1 水泥粉體狀態(tài)與控制方法

水泥顆粒是一種人工粒體，水泥的群體顆粒具有高比表面積(單位質(zhì)量物質(zhì)的二相界面面積)與多分散性(某一樣品中每一顆粒都不盡相同)兩大特征。

水泥粉體狀態(tài)的一般表達(dá)：磨細(xì)程度(細(xì)度和比表面積)、顆粒分布和顆粒形貌。

1.1 水泥細(xì)度

水泥的粒度就是水泥的細(xì)度。水泥細(xì)度直接影響著水泥的凝結(jié)、水化、硬化和強(qiáng)度等一系列物理性能。

我國水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥產(chǎn)品的細(xì)度80μm方孔篩篩余不得超過10%。控制細(xì)度的方法簡單易行。在一定的粉磨工藝條件下，水泥強(qiáng)度與其細(xì)度有著一定關(guān)系。水泥的篩余量越小，表示水泥越細(xì)，強(qiáng)度越高。但用這一方法進(jìn)行水泥質(zhì)量控制還存在較多問題：

(1)當(dāng)水泥磨得很細(xì)時，如80μm方孔篩篩余小于1%，控制意義就不大了。國外水泥普遍磨得很細(xì)，所以在國外水泥標(biāo)準(zhǔn)中幾乎全部取消了這一指標(biāo)。

(2)當(dāng)粉磨工藝發(fā)生變化時，細(xì)度值也隨之發(fā)生變化。如開流磨篩余值偏大，圈流磨篩余值偏小，有時很難根據(jù)細(xì)度來控制水泥強(qiáng)度。

(3)細(xì)度值是指0.08mm篩的篩余量，即水泥中≥80μm顆粒的含量(%)。眾所周知，≥64μm的水泥顆粒的水化活性已很低了，所以用≥80μm顆粒含量的多少進(jìn)行水泥質(zhì)量控制，還不能全面反映水泥的真實(shí)活性。

1.2 水泥的平均粒度

在水泥粉磨過程中，不是均勻的單顆粒，而是包含不同粒徑的顆粒體--粒群，所以在評述水泥細(xì)度時若只用篩余這一簡單的表示方法，差不多有90%多的水泥顆粒都通過篩孔成了篩下物，然而這些篩下物的顆粒大小并不清楚，故篩余量相同時比表面積也會出現(xiàn)很懸殊的現(xiàn)象。

平均粒度有幾種表示法，如算術(shù)平均直徑、幾何平均直徑、調(diào)和平均直徑等。

水泥顆粒的平均粒度是表征水泥顆粒體系的重要幾何參數(shù)，但所能提供的粒度特性信息則非常有限，因?yàn)閮蓚€平均粒度相同的粒群，完全可能有不一樣的粒度組成(顆粒級配)。

1.3水泥比表面積

國外水泥標(biāo)準(zhǔn)大多規(guī)定比表面積指標(biāo)，一般都采用勃氏比表面積儀測定水泥比表面積。我國的硅酸鹽水泥和熟料的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定已與國外標(biāo)準(zhǔn)一致。水泥比表面積與水泥性能之間存在著較好的關(guān)系。但用比表面積控制水泥質(zhì)量時，主要還有下述兩方面的不足：

(1)比表面積對水泥中細(xì)顆粒含量的多少反應(yīng)很敏感，有時比表面積并不很高，但由于水泥顆粒級配合理，水泥強(qiáng)度卻很高。

(2)摻有混合材料的水泥比表面積不能真實(shí)反映水泥的總外表面積，如摻有火山灰質(zhì)混合材料，水泥比表面積往往會產(chǎn)生偏高現(xiàn)象。

1.4 水泥的顆粒級配(粒度分布)

眾所周知，即使篩分細(xì)度相同或比表面積相近，水泥的性能有時也會表現(xiàn)出較大的差異，其原因是粒度分布可能不同(顆粒形狀的因素也很重要)，因此研究水泥粒度的表征、探索其與水泥強(qiáng)度之間更精確的定量關(guān)系，有著非常重要的意義。

國內(nèi)外長期試驗(yàn)研究證明，水泥顆粒級配是水泥性能的決定因素，目前比較公認(rèn)的水泥最佳顆粒級配為：

3～32μm顆粒對強(qiáng)度的增長起主要作用，其粒度分布是連續(xù)的，總量應(yīng)不低于65%;16～24μm的顆粒對水泥性能尤為重要，含量愈多愈好;小于3μm的細(xì)顆粒，易結(jié)團(tuán)，不要超過10%;大于64μm的顆粒活性很小，最好沒有。

此外，水泥粒度分布(顆粒級配)不當(dāng)，還會影響水泥水化時的需水量(和易性)。若為了達(dá)到水泥砂漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度而提高了用水量，則最終會降低硬化后的水泥或混凝土的強(qiáng)度。因此掌握水泥顆粒級配的指標(biāo)是很重要的。

表示水泥粒度分布即顆粒級配的方法有列表法、作圖法、矩陣法和函數(shù)法。

1.5水泥顆粒形貌

20世紀(jì)90年代，人們開始研究水泥顆粒形貌對水泥性能的影響。水泥顆粒如果放在電子顯微鏡下觀察，它的形貌并不是圓的，猶如破碎堆積的石灰石，有棱角小的，有棱角大的，有片狀的，有針狀的。水泥顆粒的形貌與粉磨工藝有關(guān)。

水泥顆粒形貌通常用圓度系數(shù)(f)表示，圓形顆粒的圓度系數(shù)等于1，其它形狀則都小于1。

國外水泥的圓度系數(shù)，大多在0.67左右。中國建材科學(xué)研究院測定的我國部分大、中型水泥企業(yè)水泥的圓度系數(shù)平均值為0.63，波動在0.51～0.73之間。同時在對水泥顆粒形貌的研究中還發(fā)現(xiàn)：水泥磨機(jī)的研磨能力愈強(qiáng)，f值愈大;高細(xì)磨水泥f最大;帶輥壓機(jī)預(yù)粉碎的磨機(jī)磨制的水泥f值也較大。

試驗(yàn)研究表明，將水泥顆粒的圓度系數(shù)由0.67提高到0.85時，水泥砂漿28d抗壓強(qiáng)度可提高20%～30%。