水泥颗粒形貌改善对水泥性能孔结构的影响

摘 要 ：随着经济的快速发展,各行各业都得到了飞速的发展,建筑中的各种用料也得到了一定的进步和翻新,中国步入改革开放以来,我国的水泥行业得到了巨大的发展.水泥是建筑行业中必不可缺的材料之一,没有水泥的使用就不可能有高层建筑的出现,更不可能有千变万化,各种各样的建筑形式出现,正是有水泥作为依托,才是的建筑坚固的房屋成为可能,才使得人们在建筑的同时可以有美的享受.水泥对于建筑来说必不可少,当今虽然热门一直都在使用,但水泥的产业结构,生产制造的过程并没有得到成熟的发展,在这些过程当中还会造成许多资源的浪费,对生态环境的污染,这就要求我们必须要对建筑生产的结构进行调整,积极推广各种新型的生产水泥技术,采用对生态环境较为有利的生产技术,实现社会和企业的可持续发展.

关 键 词 ：水泥 结构 影响建筑工程中使用最多的材料就是水泥、钢材、木材和塑料.这些材料在每一桩的大楼建造中都可以看见,但其中水泥在整个建筑过程中使用的量较大,使用地方较为广泛,性能较为稳定并且使用后的建筑更为稳定和牢固,所以在建筑行业中较为引起重视,目前对于水泥的使用非常广泛,而在一定的时期之内,建筑中的水泥并不会得到其他材料的替代.而且水泥不仅在建筑行业应用非常广泛,并且在其他的领域中也非常那个常见,例如在道路、化工、石油以及军事中也有大量的应用.水泥是一种重要的无机非金属材料,在发达的工业国家产量以及使用已经达到了饱和,在发展中国家中水泥的使用也越来越多.且对于目前一种重要的不可改变的材料而言,我们应该加大对于其性能的研究之处,使其按照不同的用途更好的应用到每个领域.

水泥就是我们一般所用的那种材料,是一种经过细细研磨之后的材料,在其中加入一定量的水以后便可以成为一种浆体,无论在水中还是在空气中都可以硬化,并且可以把其他的一些材料紧密的结合在一起,形成更为坚固牢靠的结构.水泥的加工基本应属于重工业领域的范畴,属于化工产业,因此对水泥各方面的特性加以详细研究,对水泥中的各种规律加以利用,在实际施工中多家钻研,就可以增强水泥的性能,在使用过程中更加的得心应手,对于工程的建筑有重要的作用和意义.水泥的特性有很多,评价水泥质量好坏有大体公认的标准,主要考虑到的技术指标有,水泥的比重与容重,水泥的细度密度,凝结所用的时间,强度,体积的安定性以及水化热.对水泥的各方面进行技术的探讨,对技术要求进行反复的试验,才能提高水泥的实用性和稳定性.水泥的颗粒形貌对于改善水泥的性能及孔结构又十分重要的作用,下面我们主要采用扫描电镜等科学测试方法,对不同的颗粒级配比、表面积大体相同的几种水泥样品进行一一测试,通过科学的试验和研究来说明水泥的颗粒形貌对于改善水泥的性能及孔结构的一些重要作用并阐述实际应用中的一些深刻体会.

1.实验

1.1不同颗粒形貌水泥样品的制备,为了减小实验结果的偶然性减小试验误差,实验中选用了多个水泥熟料样品掺入等量的石膏制备成硅酸盐水泥.制样时,将同一熟料样品分成两份：一份直接用∮500mm×500mm. 实验室标准小磨制成一般水泥（用OP 表示）；另一份先预磨一定细度后,再用气流磨粉磨以改善其颗粒形貌（用SP表示）.

1.2实验

1.2.1实验样品的测试,按GB8074-87水泥比表面积测定方法（Blaine法）检测水泥样品比表积,利用J-35c 型的SEM观测水泥激光粒度分析仪检测水泥颗粒形貌.通过计算机配备的软件统计计算颗粒圆形系数.

