不同粉磨系统对水泥及混凝土性能的影响

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图中各样品的 RRSB 曲线
由数据可见：
a）随系统效率提高（电耗低，产量高）→ 3um 以下颗粒减少→n 值增大（颗粒集中） →堆积密度下降→标稠增大。
我们判断粉磨系统的优劣或者水泥颗粒组成的优劣的前提，是以水泥及混凝土性能（工 作性能，力学性能，耐久性）为核心，探讨水泥颗粒组成的影响，及其与粉磨系统的关系。
水泥的终端产品是混凝土，我们是以混凝土的性能来判断粉磨系统优劣。但是因为两个 产业间跨度大，混凝土产业的从业者不一定懂得水泥生产工艺，生产水泥的企业家不一定懂 混凝土企业的需求。我们需要通过了解混凝土——这个终端产品的性能，最终了解水泥的生 产目标、探讨水泥颗粒组成对于粉磨系统的要求。
需注意：混合材易磨性好，掺量多时，要发挥熟料的作用，比表面积要合理控高些；注： 比表面积过大，水泥需水量大。
c）开路系统的技术进步足以显著改变水泥的颗粒组成
传统开路磨
电耗（度/吨水泥） 38
n值
0.90~0.93
辊压机＋开路磨内 辊压机＋开路磨＋ 评价
技术改造
助磨剂
32
30
电耗接近闭路磨
0.92~
0.99~
2、关于水泥颗粒组成的基本认识
<3um
HL
11.14
F
22.50
3~10 24.23 13.92
10~32 42.80 21.57
3~32 67.03 35.49
>32 21.84 42.02
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不同粉磨系统对水泥及混凝土性能的影响
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一、前言
1. 课题内容
水泥性能包括强度、标稠、外加剂相容性等指标，影响水泥性能主要因素包括（1）熟 料的矿物组成；（2）矿物的生长条件（烧成条件）；（3）水泥的颗粒组成（粉磨系统）； （4）混合材的品种与掺量。
电耗低，配 制砼性能
差
Fuller 级配 22.50 35.49 42.01
0.62
注：颗粒分布数据为马尔文激光粒度检测仪所测得
由表中可以看出，效率是从上往下逐渐提高的，随着粉磨效率的提高，可以看到，3um 的水泥颗粒在逐渐减少，离 Fuller 曲线中，最紧密堆积区间越来越远；3um-32um 区间内逐 渐增多，也就是说强度性能越来越好，但紧密堆积性能是越来越差；标准稠度越来越大，均 匀性系数也在不断提高，也就是说颗粒度越来越集中，比表面积越高，3um-32um 的颗粒就 越多。反之，亦然。由于效率的提高，电耗在降低，水泥出磨温度也由上往下降低。
由此可见，由上往下变化，效率越高，节能减排的效果越好，但是离混凝土最紧密堆积 是越来越远。
简单的来说，当粉磨系统效率越高时，磨出的水泥往往是里需求标准越来越远的产品， 使用起来越来越不好用的水泥，做出来的混凝土是越来越差，当然也可以有其他的办法进行 改善。
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助磨剂
辊压机＋ 13.32 闭路磨（人 为降低选
62.64
11.13
12.91 1.0
25.00
30~ 32 90～100℃
粉效率后）
辊压机＋ 11.14 67.03 11.90 9.93 闭路磨（高 效选粉）
1.17 27.20
28~30 90～100℃
配制混凝 土性能较 差
立磨
26.5~30 24~28 90～100℃
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很高，（磨内喷 与 Fuller 水 120℃） 级配最接
近，砼性能
优越
辊压机＋ 13.84 62.04 12.61 12.51 1.03 24.80 32
开路磨
辊压机＋ 13 开路磨＋
62.32 12.13 12.55 1.07 25.00 30
高（130℃） 配制混凝 土性能较
高（120～130 好 ℃）
表 2.不同大型粉磨系统磨制的 PO42.5R 水泥的检测结果，比表面积 360±10m2/kg
粉磨 系统
颗粒组成 um（％）
<3
3~32 32~45 >45
n 值 标稠（％）电耗 出磨水泥温度 评价 ℃
（度/吨）
开路磨/康 15 比丹磨
61.88 10.01 13.11 0.93 24.20 38
Sb (m2/kg) 450 400 350 300
强度系数与（3-32um) 含量关系 强度系数与 n 关系

0.128
12.25
0.133
11.23
上述结果的原因如下：
（1） C3A、石膏与混合材易磨性较好，在<32um 的细颗粒中含量较多；
增加比表面积可增加 C3S、C2S 在 3～32um 颗粒中的含量，故提高比表面积，强度系 数增大。
