水泥顆粒級(jí)配與水泥性能初探

摘 要:在建筑行業(yè)中，水泥是我們最常見(jiàn)的一種原材料，水泥在建筑結(jié)構(gòu)中主要起到粘結(jié)作用，它可以把砂、石、鋼材粘結(jié)成為混凝土或鋼筋混凝土，混凝土和鋼筋混凝土在現(xiàn)代建筑中使用最為廣泛。正是由于有了水泥這種原材料才能使建筑物更加堅(jiān)固，水泥的作用是必不可少的，那么在建筑中什么樣的水泥才能更好的起到粘結(jié)作用呢？筆者通過(guò)此篇文章對(duì)水泥的顆粒級(jí)配與性能進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的介紹。

關(guān)鍵詞:水泥 水泥顆粒 水泥性能

中圖分類(lèi)號(hào):TQ172文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)04(a)-0110-01

隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)的突飛猛進(jìn)，同時(shí)也帶動(dòng)了一些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的不斷研發(fā)。建筑行業(yè)從最開(kāi)始的茅草房，發(fā)展到今天以混凝土為主要原料的高樓大廈。水泥在當(dāng)今建筑業(yè)中扮演著一個(gè)不可或缺的重要角色。也正因?yàn)槿绱?，提高水泥的粘結(jié)度成了保證樓盤(pán)質(zhì)量的一個(gè)重要因素，許多科學(xué)家紛紛研究如何提升水泥的質(zhì)量、水泥具有什么樣的顆粒級(jí)配才是建筑中最需要的。

1 水泥顆粒級(jí)配

1.1 水泥細(xì)度與顆粒級(jí)配的關(guān)系

許多實(shí)驗(yàn)表明水泥的顆粒級(jí)配和水泥的細(xì)度都有著密切的關(guān)系，那么我們首先探討一下什么是水泥細(xì)度？簡(jiǎn)單的說(shuō)水泥細(xì)度就是指水泥被磨細(xì)的程度或者說(shuō)是水泥分散度的一個(gè)指標(biāo)。水泥廠(chǎng)一般用0.045或0.08的篩余表示，相同細(xì)度的水泥是由很多不同級(jí)配的水泥顆粒組成的。水泥的水化、硬化速度，以及需水量、和易性、放熱速度、特別是水泥的強(qiáng)度這些都受到水泥顆粒級(jí)配結(jié)構(gòu)的影響。在一般情況下，水泥顆粒如果大于90μm的時(shí)候，就只能進(jìn)行表面的水化，只起到微集料的作用，如果大于60μm的時(shí)候，水泥活性會(huì)比較小，水化速度較慢，而在3～30μm的情況下，水泥的活性又是最大的，在0～10μm的時(shí)候，水化的速度最快。所以，在一般的條件下，提高水泥的細(xì)度，使水泥的顆粒級(jí)配維持在3～30μm的最佳顆粒級(jí)配的水泥，是提高水泥的早期強(qiáng)度，發(fā)揮水泥的膠凝性能而最有效的辦法。但必須注意的是，水泥細(xì)度如果過(guò)于細(xì)化，造成比表面積過(guò)大，如果水泥中小于3μm的顆粒太多的話(huà)，水泥的需水量就會(huì)大幅度提升，這樣的結(jié)果就是造成水泥硬化以后，水泥漿體會(huì)因?yàn)樗诌^(guò)多而出現(xiàn)很多空隙，從而降低了水泥的強(qiáng)度。同時(shí)，水泥細(xì)度如果過(guò)細(xì)，水泥的其他性能也會(huì)受到影響，比如說(shuō)在儲(chǔ)存期水泥活性的下降速度變快，水泥的需水量加大，水泥的抗凍性降低，水泥制品的收縮性增大等等。另外，水泥如果過(guò)細(xì)的話(huà)，對(duì)水泥磨的性能發(fā)揮也會(huì)有著嚴(yán)重的影響，使得水泥的產(chǎn)量降低，增加電耗。由此看來(lái)，水泥不能過(guò)于粗化，也不能過(guò)于細(xì)化。所以，在水泥生產(chǎn)中必須要合理控制住水泥的細(xì)度，使得水泥具有合理的顆粒級(jí)配。

