水泥的最佳颗粒分布及其评价方法(共25页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上水泥的最佳颗粒分布及其评价方法水泥的粉体状态一般表达为磨细程度（细度和比表面积）、颗粒分布和颗粒形貌。水泥产品必须磨制到一定细度状态时，才具有胶凝性。水泥细度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。细度状态可用以下方式表达：平均粒径法、筛析法、比表面积法、颗粒级配法。如细度指标（80m 和45m 筛筛余），主要反映水泥中粗颗粒含量（%）；再如比表面积指标（m2/kg ），主要反映水泥中细颗粒含量；而颗粒级配分析可以全面反映水泥中粗细颗粒分布状态，是当前水泥企业调整、控制水泥性能的先进手段。在水泥粉磨过程中得到的水泥颗粒不是均匀的单颗粒，而是包含不同粒径的颗粒群体。水泥颗粒的平均粒径是表现水泥颗粒体系的重要几何参数，但其所能提供的粒度特性信息则非常有限，因为两个平均粒径相同的粒群，完全可能有不一样的粒度组成（颗粒级配）。我国水泥标准规定，水泥产品的细度0.08mm 方孔筛筛余不得超过10%。控制细度的方法简单易行，在一定的粉磨工艺条件下，水泥强度与其细度有一定的相关关系。细度值是指0.08mm 筛的筛余量，即水泥中80m 的颗粒含量（%）。众所周知，64m 的水泥颗粒的水化活性已经很低了，所以用80m 颗粒含量多少进行水泥质量控制，不能全面反映水泥的真实活性。现在，水泥普遍磨得很细，所以这条标准规定就失去了控制意义。国外水泥标准大多规定比表面积指标，采用勃氏比表面积仪测定水泥比表面积。我国的硅酸盐水泥和熟料的国家标准已与国外标准相一致。一般情况下，水泥比表面积与水泥性能都保持着较好的关系；但用比表面积控制水泥质量时，却有以下不足：（1）比表面积数值主要反映5m 以下的颗粒含量，数值比较单一。在固定的工艺条件下，控制水泥的45m 筛余量和比表面积在一个合理的水平上，限制3m以下和45m 以上的颗粒，能够获得良好的水泥性能和较低的生产成本。（2）比表面积对水泥中细颗粒含量的多少反应很敏捷。有时比表面积并不是很高，但由于水泥颗粒级配合理，水泥强度却很高。（3）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。（4）大量的实践证明，掺助磨剂的水泥如果细度下降了，比表面积往往也下降。这可能与水泥的颗粒形貌有关。平均粒径法、筛析法及比表面积法单一地表示水泥颗粒细度状态，并不能真实准确地反映水泥性能。人们有时采取两种优化组合的方式来控制水泥细度状态，操作简便，控制有效。而颗粒级配对水泥颗粒群体用连续、分区间的尺寸范围来表示大小颗粒的百分含量，更加准确地反映了水泥细度状态，是水泥性能的决定性因素。水泥最佳性能的颗粒级配为332m 颗粒总量不能<65%，<3m 的细颗粒不要超过10%，>65m 和<1m 的颗粒越少越好，最好没有。因为332m 的颗粒对强度增长起主要作用，特别是1624m 的颗粒对水泥性能尤为重要，含量越多越好。而<3m的细颗粒容易结团，<1m的小颗粒在加水搅拌中很快就水化，对混凝土强度作用很小，且影响水泥与外加剂的适应性，易影响水泥性能而导致混凝土开裂，严重影响混凝土的耐久性。至于>65m 的颗粒则水化很慢，对水泥28天强度贡献很小。在水泥粉磨过程中加入助磨剂，可以改善水泥产品的颗粒组成。使用水泥助磨剂后，磨机中的过粉磨现象会减少或消失，因此水泥中<3m 的颗粒含量会有所减少，大颗粒的比例也会因粉磨强度的增加而降低。但是，水泥企业要组合水泥的颗粒级配则需要结合其他工艺措施才能实现。