優(yōu)化水泥粉磨系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、降低能耗

       水泥顆粒是一種人工粒體，水泥的群體顆粒具有高比表面積（單位質(zhì)量物質(zhì)的二相界面面積）與多分散性（某一樣品中每一顆粒都不盡相同）的兩大特征。

　　水泥的粉體狀態(tài)的一般表達(dá)：磨細(xì)程度（細(xì)度和比表面積）、顆粒分布和顆粒形貌。

　　1、水泥細(xì)度

　　水泥的粒度就是水泥的細(xì)度。水泥細(xì)度直接影響著水泥的凝結(jié)、水化、硬化和強(qiáng)度等一系列物理性能。

　　我國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥產(chǎn)品的細(xì)度80μm方孔篩篩余不得超過(guò)10%。控制細(xì)度的方法簡(jiǎn)單易行，在一定的粉磨工藝條件下，水泥強(qiáng)度與其細(xì)度有著一定關(guān)系。水泥的篩余量越小表示水泥越細(xì)，強(qiáng)度越高。但用這一方法進(jìn)行水泥質(zhì)量控制還存在較多問(wèn)題：
　?、?/span>當(dāng)水泥磨得很細(xì)時(shí)，如80μm方孔篩篩余小于1%，控制意義就不大了。國(guó)外水泥普遍磨得很細(xì)，所以在國(guó)外水泥標(biāo)準(zhǔn)中幾乎全部取消了這一指標(biāo)。
　?、?/span>當(dāng)粉磨工藝發(fā)生變化時(shí)，細(xì)度值也隨之變化。如開流磨篩余值偏大，圈流磨篩余值偏小，有時(shí)很難根據(jù)細(xì)度來(lái)控制水泥強(qiáng)度。
　?、?/span>細(xì)度值是指0.08mm篩的篩余量，即水泥中≥80μm顆粒含量（%）。眾所周知，≥64μm的水泥顆粒的水化活性已很低了，所以用≥80μm顆粒含量多少進(jìn)行水泥質(zhì)量控制還不能全面反映水泥的真實(shí)活性。

　　2、水泥的平均粒度

　　在水泥粉磨過(guò)程中，不是均勻的單顆粒，而是包含不同粒徑的顆粒體—粒群，所以在評(píng)述水泥細(xì)度時(shí)若只用篩余這一簡(jiǎn)單的表示方法，差不多有90%多的水泥顆粒都通過(guò)篩孔成了篩下物，然而這些篩下物的顆粒大小并不清楚，故篩余量相同時(shí)比表面積也會(huì)出現(xiàn)很懸殊的現(xiàn)象。

　　平均粒度有幾種表示法，如算術(shù)平均直徑、幾何平均直徑、調(diào)和平均直徑等。

　　水泥顆粒的平均粒度是表征水泥顆粒體系的重要幾何參數(shù)，但所能提供的粒度特性信息則非常有限，因?yàn)閮蓚€(gè)平均粒度相同的粒群，完全可能有不一樣的粒度組成（顆粒級(jí)配）。

　　3、水泥比表面積

　　國(guó)外水泥標(biāo)準(zhǔn)大多規(guī)定比表面積指標(biāo)，一般都采用勃氏比表面積儀測(cè)定水泥比表面積，我國(guó)的硅酸鹽水泥和熟料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定已與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)一致。水泥比表面積與水泥性能已存在著較好的關(guān)系。但用比表面積控制水泥質(zhì)量時(shí)，主要還有下述兩方面的不足：
　?、?/span>比表面積對(duì)水泥中細(xì)顆粒含量的多少反映很敏感，有時(shí)比表面積并不很高，但由于水泥顆粒級(jí)配合理，水泥強(qiáng)度卻很高。
　?、?/span>摻有混合材料的水泥比表面積不能真實(shí)反映水泥的總外表面積，如摻有火山灰質(zhì)混合材料，水泥比表面積往往會(huì)產(chǎn)生偏高現(xiàn)象。

　　4、水泥的顆粒級(jí)配（粒度分布）

　　眾所周知，即使篩分細(xì)度相同或比表面積相近，水泥的性能有時(shí)也會(huì)表現(xiàn)出較大的差異，其原因是粒度分布可能不同（顆粒形狀的因素也很重要），因此研究水泥粒度的表征、探索與水泥強(qiáng)度更精確的定量關(guān)系，有著非常重要的意義。

　　國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期試驗(yàn)研究證明，水泥顆粒級(jí)配是水泥性能的決定因素，目前比較公認(rèn)的水泥最佳顆粒級(jí)配為：3-32μm顆粒對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)起主要作用，其粒度分布是連續(xù)的，總量應(yīng)不低于65%；16-24μm的顆粒對(duì)水泥性能尤為重要，含量愈多愈好；小于3μm的細(xì)顆粒，易結(jié)團(tuán)，不要超過(guò)10%；大于64μm的顆粒活性很小，最好沒有。

