水泥性能与粒度分布关系

1、.水泥性能与粒度分布关系的数值贫困分析及应用【中国水泥网】作者：大明康单位：拉夫领三角北京牌技术服务有限公司重庆分公司【2010-01-22】摘要：定量分析水泥物理性能与粒度分布的关系，旨在指导水泥粉磨过程的质量控制。 从试验结果和实际生产经验来看，水泥粉的细粒特罗尔以特罗尔粒度分布为最终目标。 控制方法应能以一盏茶精度确定水泥粒度分布。 以45m的筛馀为日常生产控制参数，定期检查云同步中3035m或5560m区间内的某粒径筛馀，是推荐的水泥粉粉碎度的控制方法。 介绍了水泥粒度分布的重要影响因素。 有粉粒机的粉粒效率、助剂和个别粉粒等。0前言水泥厂工程实践表明，优化水泥粉碎工艺，改善粒度分布，

2、能显着改善水泥性能。 调整水泥的粒度分布还可以满足顾客对水泥性能的要求。 近年来，对水泥、混凝土性能与水泥粒度分布的关系进行了广泛研究，从水泥性能的角度出发，对水泥粒度分布的要求基本明确。 国内的一些水泥工厂试图改善水泥粒度分布。 固定比表面积、均匀性系数和特征粒径的参数，改变其他两个参数，研究水泥强度、标准稠度用水量和粒度分布的定量关系。 在水泥厂进行了工业试验，观察了凝结时间和均匀性系数的关系。 在此基础上，根据实际生产控制经验，提出了控制水泥粉磨工艺细度、均匀性系数的方法。 本文中的“细度”一词采用GB/T4131一1997 水泥的命名、定义和术语的定义，特定孔径的筛子，比表面积和粒度分

3、布是精细的表达方法之一。1水泥粒度分布与物理性能的数值分析1.1粒度分布特性对强度的影响使用水泥厂正常生产的熟料，用实验室封闭磨粉机和分批磨粉机制备均匀性系数、特征粒径和比表面积不同的水泥，检测其强度、标准稠度用水量和冷凝时间等物理性能，观察物理性能与粒度分布的关系。 粒度分布特性对强度影响的定量关系如图1图3所示。(1)试验中比表面积保持在220m2/kg，水泥抗压强度和均匀性系数，特征粒径和均匀性系数的关系如图1所示。 图1显示了在相同的比表面积下，3、7、28d抗压强度和均匀性系数有良好的比例线性关系。 均匀性系数提高0.1时，3、7、28d抗压强度分别提高1.6、3.6、4.8mpa，

4、其中28d抗压强度对均匀性系数的变化敏感。 在相同的比表面积下，随着均匀性系数的增加，特征粒径以接近平方的关系下降。 特征粒径曲线表明，相同比表面积的水泥，粒度分布参数可以在非常宽的范围内变化。 换言之，比表面积不是均匀性系数或特征粒径的一值函数。 均匀性系数的提高意味着粗粒子和细粒子减少：特征粒径的降低意味着粒子的平均粒径降低，水合速度慢，大粒子减少，两者的综合效果提高了水化速度和水化程度，提高了水泥的强度。(2)在试验中将水泥的特征粒径保持在18m的状态下，水泥抗压强度和均匀性系数，比表面积和均匀性系数的关系如图2所示。 图2显示，在相同的特征粒径下，3d抗压强度和均匀性系数具有良好的反比

5、线性关系。 均匀性系数提高0.1时，3d抗压强度降低2.4 MPa。 7.28 d抗压强度和均匀性系数的相关性非常弱。 在相同的特征粒径下，随着均匀性系数的增加，比表面积以接近幂的关系下降。 均匀性系数的提高意味着粗粒子和细粒子都减少，比表面积的降低意味着水合速度快的微粒子减少，两者的综合效果使早期的水合速度降低，早期强度显着降低。(3)试验中水泥的均匀性系数为0.80时，水泥抗压强度和特征粒径、比表面积和特征粒径的关系如图3所示。 图3显示，在相同的均匀性系数下，3、7、28d抗压强度与特征粒径具有良好的反比线性关系。 特征粒径分别降低了1m、3、7、28d的抗压强度为0.80、0.83、0

6、.78mpa。 在相同的均匀性系数下，比表面积以接近幂的关系随着特征粒径的增加而减小。 特征粒径的增加意味着粒子普遍变粗，水合速度慢，大粒子增加，比表面积的降低意味着水合速度比陕西的微粒子减少，综合效果是水合速度降低，强度降低。与特征粒径相比，均匀性系数对强度有显着影响。 得到与均匀性系数0.1对应的提高了3、7、28d抗压强度的增加值，通过降低特征粒径而使特征粒径下降的数值分别为2.0、4.3、6.2m。 特征粒径对2.8 d抗压强度更敏感，为了得到相同的2.8 d抗压强度提高幅度，可使均匀性系数降低0.1，或使特征粒径降低6.2m。 在实际生产中后者的难易度和成本高，前者带来需水量增加的弊

