《陝西煤炭雜誌》2023年第二期
1比表面積粒度分布顆粒形貌及堆積密度
1．1水泥的比表面積、粒度分布細度測定:目前使用最多的描述粉體總體粗細程度的特徵引數是比表面積和篩餘百分率，前者是指單位質量粉體所具有的表面積，它能夠綜合地反映粉體顆粒的粗細程度，後者表示水泥顆粒整體的粗細程度。同時，表面積本身還具有表面能的意義，即比表面積越大，表示粉磨消耗的能越多。
比表面積與粒徑的變化規律相反:比表面積越大，其顆粒群的平均粒度越小，粉體就越細。水泥的比表面積按勃氏法測定。
結果見表2。顆粒分布:粉磨工藝的不同，對成品的顆粒分布影響很大。
本文採用雷射顆粒分析儀測得水泥顆粒分布結果如表3。均勻性係數:運用雷射顆粒分析儀對6種水泥樣品的顆粒級配進行測定，並通過ｒosin-ｒammler經驗分布表達，作出ｒosin-ｒammlerbennet圖(簡稱ｒ．ｒ．b．圖)。
並按照ｒｒb粒度分析圖，可得各水泥的均勻性係數及特徵粒徑de值，列於表4。結果分析:①ⅰb號樣品比表面積大，顆粒分布窄，＞63μm的顆粒很少，佔6．19%，3～30μm以下的顆粒較多較集中，佔58．38%;ⅰk號樣品比表面積小，顆粒分布寬，＞63μm的顆粒很多，佔10．87%，3～30μm的顆粒卻只有51．13%。
ⅰb的均勻性係數高於ⅰk，特徵粒徑小;②ⅱb號樣品比表面積大，大於63μm的顆粒只有2．85%，3～30μm的顆粒較多，為63．04%，且其5μm以下的顆粒佔22．74%，顆粒較集中;ⅱk號樣品比表面積小，大於63μm的顆粒有9．10%，3～30μm的顆粒佔52．43%，相對較少，5μm以下的顆粒佔24．62%，顆粒分布較分散。ⅱb的均勻性係數高，特徵粒徑小;③n值越小，顆粒粒徑分布越寬，顆粒大小越不均勻，粉體的堆積密度越高。圈流粉磨的水泥比開流粉磨的水泥粒度分布集中，大於63μm和小於5μm以下的顆粒減少，5～30μm的顆粒增多。
1．2水泥顆粒形貌傳統的比較常用的顆粒特徵分析方法如勃氏透氣法、篩分析法及顯微鏡法等，這些方法只能單獨測量顆粒群某一特徵，且只能獲得測量的二維結構資訊，其在分析顆粒群整體特徵方面，有一定的侷限性。本文除了採用掃瞄電鏡觀察顆粒形貌的顯微鏡法外，還選用了影象分析儀為分析手段，同時與光學顯微鏡、攝像機等相結合，對水泥顆粒的圓度、長短徑之比、分數維和粗糙度進行定量體視學研究。水泥顆粒幾何特徵測試原理和方法:
根據定量體視學原理採用quantimet600影象分析儀對水泥顆粒群的多方面幾何資訊進行研究。定量體視學是通過測量和計算材料的二維結構來定量推斷其三維結構特徵的一種外推方法，是一種統計復原方法。而quantimet600影象分析儀正是基於這一原理，綜合與光密度成比例的資訊，將資訊資料化為影象元素(或畫素)，按得到的影象灰度及色彩對其進行處理。
影象分析主要包括對影象的尺寸、數量、形貌、位置和密度等進行定量分析及計算。其主要測試引數包括表徵顆粒群顆粒尺度的引數和表徵顆粒群形狀的引數。試驗結果:
由表5中所示試驗結果可知，開流磨水泥的圓形係數高，粗糙度小;圈流磨水泥的圓形係數小，粗糙度大。圓形係數越高，顆粒越圓，顆粒形貌就越好。已有文獻證明水泥顆粒分數維越大，流動性越小。
水泥顆粒圓形係數越大，就越接近球形，表面就越光滑，顆粒之間的摩擦阻力就越小，這對水泥的密實堆積和標準稠度需水量都有益。掃瞄電鏡下水泥顆粒形貌:將這些水泥樣品在1000倍掃瞄電鏡下，逐一觀察並拍攝了顆粒形貌**。
由水泥顆粒形貌**觀察到的結果可知，開流粉磨系統磨製的水泥，細顆粒較多，且顆粒較圓滑、稜角少;圈流磨磨製的水泥樣品顆粒，形貌略差，稜角較多。
1．3堆積密度水泥粉狀顆粒堆積密度，反映單位體積物料緊密堆積時的密實程度。假想漿體中水泥顆粒表面包裹一層水膜，將其看作乙個復合顆粒。由水泥漿體中粉體顆粒堆積模型示意圖可以看出，水泥乾粉顆粒堆積密度越大，物料越緊密，孔隙越小。
有資料指出，在相同水化深度下，孔隙率與粉狀顆粒堆積密度呈線性關係。當水化深度較低時(早期)，堆積是主要的，水化程度是次要的。因此水泥顆粒的密實堆積對水泥早期強度具有一定的影響。
由於試驗方法和試驗容器對密實堆積的測試結果有一定的影響，本文採用以下兩種方法測定水泥的堆積密度。①將物料放入直徑4cm的200ml量筒中，先用振動台振動2min，然後手工反覆礅擊，直至礅擊200次量筒內物料下沉量小於1ml，最後用天平(感量0．1g)稱量，得到物料的堆積密度;②選用400ml的容量筒，選用對筒壁敲擊200次的方法進行測定堆積密度。兩種試驗方法測得的資料均按相關公式計算，試驗結果見表6。
表6水泥的堆積密度(gcm－3)試樣編號ⅰbⅰkⅱbⅱk堆積密度方法一1．521．571．491．56方法二1．3951．4491．3841．432由表3～6所示，使用兩種方法測試結果的規律是相同的，開流磨磨製的水泥由於顆粒分布寬，且圓度高，顆粒均勻性係數小，密實堆積的孔隙率小，顆粒間相互填充堆積緊密，密實容重大;圈流磨水泥顆粒分布較窄，圓度小，顆粒較均勻，密實堆積的孔隙率大，密實容重小。
2結論(1)選用不同的粉磨系統對水泥顆粒分布產生不同的影響。當選用圈流磨時，水泥顆粒分布較集中，大於63μm和小於5μm以下的顆粒較少，0～30μm的顆粒明顯增多，顆粒較均勻;當選用開流粉磨系統時，顆粒分布比較寬，0～30μm的顆粒較少，顆粒均勻係數小。(2)不同的粉磨系統可以改變水泥的顆粒形貌。
圈流磨生產的水泥圓形係數小，粗糙度大;開流磨水泥的圓形係數高，粗糙度小。(3)在電鏡下觀察，圈流磨磨製的水泥樣品顆粒形貌略差，稜角較多;開流磨磨製的水泥，細顆粒較多，且顆粒較圓滑、稜角少。(4)水泥粉體的密實堆積受粉磨工藝的影響明顯，由於粉磨工藝造成水泥顆粒分布和顆粒形貌的差異，使得圈流磨密實容重小於開流磨的水泥。
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