花崗巖石粉細(xì)度及摻量對混凝土微觀孔隙的影響

趙井輝，劉福勝，韋　梅，程　明

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院，山東泰安　271018)

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花崗巖石粉細(xì)度及摻量對混凝土微觀孔隙的影響

趙井輝，劉福勝，韋梅，程明

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院，山東泰安271018)

摘要：在摻合料混凝土技術(shù)快速發(fā)展和建筑節(jié)能要求不斷提高背景下，通過壓汞法試驗，研究分析花崗巖石粉的細(xì)度及摻量對混凝土微觀孔隙結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，從微觀層面論證花崗巖石粉作為混凝土摻合料的可行性，并在微觀層面進(jìn)行混凝土宏觀抗?jié)B抗凍試驗的聯(lián)系分析。研究表明：花崗巖石粉越細(xì)，對混凝土小孔徑孔隙的填充作用越好，對大孔徑孔隙填充作用不明顯，綜合填充效果較差；混凝土中摻入0～150 μm花崗巖石粉，當(dāng)摻量為10%和20%時，對混凝土孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)及孔級分配起到優(yōu)化作用；0～150 μm花崗巖石粉摻量控制在30%以內(nèi)時有利于提高混凝土抗?jié)B性能；0～150 μm花崗巖石粉摻量控制在20%以內(nèi)時可保證摻合料混凝土抗凍等級與不摻石粉的混凝土抗凍等級相同，當(dāng)花崗巖石粉摻量增大至30%時，摻合料混凝土抗凍等級有所降低。

關(guān)鍵詞：花崗巖石粉； 細(xì)度； 摻量； 混凝土； 微觀孔隙； 抗?jié)B性能； 抗凍性能

花崗巖石粉是石材加工過程中產(chǎn)生的廢棄材料，我國每年因加工花崗巖產(chǎn)生大量石粉，這些石粉占用土地資源，破壞耕地和土壤結(jié)構(gòu)，如何有效利用花崗巖石粉成為亟待解決的問題。

隨著摻合料混凝土技術(shù)的快速發(fā)展，摻合料種類也不斷增加。目前國內(nèi)很多學(xué)者為了解決花崗巖石粉資源浪費和污染問題，對花崗巖石粉取代水泥做摻合料的可行性進(jìn)行了研究[1]。但是目前花崗巖石粉取代水泥量普遍偏低，一般在 5%～15%[2-3]。因此，如何在保證混凝土相關(guān)性能滿足設(shè)計要求的前提下，有效提高花崗巖石粉綜合利用率，減少混凝土水泥用量，成為花崗巖石粉混凝土研究必須解決的關(guān)鍵問題?；炷潦菓?yīng)用最廣泛的建筑材料，全球每年混凝土用量可達(dá)1011t[4]，以花崗巖石粉為摻合料的混凝土技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。

1試驗概況

1.1試驗?zāi)康?/p>

國內(nèi)外對以花崗巖石粉為摻合料的研究較多，但從摻合料細(xì)度與摻量角度綜合入手，從微觀層面上分析摻合料細(xì)度及摻量對混凝土材料孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的研究甚少。試驗以花崗巖石粉為摻合料，以水工混凝土為研究對象，通過壓汞試驗數(shù)據(jù)分析花崗巖石粉細(xì)度及摻量對混凝土孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)及孔級分配的影響規(guī)律，從微觀層面揭示摻合料對混凝土的微集料填充效應(yīng)，為混凝土材料微觀特征與宏觀性能的聯(lián)系性研究與分析提供重要理論依據(jù)。

1.2試驗材料

試驗所用花崗巖石粉來源于泰安本地花崗巖生產(chǎn)中產(chǎn)生的石粉，石粉粒徑與水泥粒徑經(jīng)激光粒度儀Mastersizer2000檢測，水泥平均粒徑為58.24 μm，花崗巖石粉平均粒徑為19.375 μm，由于水泥顆粒細(xì)度范圍為0～100 μm，為研究花崗巖石粉細(xì)度對混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，花崗巖石粉細(xì)度為0～80 μm和0～150 μm，花崗巖石粉需水量比為119%，花崗巖石粉主要化學(xué)成分見表1。水泥為中聯(lián)牌P·O 42.5級水泥，45 μm方孔篩余量為7.55%；水為泰安市本地自來水；