7、端。1.2粒度分布特性对标准稠度用水量影响的定量关系将相同的比表面积保持在220m2/kg时，水泥的标准稠度使用水量和均匀性系数、特征粒径和均匀性系数的关系如图4所示。 图4显示了在相同的比表面积下，标准稠度的需水量和均匀性系数具有良好的比例线性关系。 均匀性系数提高了0.1，标准稠度需水量提高了0.77%。 均匀性系数的提高使水泥粒子的堆积密度降低，粒子间的填充水增加的特征粒径的降低意味着水合速度快的小粒子增加，初期水合的程度增加，初期水合所需的水量增加。 二者的综合效果是提高水泥的标准稠度用水量。1.3粒度分布特性对凝结时间影响的定量关系在1台闭路水泥磨粉机中，进行了均匀性系数对凝结时间的

8、影响的试验。 调整了粉碎工艺的参数，水泥32m筛的馀量没有大的变化，改变了水泥的均匀性系数。 水泥的凝聚时间和均匀性系数的关系如图5所示。 图5表明水泥的初凝时间、终凝时间与均匀性系数有良好的比例线性关系。 均匀性系数增加0.1，水泥初凝时间延长0.22 h，最终凝固时间延长0.32 h。 小的均匀性系数意味着水泥粒度分布宽，粗粒子和细粒子多，其中3m的微熟料粒子对水泥的凝聚时间有显着影响。 因此，随着均匀性系数的增加，水泥的凝结时间变长。双水泥粉碎的适当控制参数我国水泥厂水泥粉磨初期采用8.0 m筛馀作为控制指标，2001年随着新水泥标准的实施，开始重视比表面积，近年来，取代8.0 m筛馀而

9、采用了45m筛馀。 这是技术进步的过程。 然而，对与水泥性能密切相关的粒度分布并不感兴趣，将单一参数作为水泥粉碎过程的精细控制指标的现象仍非常普遍。 有些购买激光粒度分析仪的水泥厂不把粒度分布作为水泥粉碎的控制指标。上述量化分析表明，水泥粒度分布与水泥性能具有良好的相关性，现有文献也对该论断表示肯定。 单一粒径的筛子和比表面积，如果与粒度分布没有高度相关，就不能细致地控制水泥的性能。 更准确地说。 水泥的性能不是某种粒径的筛或比表面积的一值函数，水泥的粒度分布也不是某种粒径的筛或比表面积的一值函数。 计算得到的4组水泥粒度分布和对应的8.0、4.5和32m的筛值如表1所示。根据表1的粒度分布和

10、与其对应的8.0、4.5和3.2 m的筛馀值表1，水泥的粒度分布发生了显着变化的情况下. 45m和3.2 m的筛馀发生了明显变化，而80m的筛馀没有变化. 一盏茶显示了80 m的筛馀不应该作为水泥粉研究日常控制的依据的理由。 采用8.0 m筛控制水泥磨粉机生产，粒度分布明显变化时，8.0 m筛略有变化。 有时无法判断这种微小的变化是来自样本本身。 即使来自检查误差，也看不到粒度分布的变化。发达国家的水泥厂已经重视水泥粉粒度分布的控制。 文献推荐水泥粉磨粉机使用4.5 m筛馀和比表面积两个控制参数，介绍了一家合资工厂特罗尔水泥粉的精细粒度控制经验，该厂以3.2 m筛和比表面积为日常控制特罗尔的指

11、标，对云同步定期检查4.5 m筛，用3.2 m筛和45m筛控制粒度分布。基于上述水泥粒度分布和性能关系的试验结果，结合实际生产经验，对水泥粉粉碎度的控制提出了以下建议。(1)单一粒径筛馀即使不能特定粒度分布的比表面积也不能决定粒度分布。 水泥粉磨不应以单一粒径筛馀作为纤度控制的指标，而只以比表面积作为纤度控制的指标。 单一粒径的筛子或者比表面积和水泥性能的相关取决于粒度分布是否变化。 在粒度分布的均匀性系数几乎不变的前提下。 单一粒径筛馀(特别是比表面积)与水泥性能相关。(2)3060m区间的单一粒径筛的辅助比表面积可以大致控制粒度分布，但不能确定粒度分布的均匀性系数和特征粒径的具体数值。 3

