一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法与流程

本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法。

背景技术：

现有的混凝土制备只是通过将水泥，掺合料，粗骨料，细骨料，水，减水剂按比例混合制备而成，其流程图如图1所示，在制备过程中用到的散装水泥一般为p.042.5水泥，在水泥厂用散装车运送到搅拌站存放在水泥散装库中，然后现场将散装水泥与掺合料、水、减水剂、粗、细骨料按比例计量后一起搅拌成混凝土。

目前制备混凝土时均采用干法粉磨水泥，水泥粉磨是水泥生产的重要环节，粉磨成本占水泥生产总成本的35％左右，粉磨电耗占水泥生产综合电耗的70％左右。现行球磨干法粉磨水泥制备混凝土存在以下缺陷：

1、水泥熟料在水泥厂粉磨后粒度较细，运输过程需要粉体专用设备(粉体散装车)，且装卸过程有二次污染。

2、干法粉磨，磨内温度高，易产生石膏脱水，影响水泥质量；同时易产生静电现象，使颗粒再团聚，影响水泥粉磨细度与效率；水泥颗粒形貌的球形度不够，最终影响混凝土的施工质量(如：需水量、塌落度等)。

3、粉磨过程中球磨机通风产生大量的含尘气体，容易对环境造成污染，处理含尘气体工艺和设备成本高。

4.计量精度不准确，在水泥进入混凝土搅拌机过程中，由于需要加水，出现水气将水泥卸料管堵塞的现象，影响生产。

5、在混凝土搅拌过程中，干法粉磨的水泥与掺合料存在粉尘污染和搅拌均匀度不好的现象。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，能够降低水泥运输成本、提高水泥粉磨的效率、提升水泥生产过程的质量稳定性、减小运输过程和混凝土生产过程对环境的污染，并且改善水泥的颗粒形貌，最终提高混凝土的质量。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，包括以下步骤：

(1)首先将水泥熟料与天然石膏按照计量比混合进行预粉磨，预粉磨采用干法，将物料粒径磨至不超过0.2mm，得到混合料粉x；

(2)将掺合料b、水和减水剂按照计量比取料混合搅拌均匀，得到混合料浆y；

(3)将混合料粉x和混合料浆y加入开流球磨机，进行湿法粉磨，之后通过料浆泵输送至搅拌池中，按照计量比加入掺合料a，搅拌均匀，得到浆料z；

(4)将浆料z通过勺式喂料机计量加入混凝土搅拌机，同时将粗、细骨料按照计量比加入该混凝土搅拌机，经过搅拌得到预拌混凝土。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现。

一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，包括以下步骤：

(1)首先将水泥熟料按照计量比取料进行预粉磨，预粉磨采用干法，将水泥熟料粒径磨至不超过0.2mm，得到物料m；

(2)将脱硫石膏、掺合料b、水和减水剂按照计量比取料混合搅拌均匀，得到物料n；

(3)将物料m和物料n加入开流球磨机，进行湿法粉磨，之后通过料浆泵输送至搅拌池中，按照计量比加入掺合料a，搅拌均匀，得到浆料z；

(4)将浆料z通过勺式喂料机计量加入混凝土搅拌机，同时将粗、细骨料按照计量比加入该混凝土搅拌机，经过搅拌得到预拌混凝土。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，所述掺合料a和掺合料b的组成相同。

前述的一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，所述水泥熟料、石膏、掺合料b、掺合料a四个成分组成胶凝材料，所述水泥熟料、石膏、掺合料b、掺合料a四个成分的质量百分比之和为100％。

前述的一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，所述胶凝材料的用量为每立方混凝土用胶凝材料260～550kg；胶凝材料中，水泥熟料、石膏、掺合料b、掺合料a的质量百分比分别为：

水泥熟料：[(100-a)×0.80)]％；

石膏：(b2/b1)×5％；

掺合料b：[(100-a)×0.15]％；

掺合料a：{a-[5×b2/b1-0.05×(100-a)]}％；

其中，a＝20～50,b1＝(2.2～2.4)％，b2＝(2.6～2.8)％。

前述的一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，每立方混凝土加水量为170～175kg；减水剂的加入量为每立方混凝土加1.7～8.75kg。

前述的一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，水的加入量按照水胶比为0.32～0.60计量加入；减水剂的加入量按照用水量的1.0％～5.0％计量加入。

前述的一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，搅拌池中的浆料z与粗、细骨料加入混凝土搅拌机时，粗骨料和细骨料的用量分别为：粗骨料每立方混凝土加1060～1120kg，细骨料每立方混凝土加600～850kg。

