通用硅酸盐水泥性能的分形研究.pdf

2018年第4期
混凝土与水泥制品
2018No.4
4月
CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS
April
通用硅酸盐水泥性能的分形研究
郭伟2,秦鸿根,季锡贤1,水中和2
(1.东南大学材料科学与工程学院,南京21112珠海春禾新材料研究院有限公司,519000
摘要:水泥是水泥混凝土的重要组成材料之一,其性能对混凝土的工作性能、カ学性能和耐久性能有重要的影
。水泥的颗粒特征又是决定其性能的关键因素。本文采用激光粒度分析结合分形理论对6种通用硅酸盐水泥的性
能进行了评价。结果表明,水泥粒度分布的分形维数与水泥比表面积和中位粒径等有着良好的相关性,可以作为反映
水泥颗粒特征的综合性参数
关辖词:通用硅酸盐水泥;分形维数;比表面积;标准稠度用水量;抗压强度
Abstract: Cement is an important material of cement concrete, and the influence of its performance on the working
performance, mechanical property and durability of concrete is very mortant. The particle characteristics of cement have
important influence on performance of cement, The performance of 6 kinds of common portland cement is evaluated by
means of laser particle size analysis and fractal theory. The results show that the fractal dimension of the cement particle
ze distribution has a good correlation with the speeific surface area of cement and the median particle size, and can be
used as a comprehensive parameter to reflect the characteristies of cement particles
Key words: Common portland cement; Fractal dimension Specific surface area; Standard consistency water
consumption; Compressive strength
中图分类号:TU528.04文献标识码:A文章编号:1000-4637(2018)04-22-04
0前言
布、细度等密切相关,其颗粒的粒度分布是最重要
混凝土是当今最重要的土木工程材料之一,预的特性值之一,常常决定着水泥的物理和力学性
应力混凝土结构、以聚羧酸减水剂为代表的高性能能。本文采用激光粒度分析仪测试了6种不同通用
混凝土外加剂等混凝土工程技术的重大进步极大硅酸盐水泥的粒度分布,并结合分形理论对通用硅
地促进了经济的发展和社会的进步。高性能混凝土酸盐水泥的性能进行了评价。
(IHPC)、超高性能混凝土( UHPC)的基础理论研究日1水泥粒度分布的分形模型
趋成熟、深人,工程应用日益增多,也对混凝土材料
通常水泥的粒度分布是由一定尺寸间隔的水
提出了更高的技术要求和功能性要求。水泥是水泥颗粒质量分布表示的。如果水泥的粒度分布具有
泥混凝士的重要组成材料之一,其性能对混凝土的分形特征明,则有:yA(x)xーx
工作性能、力学性能和耐久性等有重要的影响。高
式中:yax)为粒径小于x的水泥颗粒总数占系
性能混凝土的发展,对其主要原材料水泥的性能提统总颗粒数的量。
出更高的要求。因而,有必要运用新的理论工具对
D为水泥粒度分布的分形维数。对式(1)微分则
水泥的性能进行深人的分析和研究到。
有:Dya(x)x1dx
(2)
分形几何学( Fractal geometry)是一门新的数学
尺寸在x~x+dx之间的水泥颗粒数dN表示为:
分支(由数学家B.B. Mandelbrot提出并发展),用以
dw=Ndy, (x)
描述无序、不规则、复杂的物体、现象或者行为。分
式中:N为系统的总颗粒数。
形几何学的主要概念为分形维数,可以用来定量表
尺寸在~x+dx之间的颗粒质量dm为
征几何体的复杂性、不规则性、无序性?。
dm=pk, Ndy, (e
水泥的物理力学性能与其矿物组成、颗粒分
式中:p为水泥颗粒密度;K,为水泥的体积形状
因子。dm可改写为:dm= myna)
基金项目:国家973计划资助项目(2009CB623200);江苏省
式中:m为系统颗粒总质量;ym(x)为粒径小于x
交通科学研究计划项目(07Y23)。
的水泥颗粒总质量/系统颗粒总质量。