石粉是指加工前经除土处理、加工后形成的,粒径小于 75um 的颗粒,其化学成分和矿物组成与被加工的母岩是完全相同的。同样是粒径小于 75um 的颗粒,但机制砂中的石粉与天然砂中的泥在成分、粒径分布和作用方面都是不同的。泥对混凝土是有害的,必须严格控制其含量。而适量的石粉对配制混凝土是有利的,适量石粉的存在,能弥补和易性差的缺陷。
目前,国内外对石粉在混凝土中的应用和研究很多是结合实际工程进行的,主要体现在机制砂中石粉含量对混凝土宏观性能的影响上,对微观结构、胶凝材料体系的水化特性及石粉在胶凝材料体系水化过程中的作用机理等方面的研究还比较少。少数研究人员认为:石粉是一种惰性掺合料,细度很小,它不参与水泥的水化过程,只起到微集料填充的作用。而大多数的研究人员则认为:石粉参与水泥的水化过程,对混凝土的工作性能和力学性能都有影响。
研究人员们发现:作为活性掺合料,CaC03对 C3S 水化有良好的促进作用,不仅能提高混凝土的早期强度,而且还能降低水泥的能耗。
路平和路树标研究发现:以石粉作为掺合料,发现 Ca(OH)2晶体聚集在 CaCO3的周围,将 CaCO3腐蚀,发生反应生成新相—碱式碳酸钙,这种物质在接口区具有很好的粘结作用,而且在水化后期通过 SEM 观察,很难发现CaCO3晶体。因此 CaCO3并不是惰性材料,能与周围介质发生发应。
Detwile 和 Tennis也发现了石粉在混凝土硬化过程中的加速作用,适当掺量的石灰石粉充当了 C-S-H 的成核基体,降低了成核位垒,加速了水泥水化。另外 CaCO3加速 C3S 水化的程度还与石粉细度有关,水化程度随石粉细度的增加而增加,且 C3S 的早期水化受影响更大。
试验发现:石粉对水泥水化具有增强作用,起晶核作用,能诱导水泥的水化产物析晶,加速并参与水泥的水化反应,生成水化碳铝酸钙,并阻止钙矾石转化为单硫型水化硫铝酸钙。
G.Kakali、S.Tsivilis、E.Aggeli 和 M.Bati 的研究也证明:石粉在水化的过程中,能与水泥中 C3A 和 C4F 发生反应,生成水化碳铝酸钙,改善水泥基材料性能。因此,石粉不是完全惰性的掺合料。