水泥颗粒与水泥混凝土性能.ppt

水泥颗粒与水泥混凝土性能,二O一五年五月,一、水泥性能的影响因素二、水泥颗粒的优化三、石膏及混合材的优化四、结语,随着现代混凝土技术的发展,用户对水泥的性能要求不断提高,在具有足够高的强度基础上,同时要有良好的工作性和与外加剂的适应性。水泥的这些性能都与水泥的颗粒(颗粒大小、分布、形状)有很大关系；在比表面积相同的条件下,水泥的颗粒分布越窄,水泥的需水量越大,与外加剂的适应性越差,水泥的颗粒分布越宽,水泥的需水量就越小,与外加剂的适应性也会变好。,水泥颗粒,堆积空隙率,标准稠度,水化热,凝结时间,胶砂强度,外加剂相容性,胶砂干燥收缩,粉磨电耗,目前,在水泥粉磨领域里,普通圈流磨仍然占据很大的比例。近年来,随着高效选粉机技术的发展,选粉机的分离精度越来越高,为了追求更高的产量,磨机一般都是在高循环负荷下运行,出磨细度偏粗,水泥的颗粒分布越来越窄,水泥的需水量偏大,工作性变差。随着人们对水泥颗粒分布对水泥性能影响认识的提高,从调节和控制水泥的颗粒分布入手,解决水泥的工作性不好所产生的问题,逐渐成为水泥生产中的重要一环。,我国水泥企业生产的水泥需水量普遍较高,水泥的工作性不好成为影响水泥质量的主要方面。如何在水泥粉磨中对水泥颗粒分布、形状进行调节和控制,从而降低水泥的需水量。,工程中将水泥、砂、石子和水按一定比例搅拌均匀，得到符合施工要求的新拌混凝土后，才能进行混凝土的浇筑施工作业。在这一过程中，整个需水量：包括水泥水化水、表面层水（用以湿润水泥颗粒表面形成足够水膜）、吸附水（水泥中疏松多孔组分吸收的水分）和填充水（填满水泥颗粒的间隙），其中水化水与粉磨工艺无关。,一、水泥性能的影响因素,（1）矿物组成的影响。水泥水化水量的多少主要取决于熟料矿物组成，而与粉磨工艺（球磨终粉磨或是辊压机终粉磨）无关。因熟料的矿物组成不同，水化过程和水化产物就不同，因此水泥的标准稠度需水量也就不同。熟料主要四种矿物（C3S，C2S，C3A，C4AF）水化后的产物主要有水化硅酸钙（C-S-H）定形凝胶，氢氧化钙（CH）层状结构的六方晶，钙铝矾（AFt）棒状多面体，水化单硫铝酸盐即六方板状（AFm）和水榴石（C3AS3-C3AH6）固溶体；,各单矿物水化需水量大小排序为C3AC3SC4AFC2S，即C3A需水量最大，C2S需水量最少。,（2）水泥表面层的影响表面层水的大小主要取决于水泥的比表面积大小。一般比表面积增加，需水量增加当比表面积300400m2/kg时，若水泥粉体的均匀性系数n和熟料反应活性等因素都不变，比表面积每增加100m2/kg，水泥标准稠度需水量要增加1.6%。粉体空隙率增加和形成水膜的物理因素，导致水泥需水量增加0.8%；熟料反应面积增加所引起的化学因素，导致水泥需水量增加0.8%。,（3）混合材影响矿渣：掺入030%矿渣，水泥需水量为25%不变；煤矸石：掺入030%煤矸石，水泥需水量增加到27%；粉煤灰：掺030%的一般的粉煤灰，水泥需水量略有增加，约为25.6%。但若加入的煤粉灰颗粒疏松多孔时，水泥需水量可高达34%；相反加入煤粉灰，球状多，颗粒分散，均匀密实，则水泥需水量将小于25%。石灰石：增加石灰石混合材，水泥标准稠度需水量下降。石灰石掺量从0增加到30%时，标准稠度需水量由25.0%下降到23.6%。因为石灰石比熟料易磨，与熟料一起粉磨后粒度更细，且石灰石是惰性的，不与水起化学反应，因此水泥中的细石灰石粉能填充于熟料颗粒之间，从而减少空隙用水所致。,（4）减水剂的影响减水剂的使用，在保持和易性不变的情况下，能减少混凝土拌合用水量；在保持相同加水量的情况下，可以大大改善和提高混凝土的和易性。,水泥体系的颗粒分布复杂,实验表明绝大多数水泥体系颗粒分布服从RRB方程:R(x)筛余质量分数(以小数表示);x分布特征粒径(相当于筛余为36.79%时的粒径);n:分布指数，也称均匀性系数,（5）水泥颗粒的影响,x和n是体系的分布参数,n值越大,体系分布愈集中,反之愈分散;x值则反映了体系绝大多数颗粒的尺寸。