不同厂家的水泥助磨剂，其配方、选料、生产工艺各不相同，即使同一厂家的助磨剂，也会因其目的不同，在粉磨过程中会有不同的效果。由于不同的助磨剂其性能存在较大的差异，水泥企业在使用时应针对本企业的实际情况进行科学选择。我国水泥标准同国际接轨后改进产品质量的分析【】 作者:姚燕，王文义 单位:中国建筑材料科学研究院 【2007-04-09】 摘要：水泥新标准实施已有2年时间，实施效果逐步显现出来，水泥生产工艺进行了和正在进行大的调整，水泥产品质量已明显提高。但是我们必须清醒的认识到，提高水泥产品质量的工作任重道远，特别是根据用户的要求改进产品质量，以至修订标准中不适应的规定等工作更是长期任务。这里根据我国水泥生产、使用实施新标准的经验教训，反映出来的新问题，就改进水泥产品质量的途径进行简要分析。 水泥新标准实施已有2年时间，实施效果逐步显现出来，水泥生产工艺进行了和正在进行大的调整，水泥产品质量已明显提高。但是我们必须清醒的认识到，提高水泥产品质量的工作任重道远，特别是根据用户的要求改进产品质量，以至修订标准中不适应的规定等工作更是长期任务。这里根据我国水泥生产、使用实施新标准的经验教训，反映出来的新问题，就改进水泥产品质量的途径进行简要分析。1提高水泥熟料活性实施新标准前，同国外水泥熟料相比，我国水泥熟料普遍存在着硅酸盐矿物含量偏低，铁含量偏高的问题，它是熟料活性偏低的重要原因。2002年6月全国抽样调查表明，实施新标准后，有75.1%的企业调整了熟料配料方案，提高了熟料活性，这对于我国顺利实施水泥新标准起到了重要作用。但目前仍有许多中小型企业的熟料质量太差，在350m2/kg比表面积下熟料28d抗压强度不足48MPa。如何提高熟料的活性，应从影响熟料烧成的各个环节进行全面分析，找出主要影响因素适时解决。根据国内外的试验研究1和实施新标准的经验，归纳如下2个方面。1.1选择最佳熟料率值熟料配料的三率值决定了熟料的矿物组成和熟料的活性状况。企业应根据原燃材料实际、易烧性和窑炉的热工状况，选择最佳的熟料率值。在熟料率值选择和确定中应努力提高硅酸盐矿物(C3S+C2S)含量，回转窑可在75%以上，立窑可在72%以上。在这个基础上适当提高C3S含量，适当调整C3A含量，适当降低C4AF含量。我国不同窑型的典型率值见表1。 表1 不同窑型熟料典型率值 窑型 厂家 KH n P C3S C2S C3A C4AF 新型干法窑 北京水泥厂 0.90 2.7 1.6 59 19 8 10 湿法窑 安阳水泥厂 0.92 2.4 1.3 62 15 7 12 立窑 齐银水泥厂 0.96 2.0 1.4 67 7 8 131.2强化烧成快速冷却迅速升高烧成温度，使熟料矿物迅速形成，A矿和B矿晶体尺寸较小，约为1030m，且分布均匀时，熟料活性最高。相反，如果熟料易烧性差，如生料细度粗，有难烧的石灰石，或缓慢升高烧成温度，会使A矿尺寸增大到50100m，B矿尺寸增大到3050m，此时，熟料活性会降低，表2是我院部分研究结果2。 表2 A矿尺寸大小对熟料活性的影响 窑型 A矿结晶状况 熟料28d抗压强度差值(RGBRISO)/MPa 立窑 2040m，大小均齐 3.2 立窑 2070m，大小欠均齐 10.3 回转窑 2050m，大小均齐 3.6 回转窑 4070m，粗大 11.0熟料矿物都有不同的温度变体，各种变体的水化速度和强度是不同的。快速冷却可使A矿、B矿的高温变体在常温下稳定下来，对熟料活性有利。一般认为，熟料从12501150开始快速冷却可以获得最高的强度。快速冷却还可以形成一定的玻璃体，它对熟料活性有利。