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水泥助磨剂利于优化水泥颗粒级配

来源:http://www.lyallbest.com/news/89.html

发布时间 : 2015-05-29

      目前为止,据不完全统计,我国水泥成品中水泥助磨剂的使用率已经超过80%,换句话说,全国20亿吨水泥中使用或使用过水泥助磨剂的水泥总量已达15亿吨以上。按每吨

水泥使用助磨剂后产生5元净效益计算,水泥助磨剂贡献给社会的财富是75亿元人民币/年。
  一、水泥的颗粒分布与水化


  1、关于水泥的颗粒分布


  2009年8月至2010年1月,我们走访并现场取样检测了北京琉璃河、芜湖海螺、英德海螺、卫辉天瑞、徐州中联、英德台泥、湖北亚东、济南山水、武穴华新、河南同力、吉林亚泰、广东塔牌、福建水泥、荆门葛州坝、兰溪红狮、海南国投、江西万年青、广西鱼峰、贵州兴义泰安、云南红塔滇西、重庆拉法基等40余家大型企业的水泥样,结论是,大型企业生产的水泥颗粒偏细,≤3μm的颗粒≥13%的水泥高达78.1%,≥15%的占32.9%,而<13%的只有21.9%。将近48%的水泥3~32μm的颗粒含量在65~75%之间(比较合理);有21.4%的水泥3~32μm的颗粒含量≤60%(偏低);有16%的水泥3~32μm的颗粒含量≥75%(偏高)。
  使用优质助磨剂后,将超细粉尽快地送入磨尾进入成品库或选粉机,这样就达到了优化颗粒级配的目的。

  2、优良颗粒及水化
  ≤3μm的水泥颗粒数量对水泥磨机产量,对水泥物理力学性能、施工性能、与混凝土外加剂适应性,甚至对混凝土结构和耐久性能都可能产生不良影响。
  ≤3μm的颗粒属水泥的过细颗粒,比表面积大,表面能高,含量过高容易黏球、黏衬板和团聚,形成粉磨阻力,导致磨机产量下降、电耗增加和磨内温度升高等。≤3μm的水泥颗粒中除了易磨性较好的混合材外,主要是被破碎的C3S和C3A晶体,水化快,基本上1d内水化完成,对提高水泥1d和3d强度有利;但容易引起水泥(混凝土)需水量大,混凝土坍落度经时损失大;同时早期水化热高且集中,容易引起混凝土塑性开裂,形成的水泥石结构不密实,而影响混凝土耐久性。为了避免这些不利的情况发生,许多人提出≤3μm的水泥颗粒含量应≤10%。考虑到水泥颗粒形状的不规则性、检测仪器的检测误差以及混合材种类、掺量、易磨性的差异等,我们认为P.O.42.5水泥中≤3μm的颗粒控制范围在8~13%为宜。如果水泥中易磨性材料多,可以用上限控制;反之则用下限控制。
  据了解,水泥细度偏细的原因主要是追求水泥1d和3d强度。所检测水泥许多1d抗压强度≥15Mpa,3d抗压强度28~30Mpa,远远高于我国P.O.42.5R水泥3d抗压强度21Mpa的指标。1d和3d强度高,混凝土拆模快,还可少用一点水泥,但是失去的可能是建筑物寿命减少10年,甚至更多,是得不偿失的。

  建材总院施娟英教授在1986年《熟料颗粒大小对水泥性能的影响》一文中曾这样论述:

  水泥的水化速率,主要决定于熟料的颗粒大小。0~10μm的颗粒在28d已接近全水化;10~30μm的颗粒7d水化了接近一半;而30~60μm的颗粒经28d才水化了一半;大于60μm的颗粒经3个月水化还不到一半。
  不同粒径熟料颗粒对硬化水泥浆体强度所发挥的作用为:0~10μm在7天前起主要作用;10~30μm在7天~3个月期间起主要作用;30~60μm在28天以后起一点作用;大于60μm在3个月以后起作用。
  在现有生产条件,即符合节能又有较好强度和耐久性的水泥,最佳颗粒组成建议为:0~10μm 30%左右,10~30μm 40%左右,30~60μm 25%左右,>60μm 5%左右。
  所以,我认为优化颗粒分布即抑制过粉磨,减少0~3μm的细颗粒和65μm以上的粗颗粒,尽量多地增加3~32μm段的颗粒,将>45μm的颗粒控制在4~10%以内。
  水泥助磨剂参与水泥在管磨中的粉磨过程,可以有效的降低被粉磨物料的表面能,消除静电结团和吸附,增加物料流速,从而降低研磨体的消耗,降低粉磨温度,节约电能,优化颗粒分布。并通过水泥颗粒分布的优化达到提高水泥28d强度,提高混凝土的和易性和保坍性。

  二、复合硅酸盐水泥中加大石灰石用量的可行性
  随着国内大型干法旋窑的普及,目前各水泥企业生产的熟料大都可以达到抗压强度3天30Mpa和28天60Mpa的水平。用这么优质的熟料生产P.C.32.5级水泥可以添加35~40%的混合材,而所有混合材中最易得、最廉价的是石灰石,全国平均价12~22元/T。能用它做为主要混合材是节能降耗、降低水泥成本的好方法。
  早在上世纪80年代,国家水泥所的教授们已做过在矿渣水泥中掺石灰石的尝试研究。近几年我们对在复合硅酸盐水泥中加大石灰石掺量进行了研究,取得了较好经验。
  石灰石的化学成分中CaO含量53%左右,其余组份的比例虽有波动,但与水泥的基本属性有很多共通之处及良好的兼容性。烧失量占其总质量的42.39%,是石灰石的又一突出标志。石灰石是一种廉价的混合材,但在实践中石灰石添加量超过水泥质量的25%以上时,就会出现严重的糊球、糊衬板、堵篦缝、水泥结团、磨温快速升高等现象,无法继续生产。在这种情况下,使用优质助磨剂可解决以上问题,并且还可以适当加大石灰石用量。如重庆XXX公司、广东XX公司这两个超大型企业生产复合硅酸盐水泥时,使用我公司生产的助磨剂将石灰石用量提升到了28%和26%,水泥的性能及强度指标均十分优良。近日,我们将南宁某大型水泥企业的物料配比中的石灰石调增到28%时,该试验水泥与用另一掺量千分之一的助磨剂生产的水泥相比3d抗压强度持平,28d抗压强度增长4.9Mpa。数据说明,该水泥的混合材中石灰石的掺量可提高到水泥质量的30%。

  三、使用优质助磨剂时,成品水泥应尽量采用45μm筛余值与比表面积共同控制
  使用助磨剂进行工业试验时,比表面积值与实际有一定的差距。出现这种情况的主要原因是水泥在粉磨过程中,由于助磨剂的加入,颗粒表面能降低,颗粒之间的吸引力减弱,相互之间形成斥力,加之球形颗粒的增多,在勃氏比表面积测试中,空气通过料层更容易,通过时间缩短,计算出的比表面积读数要比实际的低。我们在湖北亚东、拉法基双马、利万步森、华润等大型企业都相继遇到此类问题。在此情况下,45μm筛余值更能反映其本质。
  在水泥助磨剂行业标准上升为国家标准时,由安格尔公司建议将“助磨效果”中“45μm筛余减少不小于2%”放在了“比表面积增加不小于10㎡/kg”的前面。
  为了更准确了解水泥助磨剂的助磨功能,获取准确的水泥细度、比表面积值,我们在工业试验前取稳定工艺参数中的比表面积,及所对应水泥的45μm筛余。在工业试验阶段仅以45μm筛余的下降值做为评判依据,并测出其相对应的水泥比表面积。并将该比表面积值做为以后使用同一品种规格助磨剂的考核指标。

  在评价水泥细度时,我们认为45μm筛余更准确,更直观,水泥企业在控制水泥品质时使用45μm筛余加激光粒度检测是应该推广的。