因此，混合材的选择既要考虑就地取材，也要考虑其对水泥颗粒组成，生产能耗，及水 泥使用性能的影响。
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颗粒组成对混凝土强度的影响
水灰
比 C-1 0.64 C-2 0.64
材料用量（Kg/m3）
水泥 砂
石
282
898 1055
282
898 1055
水
FDN
175 6.48 175 6.48
塌落度
(mm) 145 45
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不断提高，接近闭路磨
标稠（%）
<24.5
3～32um 含量（%）58~62
0.96 25.0 60~64
1.05 >25.5 >64
性能变差 与闭路磨接近
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b）胶砂强度与比表面积、颗粒组成及 n 的关系（S.T 级配） S.T.sivills 对某 II 型水泥的研究表明：胶砂 28d 强度与颗粒组成及 n 值关系为： Sb=450m2/kg 时，S28=0.219(%3-32um) +40.17，S28=22.22n+33.54 Sb=400m2/kg 时，S28=0.145(%3-32um) +41.70，S28=15.75n+36.37 Sb=350m2/kg 时，S28=0.128(%3-32um) +40.60，S28=12.25n+37.40 Sb=300m2/kg 时，S28=0.133(%3-32um) +38.32，S28=11.23n+35.62 当比表面积 360m2/kg 以上时，n 值增大，3～32um 含量增多，28d 胶砂强度越高；比 表面积 300m2/kg 以下时，n 越大，3～32um 含量减少，28d 胶砂强度降低 。 ——这里描 述的主要是熟料颗粒，若掺混合材较多，易磨性差异较大时，该规律会变化。
劣势：出磨水泥温度比较高，虽然利用磨内洒水可以适当降温，但喷雾效果与喷水量较 难控制，储存时间较长时易引起水泥强度倒缩与结库现象。
d）混合材对水泥颗粒组成的影响 易磨性较好且自身需水量较低的混合材（如石灰石）有利于增加 5um 以下的细颗粒， 对降低水泥标准稠度有利此时水泥比表面积需稍控高一些，否则熟料不易磨细，引起强度下 降。（因为不同水泥颗粒组成之间的差异主要在于 10μ以下的颗粒，10μ以下的颗粒比较少， 堆积起来的孔隙率就比较大。） 易磨性较差的混合材（比熟料易磨性还差，如矿渣、铁渣等），有利于增加<32um 中 熟料的含量，即熟料颗粒更接近 S.T 级配，对提高水泥胶砂强度有帮助，但由于颗粒组成 与 Fuller 级配差异增大，对标准稠度改善不大。
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a）从最紧密堆积（构件结构致密性）角度出发，最佳颗粒组成符合 Fuller 曲线； 材料质量好是指材料的致密度好，粘结性要好。如何达到材料的致密呢？首先我们就要 考虑材料的堆积密度，只有堆积紧密了，再通过颗粒的粘结性能，材料的泌水性能就要好。 粉状颗粒如何才能堆积紧密呢？行业内通常我们都以 Fuller 曲线作为其中的一个标准。 当然，Fuller 曲线以不水化的颗粒为样本，水泥是边搅拌边水化，因此水泥的颗粒大小 是随着时间在变化的，所以研究水泥是非常困难的。从图中可以看出，3~32um 区间的颗粒 组成可以达到最紧密堆积。 b）根据 S.Tsivills 的研究结果，从水泥 28d 胶砂强度出发，3～32um 含量越多越好（>65 ％）即 S.T 级配最有利于熟料强度的发挥； 大多数的研究表明，3~32um 水泥颗粒组成对强度的贡献是最大的。 C）从系统效率出发（产量高，电耗低，投资少，维护方便）。这也是我们考虑粉磨系 统很重要的因素。 理想状态：上述三方面均可最大限度地得到满足。但事实上因这些因素均存在着关联， 不可能完全统一，取决于我们在建造粉磨系统时侧重考虑哪个因素或如何更合理地处理好这 三者的关系。 二、粉磨系统对水泥颗粒组成、部分性能及能耗的影响
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若助磨剂掺量增大，上述指标还可向闭路系统接近。总体感受在开路系统更易控制较理 想的颗粒组成。
总的来说，目前国内的开流磨经过辊压机、助磨剂的使用，所磨的水泥颗粒组成和能耗 可以逐渐接近闭路磨。用开流磨抹水泥选择性更大，可以磨出颗粒比较分散的水泥，也可以 通过调整效率，磨出颗粒比较集中的水泥，加入助磨剂之后，效率提高效率更好。
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