重视微量组分对熟料活性的影响。K2O、Na2O、SO3、Cl-等微量组分在数量较少时对熟料活性影响不明显，但超过一定数量后对熟料煅烧工艺和活性会造成很大影响。欠烧的熟料活性低是众所周知的。过烧的熟料，如熔融的熟料，其活性低于烧结的熟料。在还原气氛中，被还原的Fe2+进入C3S固溶体中取代Ca2+，并促使C3S在冷却时分解。Fe2+进入-C2S固溶体中，能促使它向-C2S转变。2控制水泥的细度状态提高水泥粉磨细度是提高ISO强度的有效途径，在我国实施水泥新标准过程中，有近60%的企业调整了粉磨工艺，提高了水泥细度，明显提高了ISO强度。但是，不少建筑施工单位反映，水泥太细，需水性大，混凝土开裂严重等。目前我国水泥企业几乎都采用80m筛余和比表面积控制水泥的粉磨细度，它对于控制水泥性能和充分发挥水泥各组分的作用是远远不够的。相同筛余或比表面积的水泥性能会有很大差别，为此应全面考虑磨制水泥的细度状态，包括:细度(筛余和比表面积)、颗粒分布、颗粒形貌和堆积密度。2.1水泥颗粒分布对水泥性能的影响对于相同组分(熟料、混合材和石膏)水泥而言，水泥的颗粒分布决定水泥的性能，如水化速度、水化热、强度、需水量等，表3是80年代我院施娟英的试验结果。表3 水泥颗粒级配与水泥性能关系 编号 颗粒级配/% 平均粒径/m 比表面积/(m2/kg) 标准稠度用水量/% C3S/% 小试体胶砂强度/MPa <10m 1030m 3060m >60m 1d 3d 28d 1a d1 98.5 1.5 0 0 4.76 920 43.0 56.7 27.3 29.8 38.6 42.0 e1 13.2 86.8 0 0 16.56 200 28.5 54.9 3.5 7.1 17.6 34.1 F1 1.4 23.6 75.0 0 39.49 74 28.0 51.5 2.5 5.1 7.5 14.3 H1 2.7 3.0 5.3 89.0 74.05 40 28.0 46.8 1.4 2.7 3.9 7.6 原水泥 27.7 42.0 25.1 5.1 300 28.0 52.7 6.4 11.9 16.4 26.5 注：试体为1.6cm×1.6cm小试体，数据只作参考。由表3看出，<10m为主的水泥，比表面积达920m2/kg，水泥标准稠用水量高达43.0%，水泥早期强度很高。1030m为主的水泥，比表面积降至200m2/kg，水泥标准稠度用水量正常，早期强度下降。水泥颗粒级配对水泥性能产生的各种影响，主要是因为不同大小颗粒的水化速度不同，施娟英的测定结果是:010m颗粒，1d水化达75%，28d接近完全；1030m颗粒，7d水化接近一半；3060m颗粒，28d水化接近一半；>60m颗粒，3个月后水化还不到一半。学者Meric认为，粒径<1m的小颗粒，在加水拌和中很快水化了，对混凝土强度作用很小，反而造成混凝土体积较大收缩。一个20m颗粒硬化1个月只水化了54%，水化进入深度才5.48m，剩留的熟料核只能起骨架作用，潜在活性没有发挥。 国内外试验研究证明，水泥颗粒级配对水泥性能有直接影响，目前比较公认的水泥最佳颗粒级配为: 332m颗粒对强度增长起主要作用，其间粒度分布是连续的，总量不低于65%。1624m的颗粒对水泥性能尤为重要，含量愈多愈好。<3m的细颗粒，易结团，不要超过10%。>65m的颗粒活性很小，最好没有。19982001年在世界水泥检测大对比中选用了不同强度等级的法国水泥，国际试验室的检测结果列于表4中。 