水泥的粉磨工艺与颗粒级配和需水量（精华版）

影响水泥需水量的因素很多，粉磨工艺的制约就是其中之一。换句话说，就是不同的粉磨工艺生产出来的水泥，其需水量是不一样的，这个道理大家都明白。然而，正是因为大家都明白这个道理，如果要提升粉磨系统的效率，无论我们采用何种更为先进的粉磨工艺，都必须要考虑该种工艺水泥的需水量是否合适。否则，我们就必须在粉磨效率、粉磨成本和需水量三者之间寻求平衡。

水泥需水量

水泥标准稠度需水量（以下简称水泥需水量），准确的特征参数应该是混凝土的标准稠度用水量，是指能使水泥浆体达到一定的可塑性和流动性所需要的拌和水量，它是水泥使用性能的重要指标。

水泥需水量直接影响到混凝土的水灰比，继而影响到混凝土的强度、抗蚀性、抗冻性、耐久性，影响到混凝土生产的水泥用量以及外加剂用量，影响到用户的成本和效益。

水泥的标准稠度用水量越大，水泥净浆达到标准稠度的用水量、水泥砂浆达到规定流动度的用水量，以及水泥混凝土达到一定坍落度的用水量也都越大，使其净浆、砂浆、混凝土的水灰比越大，其颗粒间空隙越多、密实度越小，从而使水泥及其混凝土的施工性能、力学性能和耐久性能变差。

直观地看，混凝土的配方设计有三个基本参数：水灰比、用水量、砂率。

三个参数中，有两个涉及到水，足见水泥标准稠度用水量问题在混凝土中的重要性。混凝土强度同用水量成反比，为了提高混凝土强度必须减少其用水量。

理论上，要保持混凝土的强度不变，当混凝土的用水量发生变化时，应该保持水灰比不变，相应调整水泥用量，但这在实际生产操作中很难做到。

由于实验条件和工艺设备的限制，预拌混凝土厂很难做到根据每批水泥的需水性变化而调整水泥用量。大多数情况下的做法，反而是保持水泥用量及砂石等材料用量不变，而根据坍落度值来调整用水量。这样，混凝土实际水灰比将随水泥需水性的变化而变化，相应地影响混凝土的强度。因此，为了稳定混凝土的强度，必须稳定水泥的标准稠度用水量。

降低水泥的标准稠度需水量，对降低混凝土单立方用水量，进而提高其强度、降低水泥用量、以节约混凝土生产成本，对混凝土行业具有十分重要的意义。

影响水泥需水量的主要因素

一.水泥比表面积、颗粒级配、颗粒形状的影响

有关研究表明，水泥比表面积为300~400m2/kg时，如果水泥的粒径分布斜率n和熟料反应活性不变，则水泥的比表面积每增加100m2/kg，标准稠度需水量将增加l.6%。德国水泥研究所曾对一些不同强度等级的水泥，进行过比表面积、颗粒级配、颗粒形状对水泥需水量影响的试验，水泥需水量与比表面积的相关性很强，随比表面积的增大需水量上升明显。其试验结果如图10-1所示。

图10-1  水泥的比表面积与需水量的关系

试验表明，水泥颗粒级配对水泥的需水量有较大影响。良好的水泥颗粒级配其颗粒间空隙减小，可以降低填充水，以此进而减小水泥的需水量。因此，在我们这几年对粉磨系统的改进中感到，不论是选粉机还是整个粉磨系统，只要提高了选粉效率，需水量都是增加的。

水泥颗粒分布越窄——堆积空隙率越大——需水量越大

对于水泥强度，以3μm~32μm的颗粒起主导作用，尤其是16μm~24μm颗粒对水泥性能非常重要，其含量越多越好；＜3μm的细颗粒容易结团，特别是＜1μm的（主要指熟料）颗粒在加水后很快水化，对水泥的需水量影响较大，但对混凝土强度作用很小，还容易引起混凝土开裂，影响混凝土的耐久性，也影响水泥与外加剂的适应性；＞65μm的颗粒水化很慢，对28d强度贡献很小。

试验表明，水泥颗粒形状对水泥的需水量也有较大影响。水泥颗粒球形度对其需水量的影响见表10-3。水泥颗粒的球形度越高，则：

表10-3  水泥颗粒球形度对其需水量的影响

在比表面积基本一致的情况下，当水泥颗粒球形度从47%提高到73%时，水泥需水量从30.4%下降到27.3%。

二.粉磨工艺对需水量的影响

尽管影响水泥需水量的因素不止一个，但粉磨工艺这个因素在建设期间是可以选择的，而且一旦选定是不易改变的。因其对后续的生产以及因需水量影响到对其他因素平衡的制约，是要付出代价的。所以，在最初选择粉磨工艺时，应该考虑需水量这个因素。

在相同原材料的情况下，不同粉磨工艺生产的水泥，由于其颗粒级配和颗粒形状的差别，其需水量是不同的。就现有常用的粉磨工艺来讲，其生产的水泥需水量的排列顺序大致为：辊压机半终粉磨＞双闭路联合粉磨＞单闭路联合粉磨＞闭路磨＞开路磨。

与普通圈流磨水泥相比，开流磨水泥颗粒分布较宽，圆度系数大，水泥需水量较小；而采用辊压机、立磨生产的水泥，包括终粉磨、半终粉磨、联合粉磨，由于水泥颗粒分布范围较窄，以及颗粒形状球形度较低，水泥需水量相对较大。

目前大多数水泥企业的水泥粉磨，采用了“辊压机＋球磨机”的双闭路联合粉磨系统。