摘要：混凝土凝結時間異常，混凝土容易出現(xiàn)裂縫等，但水泥檢測結果卻是符合國家標準，究其原因，都是水泥粉磨細度指標控制不合理所致。本文就水泥粉磨過程中的細度指標及其合理控制問題作一分析探討。

  0  前 言

  隨著我國水泥工業(yè)的持續(xù)、快速發(fā)展，水泥質量也得到了較大的提高，但同時市場競爭也變得日益激烈。水泥企業(yè)為在市場競爭中獲勝，一是要降低生產成本，如提高混合材摻量；二是必須提高水泥質量，如細度指標控制合適，既能提高水泥強度，又能滿足水泥使用性能。近些年來，相關水泥企業(yè)及質量行政管理部門常收到水泥用戶的各類問題投訴。如：混凝土凝結時間異常，混凝土容易出現(xiàn)裂縫等，但水泥檢測結果卻是符合國家標準(這種情況在大型回轉窯企業(yè)也有發(fā)生)。究其原因，都是水泥粉磨細度指標控制不合理所致。本文就水泥粉磨過程中的細度指標及其合理控制問題作一分析探討。

  1  水泥粉磨的細度指標

  水泥粉磨的質量控制，主要有細度、混合材摻量和SO，含量等。在水泥粉磨過程中，因混合材摻量和石膏摻量(SO，含量)已經確定，通過檢測水泥細度來調整粉磨工藝參數(shù)，從而控制水泥產品質量。水泥細度對水泥的性能有很大的影響，如水泥顆粒越細，其表面積就越大，因而水化較快也較充分，水泥的早、后期強度都較高；但硬化時收縮較大，與外加劑的相容性較差，且磨制成本增高。因此，細度指標應控制在合適的范圍。

  對水泥細度的表述概括起來主要有篩余、比表面積、顆粒級配三項，企業(yè)在生產中通常采用篩余或比表面積來進行水泥細度的測定和評判。實際應用中發(fā)現(xiàn)，即使是篩余相同或比表面積相近，但由于顆粒粒級和形貌不同也會導致水泥性能表現(xiàn)出較大的差異。

  （1）篩余。篩余是水泥生產最常用，也是延續(xù)很久的方法。《通用硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)國家標準規(guī)定，礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥以篩余表示，要求其80um方孔篩篩余不大于10％或45um方孔篩篩余不大于30％；另GB 175—2007中也將細度指標也由強制性指標改為推薦性指標(選擇性指標)。目前在水泥生產中水泥磨得很細，有的80um篩篩余小于l％，這樣篩余指標就不能全面反映水泥細度的真實性，據(jù)此也很難控制水泥強度。此種狀況下，用80um篩余控制水泥細度就失去了意義，因此大多數(shù)水泥企業(yè)采用45um方孔篩篩余作為水泥細度的控制指標。

  （2）比表面積。比表面積即單位質量水泥顆粒的總表面積(m²／kg)，其值越大，表明水泥顆粒越細。比表面積所代表的細度含義比篩余更確切，它與水泥性能的相關性比篩余更密切，但也存在局限。如：比表面積很高的水泥其強度可能不高，而比表面積不很高的水泥，若水泥顆粒級配合理，其水泥強度可能會很高。顯然80um篩余和比表面積只能部分體現(xiàn)水泥的顆粒大小情況，據(jù)此無法完全了解水泥顆粒級配情況，因此完全依據(jù)80um篩余或比表面積，來控制和判斷水泥性能是遠遠不夠完善的，甚至會出現(xiàn)較大的偏差。

  （3）顆粒級配。水泥是由不同粒徑的小顆粒組成，最小顆粒小于1um，最大顆粒大于80um。水泥的顆粒級配(也稱粒度分布)反映了各粒徑區(qū)間內的顆粒質量分數(shù)，是水泥顆粒大小的全面描述；顆粒級配對水泥性能(如強度、流動性、混合材的摻加比例等)有強烈影響。筆者所在實驗室于2003年購買了l臺LS—C(I)顆粒分布測定儀，就為當?shù)厮嗥髽I(yè)提供了水泥顆粒級配的檢測服務；其結果能直觀地反映各水泥試樣的粒徑分布情況，企業(yè)據(jù)此可進行粉磨工藝控制參數(shù)的調整，從而可使水泥顆粒級配更趨合理。

  2  水泥粉磨工藝參數(shù)的合理控制及其相應措施

  如何合理控制水泥粉磨的工藝參數(shù)，以優(yōu)化水泥的顆粒級配，改善水泥性能，是水泥科學工作和生產工藝技術人員不斷探索并且亟待解決的課題。近年來，相關企業(yè)在原有工藝條件下，通過適當調整水泥粉磨控制方法，以及依據(jù)顆粒級配檢測結果進行粉磨工藝參數(shù)的調控等技術措施，從而使得其水泥顆粒級配更為合理。

