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1、掺细磨混合材水泥颗粒级配与水泥性能的研究 2009-09-1220:11:57
2、 分类：水泥
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4、字号大中小 订阅在水泥和混凝土中掺入高细度混合材以提高水泥及其制品的力学强度,是许多国家建材工作者研制超高强水泥和高强混凝土所采用的技术路线之一。借鉴研制高强度水泥和混凝土的部分技术措施,笔者尝试在通用水泥的生产过程中利用掺入细磨混合材的方法,来提高水泥的强度和增加混合材掺量,从而达到提高水泥质量、降低生产成本的目的。为此,试验研究了水泥颗粒级配对水泥强度的影响,以及不同配比和粉磨细度的水泥性能。 1 试验原料及试验方法 1.1
5、 试验用混合材的化学成分 试验所用各种混合材的化学成分列于表1。 1.2 试验方法 为了控制掺细磨混合材水泥当中混合材和水泥熟料等各组分的粉磨细度和水泥颗粒级配，小磨试验中采用两套研磨体。一套为微型研磨体(钢段直径8～25mm)，主要用于研磨水泥中的混合材等高细组分；一套为普通研磨体(钢段直径>20 mm),用于研磨水泥中的熟料等粗组分。分别控制和调整水泥中粗组分和细组分的粉磨细度，并按不同比例将两个组分混合均匀，从而找出较合理的水泥颗粒级配。并对不同水泥配比和粉磨细度的这种水泥基本性能进行了测试。 2 水泥颗粒级配对
6、强度的影响 2.1 不同颗粒级配的水泥强度 试验中选用了6组试验样品,其中1组为混合粉磨,5组为分别粉磨,但粗、细组分细度均不相同。 图1为上述不同粉磨方式和粉磨细度即不同颗粒级配的水泥强度增长曲线。图中曲线A为混合粉磨,其余B、C、D、E、F五条曲线为分别粉磨。各条曲线所对应的水泥强度试验结果和粉磨细度列于表2。 其中A组水泥和与A组水泥比表面积相同的D组水泥,以及与A组水泥强度相近的B组水泥的颗粒级配列于表3和表4。 注:1.表中各组数据为3套试样数据平均值,下表同。2.水泥中粗组分平均配比为:熟料57%、石膏4%
7、、矿渣16%;细组分平均配比为:沸石7%、矿渣和硅灰石尾矿共10%、石灰石和石膏共6%。 3.细组分中沸石比例相对较多,故粉磨的比表面积控制较高。对不同的混合材应控制不同的比表面积(见表6)。 结合图1、表2～表4，可以看出： 1)在水泥比表面积和中位粒径基本相同的情况下,分别粉磨的D组试样与混合粉磨的A组试样相比,由于水泥颗粒级配的不同,28d抗压强度提高了6.7 MPa,约13.4%,3d抗压强度提高近3.0 MPa,即12.3%。 2)在分别粉磨的试样中,D组试样与B、C两组试样相比,虽然其水泥比表面积居于B、C
8、两者之间,但其抗压强度却明显高于两者。表明分别粉磨对水泥强度的影响不完全取决于混合后的水泥细度,而主要决定于水泥中粗组分和细组分各自的粉磨细度和比例,即水泥的颗粒级配情况。 2.2 较佳水泥颗粒级配的组成特点 将表3、表4中A、D和B三组水泥颗粒级配数据,分别绘制成水泥颗粒频度分布图(图2和图3)和累积分布曲线图(图4)。 从图2、图3可以看出,D、B、A三组水泥在2～64μm之间的几个局部粒径范围内存在着较明显而有规律的差别。其中,强度最高的D组水泥在8～24μm和32～48μm两个粒级范围内的颗粒含量明显多于A组
9、水泥和B组水泥,而在2～64μm的其余范围内颗粒含量均低于或等于A、B两组水泥。仅在>64μm和<2μm的范围内,D组水泥的颗粒含量介于A组水泥和B组水泥之间。 如将水泥颗粒频度分布情况绘制成圆滑连续的曲线(如图2所示),则可看到在2～64μm范围内,D组水泥和A组水泥均有两个高峰和三个峰谷。前者的两个曲线峰均高于后者相对应的高峰,而三个峰谷均低于后者,并且前者每个曲线峰的宽度都相对较窄。表明其颗粒在两个不同粒径范围内的分布更加集中。同样,在此范围内D组水泥与B组水泥相比,亦有完全相同的特点。 通过水泥颗粒累积分布曲线图(图4)和统计粉磨产
10、品粒度分布最常用的罗拉本(RRB)公式: ,进一步分析以上三组水泥的颗粒组成特性。根据式中某一粒径x(μm)的累积筛余量R(%),可以计算出颗粒分布的特征粒径x和均匀性系数n。结合图4和表4中数据,取其中>8μm和>32μm这两项最有代表性的累积筛余含量代入RRB公式,求出水泥A、D和B三组水泥的特征粒径和均匀性系数,分别列于表5。 由表5可见,A、D、B三组水泥的特征粒径和均匀性系数各不相同。其中,强度最高的掺细磨混合材的D组水泥与混合粉磨的A组水泥相比,其特征粒径较大,均匀性系数较小,表明其产品颗粒相对较粗且不均匀;而与同是掺细磨混合材的
11、B组水泥相比,其特征粒径较小,均匀性系数较大,表明其产品颗粒相对较细且较均匀。应当指出:对于采用相同粉磨方法粉磨的水泥,在一定范围内特征粒径越小,均匀
