聚集在CaCO3的周?chē)?，將其腐蝕生成堿式碳酸鈣。
3）加速水化效應(yīng)
    當(dāng)石灰石粉摻量適當(dāng)，細(xì)小的石灰石粉顆粒充當(dāng)了C-S-H的成核基體，可降低成核位壘，加快水化反應(yīng)速度，從而改善水泥水化產(chǎn)物的分布。無(wú)論何種水泥，摻入適量石灰石粉均加速了其水化，石灰石粉的細(xì)度越大，其早期抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)越明顯。
    試驗(yàn)表明：少量的碳酸鹽能延遲C3S水化，當(dāng)大量的碳酸鹽存在，C3S單礦的水化加速。陸平等人的研究結(jié)果顯示，隨著碳酸鈣摻量的增加，C3S水化放熱速率顯著增加，第一放熱峰升高，第二放熱峰提前，水化誘導(dǎo)期縮短，文章用吸附理論闡釋了這一現(xiàn)象發(fā)生的原因。章春梅等人研究了不同細(xì)度和摻量的碳酸鈣對(duì)水泥熟料礦物C3S水化的影響。結(jié)果表明，碳酸鈣促進(jìn)了C3S的水化，且細(xì)度對(duì)C3S水化的影響程度要比摻量的大。文章認(rèn)為，石灰石粉的晶核效應(yīng)促進(jìn)了C3S的水化。

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