表1　花崗巖石粉的主要化學(xué)成分

砂選用泰安市生產(chǎn)的天然河砂，細(xì)度模數(shù)2.67，含泥量1.9%，泥塊含量0.42%，屬于Ⅱ級中砂；石子為粒徑5～25 mm的連續(xù)級配碎石；減水劑為萘系高效減水劑。

1.3配合比設(shè)計

本試驗配合比設(shè)計以花崗巖石粉細(xì)度和摻量為變量，石粉細(xì)度為0～80 μm 和0～150 μm，摻量為10%，20%和30%，按相應(yīng)的摻量等質(zhì)量取代基準(zhǔn)組混凝土的水泥用量，試驗基準(zhǔn)組J0混凝土的水灰比為0.46，摻入花崗巖石粉后的混凝土試驗組用水量與基準(zhǔn)組J0保持一致，減水劑用量以基準(zhǔn)組和試驗組混凝土塌落度、黏聚性和保水性基本達(dá)到相似為原則，以減少因混凝土工作性能不同而對試件孔隙率研究造成的影響，通過試驗調(diào)整，使基準(zhǔn)組與試驗組坍落度基本保持在(25±2)mm，黏聚性、保水性良好，具體配合比設(shè)計見表2。試件制作過程中，將拌合物一次性裝入模具，裝料時用抹刀沿試模內(nèi)壁略加插搗，并使拌合物略高于試模上口，將試件置于振動臺，振動持續(xù)時間為20～25 s，使混凝土表面出漿為止。

表2　試驗配合比

1.4試驗方法及基本原理

試驗所用方法為壓汞法(MIP)，所用儀器為美國康塔公司的PM-33-18型壓汞測試儀。試驗樣品制備過程為：取出標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d的混凝土試件，劈裂破型，從試件核心位置取樣，尺寸為5 mm×5 mm×5 mm，用洗耳球吹凈樣品表面灰塵，在真空烘箱中保持60 ℃烘1 h，將烘好的樣品降溫后放入樣品管，準(zhǔn)備壓汞試驗。

壓汞法測量的基本原理是經(jīng)典的瓦什伯恩(washburn)方程[5]，汞對大多數(shù)固體材料具有非潤濕性，需外加壓力才能進(jìn)入固體孔中，對于圓柱型孔模型，汞能進(jìn)入的孔大小與壓力符合Washburn方程，控制不同的壓力，即可測出壓入孔中汞的體積，由此得到對應(yīng)于不同壓力的孔徑大小的累積分布曲線或微分曲線。

2數(shù)據(jù)分析

2.1孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)分析

通過對試件樣品的壓汞測試，得到基準(zhǔn)組混凝土與試驗組混凝土孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)(表3)。

表3　孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)

由表3可以看出花崗巖石粉細(xì)度及摻量對混凝土孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的影響規(guī)律如下：

(1)當(dāng)細(xì)度為0～80 μm的花崗巖石粉按不同摻量摻入混凝土取代水泥后，試驗組摻合料混凝土孔隙率隨著花崗巖石粉摻量的增加而逐漸增加，但摻量為10%時，試驗組混凝土G1-1孔隙率較基準(zhǔn)組降低4.4%，在一定程度上有利于降低混凝土孔隙率，降低幅度不大。當(dāng)花崗巖石粉摻量為20%和30%時，試驗組摻合料混凝土的孔隙率較基準(zhǔn)組混凝土孔隙率明顯增大。

(2)當(dāng)細(xì)度為0～150 μm的花崗巖石粉按不同摻量摻入混凝土取代水泥后，在3種摻量情況下，當(dāng)摻量為20%時，試驗組摻合料混凝土G2-2孔隙率達(dá)到最小值，較基準(zhǔn)組混凝土孔隙率降低10.0%，該摻量條件下，與同摻量不同細(xì)度的G2-1試驗組相比較，細(xì)度為0～150 μm的花崗巖石粉對混凝土孔隙率的降低作用優(yōu)于細(xì)度為0～80 μm的花崗巖石粉。

