談水泥顆粒形貌改善對水泥性能及孔結(jié)構(gòu)的影響

　　顆粒形貌是水泥顆粒的重要特性之一，一般以顆粒圓形度（或圓形系數(shù)）表征。圓形系數(shù)，即與顆粒投影面積相等的圓的周長與顆粒投影面積的周長之比。圓形系數(shù)越高，表示顆粒就越圓，顆粒形貌也就越好。

　　1.實驗

　　1.1不同顆粒形貌水泥樣品的制備為了減小實驗結(jié)果的偶然性，實驗中選用了多個水泥熟料樣品摻入等量的石膏制備成硅酸鹽水泥。制樣時，將同一熟料樣品分成兩份：一份直接用∮500mm×500mm. 實驗室標準小磨制成一般水泥（用OP 表示）；另一份先預(yù)磨一定細度后，再用氣流磨粉磨以改善其顆粒形貌（用SP表示）。

　　1.2實驗

　　1.2.1實驗樣品的測試，按GB8074-87水泥比表面積測定方法（Blaine法）檢測水泥樣品比表積，利用JSM-35c 型的SEM觀測水泥激光粒度分析儀檢測水泥顆粒形貌。通過計算機配備的軟件統(tǒng)計計算顆粒圓形系數(shù)。

　　1.2.2對比實驗 按 GB/T2494-92水泥膠砂流動度測定方法檢測水泥膠砂流動度，其中水灰比m（w）/m（c）=0.5，，m（c）/m（s）=1：3實驗砂為中國ISO標準砂。按 GB1346-89水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法檢測凝結(jié)時間、水泥凈漿標準稠度。利用∮75mm，，高91mm，容積400ml金屬圓筒測得密實度。采用水銀壓入法檢測水泥砂漿孔隙率：砂漿孔隙率實驗前，先將達到預(yù)定養(yǎng)護強度齡期的水泥膠砂試體破碎成小塊，取試體中央部位的小樣塊，用無水乙醇終止其水化，然后進行孔結(jié)構(gòu)檢測。按 GB17671-1999 水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）檢測水泥膠砂試體強度。

　　2.結(jié)果及討論

　　2.1水泥需水性及膠砂和易性

　　對水泥顆粒形貌改善前后砂漿流動性進行實驗研究，可見：水泥顆粒形貌改善后水泥膠砂流動度均普遍增大，如#3 樣品顆粒圓形系數(shù)由0.60 提高到 0.71 時，水泥膠砂流動度可提高25%；同時，水泥凈漿的標準稠度有所降低。

　　結(jié)果表明：水泥顆粒形貌的改善，有利于水泥膠砂流動性的提高，降低了水泥的需水性。

　　Tanaka等研究過顆粒形貌對水泥砂漿流動度性的影響機理，認為：水泥顆粒表面越圓，顆粒在漿體中旋轉(zhuǎn)需水面就越小，有利于獲得很好的砂漿流變性。

　　用SEM對水泥顆粒進行分析，并模擬出顆粒需水量圖。通過實驗，證實了文獻的觀點，同時認為：流動度的提高還與顆粒形貌改善后砂漿中水泥顆粒與骨料顆?；瑒拥哪Σ磷枇p小有關(guān)。因為表面越趨光滑，顆粒間相對運動阻力就越小，所以流動性也就越好。隨著水泥顆粒圓形系數(shù)的提高，水泥膠砂流動度有不斷增大的趨勢。

　　2.2 密實度

　　水泥粉狀顆粒的密實度，反映單位體積物料緊密堆積時的密實程度。密實度越大，物料堆積越緊文獻認為：在相同水化深度下，密，孔隙越小。孔隙率與粉狀顆粒堆積密度呈線性關(guān)系。當(dāng)水化深度較低時（早期），堆積是主要的，水化程度是次要的。

