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1、前言

在當前建筑行業(yè)發(fā)展趨勢下，水泥市場需求正從粗放型向精細型轉變，水泥生產企業(yè)對產品質量的把控愈發(fā)嚴格。水泥的細度、比表面積以及顆粒度等指標，對水泥產品質量起著關鍵作用。其中，水泥顆粒度貫穿于水泥生產的各個環(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，不僅能提升產品質量，還能降低能耗，削減生產成本。

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域，篩分法和激光散射法應用廣泛。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、測量精準等優(yōu)勢，深受廣大水泥生產企業(yè)青睞。其原理是光源發(fā)出的單色相干光束，經擴束鏡、傅立葉透鏡后照射到樣品顆粒，引發(fā)散射現象。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，通過反演運算，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、實驗準備

2.1 試驗設備

儀器實拍圖

JH 系列激光粒度儀（可根據實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的光學系統和數據處理算法，能確保測量結果的準確性和穩(wěn)定性。

2.2 實驗原料

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，常被用作測量水泥顆粒度的分散介質；純凈水在一些特定實驗環(huán)節(jié)或設備清洗中發(fā)揮作用。

3、實驗步驟

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進行濕法測量。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：向儀器的樣品池中加入適量無水乙醇，確保分散介質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，使分散介質在系統內充分流動，達到穩(wěn)定狀態(tài)，保證測量環(huán)境的一致性。

3. 開始基準測量：進行基準測量，獲取當前分散介質的背景數據，為后續(xù)測量提供參照，消除系統誤差。

4. 關閉樣品循環(huán)：基準測量完成后，關閉樣品循環(huán)，準備添加測量物料。

5. 加入測量物料：準確稱取一定量的水泥樣品，緩慢加入到樣品池中，避免樣品結塊或團聚，確保樣品均勻分散在分散介質中。

6. 攪拌器工作：開啟攪拌器，以適當的轉速攪拌樣品和分散介質的混合物，使水泥顆粒充分分散，減少顆粒間的團聚現象。

7. 超聲波工作：啟動超聲波裝置，利用超聲波的空化作用進一步分散水泥顆粒，確保測量的準確性。

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中穩(wěn)定流動，為測量做好準備。

9. 隨機讀取數：在測量過程中，隨機讀取多個測量數據，以提高測量結果的可靠性和代表性。

10. 測量結束：完成足夠次數的測量后，結束測量操作。

11. 數據記錄：將測量得到的數據準確記錄下來，包括粒度分布的各項參數，如 D10、D50、D90 等。

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

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

4、結果與討論

4.1 結果

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據，例如：D10 = 3.5 - 4.5μm（具體數值因樣品而異）、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據，以直觀呈現不同粒度區(qū)間的顆粒分布情況。這些數據可通過儀器自帶的軟件生成詳細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度密切相關。粒度在 1μm 以下的顆粒，在攪拌過程中會水化，雖對強度無貢獻，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。若強度指標有較大富余，企業(yè)可適當增加混合材添加量，在保證產品質量的同時降低成本。32 - 65μm 顆粒對強度有一定貢獻，但貢獻率相對較低。65μm 以上顆粒僅起骨架作用，對強度提升無明顯幫助。