(3)參照吳中偉對混凝土中的孔級劃分[6]來分析花崗巖石粉對混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。其中孔徑小于20 nm的孔為無害孔；孔徑為20～50 nm的為少害孔；孔徑為50～200 nm的為有害孔；孔徑大于200 nm則為多害孔[7]。從表3可以看出，混凝土的平均孔徑整體都在少害孔級范圍內(nèi)?；炷林邪床煌瑩搅考凹?xì)度摻入花崗巖石粉后，只有摻入細(xì)度為0～150 μm、摻量為10%和20%的混凝土G1-2、G2-2的比表面積大于基準(zhǔn)組J0，比表面積越大，混凝土平均孔徑越小，但從孔級理論角度分析，花崗巖石粉細(xì)度及摻量并沒有改變混凝土材料平均孔徑的孔級。

圖1　不同細(xì)度條件下的注汞積分曲線Fig.1　Integral curves of mercury with different fineness

(4)從花崗巖石粉的利用率、混凝土材料總孔隙率及平均孔徑的角度分析，混凝土中摻入的花崗巖石粉細(xì)度為0～150 μm、摻量為20%時，效果最佳。

造成以上試驗結(jié)果的分析如下：

以基準(zhǔn)組混凝土J0和摻量為10%時的試驗組G1-1，G1-2為例分析，雖然細(xì)度不同的花崗巖石粉都在不同程度上降低了混凝土孔隙率，但細(xì)度不同，花崗巖石粉的填充效應(yīng)也就不同。圖1為基準(zhǔn)組J0與試驗組G1-1，G1-2的注汞積分曲線，由于壓汞試驗過程是由低壓到高壓逐漸加壓，汞進(jìn)入孔隙的順序是隨著壓力的增大，逐漸由大孔向小孔注入，為了分析方便，故圖像橫坐標(biāo)值由左向右逐漸減小，且采用孔徑的對數(shù)形式對橫坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)注。

從圖1可見，在整個注汞過程中，G1-1的曲線在孔徑大于80 nm時，注汞積分曲線在J0曲線的上方；當(dāng)孔徑小于80 nm時，G1-1曲線在J0曲線的下方，可得：混凝土中摻入細(xì)度為0～80 μm的花崗巖石粉，對減少孔徑小于80 nm的混凝土孔隙體積具有促進(jìn)作用，而對孔徑較大的孔隙不但沒有填充效應(yīng)，反而增加了混凝土中大孔徑的孔隙體積。研究證實，增加132 nm以下的孔不會增加混凝土的滲透性，即從孔徑大小的角度分析，雖然該細(xì)度的花崗巖石粉降低了混凝土孔隙率，但對提高混凝土抗?jié)B性能起到了抑制作用。曲線G1-2在整個注汞過程中均在曲線J0的下方，說明細(xì)度為0～150 μm的花崗巖石粉按10%的摻量摻入混凝土后，對混凝土內(nèi)部的孔隙填充作用較好，可有效減少不同孔徑的孔隙體積，對混凝土材料的密實性、耐久性等具有較好的提高作用。曲線G1-1和G1-2在孔徑為20 nm 處出現(xiàn)交叉點，當(dāng)壓力值促使汞向小于20 nm的孔隙中注汞時，由圖1可以看出，試驗組G1-1的累積注汞量開始小于G1-2，說明細(xì)度越小的花崗巖石粉，對小孔徑孔隙填充作用越好，隨著孔徑的減小，導(dǎo)致G1-1的注汞積分曲線斜率小于G1-2的注汞積分曲線斜率，這也是造成G1-1的孔隙率低于G1-2的主要因素。從注汞積分曲線整體趨勢分析，花崗巖石粉細(xì)度范圍越大，混凝土內(nèi)部孔隙填充效果均勻性越好，尤其是對多害孔隙和有害孔隙的減少起到促進(jìn)作用。

