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激光粒度儀在水泥粒度檢測與性能分析中的應用前景
2019.10.12   點擊353次

沈興志1、張廣田1、韓洪偉2

1 珠海歐美克儀器有限公司;1河北建研科技有限公司; 2河北建研工程技術有限公司

摘要:

現代對于水泥的粒度測試在標準上一般只有勃氏比表面積法,篩析法,本文結合現代常用的粒度分析儀器——激光粒度分析儀,對同一標號水泥的的樣品做了比較,發現激光粒度分析儀更能適應現代水泥粒度分析的要求。本文同時對不同顆粒分布的水泥,其標準稠度,用水量,和強度做了比照驗證。

關鍵詞:水泥、高性能混凝土、粒度、顆粒級配、激光粒度分析

Application prospect of laser particle size analyzer in cement

 grain detection and performance analysis

Abstract:Modern for cement particle size measurement in the standard general only Blaine specific surface area method, sieve analysis method, this paper combines the granularity of the commonly used in modern instrumental analysis, laser particle size analyzer, samples of cement of the same grade of do the comparison found that the laser particle size analyzer can adapt to the requirements of modern cement particle size analysis. In this paper, the standard consistency of cement with different particle distribution is verified by comparison with the amount of water and strength..

Keyworld:cement, high performance concrete, particle size, particle gradation, laser particle size analysis

0. 引言

水泥是國民經濟建設的基礎原材料,針對不同用途,水泥的粒度(顆粒級配)對最終混凝土商品的耐久性、適用性、強度,以及其施工性和經濟性是起著重要影響的關鍵因素,水泥的質量與工程質量有著密切的關系。高性能混凝土在現代建筑工業中發揮了重要的作用,對于高速鐵路,大跨度橋梁以及超高建筑物建設起到了及其重要的意義。

在高性能混凝土配置過程中,由于水泥的礦物組成和水泥顆粒粒度的分布差別導致了混凝土的性質產生了較大的差異。市場對水泥粒度的快速、簡便、精確地檢測有著廣泛的需求。傳統的勃氏比表面積法和篩析法可以獲得水泥整體粗細和部分不同粒徑段的信息,現代常用的粒度分析儀器——激光粒度分析儀,其粒度分析具有動態范圍大,粒徑分級詳細,測試速度快,操作方便,重復性好等優點,干法激光粒度儀可以作為先進的水泥企業日常測試儀器。

本文采用珠海歐美克LS-C(IIA)激光粒度儀,對不同廠家的同一標號水泥樣品做了比較,獲取其粒度分布信息,與傳統的勃氏比表面積法和篩析法結果進行對比,并以水泥標準稠度需水量、凝結時間和強度測試來進行驗證。

1. 實驗原理

1.1 勃氏比表面積

勃氏比表面積法采用一定量的水泥粉末,主要依據一定量的氣體通過具有固定厚度的水泥層,水泥的孔隙率固定,氣體所受水泥層阻力不同而引起流速的變化來進行測定。在固定空隙率的水泥層中,其空隙的大小和數量是顆粒尺寸的函數,同時也影響了通過水泥層的氣流速度。

1.2篩析法

稱取一定量的水泥,測其通過一定尺寸的篩孔的篩子,經過一定時間后,測其篩子上的篩余量,篩余量越大,那么大于該篩孔的顆粒越多。本實驗用的是45微米的方孔篩。

1.3激光粒度儀法

激光粒度儀的原理是不同的水泥顆粒大小對光的散射光能分布不同的原理來進行粒度測定的。光線在傳播中碰到細小顆粒時,會發生散射現象,顆粒越小 ,散射光散射角越大。散射光的光能分布與顆粒大小之間的定量關系可以用 “Mie散射理論 ”或“Fraunhofer 衍射理論 ”來描述。

2.實驗所用的儀器及原材料

P·O 42.5 品牌A水泥,P·O 42.5 品牌B水泥,勃氏比表面積儀,負壓篩,歐美克干法激光粒度分析儀

3.實驗結果數據與分析

表格 1 水泥比表面積與篩余量測試結果

圖 1 品牌A水泥粒度分析圖 

 

表格 2品牌A水泥粒度分析

 

圖 2  品牌B水泥粒度分析圖

 

表 3 品牌B水泥粒度分析

 

從表1中及表2中可以看出品牌A水泥的1μm的顆粒含量為2.67%,品牌B水泥的為2.82%. 2-3μm品牌A水泥為11.06%,品牌B水泥為11.55%。3-32μm品牌A水泥為80.11%,品牌B水泥為77.63%。≥80μm,品牌A水泥約為0.01%,品牌B水泥約為0.02%。32-80μm的顆粒品牌A為19.88%,品牌B水泥為22.35%。≥45μm的含量品牌A水泥大約為2%,品牌B水泥大約為2.9%。

表格 4  水泥標準稠度需水量與凝結時間測試結果           

表格 5  水泥強度測試結果   

從上述實驗結果對比可以得出,由于品牌A水泥在1μm的顆粒含量略大與品牌B水泥含量,由于1μm的顆粒及小,在水泥和水拌合的時候就可以完全水化,使得品牌B水泥的標準稠度需水量大于品牌A水泥的標準稠度需水量,初凝時間短。早期強度和標準稠度需水量的實驗結果與粒度分析結果一致。2-3μm的顆粒中,品牌A水泥要大于品牌B水泥的顆粒含量,使得水泥3天早期強度比較高。3-32μm中品牌A水泥顆粒的含量高于品牌B水泥顆粒的含量。使得7天,28天強度品牌A水泥的強度高于品牌B水泥。32μm 以上顆粒,尤其是 65μm以上顆粒水化率較低,是對熟料的浪費,兩者的含量中,品牌B水泥含量稍高一些。使得標準稠度需水量略有些提高。以上的顆粒粒度分析和實際實驗結果一致。在激光粒度儀測試與比表面積法和篩析法的比較中,比表面積測試結果兩者接近,無法明確的顯示出兩種水泥的優劣,而負壓篩析法的出的結果與激光粒度儀測試結果一致。

4.結論

1). 激光粒度儀在測試水泥負壓篩篩余量的時候,結果非常一致,可以進行取代。

2). 激光粒度儀測試結果與比表面積法測試具有更多信息和更加明顯的數據值,用來比較水泥性能具有較好的優勢。與此同時,利用粒度分析儀測試步驟簡單,分析快速。

3). 激光粒度儀測試粒度的分布可以對水泥的標準稠度,初終凝時間,早期強度,后期強度有預測作用,而且結果與預測一致。并且粒度數據對粉磨系統調整的有一定指導作用,為生產出性能較好的水泥有一定指導作用。

參考文獻:

1、張福根,郭華,徐薛雁. 水泥粒度(顆粒級配)測試方法及應用. 粒度測量基礎理論與研究論文集,論文九.

2、李鼎. 水泥企業水泥粉體顆粒級配的激光粒度測試與數據分析[J]. 福建建材,2006,01:20-24.

3、牛占,李靜,和瑞莉,吉俊峰. 篩法/激光粒度儀法接序測定全樣泥沙級配的調整處理[J]. 水文,2006,01:72-75.

4、梁國標,李新衡,王燕民. 激光粒度測量的應用與前景[J]. 材料導報,2006,04:90-93.

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