  (1)比表面積與45um篩余相結合，可有效控制水泥的合理顆粒組成。如前所述，目前水泥都磨得很細，有的企業(yè)80um篩余控制在l％以下，顯然這種狀況下若以80um篩余作為粉磨過程例行控制的依據(jù)，那么幾乎無法對粉磨設備及其系統(tǒng)操作進行任何調整，為此許多企業(yè)采用比表面積與45um篩余相結合的控制方法。實踐表明，在粉磨設備及其運行參數(shù)沒有明顯改變時，45um篩余能夠很好地反映顆粒級配和水泥中有效顆粒的含量，而使用比表面積則可及時掌握與水泥需水性等密切相關的微細顆粒的含量。因此二者相結合進行粉磨工藝參數(shù)控制，將使水泥性能達到最優(yōu)化。若粉磨設備及其運轉參數(shù)發(fā)生明顯改變時，水泥的顆粒級配可能已有明顯變化，必須進行顆粒級配檢測并依據(jù)檢測結果進行調整。

  (2)依據(jù)顆粒級配檢測結果，進行粉磨工藝參數(shù)的合理控制和磨機研磨體級配合理調整，以優(yōu)化水泥顆粒級配，具體調控指標和操作如下。

  第一，采取調整磨機內研磨體級配等措施，以盡量降低成品中1um以下的細顆粒含量。因小于1um的細顆粒在和水拌和過程中就會完全水化，引起水泥早期水化熱高且集中，對水泥強度沒有貢獻，反而會造成混凝土較大收縮而產生表面開裂。

  另若小于1um含量較高，說明系統(tǒng)存在過粉磨，產品能耗也較高。

  第二，合理控制小于3um的顆粒含量。因≤3um的水泥顆粒中除了少量易磨的混合材外，主要是被破碎的c，s和c，A晶體，水化快，基本上1 d內水化完，對提高水泥l(xiāng)d和3d強度有利；但≤3um水泥顆粒過高，容易引起水泥(混凝土)需水量大，混凝土坍落度損失大。因此只要能夠滿足3d強度，≤3um的水泥顆粒應控制在一定范圍。據(jù)統(tǒng)計，在我單位檢測的大部分企業(yè)≤3um的水泥顆粒含量在12％～15％。

  第三，盡可能增加3～32um的顆粒含量。水泥中3～32um顆粒有利于形成密實的水泥石結構，對水泥3d和28d強度貢獻大，對混凝土施工性能負面影響小，又能保證水泥28d到3個月內充分水化，使熟料的作用充分發(fā)揮，因此盡可能增加3～32um顆粒含量。若這一范圍顆粒含量太少，粗顆粒就會過多，水泥強度不高，并造成資源浪費。從檢測結果統(tǒng)計，大部分企業(yè)3—32um的顆粒質量分數(shù)在50％。58％，只有個別企業(yè)高達68％。造成3～32um顆粒含量偏低的主要原因，是磨內各倉配球和填充率不合理造成，生產中應進行相應的調整。

  (3)將難磨的混合材與熟料分別粉磨，將石灰石、粉煤灰等易磨性好的混合材和熟料一起粉磨。

  在水泥顆粒中混合材的粒徑比熟料小，小于1um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。而比熟料更難磨的礦渣，應與熟料分開粉磨。因為共同粉磨時，水泥的比表面積為350m²／kg時，礦渣的比表面積只有230～280 m²／kg。因此，礦渣烘干后單獨粉磨至比表面積450m²／kg左右，在水泥磨尾經計量后摻人出磨水泥并混合均勻，可優(yōu)化水泥的顆粒級配。同時，對礦渣進行高細粉磨，擴大了其水化反應時的表面積，可以較大幅度地提高它們的水化速度，使它們能在較短時間內產生較高的強度。

  3 結 語

  (1)在粉磨設備及其運行參數(shù)沒有明顯改變時，比表面積與45um篩余相結合的控制方法，能夠很好地反映顆粒級配。但工藝控制指標在目標值范圍內，水泥強度卻下降時，則應進行水泥顆粒級配檢測和調整。

  (2)在粉磨設備及其運轉參數(shù)明顯改變時，應進行顆粒級配檢測，通過調整生產控制工藝參數(shù)、磨機研磨體級配等，優(yōu)化水泥的顆粒級配。

  (3)各企業(yè)原材料、工藝條件各異，如何優(yōu)化水泥顆粒級配，應進行不斷摸索和總結，才能找到適合自身企業(yè)的工藝控制參數(shù)。