關(guān)于摻合料粉磨與混凝土攪拌工藝整合的構(gòu)思
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摘要：從分析摻合料在混凝土中的作用效果入手，提出粉磨與混凝土攪拌工藝整合的實(shí)施構(gòu)想及預(yù)期效果，得出粉磨和攪拌工藝整合是大勢所趨的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：整合；粉磨；攪拌；摻合料；混凝土
1 摻合料在混凝土中的作用效果
混凝土用摻合料(亦稱礦物外加劑)的原料，一般來源于煉鐵工業(yè)副產(chǎn)品中的?；郀t礦渣、磷化工業(yè)副產(chǎn)品磷渣、熱電廠排出的粉煤灰和化工行業(yè)鍋爐渣，以及天然的硅灰、沸石、高嶺土和石灰石等。這些物料一般都需進(jìn)行物理活化即粉磨到一定細(xì)度(粒度<30μm)可成為有用的混凝土摻合料。
這些摻合料在混凝土拌合物中的主要優(yōu)點(diǎn)：減少混凝土需水量，改善混凝土泵送性能，提高混凝土密實(shí)性、流動性和塑性，減少泌水和離析，減少混凝土坍落度損失，延長混凝土凝結(jié)時間，減緩水化速率和降低水化放熱量等優(yōu)點(diǎn)。
摻合料在硬化混凝土中的優(yōu)點(diǎn)：提高混凝土漿體結(jié)構(gòu)致密性，改善混凝土孔結(jié)構(gòu)，抗?jié)B抗凍融；抵抗淡水和硫酸鹽介質(zhì)的侵蝕；有效阻止氯離子擴(kuò)散，具有較好地護(hù)筋性；預(yù)防和抑制堿—骨料反應(yīng)；一般混凝土后期強(qiáng)度增長率大，可以提高混凝土耐久性能。
這種摻用摻合料的混凝土廣泛用于大體積混凝土工程、地下工程、海港工程、道路橋梁和一般工民建工程。同時，混凝土使用摻合料不僅提高了混凝土質(zhì)量性能，而且可以綜合利用工業(yè)廢渣，變廢為寶，減輕環(huán)境負(fù)荷，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。在大力強(qiáng)調(diào)的節(jié)約型社會的當(dāng)今，這種方式是值得大力提倡的。
2 粉磨與攪拌整合
2.1 粉磨加工分類
現(xiàn)代粉磨技術(shù)對普通粉磨，高細(xì)粉磨和超細(xì)粉磨的產(chǎn)品粒度界限的分類如表1。在水泥生產(chǎn)中，水泥顆粒屬普通粉磨，一般有90%的粒徑<80μm。在非金屬礦加工中，一般將10μm以下的粒徑粉體稱為超細(xì)粉磨，而摻合料粉磨一般介于二者之間。即采用高細(xì)粉磨，可以滿足對混凝土生產(chǎn)的要求。
表1 粉磨加工分類
注: d 表示天。
2.2 摻合料活性
對摻合料原料進(jìn)行高細(xì)粉磨，擴(kuò)大了水化反應(yīng)時的比表面積，可以大幅度提高其水化速度，使其能在較短的時間內(nèi)產(chǎn)生較高的強(qiáng)度。日本學(xué)者進(jìn)行過研究，用礦渣粉置換50%水泥，其膠砂強(qiáng)度與硅酸鹽水泥膠砂強(qiáng)度的強(qiáng)度百分率表示礦渣粉的活性，試驗(yàn)結(jié)果如表2。
表2 礦渣粉的比表面積與活性
說明當(dāng)摻50%比表面積為600m2/kg礦渣粉的水泥，其28d的抗壓強(qiáng)度超過了硅酸鹽水泥強(qiáng)度。濟(jì)南大學(xué)材料工程學(xué)院用濟(jì)南鋼鐵廠的礦渣磨制比表面積為360m2/kg，取代50%水泥后，測得28d抗壓強(qiáng)度比為120%，制得PS62.5級水泥如表3。
表3 礦渣水泥膠砂強(qiáng)度
注: W/C 表示水灰比
通常水泥中摻合料細(xì)度比表面積在300～350m2/kg，混凝土摻合料細(xì)度比表面積要求為350~600m2/kg。有時甚至高達(dá)800m2/kg。
2.3 粉磨攪拌一體化