　　通過比較顆粒形貌改善前后水泥顆粒堆積狀態(tài)可看出：水泥顆粒形貌改善后，顆粒的堆積狀況變得更加密實。這是由于物料顆粒表面棱角減少，趨于圓形化，使顆粒間相對滑動阻力小，填充效果增強的緣故。

　　2.3凝結(jié)時間

　　凝結(jié)時間是重要的水泥物理性能之一。水泥凝結(jié)硬化過快或過慢將影響水泥的使用。影響凝結(jié)時間的因素，除了水泥化學(xué)成分、礦物組成、水泥細度、石膏等因素外，還與水泥顆粒級配有關(guān)。當(dāng)水泥顆粒組成中0-10μm 細粉顆粒含量偏多，水泥水化速率相對加快，水泥水化產(chǎn)物生成迅速，漿體硬化快，凝結(jié)時間相應(yīng)變短，同時需水量也隨之增加。通過實驗，研究對比了水泥顆粒形貌改善前后的凝結(jié)時間， 由在石膏摻量相同、比表面積及顆粒級配相近的情況下，顆粒形貌改善后（SP）無論是初凝還是終凝，都比改善前（OP）凝結(jié)時間長，平均約相差30min左右。這可能是由于顆粒形貌改善后，顆粒表面棱角少、較圓滑，顆粒間搭接絞合以及摩擦阻力相對減弱，生成的水泥產(chǎn)物相互間搭接絞合及粘附力受到了影響。

　　2.4水泥膠砂孔結(jié)構(gòu)

　　實驗表明：改善泥顆粒形貌，有利于改善水泥石孔結(jié)構(gòu)，有害及害大孔減少，無害細孔數(shù)量增多，中位孔徑和總孔率降低，這對提高水泥強度、耐久性等十分有益。

　　2.5水泥膠砂強度

　　實驗可知：在相同膠砂流動度下，水泥顆粒形貌改善后，無論其早期還是后期強度，都比一般水泥高20%以上，同時m（w）/m（c）可減少8%左右。顆粒形貌改善后水泥強度提高的主要原因是硬化水泥石中孔隙率低，孔結(jié)構(gòu)得以改善，大孔含量減少，細孔增多，水泥石結(jié)構(gòu)更密實的緣故。

　　3.結(jié)論

　?。?）水泥顆粒形貌改善后，需水量減小，膠砂和易性好。水泥膠砂流動度有隨圓形系數(shù)的提高而不斷增大。當(dāng)水泥顆粒圓形系數(shù)由0.60提高至0.71時，流動度可提高25%。

　　（2）顆粒形貌改善后水泥顆粒堆積更密實。

　?。?）顆粒形貌改善后凝結(jié)時間延長。初凝時間平均延長約30min，終凝時間延長多于40min。

　?。?）顆粒形貌改善后，28d， 水泥石總孔隙率低，中位孔徑小，大孔（孔徑 ＞100nm）及超大孔（孔徑＞1000nm）含量少，細孔（15.1-39 ；F nm）或微細孔（3.4-15.1nm）含量多。

　　（5）在相同水灰比下，水泥顆粒圓形系數(shù)平均由0.65提高至0.73時，28d抗壓強度可提高6MPa 左右（平均提高約10%），60d的可提高10MPa（平均增長約12%），而水泥抗折強度提高的幅度較小。

　?。?）在相同膠砂流動度下，當(dāng)顆粒圓形系數(shù)由0.67 提高至0.72 時，水灰比可減少8，且無論早期還是中后期水泥膠砂強度，都比一般的水泥高20%以上。

　?。?）水泥強度提高的主要原因是顆粒形貌改善后水泥顆粒堆積更密實，水泥石中孔隙率低，中位孔徑小，細孔數(shù)增多，大孔減少所致。

　　參考文獻：

　?。?］J 一家惟俊，鈴木信雄，山本英夫，等，球形水泥的實用化［J］.陳劍雄譯.四川建材，1992（3）；；38-41