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水泥级配优化控制分析

摘 要:水泥级配在不同的工程环境中,需要进行不同程度的优化,增强整体工程的安全性,文章就优化控制进行具体分析.

关键词:水泥级配;级配优化;级配控制;水泥颗粒

水泥颗粒级配作为基本工程施工中的重要内容,对工程质量起绝对性的影响.其级配结构对水泥在水化、硬化速度、需水量、和易性、放热速度等方面的表现都会起到相应的作用,特别是对强度的影响.水泥含有诸多级配的水泥颗粒,水泥细度是指表示水泥被磨细的程序或分散度的指标.

1 水泥级配的优化

为达到较高的密实程序,可对不同粗细的水泥的粒径按照特定比例组合进行调配.不同的调配组合会产生不同的结果,由此分类为:连续级配、间断级配和连续开级配.

水泥颗粒级配在不同情况下,水化的反应也大不一样.目前,行业内普通公认的水泥最佳性能的颗粒级配为3~32μm颗粒,级配总量要高于于65%,<3μm细颗粒控制在10%内,>65μm和<1μm的颗粒最好保持为零.当水泥颗粒值处在0~10μm时,水化反应最快;当水泥颗粒值处在3~30μm时,水泥的活性最大,水化速度加快;当水泥颗粒值大于60μm时,水泥的活性较小,水化变的缓慢;当水泥颗粒值大于90μm时,水泥的活性微弱,则只能进行表面水化,起到微集料的作用.为了更好地发挥水泥在胶凝性能方面的特点,一般要提高水泥的早期强度,就必须提高水泥细度,在原有基础上增加颗粒级配比例,数值控制在3~30μm的范围内.其中关于减少大于60μm的颗粒的方法,主要对磨机内部结构进行改造,重新调整研磨体的级配,并采用新型的研磨设备或改造老式选粉机等.

2 水泥级配的优化控制

2.1 合理控水泥细度

在进行水泥级配的优化时,必须注意水泥的材料特点.水泥本身如果细度过细,比表面积就会偏大,当小于3滋m的颗粒比例更高时,相应的水泥需水量就会偏大,过多的水份会导致硬化的水泥浆体孔隙率大幅增加,从而降低了水泥强度.另一方面,如果水泥细度过细,还会导致储存期水泥活性下降速度较快、水泥的需水性增大、水泥制品的收缩增大、坑冻性则随之降低等其他性能.同时,水泥细度过细也会极大程度上影响水泥磨的性能发挥,大幅降低水泥产量,增加耗电量.因此,水泥并不是越细越好,必须对水泥企业在提出精确要求,合理水泥的颗粒级配,在生产过程中必须合理控制水泥细度.

目前,市场上有开路粉磨系统和闭路粉磨两种不同的水泥粉磨生产线,两者生产的水泥的颗粒级配差异较大.开路粉磨系统生产的水泥颗粒在整体上分布的范围比较宽,颗粒总体粒径偏小,其细粉含量也较高;而闭路磨颗粒生产的水泥颗粒则分布范围窄,总体上颗粒粒径都偏大,其细粉含量比较少,粗粉含量多.水泥颗粒级配到底应控制在什么范围比较好,应根据水泥企业的工厂设备及工艺情况和对水泥性能的要求来决定.

2.2 降低混合材对水泥颗粒级配的效果的影响

影响水泥颗粒级配的还有水泥中混合材的种类和掺入量,掺入混合材中一般包括石灰石、火山灰、矿渣、磷渣等材料.其中石灰石、火山灰类属于易磨性好的混合材,掺入能使水泥中细颗粒含量增加;而矿渣、磷渣等属于易磨性差的混合材,掺入会使水泥中的细颗粒含量较少.根据水泥中使用的不同混合材及掺入混合材的数量,对于水泥颗粒级配也有不同的要求.

提高粉磨细度是提高水泥强度的有效手段,对于掺入矿渣混合材的水泥,因其易磨性差,可要求磨细些,使微粉含量增加.而对于掺入火山灰质和石灰石混的水泥,因本身就很容易产生微粉,使水泥的比表面积加大,水泥的需水量增加,在提高水泥强度方面收效不大,所以要控制、并减少微粉含量.

2.3 磨细矿物掺合料和改善胶凝材料的使用

在预拌混凝土生产过程中加入磨细矿物掺合料和改善胶凝材料,主要是为了节约水泥、降低成本和提高混凝土的耐久性.在预拌混凝土生产中早已广泛采用掺矿物掺合料的技术用以优化水泥的颗粒级配,但对掺矿物掺合料改善水泥颗粒级配、减少混凝土拌合物单方用水量和提高工作性的认识还不足.矿物掺合料的粒径必须比水泥的粒径小,将水泥粒径控制在0.414倍或更小,才能有效改善水泥或者胶凝材料的级配.同时,水泥粒径值最好控制在450m2/kg以上,粉煤灰的比表面积最好达500m2/kg或45μm筛余<12%.另一方面也要考虑颗粒的紧密堆积情况,其不但与颗粒级配有关,而且还与颗粒的形状、颗粒表面粗糙程度都有关系.一般情况下,球形(如粉媒灰的颗粒)利于颗粒堆积,针片状或板状的颗粒(如石灰石、高岭土)则不利于紧密堆积.而颗粒表面越光滑(如粉媒灰的颗粒),也越有利于紧密堆积.

2.4 材料按易难分开粉磨,最后再混合

据国外资料表明,对满足800m2/kg的高炉矿渣粉进行分析,其平均粒径只有4.3μm.因此,共同粉磨工艺中的石灰石或粉煤灰应该能提供更多的<3μm 颗粒,从而优化水泥的颗粒级配.对于比熟料难磨的混合材,适合采用分别粉磨提取,然后再混合的方法.例如,矿渣的粉磨功指数为23kWh/t,高于熟料的16.4kWh/t.如果采用共同粉磨的方法,矿渣粒径比熟料的粗.据相关研究表明,将熟料与矿渣共同粉磨,当水泥比表面积为350m2/kg时,矿渣比表面积只有232~282m2/kg,因此,宜采用分别粉磨然后混合的工艺更有利于得到理想的粉磨效果.另外,也可以采用先对难磨的矿渣进行预粉磨,再与熟料共同粉磨,但这种效果不及分别粉磨.

3 结语

本文对水泥的颗粒级配进行了研究,表明水泥颗粒级配对水泥的质量性能有直接的影响,同时对减少水泥标准稠度用水量,减少配制混凝土的需水量,提高水泥、混凝土的强度及混凝土耐久性均有利.

参考文献

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级配论文范文结:

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