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    河南水泥消费知识

    水泥的主要成分:主要成分是硅酸盐。水泥的品种较多,其构成有所区分。一般水泥主要成分的称号、化学式:硅酸三钙 、硅酸二钙 、铝酸三钙:3CaO·SiO2,2CaO·SiO2,3CaO·Al2O3 。 
    一种细磨质料,参加适当水后成为塑性浆体,既能在氛围中软化,又能在水中软化,并能把砂、石等质料结实地粘结在一起,构成巩固的石状体的水硬性胶凝质料。水泥是无机非金属材料中利用量最大的一种建筑材料和工程质料,普遍用于修建、水利、门路、石油、化工以及军事工程中。近年来,产业发达国家的水泥产量因需要量根本到达饱和,水泥年产量已趋于安稳或降落,而国外等发展中国家的水泥产量则增加较快,比方:1983年世界水泥产量为900Mt,国外的水泥产量则为100Mt。 

    沿革 约莫2000年前,希腊和古罗马人在建筑工程中利用了一种石灰和火山灰的混合物,它们在水中迟缓反响天生坚固的固体,这是最早使用的水泥。19世纪初,英、法等国将粘士化的石灰(或泥灰岩)经烧结成为水硬性质料,当此中氧化铝和氧化硅含量之和到达20%~35%时,称为自然水泥。这类水泥的烧成温度低,不掌握身分。1824年英国人J.阿斯普丁用石灰石和黏土的野生混合物烧成一种水硬性的胶凝质料,它在固结硬固后的色彩、表面和其时英国用于修建的优良波特兰石头类似,故称之为波特兰水泥。他为此取得了专利,1825年,在英国建厂消费。但阿斯普丁所得产品。因烧成温度低而质量不敷好。真正类似于如今的波特兰水泥是1850年英国人I.C.约翰孙制造的。今后开端了波特兰水泥产业。一百多年来,硅酸盐水泥的生产工艺和机能不竭获得改良,同时又研制了为数众多的新品种,迄今已发展到100多种水泥。 

    国外在1889年于唐山成立了第一座水泥厂,1906年在唐山建立启新洋灰股份有限公司(见启新水泥厂),创始了国外的水泥产业。1949年的水泥产量为660kt,到1984年已达 120Mt,水泥种类也从单一的硅酸盐水泥开展至60多个种类。 

    分类 水泥的分类办法有多种:1.按照消费的质料性子分为自然水泥、有熟料水泥(用石灰石和黏土按所需身分共同,在较高温度下煅烧获得的产品称为熟料)和无熟料水泥(操纵粉煤灰、高炉矿渣等产业废物或自然火山灰与石灰、水玻璃等碱性激起剂以及石膏按比例磨细,不经煅烧而制得的水泥)。2.按照水泥的机能,可分为快硬水泥(早强水泥)、低热水泥、膨胀水泥、耐酸水泥、耐火水泥等。3.按照用处,可分为油井水泥、大坝水泥、放射水泥、海工水泥等。4.按照水泥中次要化学成分,分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥(高铝水泥)、磷酸盐水泥等,后者使用较少。固然水泥的品种繁多,但95%以上属硅酸盐水泥类,只是按照工程的要求改动此中化学构成,或在利用时参加某些调理机能的物资罢了。 

    硅酸盐水泥 一类以高碱性硅酸盐为次要化合物的水硬性水泥的总称(在西方国家通称波特兰水泥)。它是将钙质(石灰石等)和铝硅酸质(黏土等)质料按必然比例混淆,磨细后在水泥窑内经高温(约1720K)煅烧,获得水泥熟料,再与适当的石膏配合研磨至必然细度而制得的。 

    机能 硅酸盐水泥的相对密度为3.1~3.2。水泥与水打仗会放出热量,颠末必然工夫便固结(差别种类的水泥有差别的固结工夫)。为包管水泥有适宜的固结工夫,常参加适当的石膏,化肥产业副产品磷石膏、氟石膏也可作代用品。石膏的参加量次要决议于水泥熟料中铝酸盐的含量,参加量以三氧化硫计不能超过3.5%。水泥应有优良的体积安定性。固结后的水泥在氛围中和水中很快硬固并具有机器强度(抗压和抗折强度)。普通以水泥:砂=1:2.5的沙浆试样在水中养护3天、7天和28天的抗压和抗折强度,均契合国家标准作为水泥的强度目标,以kg/cm2计,并以28天的抗压强度的数值称为水泥的标号。硅酸盐水泥常用标号有325、425、525和625。一些高强和超高强水泥的标号,以至可达1000以上。水泥熟料中各矿物与水打仗时发作水化反响(即水合),同时天生氢氧化钙、水化硅酸钙凝胶、水化铝酸钙和水化铁酸钙等。当有石膏时,后两种水化物别离天生水化硫铝酸钙和水化硫铁酸钙。水泥浆体在枯燥条件下会膨胀,在湿润情况下会收缩。氢氧化钙和水化铝酸钙将受海水中硫酸盐的侵蚀作用,因而对海港等所用水泥要限定水泥中铝酸钙的含量。若水泥中碱含量太高,而制成混凝土的集料又含有活性氧化硅时,还会发作碱-集料反响,体积收缩,水泥石和混凝土将会破坏。熟料中过多的游离氧化钙和方镁石在水化反应时,也发生体积收缩,形成水泥体积安定性不良,这类水泥就不合格。 