本发明将水泥粉磨从水泥厂移到混凝土搅拌站，采用湿法粉磨工艺现场预拌混凝土。水泥厂生产的水泥熟料为粒状，运输较p.042.5散装水泥(粉料)方便，采用普通卡车运输即可，运到混凝土搅拌站后，直接将水泥熟料与天然石膏先进行预粉磨，若采用脱硫石膏，则只需将水泥熟料进行预粉磨，预粉磨后的物料粒径不超过0.2mm，然后将掺合料b、水、减水剂搅拌均匀，或者将脱硫石膏与掺合料b、水、减水剂搅拌均匀，之后将预粉磨后的物料与含有减水剂和掺合料b的浆料进行湿法粉磨，得到料浆，料浆与掺合料a一起搅拌均匀后用勺式喂料机加入混凝土搅拌机，与粗、细骨料一起搅拌制备得到预拌混凝土。

本发明的优点和技术效果在于：

1、传统的方法是将水泥熟料与掺合料b(15％)和石膏在水泥厂干法粉磨得到散装水泥，也就是p.042.5水泥，再用散装车将该水泥运至混凝土搅拌现场与其它辅料搅拌制备混凝土，由于散装水泥是粉状，需要专用的运输车，且运输和混凝土搅拌过程不可避免产生大量粉尘，造成严重污染；

本发明的方法采用水泥熟料直接现场施工，将水泥熟料运输至混凝土搅拌现场，现场与石膏预粉磨后再与其他辅料(掺合料、减水剂、水、骨料等)共同湿法球磨，由于水泥熟料为粒状，运输较传统的p.042.5散装水泥(粉料)方便，装卸过程和混凝土制备过程污染较小。

2、水泥熟料与石膏事先预粉磨至粒径不超过0.2mm，再与减水剂、水、掺合料进行湿法粉磨时，可降低磨内温度，不易产生石膏脱水；且湿法粉磨过程不产生静电效应，效率较干法粉磨高。

3、湿法粉磨研磨过程，由于有水的作用，更易使水泥熟料产生球形，改善水泥的颗粒形貌，有利于改善混凝土的施工性能。

4、湿法粉磨时胶凝材料在混凝土搅拌机中不需考虑加水搅拌均匀问题，只是与粗细骨料搅拌均匀，在相同的搅拌时间内，这种混凝土均质性更好。

5、湿法粉磨过程中不产生废气，无需除尘设施，减少了设备投资成本，在混凝土生产过程中也不产生污染，有利于环境保护。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述优势和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1是现有干法粉磨水泥制备混凝土的生产工艺；

图2是本发明采用天然石膏湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的生产工艺；

图3是本发明采用脱硫石膏湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的生产工艺。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

为了更加清楚表明本发明的技术方案，特对本发明中出现的名词进行解释。

附图中掺合料a和掺合料b的成分相同，只是为了方便说明，将其分别表示，具体地，掺合料a和掺合料b均为现有掺合料(如矿渣微粉、粉煤灰、钢渣粉等的一种或几种混合)。粗、细骨料为现有使用料。本发明旨在提供一种制备混凝土的不同的方法，所用到的水泥熟料、掺合料、粗、细骨料、减水剂等均为现有的产品。

众所周知，混凝土中胶凝材料由散装水泥和掺合料a组成，两者重量百分比之和为100％。本发明所述散装水泥是指p.042.5水泥，由水泥熟料、石膏和掺合料b组成，该散装水泥各成分所占的质量百分数为：水泥熟料80％，石膏5％，掺合料b15％。胶凝材料中的so3主要来源于散装水泥中的石膏，本发明所述散装水泥中so3的含量为b1＝(2.2-2.4)％。

在图1中，现行干法粉磨水泥制备预拌混凝土时，如果胶凝材料中掺合料a的质量百分数为a％，则散装水泥的质量百分数为(100-a)％；由于散装水泥中so3(来源于石膏)的含量为b1＝(2.2-2.4)％，则该胶凝材料中，掺合料a、水泥熟料、石膏、掺合料b、so3的质量百分数分别为：

