8月15日，由中國(guó)水泥網(wǎng)主辦的“2019中國(guó)水泥智能化高峰論壇暨第十一屆國(guó)際粉磨峰會(huì)”在南京隆重召開(kāi)。會(huì)議以“數(shù)字生產(chǎn)智慧工廠(chǎng)”為主題，吸引到水泥企業(yè)、技術(shù)專(zhuān)家、科研單位等600余人共聚一堂，全面梳理當(dāng)前水泥工業(yè)技術(shù)成就，深入探討水泥生產(chǎn)系統(tǒng)智能化未來(lái)。

　　華南理工大學(xué)材料學(xué)院副教授吳笑梅在會(huì)議上作《水泥粉磨如何滿(mǎn)足提高熟料利用率及改善水泥與外加劑相容性的需要》主題報(bào)告。

　　報(bào)告中吳笑梅提出了水泥行業(yè)節(jié)能減排怎么實(shí)現(xiàn)和水泥粉磨如何滿(mǎn)足提高熟料利用率及改善水泥與外加劑相容性的需要。

　　一、水泥行業(yè)節(jié)能減排怎么實(shí)現(xiàn)？

　　一方面降煤耗；降電耗；使用替代原燃材料；脫硫技術(shù)，低氮燃燒技術(shù)，二氧化碳捕集技術(shù)；同等力學(xué)性能前提下，降低熟料的用量。

　　另一方面，水泥品質(zhì)滿(mǎn)足下游行業(yè)的性能需求。比如滿(mǎn)足建筑業(yè)節(jié)能減排的需要；提高建筑物，基礎(chǔ)建設(shè)的耐久壽命！——最大的節(jié)能減排；提高水泥基材料的建筑施工性能！——水泥基材料其他性能的基礎(chǔ)和保障！

　　二、水泥粉磨如何滿(mǎn)足提高熟料利用率及改善水泥與外加劑相容性的需要？

　　粉磨系統(tǒng)關(guān)系到水泥顆粒的組成，水泥及混凝土性能，混合材摻量以及粉磨電耗。因此，我們需要關(guān)注粉磨系統(tǒng)的參數(shù)怎么設(shè)置才是最有效的。

　　利用熟料參與水化的能力來(lái)提供水泥的力學(xué)性能，來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)度性能。水泥的強(qiáng)度等級(jí)是以28天的強(qiáng)度來(lái)劃分。

　　S.T.sivills對(duì)某II型水泥（混合材摻量較少的水泥）的研究表明：膠砂28d強(qiáng)度與顆粒組成及n值關(guān)系為：

　　上述結(jié)果的原因：

　?。?）水泥的水化速度與水化程度與顆粒大小有關(guān)；3um以下顆粒水化速度快，但需水量極大；大于60um的顆粒水化緩慢。

　?。?） C3A、石膏與C3S易磨性較好，在<32um的細(xì)顆粒中含量較多；

　?。?） 增加比表面積可增加C3S、在3～32um顆粒中的含量，故提高比表面積，強(qiáng)度系數(shù)增大。

　　從提高熟料利用率的角度：

　　（1）提高熟料顆粒的集中度，提高3-32um顆粒含量——高效選粉設(shè)備，助磨劑技術(shù)

　?。?）提高水泥比表面積有利于28天膠砂強(qiáng)度的提高。

　　負(fù)面作用：易帶來(lái)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度大，外加劑相容性差的負(fù)面作用

　　1.1通過(guò)粉磨方式和助磨劑可以改變水泥顆粒分布

　　1.1.1吳笑梅在報(bào)告中指出，通過(guò)大量調(diào)查，獲取不同水泥廠(chǎng)的粉磨方式所生產(chǎn)的P.O42.5水泥的調(diào)查得知，大部分水泥廠(chǎng)所生產(chǎn)的p.o42.5比表面積都在360左右，檢測(cè)它們顆粒分布的情況，計(jì)算他的均勻性系數(shù)。

　　按S28=12.25n+37.40計(jì)算，第一行與第三行強(qiáng)度相差2.94Mpa按S28=15.75n+36.37計(jì)算，兩者強(qiáng)度相差3.78MPa.

　　由此可見(jiàn)，通過(guò)粉磨工業(yè)改變顆粒的集中度變化，相差3-4Mpa是王權(quán)可能的。

　　1.1.2通過(guò)助磨劑改變顆粒分布

　　由上圖可知，隨著助磨劑摻量的增加均勻性系數(shù)逐漸增大。助磨效果非常強(qiáng)的助磨劑可以使均勻性系數(shù)從0.9到1.02。

　　1.2改變熟料的水化速度

　　助磨劑不僅可以改變水泥的顆粒，另一方面還可以改變水泥的水化速度；

　　上圖可以看出，不加助磨劑的水化速率在73%左右，最高的水化速率達(dá)87%左右。28天的水化速率和空白樣的90天水化速率差不多。也就是說(shuō)我們可以通過(guò)助磨劑大幅度的加快水泥的水化速率，使得28天的水化速率可以更快速的發(fā)揮出來(lái)。

