| 一、几个逐渐被认可的理论观点 1.水泥颗粒只有与水发生反应才有胶凝作用，没有被水化的部分只起骨架作用。 研究表明，＜1μm 的颗粒在与水的拌和过程中就已完全水化，对混凝土浇筑体的强度没有贡献。熟料颗粒水化28天后，其深度约为5.48μm ，即≤11μm 的颗粒均不能被完全水化，未被水化的内核对混凝土的28天强度也没有贡献。 2.在相同条件下，粉磨能耗与粉磨产品颗粒的表面积成正比。即，要求粉磨产品的颗粒越小，单位物料所消耗的粉磨能量越多。 3.水泥合理的颗粒组成是能够最大限度地发挥熟料的胶凝性，以及水泥应具有最紧密的体积堆积密度。 熟料的胶凝性与颗粒的水化速度和水化程度有关，而堆积密度则由颗粒的大小含量比例所决定。在水泥专业文献中，经常能看到两个相互矛盾的水泥颗粒组成指标，一个是关于水泥最佳性能的颗粒组成指标，另一个是符合紧密堆积的F u l l e r 曲线的水泥颗粒组成指标。其矛盾在于，最佳性能颗粒组成指标要求＜3μm 的颗粒低于10％，＜1μm 的颗粒最好没有；而符合紧密堆积指标的F u l l e r 曲线则要求＜3μm 的颗粒要达到29％，＜1μm 的颗粒要达到19％。两者相差甚远。最理想的状况是，水泥中熟料的颗粒组成应满足最佳性能的要求，而＜3μm 、特别是<1μm 的颗粒为混合材（或矿物掺和料），如石灰石粉、粉煤灰、矿渣粉等。这些<3μm 的微细矿粉混合材，填充于水泥熟料颗粒之间的空隙，使水泥颗粒堆积的体积趋向紧密，向F u l l e r 曲线靠拢。由于这些微细矿粉混合材的活性比熟料的低，因此其在早期水化慢或几乎不水化，不会对水泥的工作性能或混凝土拌和物的施工性能造成不利影响。而在后期，这些微细矿粉混合材，又可与熟料颗粒水化所产生的C a （O H ）2起二次反应，生成具有胶凝性的C -S -H 凝胶，从而使水泥石结构致密，有利于耐久性的提高。 欧洲标准在27种水泥中都允许掺加0%～5%的次要附加组分，主要是改善水泥颗粒组成和工作性能，而对这些次要附加组分的活性无特殊要求，只要不增加水泥标准稠度用水量、对混凝土和水泥砂浆的性能无害、不会引起钢筋锈蚀等即可。欧洲标准的这些内容，已经给予人们一些启迪。 二、优化水泥颗粒组成的技术途径 水泥最佳的颗粒组成可以从两个方面进行改善，一是≤3μm 的颗粒既要满足最佳水化性能的颗粒组成要求，又要尽量满足F u l l e r 曲线紧密堆积的要求；二是要减少＞60μm 的颗粒含量。在水泥粉磨生产工艺中，应采取的具体措施如下： 1.熟料与易磨性好的混合材共同粉磨在熟料中加入一些易磨性好的混合材（如石灰石、粉煤灰等）共同粉磨，由于这些混合材易磨性好，因此在水泥颗粒中混合材的粒径比熟料的小。可以设想，共同粉磨工艺中的石灰石或粉煤灰应该能提供更多的≤3μm 的颗粒，从而优化水泥的颗粒级配。 2.难磨的混合材与熟料分别粉磨后再合成均化 通常，对于难磨的混合材宜采用分别粉磨然后再合成水泥的方法。例如，矿渣的粉磨功指数为23k W h /t ，比熟料的16.4k W h /t 高，若用共同粉磨的方法，矿渣的粒径会比熟料的粗。据相关研究表明，在混合材与熟料共同粉磨的情况下，当水泥的比表面积达到350m2/kg 时，矿渣的比表面积仅有230～280m2/kg 。因此，只有通过分别粉磨，才能达到预期的不同比表面积的组分要求。当然，也可先对难磨的矿渣进行预粉磨，再与熟料共同粉磨，但效果不如分别粉磨好。 3.在预拌混凝土中加入微细矿粉掺和料 在预拌混凝土生产中，已广泛采用掺微细矿粉掺和料的技术。利用这项技术，可以节约水泥、降低生产成本、提高混凝土的耐久性。但目前对掺微细矿粉掺和料来改善水泥颗粒级配、减少混凝土拌和物单方用水量及提高混凝土和易性方面的认识，还有待进一步研究。要改善水泥的颗粒组成，掺微细矿粉掺和料的粒径必须比水泥的粒径小，最好为水泥粒径的0.414倍或更小。就目前所常用的微细矿粉掺和料来看，矿渣粉的比表面积最好在450m2/kg 或45μm 筛余≤12％范围内，否则，将不易达到改善水泥颗粒组成的目的。 |
