新型水泥粉体颗粒堆积模型的建立

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1、新型水泥粉体颗粒堆积模型的建立摘要传统的水泥粉体堆积模型不能完全满足水泥粉体这一特定体系，为了充分发挥水泥性能，借助Horsfied模型及等径球理论发展的新的堆积模型相比其他模型有一定的优越性，具有较高的抗压强度值。关键词水泥堆积模型PFC3D抗压强度TheestablishofthenewcementpowderparticlepackingmodelAbstract  The traditional cement powder particle packing model can not fully meet the 

2、particular system of cement powder. Compared to other models , the new packing model which developed with Horsfied model and the theory of equal diameter ball to bring the cement performance into full play, has some advantages. It has a high compressive strength v

3、alues.Keywords   cement; packing model; PFC3D; compressive strength0前言水泥硬化强度不仅受到水泥水化产物量多少的影响，还与水泥粉体颗粒堆积的紧密程度有关，水泥水化产物量相同的情况下，水泥粉体颗粒堆积越紧密，孔隙率越小，水泥硬化强度也就越高。为了获得较高的硬化强度，不仅要使水泥的水化程度较高，还要使水泥粉体颗粒堆积的紧密程度较高。目前，水泥粉体颗粒堆积模型主要有四种，即RRB分布方程、Fuller曲线紧密堆积模型、Alfred方程紧密堆积模型和隔级堆积理论。

4、以上四种堆积模型是从不同的紧密堆积理论出发而建立的，但都不能同时满足水泥粉体颗粒这一特定的体系；另外，按照最佳水化条件，0-3µm部分水泥颗粒含量小于10%，而3-32µm部分颗粒含量应在65%以上【1,2】，这一条件也与上述堆积模型冲突，鉴于此，本文提出一种新的堆积模型——LH60堆积模型，满足水泥粉体的颗粒级配-堆积状态-性能的关系规律，从而达到既能满足紧密堆积要求，又能使水泥熟料充分水化，实现水泥的高效应用。1LH60模型简介LH60模型是在Horsfied紧密堆积模型基础之上，借助等径球理论发展起来的一种新型的堆积

5、模型。Horsfield模型是以六方最紧密堆积为基础的，即在六方最紧密排列中，在六个等尺寸球之间围成的四方空隙中由次大的一个球填充后，最初由四个等尺寸之间围成的三角空隙由第三大的球所占据，进而第四大和第五大的球分别填进由最初大球和次大球间的空隙及第三大的球与最大球之间的空隙中。所有剩余的空隙最终被相当小的球填满。其堆积性质见下表1。表1Horsfield堆积Table1Horsfieldpacking球尺寸比球个数比球体体积/%填充方式11.0162最大球20.414185.6填充于最大球的八面体空隙30.225294.6

6、填充于最大球的四面体空隙40.175898.0填充于最大球和次大球空隙50.117899.2填充于最大球和第三大球空隙Horsfield模型是不连续尺寸分布的模型。而实际的水泥分布接近于连续分布。叶大年【3,4】的研究表明，当区间宽度系数大于0.7时，区间内所有球形颗粒可以视为等径球。因此可以考虑将给定区间按照大于0.7的区间宽度系数划分为连续的粒径单元。对于每个单元，再按照Horsfield堆积划分为5个粒径区间，并按照Horsfield填充的个数比的要求分布，以此达到整体上的连续分布，分粒径区间的紧密堆积。据此，将(0

7、.6,60)区间划分为若干个连续的序列单元，对于每个序列单元再按照Horsfield紧密填充5级球粒径的要求得到相对应的粒径。第8个序列单元最大球粒径为5的时候，第五级球的粒径已经达到了要求的最小粒径，因此将(0.6,60)区间划分为8个连续的序列单元。具体如下表2所示：表2模型粒径区间的划分Table2Particlesizerangesofthemodel粒径比个数比粒径/μm序列1序列2序列3序列4序列5序列6序列7序列81160.045.030.020.015.010.07.05.00.414124.818.612

8、.48.36.24.12.92.10.225213.510.16.84.53.42.31.61.10.175810.57.95.33.52.61.81.20.90.11787.05.33.52.31.81.20.80.6根据上表所划分的不同序列单元粒径值，可将不同粒径颗粒化成示意简图，如图1所示。为了得