水泥颗粒级配对水泥性能的影响[1].doc

水泥可以磨粗一点吗?
1、前言
目前,~380 m2/kg的范围。尽管如此,仍然有水泥专家认为,“我国水泥细颗粒偏少,普遍远离Fμller曲线”。但从混凝土界却传来不同的声音。著名混凝土专家黄士元对水泥的“高强早强、高比表面积”提出了异议,认为这是混凝土早期产生开裂的主要原因,并对水泥行业提出“适当高的标号和不太高的3d强度”,“细度不要太高,比表面积控制在300~320 m2/kg左右”的建议。另一位混凝土专家韩素芳也提出:“水泥不能磨得太细,太细不仅影响水泥使用性能而导致混凝土开裂,严重影响混凝土耐久性,……,早期强度指标不宜太高”。
在一般条件下,0~10μm的水泥颗粒,水化最快,3μm以下的颗粒与水接触会很快反应完;3~30μm的水泥颗粒,是水泥中最主要的颗粒,反应活性最大;大于60μm的水里颗粒,活性较小,水化缓慢;90μm的水泥颗粒,只有表面水化,仅起到微集料的作用。所以,在一般条件下,为了较好地发挥水泥的胶凝性能,提高水泥的早期强度,就必须提高水泥细度,增加3~30μm的颗粒级配比例。但必须注意,水泥细度过细,比表面积过大,小于3μm的颗粒过多,水泥的需水量就偏大,将使硬化水泥浆体因水分过多引起孔隙率增加从而降低了强度。同时,水泥细度过细,也会影响水泥的其他性能,如储存期水泥活性下降较快、水泥的需水性增大、水泥制品的收缩增大、抗冻性降低等。
既要充分发挥水泥熟料颗粒的化学活性,做到资源利用最大化。又要改善水泥的性能(需水性、水化热)及混凝土的工作性能,似乎是一对难以调和的矛盾?
水泥细度是表示水泥被磨细的程度或水泥分散度的指标。通常,水泥是由诸多级配的水泥颗粒组成的。水泥颗粒级配的结构对水泥的水化硬化速度、需水量、和易性、放热速度,特别是对强度有很大的影响。
众所周知,水泥的许多性能与孔隙率有着密切的关系,而孔隙率取决于水泥颗粒的堆积密度以及水泥的水化程度。从紧密堆积的角度来看,较大的堆积密度导致较低的孔隙率,见图1。从水化的角度来看,水化程度越高,孔隙率越低。但这两个方面对顺粒级配的要求恰恰是不一致的。较高堆积密度要求有较宽的颗粒级配,而较快的水化速度则要求有较窄的顺粒级配。
紧密堆积原理
颗粒孔隙空间的几何形状,在不同程度上影响它的全部堆积特性,而孔隙又取决于堆积类型、颗粒形状和粒度分布。确定这些堆积特性有很大的实际意义,它们仅仅与孔隙的几何形状有关。
在理论研究中,假定所有的粉体颗粒都是刚性球体,且无论颗粒大小,只考虑重力对颗粒堆积的作用,颗粒间都没有任何其它作用力。由于粉体的随机堆积不可能达到最紧密堆积,也不予考虑。
(1.)单一粒度球体颗粒的规则堆积
单一粒度球体颗粒规则堆积的结构和体心立方、面心立方和简单立方结晶原子结构的刚性球模型相似。单一粒度球形颗粒的堆积参数见表1
表1 单一粒度球形颗粒的堆积参数
堆积类型配位数堆积密度空斜率
立方最密堆积 6
正斜方体堆积 8
面心立方体堆积 12
六方最密堆积 12
(2).不同尺寸球形颗粒的规则堆积
在等径球体颗粒规则堆积的基础上,等尺寸球之间的孔隙在理论上能够由更小的球堆