目前，國內(nèi)外許多水泥企業(yè)都面臨著水泥工作性能差的問題，這直接關系到水泥的銷售和企業(yè)的經(jīng)濟效益，阻礙了水泥和混凝土工業(yè)的發(fā)展。水泥的工作性能問題已經(jīng)引起了越來越多業(yè)內(nèi)人士的關注，而水泥凈漿的流變性又是其工作性一個重要方面。本文就礦渣和熟料的比表面積對水泥凈漿流變性的影響進行了研究，同時考察了其強度、凝結(jié)時間、標準稠度用水量等指標，供參考。

　　1 試樣的制備及試驗方法
　　1.1 試樣的制備
　　1)原材料
　　熟料和礦渣均取自冀東水泥廠，其化學成分見表1和表2，熟料礦物組成和率值見表3。

表1 熟料的化學成分%

表2 礦渣的化學成分%

表3 熟料的礦物組成與率值

　　2) 水泥的制備
　　固定水泥的配比(熟料65％,礦渣30％,石膏5％)和礦渣的比表面積(300m2/kg)，與不同比表面積的熟料(見表4)混合均勻，制備成不同的水泥試樣。另外,以相同方法制備不同比表面積礦渣的水泥試樣(固定熟料的比表面積為330m2/kg)。熟料和礦渣的比表面積見表4。

表4 熟料和礦渣比表面積 m²/kg

　　1.2 試驗方法
　　1) Marsh筒法
　　凈漿水灰比為0.4，水泥用量為400g。用凈漿攪拌機攪拌2min后，再人工攪拌2min，然后將凈漿加入Marsh筒內(nèi)，筒出口用玻璃板控制漿體的流出，抽玻璃板的同時用秒表計時，測量漿體流滿200mL容量瓶所用的時間。

　　2)微型坍落度筒法
　　按照GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》的規(guī)定進行。將剛測完Marsh時間的水泥凈漿倒人微型坍落度筒內(nèi)，按照標準規(guī)定進行操作，測量凈漿的擴展直徑。

　　2 試驗結(jié)果及分析
　　2.1 熟料和礦渣的比表面積對水泥漿體流變性的影響
　　1) 熟料
　　熟料比表面積對水泥凈漿流動度和水泥凈漿Marsh時間的影響分別見圖1和圖2。

圖1  熟料比表面積對水泥凈漿流動度的影響

圖2  熟料比表面積對水泥凈漿Marsh時間的影響

　　由圖l和圖2可見，隨著熟料比表面積的增大，水泥凈漿流動度降低，Marsh時間增大。當熟料比表面積為468m2/kg時，凈漿流動度已經(jīng)很小，而此時的Marsh時間已無法測量(試驗中未測量)，即漿體的流變性已經(jīng)很差。這說明水泥凈漿的流變性隨熟料比表面積的增大而明顯降低。

　　在試驗條件下，水泥凈漿流動度L、Marsh時間T與熟料比表面積S之間的數(shù)量關系為：

　　L_熟料,5min=147-0.193(S-209)                (1)
　　L_熟料,30min=121-0.147(S-265)               (2)
　　L_熟料,60min=115-0.148(S-265)               (3)
　　T_熟料,60min=24.3+1.24(S-209)               (4)

　　2) 礦渣
　　礦渣比表面積對水泥凈漿流動度和水泥凈漿Marsh時間的影響分別見圖3和圖4。

　　由圖3和圖4可見，隨著礦渣比表面積的增大，凈漿流動度減小，Marsh時間增大，水泥漿體流變性降低。

　　在試驗條件下，漿體流動度L、Marsh時間T與礦渣比表面積S也呈線性關系：

　　L_礦渣,5min=121-0.047(S-326)               (5)
　　L_礦渣,30min=110-0.041(S-326)             (6)
　　L_礦渣,60min=92-0.040(S-326)               (7)
　　T_礦渣,60min =85+(S-272)                  　 (8)

圖3  礦渣比表面積對水泥凈漿流動度的影響

圖4  礦渣比表面積對水泥凈漿Marsh時間的影響

　　3) 試驗結(jié)果分析
　　從水化反應的角度來看，不管是熟料或者礦渣，比表面積越大，顆粒缺陷越多，配制的水泥活性越大，水化速度越快，水化初期形成的水化產(chǎn)物越多，這些水化產(chǎn)物相互搭接，提高了漿體黏度，增大了剪切應力，使得水泥漿體流變性變差；其次，從表面物理作用的角度來看，比表面積越大，比表面能也越大，導致表面吸附水量大，因而降低了水泥漿體流變性。所以，上面的試驗結(jié)果無論是熟料還是礦渣，隨著比表面積的增大，水泥漿體流變性都降低。

　　而對于熟料和礦渣，這兩種作用的大小又有所區(qū)別。熟料比表面積每增大50m²/kg，5min之前漿體流動度降低了約10mm，5min之后漿體流動度降低了約7.4mm；礦渣比表面積每增大50m²/kg，5min之前漿體流動度降低了約2.4mm，5min之后漿體流動度降低了約2mm。即熟料比表面積對水泥漿體流變性的影響遠大于礦渣比表面積的影響。這是因為熟料本身水化很快，因此比表面積增大時，前一種作用(水化反應)更明顯；礦渣本身水化極其緩慢，隨著比表面積的增大，雖然水化速度也有所加快，但對水化反應的加快作用遠不如熟料大，主要是后一種作用對漿體的流變性產(chǎn)生影響。因此，熟料比表面積對水泥漿體流變性的影響要大于礦渣比表面積的影響。

　　2.2 優(yōu)選樣的強度、凝結(jié)時間和標準稠度用水量
　　為了增強研究的實用性，這里從前面的試驗中選出幾組流變性較好的試樣，做強度試驗，驗證強度是否合格，并進一步作了凝結(jié)時間、標準稠度用水量試驗，為企業(yè)生產(chǎn)提供更多的參考數(shù)據(jù)，見表5。在試驗中，抗壓強度為凈漿小試體強度，試體規(guī)格為3cm×3cm×5cm，水灰比0.26，標準養(yǎng)護。

　　表5 優(yōu)選樣的凝結(jié)時間、標準稠度用水量和抗壓強度

　　從表5的結(jié)果可見，優(yōu)選樣的凝結(jié)時間和標準稠度用水量與前面的凈漿流變性測試結(jié)果基本一致。而水泥強度與流變性的關系如下：U3與U1相比，礦渣比表面積由272m²/kg增大到326m/kg，3d抗壓強度提高了5.6%，28d抗壓強度提高了5.9%；而對應的30min流動度降低了8.2%。U3與U2相比，熟料的比表面積由265m²/kg增大到329m²/kg，3d抗壓強度提高了9.6%，28d抗壓強度提高了11.4%；而對應的30min流動度降低了11.8%。

　　以上數(shù)據(jù)分析顯示了強度、流變性與物料的比表面積的關系：當水泥的強度合格，而流變性較差時，可優(yōu)先考慮減小熟料的比表面積。

　　3  結(jié)論
　　在試驗條件下，水泥凈漿流動度與熟料、礦渣比表面積呈線性負相關關系：熟料比表面積每增大50m²/kg，5min之前凈漿流動度降低了約10mm，5min之后凈漿流動度降低了約7.4mm；礦渣比表面積每增大50m²/kg，5min之前凈漿流動度降低了約2.4mm，5min之后凈漿流動度降低了約2mm。即熟料比表面積對水泥凈漿流變性的影響遠大于礦渣比表面積的影響。故當水泥的強度合格，而流變性較差時，可優(yōu)先考慮減小熟料的比表面積。