1 水泥粉体状态与控制方法

水泥颗粒是一种人工粒体，水泥的群体颗粒具有高比表面积(单位质量物质的二相界面面积)与多分散性(某一样品中每一颗粒都不尽相同)两大特征。

水泥粉体状态的一般表达：磨细程度(细度和比表面积)、颗粒分布和颗粒形貌。

1.1 水泥细度

水泥的粒度就是水泥的细度。水泥细度直接影响着水泥的凝结、水化、硬化和强度等一系列物理性能。

我国水泥标准规定水泥产品的细度80μm方孔筛筛余不得超过10%。控制细度的方法简单易行。在一定的粉磨工艺条件下，水泥强度与其细度有着一定关系。水泥的筛余量越小，表示水泥越细，强度越高。但用这一方法进行水泥质量控制还存在较多问题：

(1)当水泥磨得很细时，如80μm方孔筛筛余小于1%，控制意义就不大了。国外水泥普遍磨得很细，所以在国外水泥标准中几乎全部取消了这一指标。

(2)当粉磨工艺发生变化时，细度值也随之发生变化。如开流磨筛余值偏大，圈流磨筛余值偏小，有时很难根据细度来控制水泥强度。

(3)细度值是指0.08mm筛的筛余量，即水泥中≥80μm颗粒的含量(%)。众所周知，≥64μm的水泥颗粒的水化活性已很低了，所以用≥80μm颗粒含量的多少进行水泥质量控制，还不能全面反映水泥的真实活性。

1.2 水泥的平均粒度

在水泥粉磨过程中，不是均匀的单颗粒，而是包含不同粒径的颗粒体--粒群，所以在评述水泥细度时若只用筛余这一简单的表示方法，差不多有90%多的水泥颗粒都通过筛孔成了筛下物，然而这些筛下物的颗粒大小并不清楚，故筛余量相同时比表面积也会出现很悬殊的现象。

平均粒度有几种表示法，如算术平均直径、几何平均直径、调和平均直径等。

水泥颗粒的平均粒度是表征水泥颗粒体系的重要几何参数，但所能提供的粒度特性信息则非常有限，因为两个平均粒度相同的粒群，完全可能有不一样的粒度组成(颗粒级配)。

1.3水泥比表面积

国外水泥标准大多规定比表面积指标，一般都采用勃氏比表面积仪测定水泥比表面积。我国的硅酸盐水泥和熟料的国家标准规定已与国外标准一致。水泥比表面积与水泥性能之间存在着较好的关系。但用比表面积控制水泥质量时，主要还有下述两方面的不足：

(1)比表面积对水泥中细颗粒含量的多少反应很敏感，有时比表面积并不很高，但由于水泥颗粒级配合理，水泥强度却很高。

(2)掺有混合材料的水泥比表面积不能真实反映水泥的总外表面积，如掺有火山灰质混合材料，水泥比表面积往往会产生偏高现象。

1.4 水泥的颗粒级配(粒度分布)

众所周知，即使筛分细度相同或比表面积相近，水泥的性能有时也会表现出较大的差异，其原因是粒度分布可能不同(颗粒形状的因素也很重要)，因此研究水泥粒度的表征、探索其与水泥强度之间更精确的定量关系，有着非常重要的意义。

国内外长期试验研究证明，水泥颗粒级配是水泥性能的决定因素，目前比较公认的水泥最佳颗粒级配为：

3～32μm颗粒对强度的增长起主要作用，其粒度分布是连续的，总量应不低于65%;16～24μm的颗粒对水泥性能尤为重要，含量愈多愈好;小于3μm的细颗粒，易结团，不要超过10%;大于64μm的颗粒活性很小，最好没有。

此外，水泥粒度分布(颗粒级配)不当，还会影响水泥水化时的需水量(和易性)。若为了达到水泥砂浆的标准稠度而提高了用水量，则最终会降低硬化后的水泥或混凝土的强度。因此掌握水泥颗粒级配的指标是很重要的。

表示水泥粒度分布即颗粒级配的方法有列表法、作图法、矩阵法和函数法。

1.5水泥颗粒形貌

20世纪90年代，人们开始研究水泥颗粒形貌对水泥性能的影响。水泥颗粒如果放在电子显微镜下观察，它的形貌并不是圆的，犹如破碎堆积的石灰石，有棱角小的，有棱角大的，有片状的，有针状的。水泥颗粒的形貌与粉磨工艺有关。

水泥颗粒形貌通常用圆度系数(f)表示，圆形颗粒的圆度系数等于1，其它形状则都小于1。

国外水泥的圆度系数，大多在0.67左右。中国建材科学研究院测定的我国部分大、中型水泥企业水泥的圆度系数平均值为0.63，波动在0.51～0.73之间。同时在对水泥颗粒形貌的研究中还发现：水泥磨机的研磨能力愈强，f值愈大;高细磨水泥f最大;带辊压机预粉碎的磨机磨制的水泥f值也较大。

试验研究表明，将水泥颗粒的圆度系数由0.67提高到0.85时，水泥砂浆28d抗压强度可提高20%～30%。