概念
水泥細度是指水泥顆粒總體的粗細程度。水泥顆粒越細,與水發生反應的表面積越大,因而水化反應速度較快,而且較完全,早期強度也越高,但在空氣中硬化收縮性較大,成本也較高。如水泥顆粒過粗則不利於水泥活性的發揮。一般認為水泥顆粒小於40μm(0.04mm)時,才具有較高的活性,大於100μm(0.1mm)活性就很小了。
矽酸鹽水泥細度用比表面積表示。比表面積是水泥單位質量的總表面積(m2/kg)。國家標準(GB175-1999)規定,矽酸鹽水泥比表面積應大於300m2/kg。
水泥細度是表示水泥被磨細的程度或水泥分散度的指標。通常,水泥是由諸多級配的水泥顆粒組成的。水泥顆粒級配的結構對水泥的水化硬化速度、需水量、和易性、放熱速度、特別是對強度有很大的影響。在一般條件下,水泥顆粒在0~10微米時,水化最快,在3~30微米時,水泥的活性最大,大於60微米時,活性較小,水化緩慢,大於90微米時,只能進行表面水化,只起到微集料的作用。所以,在一般條件下,為了較好地發揮水泥的膠凝性能,提高水泥的早期強度,就必須提高水泥細度,增加3~30微米的級配比例。但必須注意,水泥細度過細,比表面積過大,小於3微米的顆粒太多,水泥的需水量就偏大,將使硬化水泥漿體因水分過多引起孔隙率增加而降低強度。同時,水泥細度過細,亦將影響水泥的其它性能,如儲存期水泥活性下降較快,水泥的需水性較大,水泥製品的收縮增大,抗凍性降低等。另外,水泥過細將顯著影響水泥磨的性能發揮,使產量降低,電耗增高。所以,生產中必須合理控制水泥細度,使水泥具有合理的顆粒級配。
不同粉磨系統所生產的水泥的顆粒級配相差較大,開路粉磨系統的顆粒總體分布範圍比較寬,顆粒總體粒徑偏小,細粉含量高;閉路磨顆粒分布範圍窄,顆粒總體粒徑偏大,細粉含量偏少,粗粉含量多。
水泥中混合材的種類和摻量也會影響水泥的顆粒級配,摻石灰石、火山灰類易磨性好的混合材的水泥中細顆粒含量會增加。摻礦渣、磷渣等易磨性差的混合材的水泥中細顆粒含量較少。對摻不同混合材和摻量的水泥,所要求的顆粒級配也不相同。對於礦渣水泥,由於易磨性差,再加上提高粉磨細度可以顯著提高水泥強度,因此,通常要求磨細些,儘量提高微粉含量。而對於摻火山灰質混合材和石灰石的水泥,很容易產生微粉,使水泥比表面積提高,水泥需水量增加,而對水泥強度的提高又不多,所以,應儘量減少微粉含量。水泥顆粒級配到底應控制在什麼範圍內最好,沒有一成不變的答案,應該根據具體廠家的工藝情況和水泥性能要求決定。
測試方法及試驗步驟
國家標準規定:矽酸鹽水泥的細度用比表面積儀(勃氏)法測定;其餘五大水泥用篩析法測定。
水泥細度試驗分水篩法和負壓篩法兩種,如對兩種方法試驗結果有爭議時,以負壓篩法為準。矽酸鹽水泥細度用比表面積表示。
1 水篩法
1.1 主要儀器設備
1.1.1 水篩及篩座,水篩採用邊長為0.080mm的方孔銅絲篩網製成,篩框內徑125mm,高80mm。
1.1.2 噴頭,直徑55mm,面上均勻分布90個孔,孔徑0.5~0.7mm,噴頭安裝高度離篩網35~75mm為宜。
1.1.3 天平(稱量為100g,感量為0.05g),烘箱等。
1.2 試驗步驟
1.2.1 稱取已通過0.9mm方孔篩的試樣50g,倒入水篩內,立即用潔淨的自來水沖至大部分細粉通過,再將篩子置於篩座上,用水壓0.03~0.07MPa的噴頭連續沖洗3min。
1.2.2 將篩余物衝到篩的一邊,用少量的水將其全部沖移至蒸發皿內,沉澱後將水倒出。
1.2.3 將蒸發皿在烘箱中烘至恆重,稱量試樣的篩餘量,精確至0.1g。
1.3 結果計算
將篩餘量的質量克數乘以2即得篩余百分數,並以一次試驗結果作為檢驗結果。
2 負壓篩法
2.1 主要儀器設備
2.1.1 負壓篩。同樣採用邊長為0.080mm的方孔銅絲篩網製成,並附有透明的篩蓋,篩蓋與篩口應有良好的密封性。
2.1.2 負壓篩析儀。由篩座、負壓源及收塵器組成。
2.2 試驗步驟
2.2.1 檢查負壓篩析儀系統,調壓至4000~6000Pa範圍內。
2.2.2 稱取過篩的水泥試樣25g,置於潔淨的負壓篩中,蓋上篩蓋並放在篩座上。
2.2.3 啟動並連續篩析2min,在此期間如有試樣粘附於篩蓋,可輕輕敲擊使試樣落下。
2.2.4 篩畢取下,用天平稱量篩余物的質量(g),精確至0.1g。
2.3 結果計算
以篩餘量的質量克數乘以4,即得篩余百分數,並以一次檢驗所得結果作為鑑
定結果。
3.水泥比表面積測定
