關(guān)于摻合料粉磨與混凝土攪拌工藝整合的構(gòu)思
2006-02-14 00:00
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(shì)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)品中的粒化高爐礦渣、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(dòng)性和塑性，減少泌水和離析，減少混凝土坍落度損失，延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)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(zhǎng)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(shí)，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(huì)效益顯著。在大力強(qiáng)調(diào)的節(jié)約型社會(huì)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(duì)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(duì)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(duì)摻合料原料進(jìn)行高細(xì)粉磨，擴(kuò)大了水化反應(yīng)時(shí)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(shí)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(cè)得28d抗壓強(qiáng)度比為120%，制得PS62.5級(jí)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(shí)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(kù)可以做一個(gè)大庫(kù)沿著儲(chǔ)庫(kù)徑向隔成幾個(gè)空間分別存放干燥的A、B、C 等物料，庫(kù)底裝設(shè)下料和計(jì)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(duì)粉磨攪拌進(jìn)行整合。而且對(duì)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(dòng)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(duì)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(jiǎn)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(jí)和懸浮分散原理，對(duì)物料進(jìn)行充分的分散和初步的分級(jí)，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(guó)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(duì)水泥工業(yè)企業(yè)特別有意義的是：可以針對(duì)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(yíng)模式。同時(shí)，根據(jù)當(dāng)前國(guó)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(gòu)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(cè)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(shí)，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(guó)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(gè)制備使用過程中，包括設(shè)計(jì)、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(jì)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(chǎng)地清潔，文明施工。
5 結(jié)論
粉磨與攪拌整合，它會(huì)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(huì)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(huì)帶來新的機(jī)會(huì)，也會(huì)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(huì)的進(jìn)步，粉磨和攪拌的整合是大勢(shì)所趨，整合的形成僅僅是時(shí)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(rùn)最大化，若如此亦達(dá)到本人拙作的初衷。
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