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1、前言

在當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展趨勢下，水泥市場需求正從粗放型向精細(xì)型轉(zhuǎn)變，水泥生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的把控愈發(fā)嚴(yán)格。水泥的細(xì)度、比表面積以及顆粒度等指標(biāo)，對水泥產(chǎn)品質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。其中，水泥顆粒度貫穿于水泥生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，從原料粉磨、生料煅燒，到熟料與混合材料粉磨以及成品出廠，都有著重要影響。合理控制水泥顆粒級配，不僅能提升產(chǎn)品質(zhì)量，還能降低能耗，削減生產(chǎn)成本。

粒度分布測試方法多樣，常見的有篩分法、沉降法、電阻法、顯微圖像法和激光散射法。在水泥顆粒度測量領(lǐng)域，篩分法和激光散射法應(yīng)用廣泛。不過，篩分法在測量小于 60μm 的顆粒時，分辨能力有限。激光散射法憑借操作簡便快捷、測量精準(zhǔn)等優(yōu)勢，深受廣大水泥生產(chǎn)企業(yè)青睞。其原理是光源發(fā)出的單色相干光束，經(jīng)擴(kuò)束鏡、傅立葉透鏡后照射到樣品顆粒，引發(fā)散射現(xiàn)象。散射光投射到一系列光電探測器上，其能量分布與顆粒粒度分布緊密相關(guān)，通過反演運(yùn)算，即可獲取樣品的粒度分布信息。上海佳航儀器儀表有限公司的 JH 系列激光粒度儀，適用于多種粉體、懸浮液和乳濁液的顆粒粒度測量，為水泥行業(yè)提供了可靠的粒度檢測方案。

2、實(shí)驗準(zhǔn)備

2.1 試驗設(shè)備

儀器實(shí)拍圖

JH 系列激光粒度儀（可根據(jù)實(shí)際需求選擇具體型號，如 JH - 800 型適用于對精度要求較高的大型水泥企業(yè)，JH - 600 型則更適合中小企業(yè)）。該系列儀器具備先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理算法，能確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2.2 實(shí)驗原料

水泥、無水乙醇、純凈水等。無水乙醇因能避免水泥在水中發(fā)生水解反應(yīng)，常被用作測量水泥顆粒度的分散介質(zhì)；純凈水在一些特定實(shí)驗環(huán)節(jié)或設(shè)備清洗中發(fā)揮作用。

3、實(shí)驗步驟

3.1 測試方法

考慮到水泥在水中的水解特性，測量水泥顆粒度時，建議優(yōu)先選用作為分散介質(zhì)進(jìn)行濕法測量。若企業(yè)有特殊需求，也可采用干法測量。本方案以 JH 系列激光粒度儀（濕法）為例展開介紹。

3.2 測量步驟

1. 加入分散介質(zhì)：向儀器的樣品池中加入適量無水乙醇，確保分散介質(zhì)的量符合儀器使用要求，為后續(xù)樣品分散提供良好環(huán)境。

2. 打開樣品循環(huán)：啟動樣品循環(huán)系統(tǒng)，使分散介質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)充分流動，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，保證測量環(huán)境的一致性。

3. 開始基準(zhǔn)測量：進(jìn)行基準(zhǔn)測量，獲取當(dāng)前分散介質(zhì)的背景數(shù)據(jù)，為后續(xù)測量提供參照，消除系統(tǒng)誤差。

4. 關(guān)閉樣品循環(huán)：基準(zhǔn)測量完成后，關(guān)閉樣品循環(huán)，準(zhǔn)備添加測量物料。

5. 加入測量物料：準(zhǔn)確稱取一定量的水泥樣品，緩慢加入到樣品池中，避免樣品結(jié)塊或團(tuán)聚，確保樣品均勻分散在分散介質(zhì)中。

6. 攪拌器工作：開啟攪拌器，以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速攪拌樣品和分散介質(zhì)的混合物，使水泥顆粒充分分散，減少顆粒間的團(tuán)聚現(xiàn)象。

7. 超聲波工作：啟動超聲波裝置，利用超聲波的空化作用進(jìn)一步分散水泥顆粒，確保測量的準(zhǔn)確性。

8. 開樣品循環(huán)：再次打開樣品循環(huán)，使分散均勻的樣品在系統(tǒng)中穩(wěn)定流動，為測量做好準(zhǔn)備。

9. 隨機(jī)讀取數(shù)：在測量過程中，隨機(jī)讀取多個測量數(shù)據(jù)，以提高測量結(jié)果的可靠性和代表性。

10. 測量結(jié)束：完成足夠次數(shù)的測量后，結(jié)束測量操作。

11. 數(shù)據(jù)記錄：將測量得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確記錄下來，包括粒度分布的各項參數(shù)，如 D10、D50、D90 等。

12. 打開排液：測量結(jié)束后，打開排液閥門，排出樣品池中的分散介質(zhì)和樣品混合物。

13. 自動清洗：啟動儀器的自動清洗功能，對樣品池、管道等部件進(jìn)行清洗，為下一次測量做好準(zhǔn)備。

4、結(jié)果與討論

4.1 結(jié)果

通過 JH 系列激光粒度儀測量，可得到水泥樣品的粒度分布數(shù)據(jù)，例如：D10 = 3.5 - 4.5μm（具體數(shù)值因樣品而異）、D50 = 16 - 18μm、D90 = 40 - 45μm 等。同時，還能獲取粒度分布的微分和累積百分比數(shù)據(jù)，以直觀呈現(xiàn)不同粒度區(qū)間的顆粒分布情況。這些數(shù)據(jù)可通過儀器自帶的軟件生成詳細(xì)的粒度分析報告和粒度分布圖，便于企業(yè)分析和研究。

4.2 討論

水泥顆粒級配與水泥強(qiáng)度密切相關(guān)。粒度在 1μm 以下的顆粒，在攪拌過程中會水化，雖對強(qiáng)度無貢獻(xiàn)，卻會增加澆筑時的需水量，影響水泥的施工性能。1 - 3μm 的顆粒含量較高時，能提升水泥 3 天強(qiáng)度，但需水量也會隨之增加。1 - 32μm 的顆粒含量決定了水泥 28 天強(qiáng)度，在保證其他性能的前提下，該區(qū)間顆粒含量越高越好。若強(qiáng)度指標(biāo)有較大富余，企業(yè)可適當(dāng)增加混合材添加量，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低成本。32 - 65μm 顆粒對強(qiáng)度有一定貢獻(xiàn)，但貢獻(xiàn)率相對較低。65μm 以上顆粒僅起骨架作用，對強(qiáng)度提升無明顯幫助。