掺合料a：a％；其中，a＝(20-50)；

水泥熟料：(100-a)％×80％＝[(100-a)×0.8]％；

石膏：(100-a)％×5％＝[(100-a)×0.05]％；

掺合料b：(100-a)％×15％＝[(100-a)×0.15]％；

so3：(100-a)％×b1＝[(100-a)×b1]％；其中，b1＝(2.2-2.4)％。

采用本发明现场湿法粉磨水泥制备混凝土时，由于水泥熟料遇水产生水化反应而凝结硬化，因此在湿法粉磨水泥一开始时，水泥就开始进行水化凝结。国家标准要求通用水泥的初凝时间不早于45分钟，终凝时间不超过12小时，我国多数企业水泥的初凝时间在70-100分钟，终凝时间150分钟左右。如果在湿法粉磨过程中超过一定时间(绝对不能超过初凝时间)，将使水泥拌制的混凝土塌落度和经时损失过大(甚至不能制备混凝土)，从而影响混凝土施工和使用性能。传统的无预粉磨工艺的球磨机开流工艺，进磨物料粒度较大(5mm以上物料占85％)，水泥在磨内停留时间长，一般在20-25分钟；采用预粉磨技术后，进磨物料粒度较小(0.2mm以下)，水泥在磨内停留时间缩短，一般为10-13分钟，考虑运输等因素，到混凝土搅拌机时间应为15-18分钟。因此采用湿法粉磨水泥时，预粉磨工艺缩短了水泥在磨内的水化凝结时间，但与干法水泥配制混凝土相比还是相应缩短了混凝土的凝结时间(也就是水泥湿法粉磨过程所需的15-18分钟时间)，因此本发明的湿法粉磨方法需要采取措施，抑制水泥在湿法粉磨过程中的凝结硬化，适当延长其凝结时间。

石膏是传统的缓凝剂，因此，湿法粉磨水泥制备预拌混凝土关键就在于湿法粉磨过程中适当增加石膏的含量(也就是提高so3的含量)，抑制水泥在湿法粉磨过程中的凝结。本发明采用提高混凝土中胶凝材料的总石膏含量，将胶凝材料中so3的含量提高至2.6-2.8％，将石膏全部在湿法粉磨水泥时掺加，由于掺合料a在粉磨后掺加，因此，这是相对提高湿法粉磨水泥过程的石膏含量(即so3的含量)。

结合图2，本发明所提供的湿法粉磨水泥制备预拌混凝土的方法，仍然设胶凝材料中掺合料a的质量百分数为a％，则图2中水泥熟料、石膏、掺合料b三者之和在胶凝材料中所占的百分数为(100-a)％，那么水泥熟料、石膏、掺合料b各自在胶凝材料中所占的质量百分数分别为：

水泥熟料：(100-a)％×80％＝[(100-a)×0.8]％；

石膏：(100-a)％×5％＝[(100-a)×0.05]％；

掺合料b：(100-a)％×15％＝[(100-a)×0.15]％；

其中，a＝20-50。

结合上式，石膏含量较p.o42.5水泥降低，则so3含量降低，具体降低量与掺合料a的掺加量有关，掺加量越高(也就是a取值越大)，so3含量降低越大，则对混凝土凝结不利，且so3含量降低，对胶凝材料的硫酸盐激发作用下降，影响混凝土的使用性能(龄期强度、耐久性等)。

由于湿法粉磨水泥关键在于提高石膏含量(也就是提高so3的含量)，本发明人在实际应用中发现，在预拌混凝土中，掺合料a在20％以上时，so3在胶凝材料中的质量百分数为b2＝(2.6-2.8)％时，制备的预拌混凝土具有较好的施工性能和使用性能。因此，本发明的方法旨在控制胶凝材料中so3的质量百分数为b2＝(2.6-2.8)％，即提高so3的含量，这一技术需要通过提高石膏含量来实现。

如果按现有的配比：胶凝材料中石膏的百分含量为[(100-a)×0.05]％，结果小于5％，胶凝材料中so3的含量为[(100-a)×b1]％，b1＝(2.2-2.4)％。如果将胶凝材料中so3的含量提高为b2＝(2.6-2.8)％时，胶凝材料中的石膏含量应该为：(b2/b1)×5％(结果大于5％，相当于提高了石膏的含量)，其中，b1＝(2.2-2.4)％，b2＝(2.6-2.8)％。

图2中，由于掺合料a、水泥熟料、石膏、掺合料b四者质量百分数之和为100％，石膏含量增加，则掺合料a的含量应减少，最终掺合料a的质量百分数应该为：a％-[5％×b2/b1-(100-a)％×5％]＝{a-[5×b2/b1-0.05×(100-a)]}％。

即按照图2的流程，各个原料的计量为：

胶凝材料中，水泥熟料质量百分比为：[(100-a)×0.80)]％；

石膏质量百分比为：(b2/b1)×5％；

掺合料b质量百分比为：[(100-a)×0.15]％；

掺合料a质量百分比为：{a-[5×b2/b1-0.05×(100-a)]}％；

其中，a＝20～50,b1＝(2.2～2.4)％，b2＝(2.6～2.8)％。

水的加入量按照水胶比为0.32～0.60计量加入；

减水剂的加入量按照用水量的1.0％～5.0％计量加入；

一般情况下，每立方混凝土中胶凝材料的加入量为260～550kg，则水的加入量为每立方混凝土加83～330kg，优选170～175kg，减水剂加入量为每立方混凝土加0.8～16.5kg，优选1.7～8.75kg，粗骨料加入量为每立方混凝土加1060～1120kg，细骨料加入量为每立方混凝土600～850kg。