1.2 水泥中摻入的混合材料的種類(lèi)和摻入量也會(huì)影響到水泥的顆粒級(jí)配

比如摻入石灰石之類(lèi)易磨性好的混合材料的水泥，由于石灰石顆粒較細(xì)，所以細(xì)顆粒的含量會(huì)增加。而摻入礦渣之類(lèi)易磨性差的混合材料的水泥，由于礦渣的顆粒較大，所以細(xì)顆粒的比例會(huì)降低。而針對(duì)于摻入不同混合材料和摻量的水泥來(lái)講，所要求的細(xì)度也不完全相同。比如說(shuō)礦渣水泥，它的易磨性比較差，由于提高粉磨細(xì)度可以在很大程度上提高水泥的強(qiáng)度，因此，通常被要求盡量磨細(xì)一些，提高其內(nèi)在的細(xì)顆粒的數(shù)量。而相對(duì)于摻入火山灰質(zhì)混合材料水泥來(lái)說(shuō)，比較容易產(chǎn)生微粉，這樣水泥的比表面積提高，水泥的需水量就會(huì)大大增加，而這樣做又不能有效的提高水泥的強(qiáng)度，所以，應(yīng)盡量減少微粉的含量。

到底應(yīng)該將水泥顆粒級(jí)配控制在什么范圍內(nèi)最好，并沒(méi)有一成不變的答案，應(yīng)該具體情況具體分析，根據(jù)不同水泥的不同需求水泥的最佳顆粒級(jí)配也不一樣。

2 水泥的性能

不同顆粒級(jí)配的水泥的性能也不盡相同。以下筆者以礦渣水泥為例從幾方面進(jìn)行以下簡(jiǎn)單的分析。

2.1 水泥的凝結(jié)時(shí)間和粘結(jié)度受到水泥細(xì)度的影響很大

通常情況下說(shuō)，水泥的細(xì)度越細(xì)，需水量也就越大，粘結(jié)度降低，不管水泥的細(xì)度如何，但是水泥的化學(xué)成分是不會(huì)改變的，所以水泥顆粒直徑的大小對(duì)水泥的凝結(jié)時(shí)間起到了關(guān)鍵性的作用。

2.2 水泥細(xì)度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂流動(dòng)的影響

筆者做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)礦渣水泥進(jìn)行了二次研磨，二次研磨以后的水泥需水量增大，水泥的比表面積對(duì)膠砂流動(dòng)程度的影響很大，水泥的比表面積越大，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量也就越多，膠砂的流動(dòng)性卻會(huì)降低。

不同顆粒級(jí)配的水泥混合起來(lái)所產(chǎn)生的水泥，其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂的流動(dòng)度也是不一樣的。不同顆粒級(jí)配的水泥混合以后，它的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量在一般情況下要比單一顆粒級(jí)配的水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量要小一些，我們同時(shí)也用了兩種級(jí)配差別比較大的單一顆粒級(jí)配的水泥進(jìn)行混合作為實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這樣的水泥它的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量也明顯的減小了，用水量比單一顆粒級(jí)配水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的最小值還要低。我們可以由此得出，顆粒級(jí)配不同的水泥混合以后，其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量小于單一顆粒級(jí)配水泥的用水量，從而使膠砂流動(dòng)性可以得到改善。

2.3 水泥的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度

在普通的情況下，水泥的顆粒越細(xì)可以有助于對(duì)水泥早期強(qiáng)度的提升，而對(duì)水泥后期強(qiáng)度的影響比早期卻要小很多。這是因?yàn)樵谟不跗跁r(shí)，水泥中與水反應(yīng)的水泥顆粒的比表面積直接影響著水化產(chǎn)物數(shù)量的多少。包圍在水泥顆粒周?chē)乃a(chǎn)物結(jié)構(gòu)隨著水化過(guò)程的進(jìn)行，也會(huì)變得越來(lái)越緊密，從而阻礙了攪拌水的滲入，從而導(dǎo)致水化反應(yīng)速度的下降。由此我們得出，水泥顆粒的增大可以在很大程度上影響水泥早期的強(qiáng)度，而對(duì)水泥后期的強(qiáng)度影響比較小。

混凝土產(chǎn)生裂變的一個(gè)重要原因就是由于水泥的收縮引起的。水泥水化的速度是隨著水泥顆粒的變細(xì)而會(huì)變快的，同時(shí)水化熱也會(huì)加大，導(dǎo)致水泥后期的開(kāi)裂。

由此我們得出，不同顆粒級(jí)配的水泥混合以后的抗壓性和抗折性都比單一級(jí)配的水泥強(qiáng)度要稍微高一些，顆粒級(jí)配差距比較大的水泥進(jìn)行混合以后，水泥的強(qiáng)度也會(huì)提高很多。而不同顆粒等級(jí)的水泥混合的越多，配出的水泥砂漿的強(qiáng)度也就會(huì)越好。

綜上所述，水泥在建筑中的應(yīng)用是必不可少的，研究水泥的顆粒級(jí)配和水泥的性能，能有效的加強(qiáng)水泥的粘結(jié)度，有效的防止混凝土的開(kāi)裂，使得建筑更加堅(jiān)固。

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