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发布时间：2020-01-06 00:00:00
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通用硅酸盐水泥性能的分形研究
Study on the Performance of Common Portland Cement and Fractal Theory
２０18 Ｎｏ.4
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
Common portland cement； Fractal dimension； Specific surface area； Standard consistency water consumption； Compressive strength
２０18 Ｎｏ.4
1000-4637（2018）04-22-04
国家973计划资助项目（2009CB623200）；江苏省交通科学研究计划项目（07Y23）。
郭 伟1,2，秦鸿根1，季锡贤1，水中和2
1.东南大学材料科学与工程学院，南京 211112；2.珠海春禾新材料研究院有限公司，519000

郭 伟1,2，秦鸿根1，季锡贤1，水中和2

前言

　　混凝土是当今最重要的土木工程材料之一，预应力混凝土结构、以聚羧酸减水剂为代表的高性能混凝土外加剂等混凝土工程技术的重大进步极大地促进了经济的发展和社会的进步。高性能混凝土（HPC）、超高性能混凝土（UHPC）的基础理论研究日趋成熟、深入，工程应用日益增多，也对混凝土材料提出了更高的技术要求和功能性要求[1-2]。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、力学性能和耐久性等有重要的影响。高性能混凝土的发展，对其主要原材料水泥的性能提出更高的要求。因而，有必要运用新的理论工具对水泥的性能进行深入的分析和研究[1-3]。

　　分形几何学（Fractal geometry）是一门新的数学分支（由数学家B.B.Mandelbrot提出并发展），用以描述无序、不规则、复杂的物体、现象或者行为。分形几何学的主要概念为分形维数，可以用来定量表征几何体的复杂性、不规则性、无序性[3-6]。

　　水泥的物理力学性能与其矿物组成、颗粒分布、细度等密切相关，其颗粒的粒度分布是最重要的特性值之一，常常决定着水泥的物理和力学性能。本文采用激光粒度分析仪测试了6种不同通用硅酸盐水泥的粒度分布，并结合分形理论对通用硅酸盐水泥的性能进行了评价。

郭伟,秦鸿根,季锡贤,等.通用硅酸盐水泥性能的分形研究[J].混凝土与水泥制品,2018(4):22-25.

GUO W,QIN H G,JI X X,et al.Study on the Performance of Common Portland Cement and Fractal Theory[J].China Concrete and Cement Products,2018(4):22-25.

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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、力学性能和耐久性能有重要的影响。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。Abstract:Cementisanimportantmaterialofcementconcrete,andtheinfluenceofitsperformanceontheworkingperformance,mechanicalpropertyanddurabilityofconcreteisveryimportant.Theparticlecharacteristicsofcementhaveimportantinfluenceonperformanceofcement.Theperformanceof6kindsofcommonportlandcementisevaluatedbymeansoflaserparticlesizeanalysisandfractaltheory.Theresultsshowthatthefractaldimensionofthecementparticlesizedistributionhasagoodcorrelationwiththespecificsurfaceareaofcementandthemedianparticlesize,andcanbeusedasacomprehensiveparametertoreflectthecharacteristicsofcementparticles.
英文名 : Study on the Performance of Common Portland Cement and Fractal Theory
刊期 : ２０18 Ｎｏ.4
关键词 : 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
Key words : Common portland cement； Fractal dimension； Specific surface area； Standard consistency water consumption； Compressive strength
刊期 : ２０18 Ｎｏ.4
DOI :
文章编号 : 1000-4637（2018）04-22-04
基金项目 : 国家973计划资助项目（2009CB623200）；江苏省交通科学研究计划项目（07Y23）。
作者 : 郭 伟1,2，秦鸿根1，季锡贤1，水中和2
单位 : 1.东南大学材料科学与工程学院，南京 211112；2.珠海春禾新材料研究院有限公司，519000

郭 伟1,2，秦鸿根1，季锡贤1，水中和2

前言

　　混凝土是当今最重要的土木工程材料之一，预应力混凝土结构、以聚羧酸减水剂为代表的高性能混凝土外加剂等混凝土工程技术的重大进步极大地促进了经济的发展和社会的进步。高性能混凝土（HPC）、超高性能混凝土（UHPC）的基础理论研究日趋成熟、深入，工程应用日益增多，也对混凝土材料提出了更高的技术要求和功能性要求[1-2]。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、力学性能和耐久性等有重要的影响。高性能混凝土的发展，对其主要原材料水泥的性能提出更高的要求。因而，有必要运用新的理论工具对水泥的性能进行深入的分析和研究[1-3]。

　　分形几何学（Fractal geometry）是一门新的数学分支（由数学家B.B.Mandelbrot提出并发展），用以描述无序、不规则、复杂的物体、现象或者行为。分形几何学的主要概念为分形维数，可以用来定量表征几何体的复杂性、不规则性、无序性[3-6]。

　　水泥的物理力学性能与其矿物组成、颗粒分布、细度等密切相关，其颗粒的粒度分布是最重要的特性值之一，常常决定着水泥的物理和力学性能。本文采用激光粒度分析仪测试了6种不同通用硅酸盐水泥的粒度分布，并结合分形理论对通用硅酸盐水泥的性能进行了评价。

郭伟,秦鸿根,季锡贤,等.通用硅酸盐水泥性能的分形研究[J].混凝土与水泥制品,2018(4):22-25.

GUO W,QIN H G,JI X X,et al.Study on the Performance of Common Portland Cement and Fractal Theory[J].China Concrete and Cement Products,2018(4):22-25.

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

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、力学性能和耐久性能有重要的影响。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。

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 important. 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 size distribution has a good correlation with the specific surface area of cement and the median particle size, and can be used as a comprehensive parameter to reflect the characteristics of cement particles.

关键词:
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
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（1）80μm筛余、45μm筛余、比表面积等指标在一定程度上反映了水泥颗粒的特征，但是无法精细地反映出水泥颗粒的细度特点和颗粒级配分布特征。分形维数是反应不规则程度的量度，可以反映水泥颗粒的细度和颗粒级配分布。因而可以用分形理论对水泥的细度和颗粒分布等特征进行较为精细和更为合理的描述与表征。
（2）利用激光粒度分析方法并结合分形理论可以较好地评价水泥颗粒的级配分布和粒型特征，各种水泥颗粒的分形维数在2.21～2.37之间，相关系数均大于0.95，具有良好的相关性。
（3）水泥的比表面积随着水泥颗粒分形维数的增大而增大，且二者之间存在良好的线性相关性，水泥的标准稠度用水量与分形维数也表现出一定的相关性。
（4）分形维数只是水泥颗粒细度和级配分布的表征，只是反映水泥的物理性质，并不能反映水泥的矿物组成，因而，只是在特定的情况下与水泥的力学性能有较好的相关性。
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郭伟,秦鸿根,季锡贤,等.通用硅酸盐水泥性能的分形研究[J].混凝土与水泥制品,2018(4):22-25.

GUO W,QIN H G,JI X X,et al.Study on the Performance of Common Portland Cement and Fractal Theory[J].China Concrete and Cement Products,2018(4):22-25.

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