在2010國際水泥周上，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用性問題、混凝土配置問題為前提

　　一、前言

　　1. 課題內(nèi)容

　　水泥性能包括強度、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判斷粉磨系統(tǒng)優(yōu)劣。但是因為兩個產(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。我們需要通過了解混凝土——這個終端產(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

　　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膠砂強度出發(fā)，3～32um含量越多越好（>65％）即S.T級配最有利于熟料強度的發(fā)揮；

　　大多數(shù)的研究表明，3~32um水泥顆粒組成對強度的貢獻(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，取決于我們在建造粉磨系統(tǒng)時側(cè)重考慮哪個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水泥的檢測結(jié)果，比表面積360±10m2/kg

　　注：顆粒分布數(shù)據(jù)為馬爾文激光粒度檢測儀所測得

　　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)間越來越遠(yuǎn)；3um-32um區(qū)間內(nèi)逐漸增多，也就是說強度性能越來越好，但緊密堆積性能是越來越差；標(biāo)準(zhǔn)稠度越來越大，均勻性系數(shù)也在不斷提高，也就是說顆粒度越來越集中，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。

　　由此可見，由上往下變化，效率越高，節(jié)能減排的效果越好，但是離混凝土最緊密堆積是越來越遠(yuǎn)。

　　簡單的來說，當(dāng)粉磨系統(tǒng)效率越高時，磨出的水泥往往是里需求標(biāo)準(zhǔn)越來越遠(yuǎn)的產(chǎn)品，使用起來越來越不好用的水泥，做出來的混凝土是越來越差，當(dāng)然也可以有其他的辦法進(jìn)行改善。

圖中各樣品的RRSB曲線

　　由數(shù)據(jù)可見：

　　a）隨系統(tǒng)效率提高（電耗低，產(chǎn)量高）→ 3um以下顆粒減少→n值增大（顆粒集中）→堆積密度下降→標(biāo)稠增大。 

　　也就是說顆粒越均勻，顆粒之間的空隙就越多，堆積的密度就越小，意味著達(dá)到一定流動度時，需水量就越大。因此，用助磨劑、選粉機或者立磨，隨著系統(tǒng)效率越高，均勻性系數(shù)越來越大，水泥顆粒間的孔隙率也越來越大。需水量越大的水泥一般就是比較難用的水泥。[Page]

　　b）膠砂強度與比表面積、顆粒組成及n的關(guān)系（S.T級配）

　　S.T.sivills對某II型水泥的研究表明：膠砂28d強度與顆粒組成及n值關(guān)系為：

　　Sb=450m²/kg時，S28=0.219(%3-32um) +40.17，S28=22.22n+33.54

　　Sb=400m²/kg時，S28=0.145(%3-32um) +41.70，S28=15.75n+36.37

　　Sb=350m²/kg時，S28=0.128(%3-32um) +40.60，S28=12.25n+37.40

　　Sb=300m²/kg時，S28=0.133(%3-32um) +38.32，S28=11.23n+35.62

　　當(dāng)比表面積360m²/kg以上時，n值增大，3～32um含量增多，28d膠砂強度越高；比表面積300m2/kg以下時，n越大，3～32um含量減少，28d膠砂強度降低 。 ——這里描述的主要是熟料顆粒，若摻混合材較多，易磨性差異較大時，該規(guī)律會變化。

　　上述結(jié)果的原因如下：

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

　　增加比表面積可增加C3S、C2S在3～32um顆粒中的含量，故提高比表面積，強度系數(shù)增大。

　　需注意：混合材易磨性好，摻量多時，要發(fā)揮熟料的作用，比表面積要合理控高些；注：比表面積過大，水泥需水量大。

　　c）開路系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步足以顯著改變水泥的顆粒組成

　　若助磨劑摻量增大，上述指標(biāo)還可向閉路系統(tǒng)接近?？傮w感受在開路系統(tǒng)更易控制較理想的顆粒組成。

　　總的來說，目前國內(nèi)的開流磨經(jīng)過輥壓機、助磨劑的使用，所磨的水泥顆粒組成和能耗可以逐漸接近閉路磨。用開流磨抹水泥選擇性更大，可以磨出顆粒比較分散的水泥，也可以通過調(diào)整效率，磨出顆粒比較集中的水泥，加入助磨劑之后，效率提高效率更好。

　　劣勢：出磨水泥溫度比較高，雖然利用磨內(nèi)灑水可以適當(dāng)降溫，但噴霧效果與噴水量較難控制，儲存時間較長時易引起水泥強度倒縮與結(jié)庫現(xiàn)象。

　　d）混合材對水泥顆粒組成的影響

　　易磨性較好且自身需水量較低的混合材（如石灰石）有利于增加5um以下的細(xì)顆粒，對降低水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度有利此時水泥比表面積需稍控高一些，否則熟料不易磨細(xì)，引起強度下降。（因為不同水泥顆粒組成之間的差異主要在于10μ以下的顆粒，10μ以下的顆粒比較少，堆積起來的孔隙率就比較大。）

　　易磨性較差的混合材（比熟料易磨性還差，如礦渣、鐵渣等），有利于增加<32um中熟料的含量，即熟料顆粒更接近S.T級配，對提高水泥膠砂強度有幫助，但由于顆粒組成與Fuller級配差異增大，對標(biāo)準(zhǔn)稠度改善不大。

　　因此，混合材的選擇既要考慮就地取材，也要考慮其對水泥顆粒組成，生產(chǎn)能耗，及水泥使用性能的影響。[Page]

　　e）混凝土中微細(xì)集料的作用及要求

　　無論采用哪種粉磨系統(tǒng)磨制水泥，其顆粒組成均與混凝土要求最緊密堆積的顆粒組成（Fuller級配）相差甚遠(yuǎn)。以接近Fuller級配要求，即從細(xì)顆粒的致密性作用角度出發(fā)：

　　開流磨>輥壓機＋開流磨>閉路磨>輥壓機＋閉路磨 

　　因此往往開流磨的水泥老百姓最歡迎，立磨的水泥最不受歡迎，主要原因是產(chǎn)品間，水泥顆粒組成和材料的緊密堆積性能的差距。

　　使用助磨劑雖可以起到提產(chǎn)、節(jié)能的效果，但助磨劑的過量加入會使水泥顆粒更加集中，n值增大，堆積孔隙率增大，對混凝土結(jié)構(gòu)不利。

　　因為助磨劑的原理就是取消過粉碎，從混凝土的角度、從Fuller曲線分布來說，我們很需要過粉碎，但是從節(jié)能減排的角度來說，我們不需要過粉碎。所以這是一對矛盾。

　　由于無論怎么做出來的水泥都沒有辦法滿足混凝土的要求，所以在配置混凝土?xí)r，就需要加入摻合料，專門為補償水泥顆粒組成的不足而發(fā)明的。

　　在混凝土中需要使用“微細(xì)集料”，其原理之一就是增加粉料中10um以下的顆粒，使粉料級配更接近Fuller級配，從而達(dá)到減水、致密化的目的——“微細(xì)集料效應(yīng)”。

　　微細(xì)集料：顆粒組成——要求10um以下的顆粒（尤其是3um以下的顆粒）要比水泥多2~3倍以上（3um以下顆粒希?