　　上圖可看出，摻了不同助磨劑后，28天水化熱也得到了大幅度的提高，這說(shuō)明助磨劑的加入影響了水化速率。

　　綜上所述，我們需注意幾點(diǎn)：

　　1.提高熟料的有效顆粒含量

　　混合材易磨性好，摻量多時(shí)，要發(fā)揮熟料的作用，比表面積要合理控高些；（比表面積過(guò)大，水泥需水量大）

　　2.分別粉磨時(shí)，需要將熟料磨細(xì)，增加熟料顆粒3-32um的含量；聯(lián)合粉磨時(shí)，摻入一些比熟料易磨性差的混合材，有利于將熟料磨細(xì)至有效粒徑范圍。

　　3.用有活性的輔助性膠凝材料（活性混合材）替代部分熟料。

　　2.水泥粉磨如何滿(mǎn)足改善水泥與外加劑相容性的需求

　　a）從最緊密堆積（構(gòu)件結(jié)構(gòu)致密性）角度出發(fā)，顆粒組成靠攏Fuller曲線(xiàn)（<3um顆粒含量22.5%，n=0.62）；

　　b）從水泥與外加劑相容性的角度，在合適的比表面積條件下水泥的顆粒分布越窄（n越大），達(dá)到同等流動(dòng)性能時(shí)所需的用水量或外加劑用量越大；

　　水泥的顆粒分布會(huì)影響外加劑相容性，水泥的強(qiáng)度，膠砂干燥收縮，混凝土的耐磨性和碳化等等。

　　2.1外加劑相容性的檢測(cè)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)：

　　攪拌站及客戶(hù)檢測(cè)和評(píng)價(jià)方法分為兩種：凈漿流動(dòng)度法和Marsh筒法

　　a)凈漿流動(dòng)度法（W/C=0.29）

　　評(píng)價(jià)指標(biāo)：達(dá)到200±20mm時(shí)的摻量；

　　凈漿流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失：每批膠凝材料的穩(wěn)定性

　　b)Marsh筒法（W/C=0.35）

　　評(píng)價(jià)指標(biāo)：飽和點(diǎn)摻量及其對(duì)應(yīng)的流出時(shí)間；

　　流出時(shí)間經(jīng)時(shí)損失：每批膠凝材料的穩(wěn)定性

　　2.2相容性對(duì)混凝土性能的影響：

　　a)相容性好的水泥——混凝土成本低，性能好

　　b)相容性差的水泥——混凝土成本高，泵送難度大，開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)大——保水性好的水泥，在配制混凝土?xí)r有利于減少內(nèi)部的泌水腔和表面的泌水層，改善混凝土的界面結(jié)構(gòu)與表面硬度，可提高混凝土的勻質(zhì)性、強(qiáng)度及耐久性能 。

　　2.3顆粒組成對(duì)水泥與外加劑相容性的影響

　　a）對(duì)飽和點(diǎn)的影響——影響成本

　　b）對(duì)流出時(shí)間的影響——

　　c）對(duì)經(jīng)時(shí)損失的影響

　　上圖可知（1）分別對(duì)比1＃－3＃，4＃－6＃，隨n值增大，飽和點(diǎn)摻量增大，飽和點(diǎn)Marsh時(shí)間延長(zhǎng)；

　?。?）對(duì)比1＃與4＃，比表面積增大，飽和點(diǎn)摻量增大（開(kāi)路）。

　?。?）對(duì)比3＃與6＃，比表面積增大，飽和點(diǎn)摻量增大，Marsh時(shí)間變化明顯閉路）。

　　由此可見(jiàn)：水泥顆粒集中，n值增大，比表面積增大，對(duì)水泥與減水劑相容性的不利影響十分顯著，這將直接影響水泥的使用價(jià)值及高標(biāo)號(hào)混凝土的配制。

　　吳笑梅指出，綜上所述，“提高熟料利率用率需要顆粒盡可能集中在3-32um；均勻性系數(shù)n值越大越好！”這一說(shuō)法與“改善水泥與外加劑相容性需要水泥顆粒分散，在現(xiàn)有水泥粉磨設(shè)備條件下，均勻性系數(shù)n值越小越好！”產(chǎn)生了矛盾。

　　3.如何化解該矛盾？

　　3.1從顆粒組成的角度

　?。?）分別粉磨，配制水泥

　　<3um 需水量小的材料

　　3-32um以熟料（高活性材料）為主

　　32-45um以中低活性混合材為主

　　45-80um以非活性混合材為主

　　搭配后的42.5等級(jí)水泥比表面積360-400m2/kg，均勻性系數(shù)n<1.0;

　　（2）聯(lián)合粉磨

　　?粉磨物料易磨性的組合搭配（比熟料難磨的物料）

　　?42.5等級(jí)水泥比表面積360-400m2/kg，均勻性系數(shù)n<1.0;

　　3.2從助磨劑技術(shù)的角度

　　——合理的助磨效果，強(qiáng)大的增強(qiáng)功能

　　3.3從混合材選用角度

　　——考慮混合材的易磨性，需水性，活性

　　石灰石>礦渣>粉煤灰>細(xì)磨粉煤灰

　　自身需水量小，又有利于改善水泥顆粒分布的混合材對(duì)改善相容性有利，

　　石灰石對(duì)早期強(qiáng)度有利，礦渣火山灰活性最強(qiáng)，對(duì)提高強(qiáng)度最有利。

　　3.4從石膏選擇的角度

　　——石膏對(duì)凝結(jié)時(shí)間，膠砂強(qiáng)度，外加劑相容性的綜合影響

　?。?）石膏品種與摻量對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間與抗壓強(qiáng)度的影響

  （2）石膏品種與摻量對(duì)相容性的影響