表4 法国水泥颗粒级配与性能 时间 强度等级 水泥品种 颗粒级配(累计通过量)/% 抗压强度/MPa 密度/(g/cm3) 比表面积/(m2/kg) 标准稠度用水量/% 2m 4m 8m 16m 32m 40m 50m 63m 80m 2d 28d 1998 52.5R 波特兰 13.6 24.3 39.6 59.0 85.1 90.9 95.7 98.6 99.3 38.0 68.1 3.10 408 26.0 2000 52.5 波特兰 17.0 26.2 35.0 46.9 63.3 65.6 74.5 80.1 86.3 29.9 58.1 3.16 348 25.6 2001 42.5 波特兰矿渣(36%64%) 9.5 17.0 29.3 48.5 73.0 85.2 90.8 94.7 99.7 17.0 52.8 3.00 334 29.0 1997 32.5R 波特兰复合(6%20%) 10.0 18.0 30.4 49.2 74.8 85.1 90.7 95.3 97.7 21.4 41.1 3.09 374 23.0 表5为2001年我院对我国部分水泥企业不同粉磨工艺下的实物水泥进行的颗粒级配测定结果。 表5 我国部分水泥企业的水泥颗粒级配(平均值) 序号 企业类型 粉磨工艺 水泥品种 颗粒级配(累计通过量)/% 统计个数 3m 8m 16m 24m 32m 45m 60m 1 大中型 一般闭路磨 P·O 42.5 16 31 43 52 65 82 91 9 2 大中型 高效选粉机闭路磨 P·O 42.5 17 29 43 51 61 83 92 6 3 大中型 带辊压机闭路磨 P·O 42.5 18 34 49 56 71 92 96 6 4 大中型 开路磨 P·O 42.5 21 35 47 56 69 83 90 6 5 大中型 高细磨 P·O 42.5 19 34 36 50 64 90 94 1 6 小型 一般闭路磨 P·O 32.5 12 28 44 56 66 81 89 8在通常细度的水泥中，可能有20%40%的熟料对混凝土强度增长没有发挥作用。如何挖掘熟料活性潜力，改善水泥性能，应根据水泥强度等级、混合材状况和具体粉磨工艺，确定合理颗粒级配。这里从颗粒分布对水泥和混凝土性能的影响上提出表6的大致关系。2.2水泥颗粒形貌对水泥性能的影响 表6 水泥颗粒分布与水泥混凝土性能、粉磨工艺的大致关系 粒径 参考指标 水泥性能 粉磨工艺 混凝土性能 比表面积 需水性 强度 子力学<3m(熟料) <10% 正常 正常 正常 正常 正常 增加 增大 增大 早强 过粉磨现象 施工性变差 <3m(矿渣) 适当 正常 正常 强度高 分别粉磨 混凝土性能优 332m >65% 正常 正常 强度高 研磨能力好 混凝土性能优 3264m 增加 变小 正常 强度低 研磨能力差 正常 >64m 增加 变小 易泌水 强度低 粉磨能力差 混凝土保水性差 连续分布 一个凸型 正常 正常 正常 正常 正常 两个凸型 研磨能力差 一个 型 粉磨能力差 水泥颗粒形貌通常用圆度系数表示，正圆形颗粒圆度系数等于1，其他形状都小于1。国外水泥的圆度系数大多在0.67左右，我院测定的我国部分大中型水泥企业水泥的圆度系数波动在0.510.73之间3，平均值为0.63。日本一家惟俊等试验研究表明，将水泥颗粒的圆度系数由0.67提高0.85时，水泥砂浆28d抗压强度可提高20%30%，配制混凝土的水灰比可降低6%8%，达到相同坍落度时的单位体积用水量可减少14%30%，减水剂掺量可减少1/3，水泥早期水化热可降低25%。