水泥強(qiáng)度的產(chǎn)生主要是由于水泥顆粒及水化物之間相互連生、搭接、水化從而產(chǎn)生可以抵抗外力的作用。水泥顆粒的大小與水化速度和程度有著直接的，不同粒 徑的水泥的水化速度和程度差異很大。在組成水泥的所有顆粒中，3-30μm的顆粒對(duì)水泥強(qiáng)度增長(zhǎng)起主導(dǎo)作用。在此范圍內(nèi)各粒級(jí)的分布應(yīng)是連續(xù)的，且總的含 量不應(yīng)低于65%。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，16-24μm之間的顆粒對(duì)水泥性能的影響更為重要，它們的含量愈多愈好。小于3μm的細(xì)顆粒的水化速度很快，有的甚 至在攪拌過(guò)程中就已經(jīng)完成，所以這些細(xì)顆粒僅對(duì)早期強(qiáng)度有利。30-60μm的顆粒的水化程度較低，而大于60μm的粗顆粒的活性很小，水化作用甚微，僅 起填料作用。可見(jiàn)水泥中大于30μm顆粒的含量越多，熟料的利用率就越低，水泥的性能就越差。
為了驗(yàn)證不同粒度對(duì)水泥性能的影響，趙介山對(duì)某#425礦渣硅酸鹽水泥進(jìn)行篩分分級(jí)，再分別測(cè)定不同粒度區(qū)段的水泥的各齡期的強(qiáng)度，得到表1：
| 序號(hào) | 粒度區(qū)段（μ m） | 抗折強(qiáng)度（MPa） | 抗壓強(qiáng)度（MPa） |
| 3d | 7d | 28d | 3d | 7d | 28d |
| 1 | ≤ 20 | 6.2 | 7.4 | 8.5 | 36.8 | 44.5 | 56.3 |
| 2 | 20-50 | 5.0 | 5.9 | 7.4 | 25.7 | 34.7 | 47.6 |
| 3 | 50-70 | 2.2 | 3.4 | 5.1 | 12.6 | 19.5 | 30.2 |
| 4 | 70-80 | 0 | 0 | 0.8 | 0 | 2.1 | 4.2 |
| 5 | #425礦渣水泥 | 4.0 | 4.9 | 7.5 | 21.2 | 30.0 | 46.8 |
表1 ：不同粒徑區(qū)間水泥強(qiáng)度的測(cè)定結(jié)果
由表1可見(jiàn)，粒徑大于70μm的水泥，3d的抗壓強(qiáng)度竟為0，28d抗壓強(qiáng)度也只有4.2MPa；粒徑在50-70μm的水泥，3d抗壓強(qiáng)度僅為 12.6MPa，28d的抗壓強(qiáng)度也只有30.2MPa，為原水泥同齡期強(qiáng)度的64.5%；而細(xì)顆粒端的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)較原水泥有較大提高。由此可見(jiàn)，降低 水泥中粗顆粒的含量，改善水泥的粒度分布是提高水泥性能的有效途徑。國(guó)內(nèi)外某些先進(jìn)的水泥廠的水泥產(chǎn)品中大于30μm的顆粒的含量?jī)H為17%，有的甚至在 7%以下。這種3-30μm之間顆粒含量較高，粒度分布比較集中的水泥稱為窄粒徑水泥，反之稱為寬粒徑水泥。窄粒徑水泥可以充分發(fā)揮熟料的潛能，提高熟料 的利用率，從而大大提高水泥的各齡期的強(qiáng)度指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)水泥性能與*水平還有較大差距，原因之一就是國(guó)內(nèi)水泥多為寬粒徑水泥，它們的粗顆粒含量 多，粒度分布寬。這些可以從以下幾個(gè)方面得到進(jìn)一步認(rèn)證。
1、篩余量高
國(guó)家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心前年曾對(duì)國(guó)內(nèi)近千個(gè)水泥樣品和部分國(guó)外水泥樣品進(jìn)行細(xì)度對(duì)比檢測(cè)，得到的結(jié)果如下：
檢測(cè)的國(guó)外水泥0.08mm篩余量為：≤1.0%占被檢樣品的60%；
1.0% - 2.0%占30%；
2.0% - 2.4%僅占10%。
這說(shuō)明這些國(guó)外水泥的細(xì)度大多小于1%，zui多不大于2.4%。檢測(cè)的國(guó)內(nèi)水泥的結(jié)果如表2：
| 水泥廠類別 | 檢品數(shù)量（個(gè)） | 0.5%-5.0% | 5.1%-8.0% | 8.1%-10.0% | >10% |
| 國(guó)家重點(diǎn)企業(yè) | 509 | 75.4% | 22.8% | 1.8% | 0 |