分布指数n和特征粒径x的数值唯一地决定了体系的分布性态,凡可用RRB分布方程描述的颗粒体系,分布的差异就在于n和x的不同。,堆积密度与n值的关系,斜率较大,颗粒分布与均匀性系数、堆积密度、水泥标准稠度的关系,一般水泥中粒径分布越窄，堆积空隙率就越大，标准稠度用水量也越大。水泥颗粒形貌越好，圆度系数越高，与水接触面积越小，标准稠度用水量越少。辊压机终粉磨系统粉磨的水泥，其粒度分布窄，且颗粒形貌的圆形度小，刚好与球磨终粉磨水泥的相反，因此辊压机终粉磨系统粉磨水泥的标准稠密度需水量很大。,2019/12/12,21,可编辑,颗粒分布对水泥胶砂强度的影响,Sb=450m2/kg时S28=0.219(%3-32m)+40.17S28=22.22n+33.54,Sb=400m2/kg时S28=0.145(%3-32m)+41.70S28=15.75n+36.37,Sb=350m2/kg时S28=0.128(%3-32m)+40.60S28=12.25n+37.40,Sb=300m2/kg时S28=0.133(%3-32m)+38.32S28=11.23n+35.62,S.T.sivills对某II型水泥的研究表明：胶砂28d强度与颗粒组成及n值关系为：,上述结果的原因如下：（1）C3A、石膏与混合材易磨性较好，在辊压机开流磨闭路磨辊压机闭路磨使用助磨剂虽可以起到提产、节能的效果，但助磨剂的过量加入会使水泥颗粒更加集中，n值增大，堆积孔隙率增大，对混凝土结构不利。在混凝土中需要使用“微细集料”，其原理之一就是增加粉料中10um以下的颗粒，使粉料级配更接近Fuller级配，从而达到减水、致密化的目的“微细集料效应”。微细集料：颗粒组成要求10um以下的颗粒（尤其是3um以下的颗粒）要比水泥多23倍以上（3um以下颗粒希望达到3040以上）；作用填充水泥颗粒间的空隙，降低孔隙率，提高混凝土的密实性。,这里也说明一个道理：无论水泥颗粒组成如何，只要有相应的掺合料及其配套技术，均可改善水泥的颗粒组成，配制出好的混凝土。这就是分别粉磨和掺合料校正工艺的基本原理。目前中国混凝土行业尚未到此阶段！尚依赖于水泥的原有级配。,1,1*,3,3*,10,12,10*,12*,粗掺合料：堆积空隙率增大，饱和点掺量增大，饱和点Marsh时间延长,细掺合料：堆积空隙率减小，饱和点掺量下降，饱和点Marsh时间缩短,掺合料的校正作用,生产中实现水泥颗粒分布优化的技术措施：a）粉磨工艺流程开流磨：追求的是35um以下的颗粒含量较小，颗粒分布较宽，堆积密度较大的颗粒组成。经多家企业生产实践证明，磨内筛分的高细磨（采用微球、微锻作为研磨仓的研磨体）效果较好。闭路磨：颗粒分布较窄，堆积密度较小。在一般闭路磨系统上，可在一定程度上通过选粉效率与循环负荷的调整来调整颗粒分布；也可通过调整粉磨物料易磨性差异来调整颗粒分布。,生产中实现水泥颗粒分布优化的技术措施b)比表面积控制：42.5等级的水泥控制360380m2/kgc)细度：0.08mm筛余12，0.045mm筛余1014。相同比表面积条件下，0.045mm筛余过小，颗粒分布越集中，水泥早期强度低，28天强度高，标准稠度大，流动性差，与外加剂相容性差，凝结时间长，干燥收缩大；0.045mm筛余过大，颗粒分布分散，28天强度较低，对资源是一种浪费，流动性经时损失较大。d)n1,三、石膏及混合的优化,石膏品种与掺量的优化（1）硬石膏、二水石膏、工业石膏的实验评价。（2）选择结晶水含量较高的优质石膏，带入过多的泥质，对水泥性能不利；（3）在满足凝结时间与强度性能的要求下，适当提高水泥中SO3含量有利于改善水泥与外加剂的相容性，减少流动性能的经时损失，降低水泥砂浆或净浆干燥收缩率。,混合材品种与掺量的优化,石灰石矿渣粉煤灰细磨粉煤灰自身需水量小，又有利于改善水泥颗粒分布的混合材对改善相容性有利，石灰石对早期强度有利，矿渣水化活性最强，对提高强度最有利。,石灰石,基准,矿渣,粉煤灰,细磨粉煤灰,注意易磨性的搭配,四、结语,（1）优质水泥的品质单从水泥国标的