隨著花崗巖石粉摻量的增加，當(dāng)石粉細(xì)度為0～80 μm時，由于花崗巖石粉顆粒對孔隙填充作用的局限性，導(dǎo)致孔徑大于80 nm的孔隙體積增加和積累，以及膠凝材料的減少對混凝土密實性帶來的負(fù)面效應(yīng)，在這兩種因素的影響下，導(dǎo)致混凝土孔隙率隨著花崗巖石粉摻量的增加而逐漸變大。當(dāng)花崗巖石粉細(xì)度為0～150 μm，摻量不超過20%時，石粉顆粒的微集料填充效應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)作用，在20%摻量條件下，混凝土孔隙率達(dá)到最小值。當(dāng)花崗巖石粉摻量增大到30%時，由于膠凝材料減少近1/3，混凝土內(nèi)部水化產(chǎn)物明顯減少，石粉顆粒的填充效果不足以彌補(bǔ)水化硅酸鈣凝膠等膠凝產(chǎn)物減少帶來的弊端，故導(dǎo)致混凝土孔隙率大幅度增加?；◢弾r石粉中粒徑小于0.045 mm的硅質(zhì)、鈣質(zhì)顆粒具有一定的反應(yīng)活性，能與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生緩慢的反應(yīng)，生成具有一定強(qiáng)度的水化產(chǎn)物，充填混凝土孔隙[8]，這是試驗組混凝土G3-1孔隙率小于試驗組混凝土G3-2孔隙率的主要原因。

2.2混凝土孔徑分布與孔級比例分析

圖2　基準(zhǔn)組與試驗組混凝土注汞積分曲線Fig.2　Integral curves of mercury of baseline group and 　experimental group

圖2為基準(zhǔn)組與試驗組的混凝土孔隙注汞積分曲線圖。從圖2可見，G1-2，G2-2曲線發(fā)展趨勢十分接近，且始終在積分曲線J0下方，說明細(xì)度為0～150 μm的花崗巖石粉摻量為10%和20%時，是試驗組中對混凝土孔隙填充效果最佳的兩組設(shè)計；曲線G2-1，G3-1發(fā)展趨勢相近，且在孔徑小于200 nm時，累積注汞量均開始高于曲線J0，說明隨著水泥取代量的增大，水泥水化產(chǎn)物減少對孔隙率的影響占據(jù)主導(dǎo)作用，細(xì)度為0～80 μm的花崗巖石粉對混凝土孔隙填充效果開始下降，與細(xì)度相同摻量不同的試驗組G1-1呈現(xiàn)出相反的試驗結(jié)果。

圖3　混凝土孔徑分布微分曲線Fig.3　Differential pore size distribution curves of concrete

花崗巖石粉細(xì)度及摻量對混凝土孔徑分布的影響如圖3所示，圖3為孔徑分布微分曲線圖，微分曲線與橫軸包納的面積表示總孔隙體積，在一定的孔徑范圍內(nèi)，曲線峰值越高說明該區(qū)間內(nèi)孔隙總體積越大[9]。

從圖3(a)可以看出，當(dāng)石粉細(xì)度為0～80 μm，摻量為10%時，G1-1的微分曲線整體上處于J0微分曲線下方，隨著石粉摻量的增加，微分曲線位置逐漸增高，當(dāng)摻量達(dá)到30%時，G3-1微分曲線高于J0曲線；由此說明，隨著細(xì)度為0～80 μm的花崗巖石粉摻量的增加，混凝土中各孔級的孔隙體積均逐漸增加，對混凝土密實性的發(fā)展不利。由圖3(b)可以看出，當(dāng)石粉細(xì)度為0～150 μm時，在10%和20%兩種摻量條件下，花崗巖石粉對混凝土孔徑分布影響規(guī)律相差不大，這也是圖2中兩者注汞積分曲線趨勢相近的主要原因。

參照吳中偉教授的孔級理論，根據(jù)混凝土孔徑分布積分曲線圖2與微分曲線圖3，試驗對無害孔、少害孔、有害孔和多害孔4個孔級的各孔級注汞量與累積注汞量進(jìn)行整理，得到圖4所示的各孔級累積注汞量柱狀圖。從圖4可見，兩種不同細(xì)度的花崗巖石粉摻量不高于20%時，累積注汞量均低于基準(zhǔn)組混凝土，但這并不是衡量混凝土孔隙率的標(biāo)準(zhǔn)，因為混凝土內(nèi)部孔隙的孔徑大小影響到不同孔徑的孔隙體積，從而導(dǎo)致單位質(zhì)量樣品的密度不同，最終導(dǎo)致等質(zhì)量樣品體積的差別。所以圖4的累積注汞量只能反映在同一配合比條件下，花崗巖石粉對混凝土不同孔級的孔隙填充效果與孔隙體積。