　　此外，水泥粒度分布（顆粒級(jí)配）不當(dāng)還會(huì)影響水泥水化時(shí)的需水量（和易性），若為了達(dá)到水泥砂漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度而提高了用水量，則最終會(huì)降低硬化后的水泥或混凝土的強(qiáng)度。因此掌握水泥顆粒級(jí)配的指標(biāo)是很重要的。

　　表示水泥粒度分布即顆粒級(jí)配的方法有列表法、作圖法、矩陣法和函數(shù)法。

　　20世紀(jì)90年代，人們開始研究水泥顆粒形貌對(duì)水泥性能的影響。水泥顆粒如果放在電子顯微鏡下觀察，它的形貌并不是圓的，猶如破碎堆積的石灰石，有棱角小的，有棱角大的，有片狀的，有針狀的。水泥顆粒的形貌與粉磨工藝有關(guān)。

　　水泥顆粒形貌通常用圓度系數(shù)(f)表示，圓形顆粒的圓度系數(shù)等于1，其它形狀則都小于1。

　　國(guó)外水泥的圓度系數(shù)，大多在0.67左右。中國(guó)建材科學(xué)研究院測(cè)定的我國(guó)部分大、中型水泥企業(yè)水泥的圓度系數(shù)平均值為0.63，波動(dòng)在0.51-0.73之間。同時(shí)在對(duì)水泥顆粒形貌的研究中還發(fā)現(xiàn)：水泥磨機(jī)的研磨能力愈強(qiáng)，f值愈大；高細(xì)磨水泥f最大；帶輥壓機(jī)預(yù)粉碎的磨機(jī)磨制的水泥f值也較大。

　　試驗(yàn)研究表明，將水泥顆粒的圓度系數(shù)由0.67提高到0.85時(shí)，水泥砂漿28d抗壓強(qiáng)度可提高20-30%。

　　實(shí)施ISO強(qiáng)度方法后，水泥細(xì)度的提高是在大多數(shù)企業(yè)粉磨工藝比較落后和采用80μm方孔篩篩余控制細(xì)度的條件下取得的，其顆粒組成多數(shù)處于不合理的狀態(tài)。

　　水泥的合理顆粒組成是指該組成能最大限度地發(fā)揮水泥熟料的膠凝性和具有最緊密的體積堆積密度。熟料膠凝性與顆粒的水化速度和水化程度有關(guān)，而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。采用45μm篩余可以使企業(yè)了解水泥中有效顆粒的含量，而使用比表面積可以及時(shí)掌握與水泥需水性等密切相關(guān)的微細(xì)顆粒的含量。二者相結(jié)合進(jìn)行粉磨工藝參數(shù)控制，將使水泥性能達(dá)到最優(yōu)化。

　　＞45μm的熟料顆粒全水化時(shí)間很長(zhǎng)，對(duì)水泥強(qiáng)度貢獻(xiàn)很小，熟料與水作用生成的水化產(chǎn)物是水泥產(chǎn)生膠凝性的根本原因。水泥顆粒的水化程度決定水泥膠凝性的發(fā)揮。熟料的水化程度與礦物種類和顆粒大小有關(guān)。根據(jù)研究，硅酸鹽水泥的水化深度與時(shí)間的關(guān)系可用下式表達(dá)：

　　X=2t0.25
　　式中：X-水化深度，μm；
　　　　　t-水化時(shí)間，d 。

　　20μm的顆粒全部水化需要1年多的時(shí)間，而2μm的顆粒全水化只需1.5h，45μm顆粒28d大約水化了50%，＞45μm的顆粒對(duì)水泥性能的貢獻(xiàn)也就更小了。

　　目前比較公認(rèn)的水泥最佳性能的顆粒級(jí)配為：3-32μm顆?？偭坎荒艿陀?/span>65%，<3μm細(xì)顆粒不要超過(guò)10%，＞65μm顆粒最好為0，<1μm的顆粒最好沒有。因?yàn)?/span>3-32μm顆粒對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)起主要作用，特別是16-24μm顆粒對(duì)水泥性能尤為重要，含量越多越好；<3μm的細(xì)顆粒容易結(jié)團(tuán)，<1μm的小顆粒在加水?dāng)嚢柚泻芸炀退?，?duì)混凝土強(qiáng)度作用很小，且影響水泥與外加劑的適應(yīng)性，易影響水泥性能而導(dǎo)致混凝土開裂，嚴(yán)重影響混凝土的耐久性；＞65μm的顆粒水化很慢，對(duì)28d強(qiáng)度貢獻(xiàn)很小。