1 水泥粉體狀態與控制方法

水泥顆粒是一種人工粒體，水泥的群體顆粒具有高比表面積(單位質量物質的二相界面面積)與多分散性(某一樣品中每一顆粒都不盡相同)兩大特征。

水泥粉體狀態的一般表達：磨細程度(細度和比表面積)、顆粒分布和顆粒形貌。

1.1 水泥細度

水泥的粒度就是水泥的細度。水泥細度直接影響著水泥的凝結、水化、硬化和強度等一系列物理性能。

我國水泥標準規定水泥產品的細度80μm方孔篩篩余不得超過10%。控制細度的方法簡單易行。在一定的粉磨工藝條件下，水泥強度與其細度有著一定關系。水泥的篩余量越小，表示水泥越細，強度越高。但用這一方法進行水泥質量控制還存在較多問題：

(1)當水泥磨得很細時，如80μm方孔篩篩余小于1%，控制意義就不大了。國外水泥普遍磨得很細，所以在國外水泥標準中幾乎全部取消了這一指標。

(2)當粉磨工藝發生變化時，細度值也隨之發生變化。如開流磨篩余值偏大，圈流磨篩余值偏小，有時很難根據細度來控制水泥強度。

(3)細度值是指0.08mm篩的篩余量，即水泥中≥80μm顆粒的含量(%)。眾所周知，≥64μm的水泥顆粒的水化活性已很低了，所以用≥80μm顆粒含量的多少進行水泥質量控制，還不能全面反映水泥的真實活性。

1.2 水泥的平均粒度

在水泥粉磨過程中，不是均勻的單顆粒，而是包含不同粒徑的顆粒體--粒群，所以在評述水泥細度時若只用篩余這一簡單的表示方法，差不多有90%多的水泥顆粒都通過篩孔成了篩下物，然而這些篩下物的顆粒大小并不清楚，故篩余量相同時比表面積也會出現很懸殊的現象。

平均粒度有幾種表示法，如算術平均直徑、幾何平均直徑、調和平均直徑等。

水泥顆粒的平均粒度是表征水泥顆粒體系的重要幾何參數，但所能提供的粒度特性信息則非常有限，因為兩個平均粒度相同的粒群，完全可能有不一樣的粒度組成(顆粒級配)。

1.3水泥比表面積

國外水泥標準大多規定比表面積指標，一般都采用勃氏比表面積儀測定水泥比表面積。我國的硅酸鹽水泥和熟料的國家標準規定已與國外標準一致。水泥比表面積與水泥性能之間存在著較好的關系。但用比表面積控制水泥質量時，主要還有下述兩方面的不足：

(1)比表面積對水泥中細顆粒含量的多少反應很敏感，有時比表面積并不很高，但由于水泥顆粒級配合理，水泥強度卻很高。

(2)摻有混合材料的水泥比表面積不能真實反映水泥的總外表面積，如摻有火山灰質混合材料，水泥比表面積往往會產生偏高現象。

1.4 水泥的顆粒級配(粒度分布)

眾所周知，即使篩分細度相同或比表面積相近，水泥的性能有時也會表現出較大的差異，其原因是粒度分布可能不同(顆粒形狀的因素也很重要)，因此研究水泥粒度的表征、探索其與水泥強度之間更精確的定量關系，有著非常重要的意義。

國內外長期試驗研究證明，水泥顆粒級配是水泥性能的決定因素，目前比較公認的水泥最佳顆粒級配為：

3～32μm顆粒對強度的增長起主要作用，其粒度分布是連續的，總量應不低于65%;16～24μm的顆粒對水泥性能尤為重要，含量愈多愈好;小于3μm的細顆粒，易結團，不要超過10%;大于64μm的顆粒活性很小，最好沒有。

此外，水泥粒度分布(顆粒級配)不當，還會影響水泥水化時的需水量(和易性)。若為了達到水泥砂漿的標準稠度而提高了用水量，則最終會降低硬化后的水泥或混凝土的強度。因此掌握水泥顆粒級配的指標是很重要的。

表示水泥粒度分布即顆粒級配的方法有列表法、作圖法、矩陣法和函數法。

1.5水泥顆粒形貌

20世紀90年代，人們開始研究水泥顆粒形貌對水泥性能的影響。水泥顆粒如果放在電子顯微鏡下觀察，它的形貌并不是圓的，猶如破碎堆積的石灰石，有棱角小的，有棱角大的，有片狀的，有針狀的。水泥顆粒的形貌與粉磨工藝有關。

水泥顆粒形貌通常用圓度系數(f)表示，圓形顆粒的圓度系數等于1，其它形狀則都小于1。

國外水泥的圓度系數，大多在0.67左右。中國建材科學研究院測定的我國部分大、中型水泥企業水泥的圓度系數平均值為0.63，波動在0.51～0.73之間。同時在對水泥顆粒形貌的研究中還發現：水泥磨機的研磨能力愈強，f值愈大;高細磨水泥f最大;帶輥壓機預粉碎的磨機磨制的水泥f值也較大。

試驗研究表明，將水泥顆粒的圓度系數由0.67提高到0.85時，水泥砂漿28d抗壓強度可提高20%～30%。