1.2.2对比实验 按 GB/T2494-92水泥胶砂流动度测定方法检测水泥胶砂流动度,其中水灰比m（w）/m（c）等于0.5,m（c）/m（s）等于1：3实验砂为中国ISO标准砂.按 GB1346-89水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法检测凝结时间、水泥净浆标准稠度.利用∮75mm,高91mm,容积400ml金属圆筒测得密实度.采用水银压入法检测水泥砂浆孔隙率：砂浆孔隙率实验前,先将达到预定养护强度龄期的水泥胶砂试体破碎成小块,取试体部位的小样块,用无水乙醇终止其水化,然后进行孔结构检测.按 GB17671-1999 水泥胶砂强度检验方法（ISO法）检测水泥胶砂试体强度.

2.结果及讨论

2.1水泥需水性及胶砂和易性

对水泥颗粒形貌改善前后砂浆流动性进行实验研究,可见：水泥颗粒形貌改善后水泥胶砂流动度均普遍增大,如#3 样品颗粒圆形系数由0.60 提高到 0.71 时,水泥胶砂流动度可提高25%；同时,水泥净浆的标准稠度有所降低.

结果表明：水泥颗粒形貌的改善,有利于水泥胶砂流动性的提高,降低了水泥的需水性.

水泥颗粒表面越圆,颗粒在浆体中旋转需水面就越小,有利于获得很好的砂浆流变性. 通过实验证实了这个观点,同时认为：流动度的提高还与颗粒形貌改善后砂浆中水泥颗粒与骨料颗粒滑动的摩擦阻力减小有关.

2.2 密实度

水泥粉状颗粒的密实度,反映单位体积物料紧密堆积时的密实程度.密实度越大,物料堆积越紧.

通过比较颗粒形貌改善前后水泥颗粒堆积状态可看出：水泥颗粒形貌改善后,颗粒的堆积状况变得更加密实.这是由于物料颗粒表面棱角减少,趋于圆形化,使颗粒间相对滑动阻力小,填充效果增强的缘故.

2.3凝结时间

凝结时间是重要的水泥物理性能之一.通过实验,研究对比了水泥颗粒形貌改善前后的凝结时间, 由在石膏掺量相同、比表面积及颗粒级配相近的情况下,颗粒形貌改善后（SP）无论是初凝还是终凝,都比改善前（OP）凝结时间长,平均约相差30min左右.这可能是由于颗粒形貌改善后,颗粒表面棱角少、较圆滑,颗粒间搭接绞合以及摩擦阻力相对减弱,生成的水泥产物相互间搭接绞合及粘附力受到了影响.

2.4水泥胶砂孔结构

实验表明：改善泥颗粒形貌,有利于改善水泥石孔结构,有害及害大孔减少,无害细孔数量增多,中位孔径和总孔率降低,这对提高水泥强度、耐久性等十分有益.

2.5水泥胶砂强度

实验可知：在相同胶砂流动度下,水泥颗粒形貌改善后,无论其早期还是后期强度,都比一般水泥高20%以上,同时m（w）/m（c）可减少8%左右.颗粒形貌改善后水泥强度提高的主要原因是硬化水泥石中孔隙率低,孔结构得以改善,大孔含量减少,细孔增多,水泥石结构更密实的缘故.

3.结论

（1）水泥颗粒形貌改善后,需水量减小,胶砂和易性好.水泥胶砂流动度有随圆形系数的提高而不断增大.当水泥颗粒圆形系数由0.60提高至0.71时,流动度可提高25%.

（2）颗粒形貌改善后水泥颗粒堆积更密实.

（3）颗粒形貌改善后凝结时间延长.初凝时间平均延长约30min,终凝时间延长多于40min.

（4）颗粒形貌改善后,28d, 水泥石总孔隙率低,中位孔径小,大孔（孔径 >100nm）及超大孔（孔径>1000nm）含量少,细孔（15.1-39 ；F nm）或微细孔（3.4-15.1nm）含量多.

（5）在相同水灰比下,水泥颗粒圆形系数平均由0.65提高至0.73时,28d抗压强度可提高6MPa 左右（平均提高约10%）,60d的可提高10MPa（平均增长约12%）,而水泥抗折强度提高的幅度较小.

（6）在相同胶砂流动度下,当颗粒圆形系数由0.67 提高至0.72 时,水灰比可减少8,且无论早期还是中后期水泥胶砂强度,都比一般的水泥高20%以上.

（7）水泥强度提高的主要原因是颗粒形貌改善后水泥颗粒堆积更密实,水泥石中孔隙率低,中位孔径小,细孔数增多,大孔减少所致.