水泥比表面積測定原理是以一定量的空氣,透過具有一定空隙率和一定厚度的
壓實粉層時所受阻力不同而進行測定的。並採用已知比表面積的標準物料對儀器進行校正。
3.1 主要儀器
電動勃氏透氣比表面儀,分析天平(分度值為1mg)等。
3.2 試驗步驟
3.2.1 首先用已知密度、比表面積等參數的標準粉對儀器進行校正,用水銀排代法測粉料層的體積,同時須進行漏氣檢查。
3.2.2 根據所測試樣的密度和試料層體積等計算出試樣量,稱取烘乾備用的水泥試樣,製備粉料層。
3.2.3 進行透氣試驗,開動抽氣泵,使比表面儀壓力計中液面上升到一定高度,關閉鏇塞和氣泵,記錄壓力計中液面由指定高度下降至一定距離時的時間,同時記錄試驗溫度。
3.3 結果計算
當試驗時溫差≤3℃,且試樣與標準粉具有相同的孔隙率時,水泥比表面積S可按下式計算(精確至10cm2/g);
水泥比表面積應由二次試驗結果的平均值確定,如兩次試驗結果相差2%以上時,應重新試驗。並將結果換算成m2/kg為單位。
水泥比表面積和細度測定方法(ISO法)
1、引用國標
GB/T 8074-1987
2、操作步驟
1)水泥比表面積測定方法
詳見GB/T 8074-1987水泥比表面積測定方法、勃氏法(neq ASTMC204:1981)
影響比表面積測定的因素和注意事項
①搗實試樣時,在試樣放入圓筒後,按水平方向輕輕搖動,使試樣均勻分布在筒中(使表面成水平),然後再用搗器搗實。這樣製備的水泥層,空隙分布就比較均勻。
②對一般矽酸鹽水泥,空隙率為0.48±0.02(T-3議)和0.500±0.005(勃氏儀)。摻有軟質多孔混合材的水泥,過細的水泥以及密度小的物料,這個數值就需適當改變。在測定需要相互比較的物料時,空隙率改變不應太大,否則會影響試驗結果的可比性。
③比表面積計算公式中考慮了密度的因素,因此水泥影響試驗結果的可比性。
④測定前要檢查儀器的密封性,及時處理漏氣的地方,保證試驗過程中無漏氣。
⑤儀器的液面應保持在一定刻度,不在這個刻度時,要及時調整。
⑥墊在帶孔圓板上的濾紙大小應與圓筒內徑一致,不能太大,也不能太小。
⑦搗器搗實水泥層時,搗器的邊必須與圓筒上接觸,以保證料層達一定記度。
⑧抽氣時,要用閥控制進氣量讓液面徐徐上升,以免液體損失。
2)水泥細度檢驗方法(篩析法)
1)試驗前檢查水、水壓、噴頭、篩子、天平等是否符合要求,注意水中是否含有雜質。
2)按編號順序稱取樣品50g,精確至0.1g。
3)將稱好的樣品倒入篩內,立即用水沖,沖時將篩子傾斜轉動,既要避免
放水過大,把水泥濺出篩外,又要防止水泥鋪滿篩網。
4)大部分細粉衝掉後將篩子放在篩座上,用水壓0.05±0.02MPa的水噴頭連續沖洗三分鐘。
5)篩畢,取下篩子,用膠管從篩網的背面將篩余物衝到篩子的一邊。並慢慢把篩余物沖至蒸發皿中,等水泥顆粒全部沉澱後,小心倒出清水,放到電爐上烘、冷卻。
6)稱量篩余物精確到0.1g。並記錄。
7)試驗結束後對篩子要按規定進行清刷,放到規定擺放的位置。
式中:m-篩余物的質量,g;
m1-稱取試樣質量,g。
四、水泥膠砂流動度測定方法
1、引用國標
GB2419-94 水泥膠砂流動度測定方法
2、操作步驟
1)一次稱取水泥450g,標準砂1350g,水量按經驗預定的水灰比計算加大量。
2)將稱好的水泥和標準砂倒入攪拌鍋內,開動攪拌機,拌和5s後徐徐加水,20-30s加完,開動機器180±5s停車,將粘在葉片上的膠砂刮下,取下攪拌鍋。
3)在攪拌膠砂的同時將圓錐模、模磁、搗棒,跳桌玻璃台面用潮濕毛巾擦濕,放在台面中心上,爾後用濕毛巾蓋好。
4)將已拌和好的膠砂迅速地分兩層裝入圓錐模內,第一層裝至圓錐模高的三分之二處,用具刀在垂直兩上方向各劃實5次,再用圓柱搗棒自邊緣至中心均勻搗壓15次,沿圓錐模內經邊緣搗壓10次,往裡第二圈搗壓4次,中心搗1次,接著裝第二層膠砂,裝至高出圓錐模約2cm,同樣用餐刀各劃實5次,再用圓柱搗棒自邊緣至中心均勻搗壓10次,外圈7次,內圈3次,裝膠砂和搗壓時,要一手扶壓圓錐模,搗壓時務必勿使圓錐模移動。
5)搗壓完畢,取下模套,用餐刀將高出圓錐模的膠砂颳去,並抹平,抹平後將圓錐模向上徐徐提起,然後用手握手輪搖柄或啟動開關,以每秒鐘約一轉的速度,連續搖動30轉。
6)跳動完畢,用EP按檯面上垂直的十字方向測量水泥膠砂底部擴散直徑,取相垂直兩直徑平均值為該加水量時的水泥膠砂流動度結果。
7)水泥膠砂流動度的檢驗從加水拌和時算起,全過程在5min 內完成。