12、060m区间的单一粒径筛馀的比表面积是一种勉强可以接受的纤度控制方法，必须使云同步定期检查粒度分布，确定单一筛馀、比表面积与粒度分布的关系。(3)为了提高水泥粉的磨损质量。 得到预期的水泥性能，粒度分布是描述最佳水泥细度的参数。 3060 m区间的任意2个一定间隔的筛馀值，可以决定粒度分布的均匀性系数和特征粒径。 将45m的筛馀作为日常生产控制参数，同时定期检查3035 m或5560m区间的某粒径的筛馀，可以基本确认粒度分布。 由两个筛馀数据决定的均匀性系数和特征粒径可能存在较大的误差。 以较低的频率用激光粒子分析仪检测粒度分布，在l060 m的粒径范围内选择57个筛馀数据，用回归预测的方法确

13、定RRSB方程式的均匀性系数和特征粒径，应确认由两个筛馀数据计算出的均匀性系数和特征粒径的误差。 笔者认为这是目前最推荐的水泥粉碎度的控制方法。(单独使用80m的筛子最差的是水泥粉的粉碎控制方法。 原因是，8.0 m筛馀位于RRB分布曲线的边缘，其数值对于粒度分布的变化不敏感的云同步，多数水泥的8.0 m筛馀的数值小，因此，检验的相对误差大。(5)激光粒度分析仪不适合作为水泥粉磨工艺的日常质量控制检查手段，因为设备操作过于复杂。 尽管操作当时并不容易出现误差，但其重要作用不容忽视。 尽管选择了这种控制方式，还是要用激光粒度分析仪和类似仪器定期检查粒度分布，确定控制方法的有效性。三水泥粒度分布的

14、控制方法水泥粉磨通过提高粉磨的粗细可以降低特征粒径，特罗尔均匀性系数比较困难。 文献介绍了国外水泥粒度分布的控制方法。 本文进一步研究了粉粒机的粉粒效率、助剂和个别粉粒对均匀性系数的影响。3.1选粉机选粉效率对粒度分布的影响为了观察对水泥粒度分布的影响，在设置了Sepa选粉机的水泥磨粉机中改变了选粉机的选粉效率。 当选粉效率从47%提高到88%时对粒度分布的影响如图6所示，水泥的粒度分布参数如表2所示。由图6和表2可知，在其他条件几乎不变的条件下，选粉效率从47%提高到88%，水泥的均匀性系数从0.88提高到1.16。 选粉效率的提高一方面意味着制品中的粗粒子减少，另一方面意味着回粉中的微粒子

15、减少，从而减少了粉碎内的过粉碎，减少了粉碎水泥(粉粒机供给材料)的微粒子数。 产品中微粒子的数量减少。 与改变选粉效率得到的均匀性系数的关系如图7所示。图7显示均匀性系数随着选粉效率的提高而提高。 尽管影响粒度分布参数变化的条件很多，要使其他条件几乎不变，但实际上，正确确定单一要素的影响程度是困难的。 因此，图7所示的结果在定量意义上存在一定的误差。3.2助磨剂对磨粒度分布的影响水泥助磨剂大部分为阴络离子界面激活剂。 使粒子表面的电荷平衡，能够减轻研磨内的过粉研磨，另一方面，助剂能够提高粉粒机的粉粒效率。 这两种作用有助于研磨助剂提高均匀性系数。 不直接影响水泥水化的助剂可以提高水泥强度，其原

16、理主要在于助剂提高了水泥的均匀性系数。 生产中要注意，使用助剂，必须改变磨粉机云同步、粉粒机的操作参数。 根据使用助剂的情况，可以最大限度地发挥助剂的作用。 因此，不改变其他条件，很难单独考察助剂对粒度分布的作用。 生产实践表明，是否使用助剂对均匀性系数有显着影响，助剂配合量在推荐配合量附近变动时，对均匀性系数的影响不显着。3.3各自粉碎的影响为了考察各种粉碎对产品粒度分布的影响，进行了半工业试验。 粒度分布采用粒径3m的粒子占10.64%、粒径330m的粒子占72.96%、粒径60m的粒子占接近1.54%的带0一Sepa选粉机的水泥磨粉机采集了PI水泥样品。 使用化学检验科统一试验小磨粉机，

17、将矿渣粉粉碎成比表面积627m2/kg。 从预分解窑尾静电除尘中取出高细集尘灰。 比表面积1194m2/kg。 以PI水泥：高细集尘灰：矿渣粉：粉煤灰=60:6:30:4制造的混合水泥、各种材料和混合水泥的粒度分布参数和比表面积如表3所示，各种材料和混合水泥的粒度分布如图8、图9所示。从表3的结果可以看出，PI水泥的特征粒径和均匀性系数显着低于PI水泥的混合材料，均匀性系数从PI水泥的1.21下降到混合水泥的1.06。 分别粉碎可以大幅度降低均匀性系数。由图8、图9可知，在PI水泥中配合特征粒径和均匀性系数显着低于PI水泥的混合材料时，混合水泥的粒度分布明显改善，混合水泥比PI水泥更接近Fuller曲线。4结论(1)水泥的粒度分