对水泥(熟料)的粒度控制在节约能源、降低原料消耗以及增加混合材掺量等方面的重要作用,目前只有少数企业开始有较深的正确认识。其实,通过改善水泥的粒度与级配,节能降耗的潜力是非常大的。
1.控制水泥粉磨的主要参数
水泥粉磨的控制,主要有细度、比表面积和SO3含量测定等。检测水泥细度(包括比表面积)的作用是通过细度的变化调整水泥粉磨工艺参数,进而控制水泥产品的质量,是一个工艺性控制参数或指标。由于我国水泥工业起步晚、工艺落后,粉磨细度粗,同时为了防止非粉磨原因造成的大颗粒进入成品,影响水泥的使用,我国在通用水泥产品标准中规定了80μm筛余的技术指标,并沿用至今。
1.1细度
水泥的细度就是水泥的粒度。它直接影响着水泥的凝结、水化、硬化和强度等一系列物理性能。在一定的粉磨工艺条件下,水泥强度与其有着一定关系:水泥的筛余量越小表示水泥越细,强度越高。
使用80μm筛余控制水泥质量的不足之处:
①当水泥磨得很细时,如80μm筛筛余小于1%,控制意义就不大了;②当粉磨工艺发生变化时,细度值也随之变化。如开流磨筛余值偏大,圈流磨筛余值偏小,很难根据细度来控制水泥强度;③用>80μm颗粒含量对水泥质量控制还不能全面反映水泥的真实活性。
1.2比表面积
水泥比表面积与水泥性能与细度相比,已存在着较好的关系。但用比表面积控制水泥质量时,主要也有下述两方面的不足:
①比表面积对水泥中细颗粒含量的多少反映很敏感,有时比表面积并不很高,但由于水泥颗粒级配合理,水泥强度却很高。
②掺有混合材料的水泥比表面积不能真实反映水泥的总比表面积,如掺有火山灰质混合材料,水泥比表面积往往会产生偏高现象。
1.3粒度分布与颗粒特征
水泥的粒度分布如接近于理想分布,则水泥强度可明显提高,80μm筛余或比表面积均难以准确反映水泥的粒度分布,按GB/T17671-1999检验的水泥强度与水泥的比表面积在许多时候没有明确的相关关系,30μm筛余或45μm筛余是水泥粉磨过程适宜的控制指标,在使32μm筛余或45μm筛余处于控制范围的同时,还应该对RRB分布曲线的特征粒径和均匀性系数(n)进行控制,定期检查和控制水泥的粒度分布是非常必要的。
我国实物水泥80μm筛余基本小于4%,甚至接近1%,已处于水泥颗粒分布的末端,偏离RRB直线,失去反映水泥颗粒组成的作用,对磨机工况的反应不再敏感,因此80μm筛余无论从保证产品质量的角度,还是从调整粉磨工艺参数、控制水泥性能的角度都失去了它应有的作用。
2.几个逐渐被认可的理论观点
⑴水泥颗粒只有与水发生反应,才有胶凝作用,没有被水化的部分只起骨架作用。研究表明小于1μm的颗粒在与水的拌和过程中就完全水化,对混凝土浇筑体的强度没有贡献。水泥颗粒28天的水化深度为5.48μm,即大于11μm粗的颗粒均不能被完全水化,未被水化的内核对混凝土的28天强度也没有贡献;⑵在相同条件下,粉磨能耗与颗粒的表面积成正比。因此,颗粒越小,单位重量所消耗的粉磨能量越多;⑶水泥的合理颗粒组成是指能最大限度地发挥熟料的胶凝性和具有最紧密的体积堆积密度。熟料胶凝性与颗粒的水化速度和水化程度有关,而堆积密度则由颗粒大小含量比例所决定。
最理想的状况是:水泥中熟料的颗粒级配应满足最佳性能的级配要求,而<3μm特别是<1μm的颗粒则为混合材(或矿物掺合料),如石灰石粉、粉煤灰、矿渣粉等。这些<3μm的细粉状混合材填充于水泥熟料颗粒之间的空隙,使水泥颗粒的堆积趋向紧密,向Fuller曲线靠拢。