水泥顆粒級配與水泥性能初探

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？筆者通過此篇文章對水泥的顆粒級配與性能進(jìn)行一些簡單的介紹。

關(guān)鍵詞:水泥 水泥顆粒 水泥性能

中圖分類號:TQ172文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0110-01

隨著社會主義經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)的突飛猛進(jìn)，同時也帶動了一些先進(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)中扮演著一個不可或缺的重要角色。也正因?yàn)槿绱耍岣咚嗟恼辰Y(jié)度成了保證樓盤質(zhì)量的一個重要因素，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配才是建筑中最需要的。

1 水泥顆粒級配

1.1 水泥細(xì)度與顆粒級配的關(guān)系

許多實(shí)驗(yàn)表明水泥的顆粒級配和水泥的細(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？簡單的說水泥細(xì)度就是指水泥被磨細(xì)的程度或者說是水泥分散度的一個指標(biāo)。水泥廠一般用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的時候，水泥活性會比較小，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，使水泥的顆粒級配維持在3～30μm的最佳顆粒級配的水泥，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)度如果過于細(xì)化，造成比表面積過大，如果水泥中小于3μm的顆粒太多的話，水泥的需水量就會大幅度提升，這樣的結(jié)果就是造成水泥硬化以后，水泥漿體會因?yàn)樗诌^多而出現(xiàn)很多空隙，從而降低了水泥的強(qiáng)度。同時，水泥細(xì)度如果過細(xì)，水泥的其他性能也會受到影響，比如說在儲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，水泥如果過細(xì)的話，對水泥磨的性能發(fā)揮也會有著嚴(yán)重的影響，使得水泥的產(chǎn)量降低，增加電耗。由此看來，水泥不能過于粗化，也不能過于細(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配。

1.2 水泥中摻入的混合材料的種類和摻入量也會影響到水泥的顆粒級配

比如摻入石灰石之類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)顆粒的含量會增加。而摻入礦渣之類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)顆粒的比例會降低。而針對于摻入不同混合材料和摻量的水泥來講，所要求的細(xì)度也不完全相同。比如說礦渣水泥，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。而相對于摻入火山灰質(zhì)混合材料水泥來說，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)該將水泥顆粒級配控制在什么范圍內(nèi)最好，并沒有一成不變的答案，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配也不一樣。

2 水泥的性能

不同顆粒級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)行以下簡單的分析。

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

通常情況下說，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)成分是不會改變的，所以水泥顆粒直徑的大小對水泥的凝結(jié)時間起到了關(guān)鍵性的作用。

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

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

不同顆粒級配的水泥混合起來所產(chǎn)生的水泥，其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和膠砂的流動度也是不一樣的。不同顆粒級配的水泥混合以后，它的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量在一般情況下要比單一顆粒級配的水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量要小一些，我們同時也用了兩種級配差別比較大的單一顆粒級配的水泥進(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配水泥的用水量，從而使膠砂流動性可以得到改善。

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)可以有助于對水泥早期強(qiáng)度的提升，而對水泥后期強(qiáng)度的影響比早期卻要小很多。這是因?yàn)樵谟不跗跁r，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。包圍在水泥顆粒周圍的水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)隨著水化過程的進(jìn)行，也會變得越來越緊密，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，而對水泥后期的強(qiáng)度影響比較小。

混凝土產(chǎn)生裂變的一個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)而會變快的，同時水化熱也會加大，導(dǎo)致水泥后期的開裂。

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

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裂，使得建筑更加堅固。

參考文獻(xiàn)

[1]陳立軍，王永平，張丹.摻細(xì)磨混合材水泥顆粒級配與水泥性能的研究[J].水泥，1999(2).

[2]趙東瑞.適于配制高性能混凝土的硅酸鹽水泥及其膠凝材料的最佳顆粒級配[J].建筑科學(xué)，2007(3).

[3]曾德強(qiáng)，錢覺時，吳傳明，賈興文.顆粒級配對礦渣水泥的性能影響研究[J].混凝土與水泥制品，2010(6).