| 非國(guó)家重點(diǎn)企業(yè) | 504 | 64.9% | 31.1% | 3.4% | 0.6% |
表2 中國(guó)部分水泥細(xì)度狀況（0.08mm篩余量）
通過(guò)上述檢測(cè)可以看出，即使用傳統(tǒng)的篩余細(xì)度檢驗(yàn)方法，國(guó)內(nèi)水泥的細(xì)度與國(guó)外相比也具有很大差距。
2、粒度分布寬
對(duì)近年來(lái)，國(guó)內(nèi)很多水泥企業(yè)對(duì)水泥的粒度分布的測(cè)定開(kāi)始重視。由于業(yè)務(wù)關(guān)系我們有機(jī)會(huì)接觸到國(guó) 內(nèi)眾多水泥企業(yè)。通過(guò)大量的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，3-30μm含量大都在48%-65%之間，大于30μm的含量一般在30%- 40%，有的zui大顆粒甚至超過(guò)100μm，詳見(jiàn)表3：
| | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# |
1
3
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 | 2.27
9.67
16.72
31.74
45.94
61.19
69.06
75.89
82.69
88.36
93.43
97.55
100 | 1.99
8.51
15.30
29.98
43.63
58.14
68.85
78.68
86.73
92.25
96.11
98.66
100 | 1.19
4.80
12.12
30.15
49.29
64.23
79.21
88.79
94.90
97.65
99.02
99.69
100 | 0.94
3.56
9.20
23.48
41.89
56.20
71.93
80.11
86.28
91.11
95.13
98.24
100 | 1.16
4.50
11.24
29.34
47.71
67.08
78.39
87.26
92.68
95.16
97.09
98.74
100 | 2.27
9.67
16.72
31.74
39.13
54.80
67.21
77.60
84.35
87.73
91.41
96.20
100 |
表3 幾種水泥樣品的粒度分布測(cè)定結(jié)果
從表3及其它測(cè)試可以看出，大于30μm的粗顆粒含量zui少為32.92%，zui大竟達(dá)到45.20%。所以從粒度方面講粗顆粒含量過(guò)多是影響當(dāng)前水泥質(zhì)量的主要矛盾。因此，準(zhǔn)確測(cè)定并設(shè)法減少30μm以上的顆粒含量，對(duì)提高水泥性能具有現(xiàn)實(shí)意義。
三、水泥粒度分布的測(cè)定方法
用來(lái)進(jìn)行粒度分布分析的方法很多，適用于水泥的通常有沉降法和激光法兩種。
1、沉降法：沉降法是根據(jù)不同粒徑的顆粒在液體中的沉降速度不同測(cè)量粒度分布的一種方法。它的基本過(guò)程是把樣品放到某種液體中制成一定濃度的懸浮液，懸浮 液中的顆粒在重力或離心力作用下將發(fā)生沉降。不同粒徑顆粒的沉降速度是不同的，大顆粒的沉降速度較快，小顆粒的沉降速度較慢。那么顆粒的沉降速度與粒徑有 怎樣的數(shù)量關(guān)系，通過(guò)什么方式反映顆粒的沉降速度呢？（1） Stokes定律：在重力場(chǎng)中，懸浮在液體中的顆粒受重力、浮力和粘滯阻力的作用將發(fā)生運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為：
這就是Stokes定律。從Stokes定律中我們看到，沉降速度與顆粒直徑的平方成正比。比如兩個(gè)粒徑比為1:10的顆粒，其沉降速度之比為 1:100，就是說(shuō)細(xì)顆粒的沉降速度要慢很多。為了加快細(xì)顆粒的沉降速度，縮短測(cè)量時(shí)間，現(xiàn)代沉降儀大都引入離心沉降方式。在離心沉降狀態(tài)下，顆粒的沉降 速度與粒度的關(guān)系如下：
這就是Stokes定律在離心狀態(tài)下的表達(dá)式。由于離心轉(zhuǎn)速都在數(shù)百轉(zhuǎn)以上，離心加速度ω2r遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力加速度g，Vc>>V，所以在粒徑相同的條件下，離心沉降的測(cè)試時(shí)間將大大縮短。
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