    种类 硅酸盐水泥按照此中矿物构成的变革和外加混淆质料的差别而有差别的种类。熟料中只加石膏而制得的水泥称纯硅酸盐水泥,如在此中参加高炉矿渣、粉煤灰或火山灰等混淆质料,则别离称为矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥。假如上述混淆质料的参加量不超过15%,则称为普通硅酸盐水泥(简称一般水泥)。上述五种水泥的生产量最大,常称为五大种类水泥。按照工程要求,在生产过程中能够改动水泥熟料的化学成分,从而天生的各类矿物的含量有不同,如关于高温油井水泥要求硅酸二钙含量增加;大坝用水泥则要求铝酸钙和硅酸三钙的含量低;红色硅酸盐水泥要求氧化铁的含量小于 0.5%;快硬水泥应使硅酸三钙的含量高档。从节约能源和开辟资本动身,消费硅酸盐水泥时,组分中偶然还参加石膏和萤石,提高氧化铁含量,低落氧化钙含量,天生以硅酸二钙、铁铝酸钙和无水硫铝酸钙为次要矿物的水泥熟料。有的水泥中并含有大批的氟铝酸钙。 

    质料 硅酸盐水泥熟料中的次要化学构成是氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁。氧化钙次要来源于石灰质质料,如石灰石、白垩、泥灰岩等;氧化铝和氧化硅则来源于含硅酸铝的物资,如黏土、高炉矿渣、粉煤灰等;氧化铁则操纵硫酸消费中的硫铁矿渣。用于消费硅酸盐水泥的石灰质质料中的氧化钙含量普通在52%阁下;黏土质质料中的氧化硅含量达57%阁下,氧化铝的含量则小于20%。为了低落煅烧温度,并在煅烧历程中天生一部分熔融物,常加大批氧化铁质料。对质料还要掌握此中碱和氧化镁的含量,即在水泥熟料中氧化镁的含量应小于5%,总碱量(Na2O+K2O)关于普通水泥应小于1.2%,对低碱水泥则应小于0.6%。 

    生产工艺 硅酸盐水泥消费工艺流程可分为生料制备、熟料煅烧、水泥制成(粉磨)和包装等历程。 

    1.生料制备 包罗从质料破裂开端至身分调配到符合要求的生料历程。生料制备有干法和湿法两种办法。在干法制备历程中,石灰石等大块硬质质料,按传统工艺是先颠末一次破裂至大小在100mm阁下的块料,或再经第二次破裂至小于25mm的块料(近年来已开展一次即破裂至小于25mm的块料工艺)。黏土等含水质料则应经烘干再与石灰石、铁矿石等按比例送入磨机内,研磨成细的生料粉,输入搅拌库,在库顶用压缩空气搅拌,并调解身分至及格的生料粉。湿法制备生料历程与干法的次要区分,在于黏土是先用水淘洗成泥浆,与石灰石和铁矿石配合研磨至含水份约为35%的生料浆。干法制备生料的次要长处是在煅烧水泥熟料时的热耗比湿法低,每公斤熟料的热耗只需求3.6~4.6MJ,而湿法需求 5.2~6.3MJ。但湿法制备的生料身分较易平均。一些先辈干法消费水泥厂,近年来接纳质料预均化和生料身分自动控制等步伐,以包管生料粉身分的平均。 

    生料的研磨在不同类型的磨机中停止,次要有球磨、管磨、立式磨和烘干与研磨同时停止的中央卸料磨等。为节省研磨历程的电能、提高磨机服从,消费中常接纳闭路(圈流)式粉磨,行将出磨机物料先颠末一个颗粒分级装备——选粉机,选出细颗粒部门作为产物,粗颗粒部门返回磨机内持续研磨。闭路体系粉磨比开路粉磨(不颠末选粉机分级)的产量约可提高15%~25%,并削减了过破坏征象。缺陷是装备投资大、操纵和管理较庞大。近年来,又接纳一种新型的带选粉机的立式辊轮磨,将破裂、研磨、枯燥和分级在同一个安装内完成。今朝,最大的立式磨每小时产量可达400t。 

    2.熟料煅烧 已制备好的生料在差别型式的窑内煅烧成水泥熟料。普通生料粉或生料浆在回转窑内煅烧,国外大多数小型水泥厂均接纳立窑煅烧,用立窑煅烧时生料粉中混入需求的煤粉,并加适当水混淆制成直径为10~30mm的生料球。立窑煅烧的水泥熟料质量略差,但煅烧温度低,耗煤量较小。为了节省能耗、提高回转窑的生产能力,自70年月开端开展了窑尾带预热器和合成炉的窑外合成手艺。 

