樊粵明：不同粉磨系統(tǒng)對(duì)水泥及混凝土性能的影響
在2010國(guó)際水泥周上，華南理工大學(xué)教授樊粵明表示，使用立磨必須以解決水泥實(shí)用性問(wèn)題、混凝土配置問(wèn)題為前提
一、前言
1. 課題內(nèi)容
水泥性能包括強(qiáng)度、標(biāo)稠、外加劑相容性等指標(biāo)，影響水泥性能主要因素包括（1）熟料的礦物組成；（2）礦物的生長(zhǎng)條件（燒成條件）；（3）水泥的顆粒組成（粉磨系統(tǒng)）；（4）混合材的品種與摻量。
我們判斷粉磨系統(tǒng)的優(yōu)劣或者水泥顆粒組成的優(yōu)劣的前提，是以水泥及混凝土性能（工作性能，力學(xué)性能，耐久性）為核心，探討水泥顆粒組成的影響，及其與粉磨系統(tǒng)的關(guān)系。
水泥的終端產(chǎn)品是混凝土，我們是以混凝土的性能來(lái)判斷粉磨系統(tǒng)優(yōu)劣。但是因?yàn)閮蓚€(gè)產(chǎn)業(yè)間跨度大，混凝土產(chǎn)業(yè)的從業(yè)者不一定懂得水泥生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)水泥的企業(yè)家不一定懂混凝土企業(yè)的需求。我們需要通過(guò)了解混凝土——這個(gè)終端產(chǎn)品的性能，最終了解水泥的生產(chǎn)目標(biāo)、探討水泥顆粒組成對(duì)于粉磨系統(tǒng)的要求。
2、關(guān)于水泥顆粒組成的基本認(rèn)識(shí)
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<3um |
3~10 |
10~32 |
3~32 |
>32 | |
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HL |
11.14 |
24.23 |
42.80 |
67.03 |
21.84 |
|
F |
22.50 |
13.92 |
21.57 |
35.49 |
42.02 |
a）從最緊密堆積（構(gòu)件結(jié)構(gòu)致密性）角度出發(fā)，最佳顆粒組成符合Fuller曲線；
材料質(zhì)量好是指材料的致密度好，粘結(jié)性要好。如何達(dá)到材料的致密呢？首先我們就要考慮材料的堆積密度，只有堆積緊密了，再通過(guò)顆粒的粘結(jié)性能，材料的泌水性能就要好。粉狀顆粒如何才能堆積緊密呢？行業(yè)內(nèi)通常我們都以Fuller曲線作為其中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)然，F(xiàn)uller曲線以不水化的顆粒為樣本，水泥是邊攪拌邊水化，因此水泥的顆粒大小是隨著時(shí)間在變化的，所以研究水泥是非常困難的。從圖中可以看出，3~32um區(qū)間的顆粒組成可以達(dá)到最緊密堆積。
b）根據(jù)S.Tsivills的研究結(jié)果，從水泥28d膠砂強(qiáng)度出發(fā)，3～32um含量越多越好（>65％）即S.T級(jí)配最有利于熟料強(qiáng)度的發(fā)揮；
大多數(shù)的研究表明，3~32um水泥顆粒組成對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)是最大的。
C）從系統(tǒng)效率出發(fā)（產(chǎn)量高，電耗低，投資少，維護(hù)方便）。這也是我們考慮粉磨系統(tǒng)很重要的因素。
理想狀態(tài)：上述三方面均可最大限度地得到滿足。但事實(shí)上因這些因素均存在著關(guān)聯(lián)，不可能完全統(tǒng)一，取決于我們?cè)诮ㄔ旆勰ハ到y(tǒng)時(shí)側(cè)重考慮哪個(gè)因素或如何更合理地處理好這三者的關(guān)系。
二、粉磨系統(tǒng)對(duì)水泥顆粒組成、部分性能及能耗的影響
表2.不同大型粉磨系統(tǒng)磨制的PO42.5R水泥的檢測(cè)結(jié)果，比表面積360±10m2/kg
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粉磨 系統(tǒng) |
顆粒組成um（％） |
n值 |
標(biāo)稠（％） |
電耗 （度/噸） |
出磨水泥溫度℃ |
評(píng)價(jià) | |||
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<3 |
3~32 |
32~45 |
>45 | ||||||
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開路磨/康比丹磨 |
15 |
61.88 |
10.01 |
13.11 |
0.93 |
24.20 |
38 |
很高，（磨內(nèi)噴水120℃） |
與Fuller級(jí)配最接近，砼性能優(yōu)越 |
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輥壓機(jī)＋開路磨 |
13.84 |
62.04 |
12.61 |
12.51 |
1.03 |
24.80 |
32 |
高（130℃） |
配制混凝土性能較好 |
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輥壓機(jī)＋開路磨＋助磨劑 |
13 |
62.32 |
12.13 |
12.55 |
1.07 |
25.00 |
30 |
高（120～130℃） | |
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輥壓機(jī)＋閉路磨（人為降低選粉效率后） |
13.32 |
62.64 |
11.13 |
12.91 |
1.0 |
25.00 |
30~ 32 |
90～100℃ | |
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輥壓機(jī)＋閉路磨（高效選粉） |
11.14 |
67.03 |
11.90 |
9.93 |
1.17 |
27.20 |
28~30 |
90～100℃ |
配制混凝土性能較差 |
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立磨 |
26.5~30 |
24~28 |
90～100℃ |
電耗低，配制砼性能差 | |||||
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Fuller級(jí)配 |
22.50 |
35.49 |
42.01 |
0.62 |
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注：顆粒分布數(shù)據(jù)為馬爾文激光粒度檢測(cè)儀所測(cè)得
由表中可以看出，效率是從上往下逐漸提高的，隨著粉磨效率的提高，可以看到，3um的水泥顆粒在逐漸減少，離Fuller曲線中，最緊密堆積區(qū)間越來(lái)越遠(yuǎn)；3um-32um區(qū)間內(nèi)逐漸增多，也就是說(shuō)強(qiáng)度性能越來(lái)越好，但緊密堆積性能是越來(lái)越差；標(biāo)準(zhǔn)稠度越來(lái)越大，均勻性系數(shù)也在不斷提高，也就是說(shuō)顆粒度越來(lái)越集中，比表面積越高，3um-32um的顆粒就越多。反之，亦然。由于效率的提高，電耗在降低，水泥出磨溫度也由上往下降低。
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