花崗巖石粉細(xì)度與摻量不僅影響著混凝土的總孔隙率大小，它還在更微觀層面上影響著混凝土的孔級比例劃分，并呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。圖5為不同孔級的孔隙體積占總孔體積的百分比柱狀圖，該圖清楚地表示出不同孔級的比例關(guān)系，它對于從微觀角度解釋混凝土宏觀抗?jié)B、抗凍性能具有重要意義。從圖5中可以看出，當(dāng)花崗巖石粉細(xì)度為0～80 μm，摻量為20%時，在同細(xì)度花崗巖石粉試驗組中，混凝土孔隙中的有害孔和多害孔體積比例之和較基準(zhǔn)組混凝土增加幅度最大，摻量為30%時，有害孔和多害孔體積比例之和略低于基準(zhǔn)組混凝土，變幅不大，結(jié)合表3中G2-1，G3-1孔隙率均高于基準(zhǔn)組混凝土，所以該細(xì)度和摻量條件不是最優(yōu)設(shè)計。當(dāng)花崗巖石粉細(xì)度為0～150 μm，摻量不超過20%時，混凝土孔隙中的無害孔和少害孔體積比例之和較基準(zhǔn)組明顯增加，對混凝土抗?jié)B抗凍性能的提高具有重要意義，結(jié)合表3中混凝土G1-2，G2-2的孔隙率，最優(yōu)細(xì)度為0～150 μm，最佳摻量為20%。

圖4　各孔級累積注汞量柱狀圖Fig.4　Cumulative amount of mercury with different hole 　level

圖5　各孔級體積累積百分比柱狀圖Fig.5　Cumulative percentage of different pore level volume 　histogram

2.3微觀孔隙參數(shù)與宏觀試驗的關(guān)系分析

通過對花崗巖石粉混凝土微觀孔隙結(jié)構(gòu)和孔級比例分析，對摻入花崗巖石粉細(xì)度為0～150 μm的混凝土按照水工混凝土試驗規(guī)程[10]進(jìn)行抗?jié)B與抗凍性能試驗，試驗結(jié)果如圖6和7所示。

表4　孔隙孔徑大于132 nm的體積比例

混凝土抗?jié)B性能與混凝土孔隙率并不存在簡單的函數(shù)關(guān)系，孔隙率的大小不能直接影響和反應(yīng)混凝土的抗?jié)B性能，混凝土孔隙對混凝土抗?jié)B和抗凍性能的影響主要取決于孔徑大于132 nm的孔隙在總孔隙中所占的比例，通過對壓汞試驗數(shù)據(jù)整理得到相應(yīng)的比例數(shù)據(jù)表4，其中V總為單位質(zhì)量樣品孔隙總體積，VD為孔徑大于132 nm的單位質(zhì)量樣品孔隙體積。