所謂粉磨攪拌一體化，它是一種不同于傳統(tǒng)生產(chǎn)的水泥混凝土生產(chǎn)方式。這種新的生產(chǎn)方式以水泥混凝土的最終應(yīng)用——混凝土功能要求為目標(biāo)、以外加劑為核心技術(shù)，以粉磨為中心環(huán)節(jié)。在粉磨過程中將外加劑技術(shù)，摻合料活化、熟料粉磨整合到一起，充分發(fā)揮粉磨與外加劑的功能，并于混凝土(或干粉)攪拌相銜接，實(shí)現(xiàn)水泥與混凝土生產(chǎn)的有機(jī)統(tǒng)一。從而降低生產(chǎn)成本，降低環(huán)境負(fù)荷以及為生產(chǎn)高性能混凝土創(chuàng)造靈活的工藝條件。
3 粉磨與攪拌整合的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)線路
3.1 商品混凝土生產(chǎn)領(lǐng)域
其方法是將粉磨環(huán)節(jié)整合到攪拌站，而把水泥生產(chǎn)企業(yè)作為熟料供應(yīng)商。生產(chǎn)工藝流程，見圖1。
圖1 生產(chǎn)工藝流程圖
該生產(chǎn)流程圖幾點(diǎn)說明：
(1)當(dāng)使用的是干燥的摻合料原料(水分<2.0%)，可以省去烘干子系統(tǒng)；
(2)摻合料原料A、B、C可以單獨(dú)進(jìn)入烘干子系統(tǒng)，亦可按比例搭配入烘干子系統(tǒng)；
(3)干燥原料庫可以做一個大庫沿著儲庫徑向隔成幾個空間分別存放干燥的A、B、C 等物料，庫底裝設(shè)下料和計量裝置；
(4)熟料與石膏混合粉磨可以生產(chǎn)硅酸鹽水泥，亦可再摻加不同種類的摻合料，生產(chǎn)礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥、復(fù)合水泥、普通水泥和石灰石水泥及特種水泥；還可以獨(dú)立生產(chǎn)摻合料。
這種粉磨系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)?shù)負(fù)胶狭显系馁Y源情況和混凝土性能要求，可以靈活選取適宜的生產(chǎn)流程，對粉磨攪拌進(jìn)行整合。而且對于生產(chǎn)的水泥和摻合料產(chǎn)品的檢驗(yàn)，一般商品混凝土公司都具備檢驗(yàn)儀器和操作人員等現(xiàn)有條件。
3.2 主要粉磨設(shè)備
3.2.1立式磨
其特點(diǎn)是產(chǎn)量高，產(chǎn)品細(xì)度比表面積在400~450 m2/kg范圍，粉磨能耗比較經(jīng)濟(jì)。但若生產(chǎn)比表面積450m2/kg以上摻合料則能耗陡然上升，且投資較大。
3.2.2振動磨
生產(chǎn)產(chǎn)品的細(xì)度比表面積范圍寬，但產(chǎn)量比較低，不能滿足混凝土生產(chǎn)的要求。但適應(yīng)對混凝土有特殊要求的摻合料生產(chǎn)。
3.2.3管磨機(jī)開路生產(chǎn)
工藝簡單，投資省，電耗較高，但高細(xì)度比表面積產(chǎn)品生產(chǎn)困難。
3.2.4 球磨機(jī)+高細(xì)選粉機(jī)O—Sepa 粉磨系統(tǒng)
選粉利用預(yù)分級和懸浮分散原理，對物料進(jìn)行充分的分散和初步的分級，增加了進(jìn)入選粉區(qū)的物料分散度，產(chǎn)品細(xì)度比表面積達(dá)到400~600m2/kg。我國山西太原智海集團(tuán)采用該工藝生產(chǎn)系統(tǒng)效果良好。
3.3 水泥工業(yè)領(lǐng)域
其生產(chǎn)方法是水泥廠向應(yīng)用性領(lǐng)域延伸，或者按照合同向商品混凝土攪拌公司供應(yīng)特定要求的活化膠凝材料。對水泥工業(yè)企業(yè)特別有意義的是：可以針對不同工程和不同工程部位的需要，生產(chǎn)出不同的摻合料產(chǎn)品和水泥產(chǎn)品，改善水泥企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營模式。同時，根據(jù)當(dāng)前國家關(guān)于水泥企業(yè)“結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰落后”的產(chǎn)業(yè)政策，某些水泥廠改為水泥粉磨站后，有條件的可以添置混凝土拌合工藝設(shè)備，把生產(chǎn)的產(chǎn)品延伸到混凝土中，而商品混凝土公司亦可將小型水泥企業(yè)通過租賃、購買變?yōu)樽约旱脑牧戏勰セ亍?/DIV>