近2年我院就水泥颗粒形貌对水泥性能的影响研究表明，在水泥颗粒圆度系数由0.65提高到0.73时，水泥用水量减少，水泥胶砂流动度增大25%；相同流动度下，W/C可减少8%，水泥28d和60d抗压强度可提高20%以上；水泥粉体的堆积密度明显提高；水化水泥石中的微孔增多，大孔减少；在相同W/C下，水泥抗压强度28d约提高6MPa，60d约提高10MPa。2.3最佳堆积密度理论4水泥颗粒的堆积密度对配制出的混凝土施工性、强度和耐久性有很大影响，水泥颗粒的堆积密度最佳时，混凝土性能最好。2.4改进粉磨工艺1)磨机改造我国大部分水泥企业目前使用的小规格磨机大多内部结构不合理，技术落后，效率低。在磨机改造中可使用史密斯公司的康必丹磨技术及其它各种新型衬板、隔仓板和研磨体技术。研磨体级配和尾仓的小型研磨体对于改善水泥颗粒分布和颗粒形貌具有重要作用。如合肥院高细磨水泥颗粒圆度系数可达0.70以上；沈阳水泥机械研究所的磨机改造技术，可明显改善水泥的颗粒分布，提高圆度系数。2)辊压机(或立磨)与球磨机组合采用辊压机(或立磨)与球磨机联合的粉磨工艺，可明显改善水泥颗粒形貌，圆度系数可达0.580.73，水泥颗粒分布也很好。3)采用高效选粉机的闭路磨带高效选粉机的闭路磨工艺，通过改变选粉机转速、风量等可按需要调整水泥的颗粒分布，而开路磨及带离心选粉机、旋风选粉机的闭路磨要进行这种调整就比较困难。4)采用分别粉磨工艺目前水泥企业大都是熟料与混合材一起混合粉磨，由于不同物料的易磨性差别很大，造成混合粉磨的许多问题。而采用分别粉磨不但可以解决这些问题，还可以根据熟料和混合材料细度的不同要求，制备出不同性能的水泥产品。3发挥混合材的作用混合材料在水泥中主要起3个作用:一是活化效应，它与混合材料活性和细度有关。二是填料作用，它同水泥水化产物结合在一起，起骨架作用。三是最佳堆积密度效应，当混合材料的粒径很小时，如<3m，可以明显提高水泥石的密实度，改善水泥混凝土性能，提高水泥混凝土的强度。高性能混凝土的迅速发展，需要矿渣等细磨混合材料替代部分水泥，替代量可达水泥质量的30%以上，细磨混合材料应符合高强高性能混凝土用矿物外加剂国家标准(GB/T 18736-2002)。在水泥中多掺加一些混合材料生产出高质量的水泥主要有如下途径。3.1提高熟料粉磨细度早在60年代，我院为了提高矿渣水泥的强度，将熟料比表面积磨制到450550m2/kg，熟料颗粒<30m含量达到80%以上，在矿渣掺加量为35%和45%的条件下，可以生产出早期和后期强度都很高的矿渣水泥。7080年代，我院在研究沸石-石灰石水泥和粉煤灰-石灰石水泥中，将熟料比表面积磨制400m2/kg，<20m含量达60%70%时，混合材掺量30%后，仍能生产出早期和后期强度都较高的优质水泥，并具有节能10%，增产水泥20%的效果。3.2提高矿渣的细度1999年我院在制订GB/T 18046-2000<用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉>的试验研究中发现，将矿渣磨细到400600m2/kg比表面积后，大量掺入到水泥中时，不但不降低水泥强度，反而能大幅度提高水泥强度，见表7。 表7 水泥中掺矿渣微粉对RISO与RGB的影响 水泥样品 矿渣微粉 28d抗压强度/MPa RISO/RGB 掺加量/% 比表面积/(m2/kg) RGB RISO P·I 0 54.3 53.5 0.99 50 536 72.3 69.1 0.96 P·O 0 67.2 59.6 0.87 50 536 69.6 66.1 0.953.3提高粉煤灰细度粉煤灰活性的特点是早期强度很低，后期强度很高，因此在通常细度的情况下，限制了粉煤灰混合材料的掺入量。如果将粉煤灰细磨，可明显提高粉煤灰的早期活性，表8是江西同济丰宇公司采用振动磨细磨粉煤灰后的试验结果。 