在水泥水化產(chǎn)物中，水化硅酸鈣凝膠(C-S-H)約占水化產(chǎn)物的70%左右，是混凝土材料強(qiáng)度、密實性和孔隙發(fā)展的決定性材料。水化硅酸鈣凝膠常表現(xiàn)為云狀、顆粒狀、網(wǎng)狀等形狀[11]，當(dāng)摻合料取代部分水泥后，雖然凝膠數(shù)量減少，但增加了水化硅酸鈣凝膠在空間上的云狀、網(wǎng)狀形態(tài)的復(fù)雜性，增大了材料內(nèi)部孔隙長度及曲折性，即在一定程度上延長了外界水分的滲透路徑，對降低混凝土相對滲透系數(shù)起到了積極作用。另一方面，由表1可以看出，花崗巖石粉主要成分是SiO2，活性較低，基本不參與水泥水化反應(yīng)，花崗巖石粉摻入混凝土拌合物后，石粉顆粒對混凝土內(nèi)部微觀孔隙通道起到堵塞作用，切斷了水分侵入路徑，增大了外界水滲透阻力，當(dāng)摻量不超過30%時，有利于提高混凝土抗?jié)B性能。當(dāng)花崗巖石粉的摻量在30%范圍內(nèi)逐漸增加時，其微集料填充效應(yīng)難以抵消膠凝材料減少帶來的負(fù)面效應(yīng)，有害孔和多害孔數(shù)量逐漸增加，相對滲透系數(shù)呈增大趨勢，但摻合料混凝土抗?jié)B性能與基準(zhǔn)組相比并未降低。由表4可見，VD/V總的比值也隨石粉摻量的增加而增大，說明孔徑大于132 nm的孔隙在總孔隙體積中比例的增加，是導(dǎo)致混凝土相對滲透系數(shù)逐漸增大的主要微觀因素。當(dāng)花崗巖石粉摻量為10%和20%時，孔徑大于132 nm的孔隙在總孔隙體積中比例小于基準(zhǔn)組混凝土，故其相對滲透系數(shù)明顯小于基準(zhǔn)組，有利于抑制外界水分向混凝土內(nèi)部滲透，從而保證試驗組混凝土在膠凝材料減少情況下，仍然可以達(dá)到與基準(zhǔn)組相同的抗凍等級F300。當(dāng)花崗巖石粉摻量為30%時，雖然G3-2試驗組的相對滲透系數(shù)與基準(zhǔn)組基本持平，但在凍融循環(huán)試驗過程中，由于孔隙水結(jié)冰引起的體積膨脹作用，以及孔隙水結(jié)冰膨脹對孔隙中未結(jié)冰水的壓力作用，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部孔隙壁受到拉應(yīng)力作用，混凝土膠凝材料的大幅度減少，導(dǎo)致主要水化產(chǎn)物水化硅酸鈣凝膠的減少，對保持混凝土結(jié)構(gòu)整體性及黏結(jié)強(qiáng)度不利，在很大程度上使G3-2試驗組混凝土脆弱區(qū)發(fā)生凍脹破壞和表面剝離現(xiàn)象，故在反復(fù)凍融循環(huán)試驗過程中，隨著凍融次數(shù)的增加，破壞作用積累導(dǎo)致混凝土質(zhì)量損失率增大，相對動彈性模量降低，最終導(dǎo)致混凝土抗凍等級的降低。

圖6　花崗巖石粉對混凝土抗?jié)B性能的影響Fig.6　Effect of granite powder on 　concrete impermeability

圖7　花崗巖石粉對混凝土抗凍性能的影響Fig.7　Effect of granite powder on concrete antifreezing performance

3結(jié)語

(1)綜合考慮混凝土孔隙率、孔級比例劃分以及花崗巖石粉利用率，最終確定花崗巖石粉在混凝土中的最佳摻量為20%，最優(yōu)單摻細(xì)度為0～150 μm。

(2)當(dāng)花崗巖石粉細(xì)度為0～150 μm，摻量為10%和20%時，花崗巖石粉混凝土抗?jié)B性能較基準(zhǔn)組混凝土得到明顯提高，花崗巖石粉混凝土抗凍等級與基準(zhǔn)組混凝土均可達(dá)到F300；當(dāng)摻量繼續(xù)增大時，對混凝土抗?jié)B性能和抗凍性能呈現(xiàn)出不利的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]李相國, 李孟蕾, 馬保國,等. 改性花崗巖石粉對水泥的性能影響[J]. 混凝土, 2013(8): 87- 90. (LI Xiang-guo, LI Meng-lei, MA Bao-guo, et al. Effect of modification granite stone powder to cement performance[J]. Concrete, 2013(8): 87- 90. (in Chinese))

[2] ARUNTAS H，GURU M，DAY M，et al. Utilization of waste natural stone dust as an additive in cement production[J]. Mater Des， 2010(31)： 4039- 4042.

[3] BINICI H， SHAH T， AKSOGAN O， et al. Durability of concrete made with granite and marble as recycle aggregates[J]. J Mater Process Technol， 2008(208)： 299- 308.

[4]GLAVIND M. Sustainability of cement, concrete and cement replacement materials in construction[M]// KHATIBE E. Sustainability of construction materials. Cambridge： Wood Head Publishing in Materials. 2009：120- 47.

