一种定量表征水泥最紧密堆积程度的方法与流程

1.本发明涉及涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种定量表征水泥最紧密堆积程度的方法。


背景技术：

2.紧密堆积理论对混凝土配合比设计的优化有着重要的意义，采用紧密堆积理论优化的混凝土配合比设计兼具实用性和经济性两方面的优势,，可以提高混合颗粒的堆积密度，提高水泥性能。
3.中国发明专利公开号cn201110115790.4公布了一种水泥浆体堆积密度及孔隙率的测试方法及装置，将水泥试样装入的量筒内,在真空状态下,检测水泥试样的体积,再滴加水进量筒,等液面稳定后,量取水泥浆体体积及水泥浆体与水的总体积,根据量筒的重量、含水泥试样的量筒的重量、含水泥和水的量筒的总重量、水泥浆体体积、水泥浆体与水的总体积计算得到水泥浆体堆积密度及孔隙率,该装置包括真空装置、量筒及医用输液管；该技术方案利用堆积密度来评估水泥颗粒级配的优劣，但未建立水泥的颗粒堆积与fuller(最紧密堆积曲线)曲线的差异程度，无法准确的表征水泥级配的优劣。
4.因此，如何建立一种快速有效的方法对不同配比混合料的堆积密度进行表征，得到最紧密堆积的配比，节约生产成本，增加水泥强度，进而降低水泥碳排放是目前急需突破的一个方向。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种定量表征水泥最紧密堆积程度的方法，可以快速有效地测试不同品种水泥浆体的堆积密度，得到较理想的复合水泥的配伍组成,降低水泥生产过程中的能源消耗并可提高粉煤灰、矿渣粉和钢渣粉等工业废弃物的利用率。
6.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
7.本发明提供的一种定量表征水泥最紧密堆积程度的方法,包括以下步骤：
8.s1、将所选水泥进行激光粒度测试并按照粒级进行粒径筛选划分区间；
9.s2、分别计算不同粒径区间的水泥占比a；
10.s3、根据fuller曲线分别计算不同粒径区间的最优配比b；
11.s4、根据差异系数计算公式得出差异系数，将不同配方的水泥差异系数进行比较，差异系数最小的配方为水泥最紧密堆积配方。
12.进一步地，所述水泥为p
·
c42.5水泥、p
·
c52.5水泥、m32.5水泥、p
·
o42.5水泥、p
·
ii42.5水泥中的一种或多种。
13.进一步地，所述粒径区间划分为0～5μm，5～10μm，10～20μm，20～30μm，30～45μm，45～60μm，60～80μm 7个区间。
14.进一步地，所述步骤s2中，计算不同粒径区间水泥占比a的方法为：根据每个不同粒径区间的水泥颗粒重量与所选水泥重量比例得出，所述不同粒径区间水泥占比之和为1。
15.进一步地，所述步骤s3中，计算不同粒径区间最优配比b的方法为：对不同的粒径选择fuller曲线上对应的比例为不同粒径区间的最优配比b，所述不同粒径区间最优配比之和为1。
16.进一步地，所述步骤s4中，差异系数y计算公式为：
17.y＝[∑(a
n-bn)2]
0.5
；
[0018]
其中，an为水泥在某一个粒径区间的占比，bn为fuller曲线在某一个粒径区间的占比。
[0019]
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
[0020]
(1)本发明提供的一种定量表征水泥最紧密堆积程度的方法，将水泥的粒径分布与fuller曲线(最紧密堆积曲线)颗粒分布进行比对，并建立差异化系数来表征水泥配方的级配的优劣程度，能够准确的表征水泥级配的优劣，对水泥配方的优化具有重要意义。
[0021]
(2)本发明提供的一种定量表征水泥最紧密堆积程度的方法，通过本技术方案可计算得到较理想的复合水泥的配比组成,降低水泥生产过程中的能源消耗并可提高粉煤灰、矿渣粉和钢渣粉等工业废弃物的利用率
具体实施方式
[0022]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0023]
本发明提供的一种定量表征水泥最紧密堆积程度的方法,包括以下步骤：
[0024]
s1、将所选水泥进行激光粒度测试并按照粒级进行粒径筛选划分区间：所述粒径区间划分为0～5μm，5～10μm，10～20μm，20～30μm，30～45μm，45～60μm，60～80μm 7个区间；
[0025]
s2、分别计算不同粒径区间的水泥占比a，根据每个不同粒径区间的水泥颗粒重量与所选水泥重量比例得出各粒径区间水泥占比a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7，所述不同粒径区间水泥占比之和为1；