表8 细磨粉煤灰活性试验结果 序号 比表面积/(m2/kg) 胶凝材料/% 抗折强度/MPa 抗压强度/MPa P·I 粉煤灰 3d 28d 3d 28d F0 100 0 6.3 9.0 33.0 57.0 F1 466 70 30 5.2 8.1 25.5 54.2 F2 646 70 30 5.2 8.6 27.4 59.4 F3 700 70 30 5.6 9.5 29.0 63.64提高水泥质量的均匀性水泥质量的均匀性对于水泥的使用具有重要意义。我国预拌混凝土和集中搅拌的混凝土28d抗压强度标准偏差要求3.04.0MPa。水泥质量的均匀性成为施工单位普遍关注的大问题。当前施工单位对水泥质量均匀性不满意主要集中在强度、用水量和凝结时间波动太大上。我国实施水泥新标准后水泥质量均匀性仍未得到解决。表9为北京市某工地现场使用的水泥28d抗压强度的波动情况。 表9 北京市某工地使用的普通水泥28d抗压强度统计结果 类别 P·O 32.5 P·O 32.5R P·O 42.5R 样品数 55 5 6 生产厂家 22 3 3 平均值/MPa 48.6 51.4 56.2 标准偏差/MPa 6.4 4.34 3.73 最大值/MPa 61.2 55.8 61.8 最小值/MPa 34.5 44.0 51.6表10为北京市某预拌混凝土搅拌站使用同一个水泥厂同一品种(32.5等级)的水泥标准稠度用水量和初凝时间的波动情况。 表10 某水泥厂32.5水泥用水量和初凝时间 水泥编号 1 2 3 4 5 6 标准稠度用水量/% 27 26 29 30 27 28 初凝时间/(h:min) 2：00 1：20 1：10 2：55 1：30 2：40施工单位对水泥质量这么大的波动意见很大，但很无奈，因为水泥质量都符合水泥标准要求。水泥质量的均匀性在水泥标准中并没有规定，只在“水泥企业质量管理规程”中对出厂水泥强度的均匀性提出了要求，即28d抗压强度变异系数(Cv)目标值不大于3.0%。大型水泥企业都有完备的工艺设施和严格的内部管理规程，而中小水泥企业无论在工艺设施和管理上都需大力加强。对后者提出如下途径供参考：1)建立大型的原燃材料堆场，将足够多的原燃材料进行简易预均化处理。2)建立大型熟料均化库(场)，特别是立窑生产厂，窑的单机产量低，质量波动大，尤为重要。3)建立水泥联合粉磨车间，将数个小型磨机的产品混合在一起进行均化。4)用3.5m或3.8m大磨机替代小磨机。5改善水泥与混凝土外加剂的适应性混凝土外加剂已经成为混凝土中必不可少的第5组分，因此水泥与外加剂的适应性就显得十分重要。适应性也称为相容性，即将某种外加剂掺入某种水泥所配制的混凝土中，若能产生应有的效果，认为该水泥与这种外加剂适应性好，否则认为适应性差。为判别水泥与外加剂适应性好坏，Aitein等提出可用3个指标来衡量:初始流动性、饱和点和流动性损失。初始流动性是指水泥混凝土的流动性能；饱和点是指流动性不再明显增大时的外加剂掺量值；流动性损失是指在6090min内水泥混凝土流动性保持状况。水泥与外加剂适应性好应体现在初始流动性大、有明确的饱和点和流动性损失小。适应性检测方法有多种，如混凝土坍落度法、砂浆流动度法、漏斗法、水泥稠度法及净浆流动度法等。经我院大量试验验证，认为净浆流动度法简便易行，并能较好地反映适应性状况，因此建议水泥企业采用此方法。净浆流动度法是采用现行水泥净浆搅拌机拌制水泥净浆，W/C一般采用0.29，拌制时按需要加入一定量外加剂。拌制好的净浆装入锥模(上口36mm下口60mm，高60mm)中，锥模下放一块足够大的玻璃板，将模中净浆用餐刀插动后刮平，提取锥模，浆体流开，用直尺测量初始流动度值。