    水泥生料在窑内受热历程中发作一系列物理和化学变化,如游离水的蒸发、黏土脱去结晶水、碳酸钙合成成氧化钙。后者与黏土中的氧化硅和氧化铝及铁矿石间发作固相反应天生化合物,它们的存在情势次要有四种,即硅酸三钙(3CaO·SiO2,简写C3S)、硅酸二钙(2CaO·SiO2,简写C2S),铝酸三钙(3CaO·AI2O3,简写C2A)和铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3,简写C4AF)。还有大批未化合的氧化钙和方镁石 (MgO)。偶然还有硫酸盐、钛酸盐等,但数目更少。因为熟料中还含有其他氧化物,上述各化合物其实不是以纯的形态存在,常常固溶有其他各类氧化物。故又将它们根据矿物相(即晶相)来定名,如硅酸三钙称阿利特,它在熟料中占50%以上;硅酸二钙称贝利特,约含有25%;铝酸三钙为铝酸盐;铁铝四钙称才利特。从反光显微镜下观察到的水泥熟料构造可见到六方晶体是阿利特,圆粒晶体是贝利特。晶体间的物资系因为物料在1450℃阁下温度下有约30%熔融经冷却后构成,称中央相,此中亮的部门是才利特,又称红色中央相(即无定形的非晶相),暗色的是铝酸盐,又称玄色中央相。水泥熟料化学成分(%)有必然范畴要求,氧化钙62~67,氧化硅20~24,氧化铝4~7,氧化铁3~5。 

    3.水泥制成和包装 从窑内出来的水泥熟料经冷却后参加适当石膏(掌握水泥中SO3≤3.5%),在磨机内研细,制成硅酸盐水泥。水泥研磨的细度对水泥质量影响较大,提高细度,可提高水泥的强度,但响应的电耗也增大。细度普通掌握在0.08mm方孔筛上的筛余量不大于10%,大概比表面积在3000cm2/g阁下。水泥研磨历程中的粉尘较大,因而在装备进出口、运送历程及包装处均应安装收尘装备,如沉降室、旋风收尘器、袋收尘器等。一些先辈的工场中均装有电除尘器。在国外还操纵含K2O高的黏土或钾长石替代黏土质料,在煅烧历程中使氧化物挥发至灰尘中,搜集含K2O较高的粉尘,能够作钾肥利用。水泥粉常用纸袋包装,但近年来已大量改用散装船、散装车运送,提高了装运服从,低落了本钱。 

    用处 普遍用于民用和产业用的建筑工程,比方油田和气田的固井、水利工程中的大体积坝体、军事抢修工程,还可用于作耐酸、耐火材料,坑道中放射封顶以替代坑木。水泥还能够替代木料和钢材用于多种场合,如电线杆、铁路枕轨、输油和输汽管道、贮原油和贮气罐等。 

    高铝水泥 又称矾土水泥,它是以低碱性铝酸盐为次要矿物的水硬性质料。消费高铝水泥的质料是石灰石和矾土,有烧结法和熔融法。国外以烧结法消费为主。其次要化学成分(%):氧化钙32~34,氧化铝50~60,氧化硅4~8,氧化铁1~3,氧化亚铁0~1,氧化钛1~3。烧成后的矿物有:铝酸一钙(CaO·Al2O3,简写CA)、二铝酸一钙(CaO·2Al2O3,简写CA2)、七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3,简写 C12A7)、硅酸二钙、铝硅酸二钙(2CaO·Al2O3·SiO2简写C2AS)和大批钛酸钙(CaO·TiO2,简写CT)。国外消费的高铝水泥的次要的矿物构成(%)范畴是:CA40~50,CA220~35,C2AS20~30。CA是水硬性很高的矿物,固结速度不快,但软化疾速,晚期强度高。CA2水硬性较低,C2AS在结晶形态下不具水硬性。 

    高铝水泥的晚期强度开展很快,24小时即达极限强度值的80%,并以3天抗压强度值作为它的标号(包罗1天、3天的抗压和抗折强度),标号有425、525、625和725。 高铝水泥具有优良的抗硫酸盐性和必然的耐高温性,它在900℃和1300℃尚可别离保存原有强度的 70%和53%。它次要用于抢修工程,晚期强度要求高、抗硫酸盐腐化和抗冻等的工程。它适于夏季施工,但不适于作为永久性构造质料。它还能够与耐火集料共同制成耐火混凝土,用作产业窑炉的内衬。高铝水泥亦可配制成差别的种类,有铝酸盐自应力水泥、铝酸盐膨胀水泥和耐火度不低于1580℃的耐热混凝土等。国外于1955年开端消费高铝水泥,并初次接纳回转窑烧结法消费。

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