對水泥(熟料)的粒度控制在節約能源、降低原料消耗以及增加混合材摻量等方面的重要作用,目前只有少數企業開始有較深的正確認識。其實,通過改善水泥的粒度與級配,節能降耗的潛力是非常大的。
1.控制水泥粉磨的主要參數
水泥粉磨的控制,主要有細度、比表面積和SO3含量測定等。檢測水泥細度(包括比表面積)的作用是通過細度的變化調整水泥粉磨工藝參數,進而控制水泥產品的質量,是一個工藝性控制參數或指標。由于我國水泥工業起步晚、工藝落后,粉磨細度粗,同時為了防止非粉磨原因造成的大顆粒進入成品,影響水泥的使用,我國在通用水泥產品標準中規定了80μm篩余的技術指標,并沿用至今。
1.1細度
水泥的細度就是水泥的粒度。它直接影響著水泥的凝結、水化、硬化和強度等一系列物理性能。在一定的粉磨工藝條件下,水泥強度與其有著一定關系:水泥的篩余量越小表示水泥越細,強度越高。
使用80μm篩余控制水泥質量的不足之處:
①當水泥磨得很細時,如80μm篩篩余小于1%,控制意義就不大了;②當粉磨工藝發生變化時,細度值也隨之變化。如開流磨篩余值偏大,圈流磨篩余值偏小,很難根據細度來控制水泥強度;③用>80μm顆粒含量對水泥質量控制還不能全面反映水泥的真實活性。
1.2比表面積
水泥比表面積與水泥性能與細度相比,已存在著較好的關系。但用比表面積控制水泥質量時,主要也有下述兩方面的不足:
①比表面積對水泥中細顆粒含量的多少反映很敏感,有時比表面積并不很高,但由于水泥顆粒級配合理,水泥強度卻很高。
②摻有混合材料的水泥比表面積不能真實反映水泥的總比表面積,如摻有火山灰質混合材料,水泥比表面積往往會產生偏高現象。
1.3粒度分布與顆粒特征
水泥的粒度分布如接近于理想分布,則水泥強度可明顯提高,80μm篩余或比表面積均難以準確反映水泥的粒度分布,按GB/T17671-1999檢驗的水泥強度與水泥的比表面積在許多時候沒有明確的相關關系,30μm篩余或45μm篩余是水泥粉磨過程適宜的控制指標,在使32μm篩余或45μm篩余處于控制范圍的同時,還應該對RRB分布曲線的特征粒徑和均勻性系數(n)進行控制,定期檢查和控制水泥的粒度分布是非常必要的。
我國實物水泥80μm篩余基本小于4%,甚至接近1%,已處于水泥顆粒分布的末端,偏離RRB直線,失去反映水泥顆粒組成的作用,對磨機工況的反應不再敏感,因此80μm篩余無論從保證產品質量的角度,還是從調整粉磨工藝參數、控制水泥性能的角度都失去了它應有的作用。
2.幾個逐漸被認可的理論觀點
⑴水泥顆粒只有與水發生反應,才有膠凝作用,沒有被水化的部分只起骨架作用。研究表明小于1μm的顆粒在與水的拌和過程中就完全水化,對混凝土澆筑體的強度沒有貢獻。水泥顆粒28天的水化深度為5.48μm,即大于11μm粗的顆粒均不能被完全水化,未被水化的內核對混凝土的28天強度也沒有貢獻;⑵在相同條件下,粉磨能耗與顆粒的表面積成正比。因此,顆粒越小,單位重量所消耗的粉磨能量越多;⑶水泥的合理顆粒組成是指能最大限度地發揮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,而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。
最理想的狀況是:水泥中熟料的顆粒級配應滿足最佳性能的級配要求,而<3μm特別是<1μm的顆粒則為混合材(或礦物摻合料),如石灰石粉、粉煤灰、礦渣粉等。這些<3μm的細粉狀混合材填充于水泥熟料顆粒之間的空隙,使水泥顆粒的堆積趨向緊密,向Fuller曲線靠攏。