又根据不同外加剂掺量和不同时间间隔进行多数检测，即得知是否有明确的饱和点和流动度损失大小。水泥与外加剂的适应性既取决于外加剂品种和质量，也取决于水泥品种和质量。实施水泥新标准后，由于水泥生产工艺调整，水泥性能的变化，不少建筑施工单位对水泥与外加剂适应性变差了提出意见。就水泥而言，影响适应性的因素归纳起来有如下几方面:5.1水泥熟料矿物组成水泥熟料中C3S、C2S、C3A、C4AF对高效减水剂的吸附能力是不一样的，其吸附顺序为C3A>C4AF>C3S>C2S，即铝酸盐矿物对高效减水剂的吸附能力大于硅酸盐矿物。这是因为铝酸盐矿物在水泥水化初期其动电电位是正值，能吸附较多的阴离子型高效减水剂，而硅酸盐矿物在水泥水化初期其动电电位是负值，吸附高效减水剂的能力较弱。因此，为了提高水泥与外加剂适应性，应提高熟料中的硅酸盐矿物(C3S+C2S)含量，降低铝酸盐矿物，特别是C3A的含量。5.2石膏的形态和掺量石膏是水泥的缓凝剂，石膏遇水后溶解为Ca2+，如果在水泥水化初期能抑制C3A水化速度，水泥和混凝土就可以得到所需的工作性能，因此水泥中硫酸盐的数量和溶解度至关重要。不同形态石膏的溶解度不同:二水石膏为2.08g/L，-半水石膏为6.20g/L，-半水石膏为8.15g/L，可溶性无水石膏为6.30g/L，天然无水石膏为2.70g/L。二水石膏应用的最多，但它的溶解度不是最大的，因此控制好磨机温度很重要:磨内温度适当高，使部分二水石膏脱水为溶解度大的半水石膏适应性好；磨内温度过高会形成大量半水石膏，导致假凝；磨内温度过低，半水石膏量少，会导致急凝。5.3水泥细度状态高效减水剂一般都是阴离子型高分子表面活性剂，而水泥颗粒表面一般带正电，对阴离子表现出较强的亲合力。在水泥和水后，减水剂迅速吸附在水泥颗粒表面，增大了水泥浆体的流动性。因此水泥细度状态，如比表面积、颗粒分布、颗粒形貌等对减水剂与水泥适应性影响很大。实施水泥新标准后，我国水泥细度普遍变细，是造成适应性变差的重要原因。在这种情况下如何提高适应性，我院作了大量试验研究工作。1)水泥比表面积适当提高(如446m2/kg)，外加剂饱和掺量增大，新拌混凝土的初始坍落度仍较大。水泥比表面积过高(如550m2/kg)，即使加大外加剂掺量，混凝土的初始坍落度仍较小。随水泥比面积的提高，混凝土lh后的坍落度损失增大。2)在水泥比表面积相近(约300m2/kg)时，水泥颗粒中<3m含量对外加剂饱和掺量影响不大，但<3m含量增多会加剧水泥浆体的流动度损失。3)水泥颗粒圆度系数由0.67提高到0.74时，对减水剂饱和掺量影响不大，但可以提高水泥浆的流动度和混凝土坍落度，坍落度损失减小。5.4混合材料水泥中混合材料的种类、细度、颗粒形貌及掺量等对外加剂的吸附作用是有影响的。根据试验和实践表明，减水剂对矿渣水泥和粉煤灰水泥的适应性较好，而对火山灰、煤矸石、窑灰为混合材料的水泥适应性较差。5.5水泥中的碱含量随着水泥中碱含量的增大，减水剂对水泥的塑化效果变差。碱含量的增大，还会导致混凝土的凝结时间缩短和坍落度损失变大。5.6水泥的陈放时间水泥陈放时间越短，出磨温度愈高，减水剂对水泥的塑化效果越差，减水率低，坍落度损失快。因此使用陈放时间稍长的水泥有利于提高适应性。6调整通用水泥品种根据2002年6月全国抽样调查，目前我国六大通用水泥产量的分布见表11。 