4.1 降低混凝土成本
4 粉磨與攪拌整合經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果
4.1 降低混凝土成本
根據(jù)實(shí)驗(yàn)和測算，應(yīng)用新的生產(chǎn)技術(shù)方法生產(chǎn)1m3商品混凝土，可以比用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)降低成本50元左右。這是因?yàn)闇p少了包裝、上下車、運(yùn)輸中轉(zhuǎn)等費(fèi)用，而且混凝土配合比中摻合料取代部分水泥降低了生產(chǎn)成本之故。并且可以就地取材，降低混凝土的銷售成本。
4.2 降低水泥混凝土生產(chǎn)環(huán)境負(fù)荷
利用礦渣、粉煤灰及其他廢棄物制作的活性填料可以取代水泥熟料60%~80%，大量節(jié)約水泥熟料，降低資源和能源消耗，提高水泥或混凝土生產(chǎn)的“吃廢”、利廢功能。
4.3 提高生產(chǎn)特殊功能要求的水泥或混凝土的靈活性
在粉磨與攪拌整合的生產(chǎn)方式中，水泥熟料可以作為一種標(biāo)準(zhǔn)熟料，多種活化摻合料、外加劑在粉磨過程中可以靈活配比，可生產(chǎn)多種功能要求的混凝土以及多種專用水泥。條件許可時，可以將具有特性的水泥或摻合料作為商品出售。
4.4 利于發(fā)展高強(qiáng)、高性能混凝土
實(shí)驗(yàn)表明，粉磨與攪拌整合后使用其配套技術(shù)措施，可以大大提高混凝土抗壓強(qiáng)度和耐久性。
4.5 優(yōu)化配伍各類摻合料復(fù)合體系
一般來講，如礦渣與火山灰材料具有膠凝特性互補(bǔ)效果，在水化過程中可以相互誘導(dǎo)激發(fā)，提高復(fù)合體系的膠凝活性。
4.6 利于水泥、混凝土專業(yè)整合，建立水泥、混凝土和建筑大統(tǒng)一行業(yè)
當(dāng)今國內(nèi)外專家都在呼吁，要把水泥—混凝土—工程結(jié)構(gòu)作為整體大專業(yè)來研究，使混凝土及其所有原材料在整個制備使用過程中，包括設(shè)計、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工、保養(yǎng)、維護(hù)、拆除、廢棄、再生、循環(huán)利用等環(huán)節(jié)，進(jìn)行通盤地設(shè)計和考慮。這種整合確保了混凝土的功能性、耐久性和可持續(xù)發(fā)展性。
4.7 能夠極大地促進(jìn)散裝水泥和商品混凝土的推廣
散裝水泥用于商品混凝土，除了凈化環(huán)境，還能夠提高混凝土質(zhì)量，而建筑工地使用商品混凝土能夠保持施工場地清潔，文明施工。
5 結(jié)論
粉磨與攪拌整合，它會帶來水泥或混凝土企業(yè)(行業(yè))利益格局的變化，早一步推行新生產(chǎn)方式的行業(yè)，會在更多的產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)有利位置，捷足先登，獲得效益。
任何生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)換都會帶來新的機(jī)會，也會給反應(yīng)遲緩的企業(yè)帶來災(zāi)難性的打擊。我們有理由相信，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，粉磨和攪拌的整合是大勢所趨，整合的形成僅僅是時間問題。但愿有更多的同仁來關(guān)注、思考和實(shí)施粉磨與攪拌整合的生產(chǎn)方式。實(shí)現(xiàn)利潤最大化，若如此亦達(dá)到本人拙作的初衷。
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