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  • 水泥的最佳颗粒分布及其评价方法
  • 材料试验仪器与万机

    12月31日

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  •   水泥的粉体状态一般表达为磨细程度(细度比表面积)、颗粒分布和颗粒形貌。水泥产品必须磨制到一定细度状态时,才具有胶凝性。水泥细度直接影响着水泥的凝结、水化、硬化和强度等一系列物理性能。细度状态可用以下方式表达:平均粒径法、筛析法、比表面积法、颗粒级配法。如细度指标(80μm 和45μm 筛筛余),主要反映水泥中粗颗粒含量(%);再如比表面积指标(m2/kg ),主要反映水泥中细颗粒含量;而颗粒级配分析可以全面反映水泥中粗细颗粒分布状态,是当前水泥企业调整、控制水泥性能的先进手段。

      在水泥粉磨过程中得到的水泥颗粒不是均匀的单颗粒,而是包含不同粒径的颗粒群体。水泥颗粒的平均粒径是表现水泥颗粒体系的重要几何参数,但其所能提供的粒度特性信息则非常有限,因为两个平均粒径相同的粒群,完全可能有不一样的粒度组成(颗粒级配)。

      我国水泥标准规定,水泥产品的细度0.08mm(200目)水泥筛筛余不得超过10%。控制细度的方法简单易行,在一定的粉磨工艺条件下,水泥强度与其细度有一定的相关关系。细度值是指0.08mm 筛的筛余量,即水泥中≥80μm 的颗粒含量(%)。众所周知,≥64μm 的水泥颗粒的水化活性已经很低了,所以用≥80μm 颗粒含量多少进行水泥质量控制,不能全面反映水泥的真实活性。现在,水泥普遍磨得很细,所以这条标准规定就失去了控制意义。

      国外水泥标准大多规定比表面积指标,采用勃氏比表面积仪测定水泥比表面积。我国的硅酸盐水泥和熟料的国家标准已与国外标准相一致。一般情况下,水泥比表面积与水泥性能都保持着较好的关系;但用比表面积控制水泥质量时,却有以下不足:

      (1)比表面积数值主要反映5μm 以下的颗粒含量,数值比较单一。在固定的工艺条件下,控制水泥的45μm 筛余量和比表面积在一个合理的水平上,限制3μm以下和45μm 以上的颗粒,能够获得良好的水泥性能和较低的生产成本。

      (2)比表面积对水泥中细颗粒含量的多少反应很敏捷。有时比表面积并不是很高,但由于水泥颗粒级配合理,水泥强度却很高。

      (3)掺有混合材料的水泥,比表面积不能真实反映水泥的总比表面积。如掺有火山灰质混合材料,水泥比表面积往往会产生偏高现象。

      (4)大量的实践证明,掺助磨剂的水泥如果细度下降了,比表面积往往也下降。这可能与水泥的颗粒形貌有关。

      平均粒径法、筛析法及比表面积法单一地表示水泥颗粒细度状态,并不能真实准确地反映水泥性能。人们有时采取两种优化组合的方式来控制水泥细度状态,操作简便,控制有效。而颗粒级配对水泥颗粒群体用连续、分区间的尺寸范围来表示大小颗粒的百分含量,更加准确地反映了水泥细度状态,是水泥性能的决定性因素。

      水泥最佳性能的颗粒级配为3~32μm 颗粒总量不能<65%,<3μm 的细颗粒不要超过10%,>65μm 和<1μm
    的颗粒越少越好,最好没有。因为3~32μm 的颗粒对强度增长起主要作用,特别是16~24μm 的颗粒对水泥性能尤为重要,含量越多越好。而<3μm的细颗粒容易结团,<1μm的小颗粒在加水搅拌中很快就水化,对混凝土强度作用很小,且影响水泥与外加剂的适应性,易影响水泥性能而导致混凝土开裂,严重影响混凝土的耐久性。至于>65μm 的颗粒则水化很慢,对水泥28天强度贡献很小。

      在水泥粉磨过程中加入助磨剂,可以改善水泥产品的颗粒组成。使用水泥助磨剂后,磨机中的过粉磨现象会减少或消失,因此水泥中<3μm 的颗粒含量会有所减少,大颗粒的比例也会因粉磨强度的增加而降低。但是,水泥企业要组合水泥的颗粒级配则需要结合其他工艺措施才能实现。不同厂家的水泥助磨剂,其配方、选料、生产工艺各不相同,即使同一厂家的助磨剂,也会因其目的不同,在粉磨过程中会有不同的效果。由于不同的助磨剂其性能存在较大的差异,水泥企业在使用时应针对本企业的实际情况进行科学选择。


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