上述计量关系中，a的取值范围为20～50，b1＝(2.2～2.4)％，b2＝(2.6～2.8)％,具体取值数据要根据混凝土等级于性能确定，不同等级混凝土要求的强度不同，胶凝材料中掺合料a所占的比例就不同。

图2是采用天然石膏时的混凝土的预拌方法，图3是采用脱硫石膏时混凝土的预拌方法，采用脱硫石膏时，各个原料的计量方式和比例与图2采用天然石膏时相同，只是采用脱硫石膏时，由于脱硫石膏为粉状不用事先预粉磨，只需将水泥熟料进行预粉磨，其它步骤相同。

湿法粉磨不同于干法粉磨，湿法粉磨后料浆必须具有一定的流动性，因此水的掺加量必须合理，当然，水分越大流动性越好，但水分过大对后续的混凝土生产不利，因为不同强度等级的混凝土设计时都有相应水胶比，设计强度越高，水胶比越小，目前混凝土的最小设计水胶比为0.32。而试验表明，水泥浆要达到较好的流动性，在没有掺减水剂的情况下，其含水量需要在50％左右(即水胶比为0.5)，才能达到预期的流动度。为解决水泥浆流动性问题，结合预拌混凝土掺加减水剂技术，本发明在湿法粉磨水泥时，减水剂应该在掺合料b与水或掺合料b与水、脱硫石膏混合搅拌过程中掺加。

实施例1：

结合图2，采用天然石膏，预拌混凝土的制备方法为：

(1)首先将水泥熟料与天然石膏按照计量比混合进行预粉磨，预粉磨采用干法粉磨，将物料粒径磨至小于等于0.2mm，得到混合料粉x；

(2)将掺合料b、水和减水剂按照计量比取料混合搅拌均匀，得到混合料浆y；

(3)将混合料粉x和混合料浆y加入开流球磨机，进行湿法粉磨，之后通过料浆泵输送至搅拌池中，按照计量比加入掺合料a，搅拌均匀，得到浆料z；

(4)将浆料z通过勺式喂料机计量加入混凝土搅拌机，同时将粗、细骨料按照计量比加入该混凝土搅拌机，经过搅拌得到预拌混凝土。

其中，各原料的计量比为：

胶凝材料中，水泥熟料质量百分比为：[(100-a)×0.80)]％；

石膏质量百分比为：(b2/b1)×5％；

掺合料b质量百分比为：[(100-a)×0.15]％；

掺合料a质量百分比为：{a-[5×b2/b1-0.05×(100-a)]}％；

其中，其中，a＝20～50,b1＝(2.2～2.4)％，b2＝(2.6～2.8)％。

胶凝材料的总加入量按照每立方混凝土加260～550kg；

水的加入量按照水胶比为0.32-0.60计量加入，优选170～175kg；

减水剂的加入量按照用水量的1.0％-5.0％计量加入，优选1.7～8.75kg；

粗骨料加入量为每立方混凝土加1060-1120kg，细骨料加入量为每立方混凝土600-850kg。

实施例2：

结合图3，采用脱硫石膏，预拌混凝土的制备方法为：

(1)首先将水泥熟料按照计量比取料进行预粉磨，预粉磨采用干法粉磨，将水泥熟料粒径磨至不超过0.2mm下，得到物料m；

(2)将脱硫石膏、掺合料b、水和减水剂按照计量比取料混合搅拌均匀，得到物料n；

(3)将物料m和物料n加入开流球磨机，进行湿法粉磨，之后通过料浆泵输送至搅拌池中，按照计量比加入掺合料a，搅拌均匀，得到浆料z；

(4)将浆料z通过勺式喂料机计量加入混凝土搅拌机，同时将粗、细骨料按照计量比加入该混凝土搅拌机，经过搅拌得到预拌混凝土。

其中，各原料的计量比为：

胶凝材料中，水泥熟料质量百分比为：[(100-a)×0.80)]％；

石膏质量百分比为：(b2/b1)×5％；

掺合料b质量百分比为：[(100-a)×0.15]％；

掺合料a质量百分比为：{a-[5×b2/b1-0.05×(100-a)]}％；

其中，其中，a＝20～50,b1＝(2.2～2.4)％，b2＝(2.6～2.8)％。

胶凝材料的总加入量按照每立方混凝土加260～550kg；

水的加入量按照水胶比为0.32-0.60计量加入，优选170～175kg；

减水剂的加入量按照用水量的1.0％-5.0％计量加入，优选1.7～8.75kg；

粗骨料加入量为每立方混凝土加1060-1120kg，细骨料加入量为每立方混凝土600-850kg。

以上所述，仅是发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。