[5]陳悅, 李東旭. 壓汞法測定材料孔結(jié)構(gòu)的誤差分析[J]. 硅酸鹽通報, 2006, 25(4): 198- 201, 207. (CHEN Yue, LI Dong-xu. Error analysis of material pore structure measurement with MIP method[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society, 2006, 25(4): 198- 201, 207. (in Chinese))

[6]吳中偉, 廉慧珍. 高性能混凝土[M]. 北京:中國鐵道出版社, 1999. (WU Zhong-wei, LIAN Hui-zhen. High performance concrete[M]. Beijing: China Railway Publishing House, 1999. (in Chinese))

[7]張粉芹, 王海波, 王起才. 摻合料和引氣劑對混凝土孔結(jié)構(gòu)與性能影響的研究[J]. 水力發(fā)電學(xué)報, 2010, 29(1): 180- 185. (ZHANG Fen-qin, WANG Hai-bo, WANG Qi-cai. Research on the mixture and entraining agent to concrete hole structure and properties[J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 2010, 29(1): 180- 185. (in Chinese))

[8]英丕杰. 花崗巖石粉/粉煤灰對混凝土性能影響的試驗研究[D]. 泰安: 山東農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013. (YING Pi-jie. Experimental study of impacts of granite powder/ fly ash on concrete performance[D]. Tai’an: Shandong Agricultural University, 2013. (in Chinese))

[9]李淑進(jìn), 趙鐵軍, 吳科如. 混凝土滲透性與微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究[J]. 混凝土與水泥制品, 2004(2): 6- 8. (LI Shu-jin, ZHAO Tie-jun, WU Ke-ru. Study on the relationship between concrete permeability and microstructure[J]. Chinese Concrete and Cement Products, 2004(2): 6- 8. (in Chinese))

[10]SL 352—2006 水工混凝土試驗規(guī)程[S]. (SL 352—2006 Hydraulic concrete testing procedures[S]. (in Chinese))

[11]李素昉. 水泥微觀形貌的圖像分析[D]. 濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué), 2004. (LI Su-fang. Analysis of cement morphology image[D]. Jinan： University of Jinan, 2004. (in Chinese))

Effects of granite powder fineness and addition on concrete microscopic pores

ZHAO Jing-hui， LIU Fu-sheng， WEI Mei， CHENG Ming

(WaterConservancyandCivilEngineeringCollege，ShandongAgriculturalUniversity，Tai’an271018，China)

Abstract：With the rapid development of admixture concrete technologies and increasing requirements of building for energy saving, the experimental studies on the influence of the fineness and addition of the granite powder on concrete microscopic pore structure with MIP (mercury-intrusion porosimetry) method are carried out in order to prove the feasibility of the granite powder as concrete admixture at the micro level and reveal the impermeability and antifreezing properties of concrete at the micro level. It is found from the studies that the smaller the fineness, the better the filling effect on smaller pores, but the integrated filling effects perform poorly; when the addition is 10% and 20%, the granite powder fineness is 0～150 μm, which plays an optimized role in concrete porosity and pore structure parameters; when the admixture dosage is controlled within 30%, the granite powder fineness is 0～ 150 μm, which is in favor of improving the impermeability of concrete; when the granite powder dosage is controlled within 20%, it can ensure the antifreezing properties of admixture concrete and non-doped powder concrete at the same level; and the admixture concrete antifreezing level decreases with the addition of granite powder being up to 30%.

Key words：granite powder; fineness; addition; concrete; microscopic pore structure; impermeability; antifreezing properties

中圖分類號：TU528.041

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-640X(2016)02-0039-07

作者簡介：趙井輝(1988—)，男，山東泰安人，碩士，主要從事水利水電工程設(shè)計理論與管理運行研究。

基金項目：山東省省級水利科研與技術(shù)推廣項目(SDSLKY201401)

收稿日期：2015-05-16

DOI:10.16198/j.cnki.1009-640X.2016.02.006

趙井輝， 劉福勝， 韋梅， 等. 花崗巖石粉細(xì)度及摻量對混凝土微觀孔隙的影響[J]. 水利水運工程學(xué)報, 2016(2): 39-45. (ZHAO Jing-hui, LIU Fu-sheng, WEI Mei, et al. Effects of granite powder fineness and addition on concrete microscopic pores[J]. Hydro-Science and Engineering, 2016(2): 39-45.)

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