[0026]
s3、根据fuller曲线分别计算不同粒径区间的最优配比b，根据fuller曲线所在的二维坐标系及fuller曲线公式：
[0027][0028]
对不同的粒径选择fuller曲线上对应的比例为不同粒径区间的最优配比b1，b2，b3，b4，b5，b6，b7，所述不同粒径区间水泥占比之和为1；
[0029]
s4、根据差异系数计算公式得出差异系数，将不同配方的水泥差异系数进行比较，差异系数最小的配方为水泥最紧密堆积配方。
[0030]
进一步地，所述水泥为p
·
c42.5水泥、p
·
c52.5水泥、m32.5水泥、p
·
o42.5水泥、p
·
ii42.5水泥中的一种或多种。
[0031]
进一步地，所述步骤s4中，差异系数y计算公式为：
[0032]
y＝[∑(a
n-bn)2]
0.5
；
[0033]
其中，an为水泥在某一个粒径区间的占比，bn为fuller曲线在某一个粒径区间的占比。
[0034]
实验1：对广州某水泥厂p
·
c42.5水泥配方进行评估
[0035]
1.1各水泥配方偏差值计算
[0036]
s1、将所选水泥进行激光粒度测试并按照粒级进行粒径筛选划分区间：将水泥粒径划分为0～5μm，5～10μm，10～20μm，20～30μm，30～45μm，45～60μm，60～80μm 7个区间；
[0037]
s2、分别计算不同粒径区间的水泥占比，结果如表1所示：
[0038]
粒径区间0～5μm5～10μm10～20μm20～30μm30～45μm45～60μm60～80μm配方1配比0.280.30.130.130.10.060配方2配比0.360.20.110.120.10.050.06配方3配比0.420.220.130.120.060.030.02
[0039]
s3、根据fuller曲线分别计算不同粒径区间的最优配比，结果如表2所示：
[0040]
粒径区间0～55～1010～2020～3030～4545～6060～80最优配比0.330.120.150.100.070.100.13
[0041]
s4、根据差异系数计算公式得出差异系数，将不同配方的水泥差异系数进行比较：
[0042]
计算得出各差异系数为：
[0043]
配方1差异系数y1＝0.24；
[0044]
配方2差异系数y2＝0.13；
[0045]
配方3差异系数y3＝0.19；
[0046]
1.2性能测试
[0047]
将配方1记为1#水泥，配方2记为2#水泥，配方3记为3#水泥，分别对三种配方进行强度及流动度测试，结果如表1所示：
[0048]
表1水泥强度及流动度数据
[0049] 3d强度28d强度流动度配方124mpa47mpa180mm配方227mpa52mpa237mm配方325mpa49mpa220mm
[0050]
由表1可知，水泥3d强度数据：2#》3#》1#,28d强度数据：2#》3#》1#，流动度：2#》3#》1#，结果与差异系数相符。
[0051]
实验例2：对广州某水泥厂p
·
c42.5水泥配方进行优化配制
[0052]
2.1配方优化
[0053]
对广州某水泥厂p
·
c42.5水泥进行激光粒度测试，分布结果如下：
[0054]
粒径区间0～55～1010～2020～3030～4545～6060～80配方1配比0.250.280.160.130.120.060
[0055]
经计算得知其分布差异系数为r＝0.23；通过分析可知，该水泥配方的5～10μm的颗粒较多，45～60μm的颗粒较少，向该配方中掺入5％比表280kg/m2(多数为45～60μm颗粒)的非活性混合材最为配方2配比，计算得出配方2的r值为0.18。
[0056]
2.2性能测试
[0057]
将配方1的水泥记为1#水泥，将改进后的配方记为2#水泥，分别对两种配方进行强度及流动度测试，结果如表2所示：
[0058]
表2水泥强度及流动度数据
[0059] 3d强度28d强度流动度配方124mpa47mpa180mm配方228mpa52mpa230mm
[0060]
由表2可知，水泥3d强度数据：2#》1#,28d强度数据：2#》1#，流动度：2#》1#，其测试结果与差异系数相符。
[0061]
本发明根据fuller曲线颗粒分布与水泥粒径分布进行比对，可以对水泥进行有针对性的配制，节约熟料的用量，不仅可以降低水泥的成本，也可以降低水泥的碳排放量。
[0062]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。