優化水泥粉磨系統，實現高產優質、降低能耗

       水泥顆粒是一種人工粒體，水泥的群體顆粒具有高比表面積（單位質量物質的二相界面面積）與多分散性（某一樣品中每一顆粒都不盡相同）的兩大特征。

　　水泥的粉體狀態的一般表達：磨細程度（細度和比表面積）、顆粒分布和顆粒形貌。

　　1、水泥細度

　　水泥的粒度就是水泥的細度。水泥細度直接影響著水泥的凝結、水化、硬化和強度等一系列物理性能。

　　我國水泥標準規定水泥產品的細度80μm方孔篩篩余不得超過10%。控制細度的方法簡單易行，在一定的粉磨工藝條件下，水泥強度與其細度有著一定關系。水泥的篩余量越小表示水泥越細，強度越高。但用這一方法進行水泥質量控制還存在較多問題：
　　⑴當水泥磨得很細時，如80μm方孔篩篩余小于1%，控制意義就不大了。國外水泥普遍磨得很細，所以在國外水泥標準中幾乎全部取消了這一指標。
　　⑵當粉磨工藝發生變化時，細度值也隨之變化。如開流磨篩余值偏大，圈流磨篩余值偏小，有時很難根據細度來控制水泥強度。
　　⑶細度值是指0.08mm篩的篩余量，即水泥中≥80μm顆粒含量（%）。眾所周知，≥64μm的水泥顆粒的水化活性已很低了，所以用≥80μm顆粒含量多少進行水泥質量控制還不能全面反映水泥的真實活性。

　　2、水泥的平均粒度

　　在水泥粉磨過程中，不是均勻的單顆粒，而是包含不同粒徑的顆粒體—粒群，所以在評述水泥細度時若只用篩余這一簡單的表示方法，差不多有90%多的水泥顆粒都通過篩孔成了篩下物，然而這些篩下物的顆粒大小并不清楚，故篩余量相同時比表面積也會出現很懸殊的現象。

　　平均粒度有幾種表示法，如算術平均直徑、幾何平均直徑、調和平均直徑等。

　　水泥顆粒的平均粒度是表征水泥顆粒體系的重要幾何參數，但所能提供的粒度特性信息則非常有限，因為兩個平均粒度相同的粒群，完全可能有不一樣的粒度組成（顆粒級配）。

　　3、水泥比表面積

　　國外水泥標準大多規定比表面積指標，一般都采用勃氏比表面積儀測定水泥比表面積，我國的硅酸鹽水泥和熟料的國家標準規定已與國外標準一致。水泥比表面積與水泥性能已存在著較好的關系。但用比表面積控制水泥質量時，主要還有下述兩方面的不足：
　　⑴比表面積對水泥中細顆粒含量的多少反映很敏感，有時比表面積并不很高，但由于水泥顆粒級配合理，水泥強度卻很高。
　　⑵摻有混合材料的水泥比表面積不能真實反映水泥的總外表面積，如摻有火山灰質混合材料，水泥比表面積往往會產生偏高現象。

　　4、水泥的顆粒級配（粒度分布）

　　眾所周知，即使篩分細度相同或比表面積相近，水泥的性能有時也會表現出較大的差異，其原因是粒度分布可能不同（顆粒形狀的因素也很重要），因此研究水泥粒度的表征、探索與水泥強度更精確的定量關系，有著非常重要的意義。

　　國內外長期試驗研究證明，水泥顆粒級配是水泥性能的決定因素，目前比較公認的水泥最佳顆粒級配為：3-32μm顆粒對強度的增長起主要作用，其粒度分布是連續的，總量應不低于65%；16-24μm的顆粒對水泥性能尤為重要，含量愈多愈好；小于3μm的細顆粒，易結團，不要超過10%；大于64μm的顆粒活性很小，最好沒有。

　　此外，水泥粒度分布（顆粒級配）不當還會影響水泥水化時的需水量（和易性），若為了達到水泥砂漿的標準稠度而提高了用水量，則最終會降低硬化后的水泥或混凝土的強度。因此掌握水泥顆粒級配的指標是很重要的。

　　表示水泥粒度分布即顆粒級配的方法有列表法、作圖法、矩陣法和函數法。

　　20世紀90年代，人們開始研究水泥顆粒形貌對水泥性能的影響。水泥顆粒如果放在電子顯微鏡下觀察，它的形貌并不是圓的，猶如破碎堆積的石灰石，有棱角小的，有棱角大的，有片狀的，有針狀的。水泥顆粒的形貌與粉磨工藝有關。

　　水泥顆粒形貌通常用圓度系數(f)表示，圓形顆粒的圓度系數等于1，其它形狀則都小于1。

　　國外水泥的圓度系數，大多在0.67左右。中國建材科學研究院測定的我國部分大、中型水泥企業水泥的圓度系數平均值為0.63，波動在0.51-0.73之間。同時在對水泥顆粒形貌的研究中還發現：水泥磨機的研磨能力愈強，f值愈大；高細磨水泥f最大；帶輥壓機預粉碎的磨機磨制的水泥f值也較大。

　　試驗研究表明，將水泥顆粒的圓度系數由0.67提高到0.85時，水泥砂漿28d抗壓強度可提高20-30%。

　　實施ISO強度方法后，水泥細度的提高是在大多數企業粉磨工藝比較落后和采用80μm方孔篩篩余控制細度的條件下取得的，其顆粒組成多數處于不合理的狀態。

　　水泥的合理顆粒組成是指該組成能最大限度地發揮水泥熟料的膠凝性和具有最緊密的體積堆積密度。熟料膠凝性與顆粒的水化速度和水化程度有關，而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。采用45μm篩余可以使企業了解水泥中有效顆粒的含量，而使用比表面積可以及時掌握與水泥需水性等密切相關的微細顆粒的含量。二者相結合進行粉磨工藝參數控制，將使水泥性能達到最優化。

　　＞45μm的熟料顆粒全水化時間很長，對水泥強度貢獻很小，熟料與水作用生成的水化產物是水泥產生膠凝性的根本原因。水泥顆粒的水化程度決定水泥膠凝性的發揮。熟料的水化程度與礦物種類和顆粒大小有關。根據研究，硅酸鹽水泥的水化深度與時間的關系可用下式表達：

　　X=2t0.25
　　式中：X-水化深度，μm；
　　　　　t-水化時間，d 。

　　20μm的顆粒全部水化需要1年多的時間，而2μm的顆粒全水化只需1.5h，45μm顆粒28d大約水化了50%，＞45μm的顆粒對水泥性能的貢獻也就更小了。

　　目前比較公認的水泥最佳性能的顆粒級配為：3-32μm顆粒總量不能低于65%，<3μm細顆粒不要超過10%，＞65μm顆粒最好為0，<1μm的顆粒最好沒有。因為3-32μm顆粒對強度增長起主要作用，特別是16-24μm顆粒對水泥性能尤為重要，含量越多越好；<3μm的細顆粒容易結團，<1μm的小顆粒在加水攪拌中很快就水化，對混凝土強度作用很小，且影響水泥與外加劑的適應性，易影響水泥性能而導致混凝土開裂，嚴重影響混凝土的耐久性；＞65μm的顆粒水化很慢，對28d強度貢獻很小。