表11 我国六大通用水泥产量分布 % 硅酸盐水泥(P·、 P·) 普通水泥(P·O) 矿渣水泥(P·S) 粉煤灰水泥(P·F) 火山灰水泥(P·P) 复合水泥(P·C) 4.4 78.4 14.9 0.5 0.2 1.4 由表11可以看出：1)我国六大通用水泥产品结构同90年代初期相比发生了很大变化，那时普通水泥约占50%，矿渣水泥约占35%，而目前普通水泥产量急增达78.4%，这种变化有市场需求驱动的结果，也有一些企业把混合材掺量超过15%的水泥作为普通水泥销售的结果。2)国外发达国家通用水泥产量以波特兰水泥(我国的硅酸盐水泥)为主，而我国以普通水泥为主，硅酸盐水泥产量太少，只有4.4%，这说明我国六大通用水泥产品结构不合理，有待调整。如何调整我国六大通用水泥产品结构，我们提出如下建议：大力发展硅酸盐水泥，适应重点工程和高强度高性能混凝土发展的需要。提高普通水泥质量档次。各级水泥质量监督检验机构应按GB/T 12960-1996<水泥组分的定量测定>方法，加大监督检验力度；建议取消普通水泥中32.5强度等级水泥。宣传、发展粉煤灰水泥、复合水泥以及砌筑水泥等大量掺加混合材料水泥品种，为不同建筑工程提供广泛选择水泥品种的余地。不同粉磨系统对水泥及混凝土性能的影响 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。 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。2、关于水泥颗粒组成的基本认识 <3um3101032332>32HL11.1424.2342.8067.0321.84F22.5013.9221.5735.4942.02a）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，332um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，332um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，332um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（%）n值标稠（%）电耗（度/吨）出磨水泥温度评价<33323245>45开路磨/康比丹磨1561.8810.0113.110.9324.2038很高，（磨内喷水120）与Fuller级配最接近，砼性能优越辊压机开路磨13.8462.0412.6112.511.0324.8032高（130）配制混凝土性能较好辊压机开路磨助磨剂1362.3212.1312.551.0725.0030高（120130）辊压机闭路磨（人为降低选粉效率后）13.3262.6411.1312.911.025.00303290100辊压机闭路磨（高效选粉）11.1467.0311.909.931.1727.20283090100配制混凝土性能较差立磨     26.530242890100电耗低，配制砼性能差Fuller级配22.5035.4942.010.62    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。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。也就是说颗粒越均匀，颗粒之间的空隙就越多，堆积的密度就越小，意味着达到一定流动度时，需水量就越大。因此，用助磨剂、选粉机或者立磨，随着系统效率越高，均匀性系数越来越大，水泥颗粒间的孔隙率也越来越大。需水量越大的水泥一般就是比较难用的水泥。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+33.54Sb=400m2/kg时，S