關於水泥的科技論文

　　從配製高效能混凝土及降低預拌混凝土生產成本的要求出發,提出了水泥高效能化的含義及其應具有的特性,下面是小編為大家精心推薦的，希望能夠對您有所幫助。

　　篇一

　　現代水泥工藝學

　　摘 要：凡細磨材料、加入適量水後，成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，並能把砂、石等材料牢固的膠結在一起的水硬性膠凝材料，通稱為水泥。就現代水泥工藝學加以簡單的闡述和探討。

　　關鍵詞：水泥 工藝學 探討

　　中圖分類號：TE256 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973***2013***002-022-02

　　水泥的種類很多。按性質和用途可分為一般用途水泥和特種用途水泥。一般用途水泥如矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、火山灰矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥等。特種用途水泥如用於快速和搶修工程的早強水泥和快硬快凝水泥、用於水利工程的水工水泥、用於防滲堵漏的膨脹水泥、用於自應力壓力管的自應力水泥、用於油井開發的油井水泥、用於爐襯材料的耐火水泥以及其他專用水泥等;也可按組成分為矽酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥等。目前水泥品種已達一百多種。用水泥製成的砂漿和混凝土，堅固耐用，是重要的建築材料和工程材料。

　　1 水泥的性質

　　1.1 水泥的物理性質

　　水泥加水攪拌後放置2-3小時開始凝固，此時還可以用小刀簡單地切開，隨著時間的推移，水泥漿的硬度會增加。水泥的這種遇水凝固的性質叫做水硬性。

　　水泥所要求的性質中首先是強度，水泥幾乎沒有單一使用的，多以沙漿或混凝土的形式使用，所以在強除錯驗時，是以水泥沙漿的形式進行。一般將水泥沙漿攪拌後測定3天、7天、28天的強度。水泥中加入適當的水和其他材料後，必須馬上施工，所以自攪拌至施工之間的凝結時間是非常重要的要素。凝結時間過長、過短對工程都有很大的影響，所以要測定水泥的凝結時間。

　　一般來講煅燒不充分的水泥中有很多未反應的f-CaO，f-CaO水化時膨脹率高，容易造成混凝土出現裂縫，檢查裂縫可能出現的程度的試驗叫做安定性試驗。

　　根據國標還需測定水泥的粉末細度。測定粉末細度用80微米標準篩，根據篩餘量進行細度試驗，同時可以用比表面積方法進行比表面積試驗。

　　1.2 水泥的化學性質

　　矽酸鹽水泥的定義是由水泥熟料加上適量的石膏後經粉磨而產生的。

　　水泥為什麼能夠凝結，人們已經知道熟料中的礦物與水化合後產生水合礦物質，但是對於水合礦物質的具體結構還不能說是十分明瞭。因此，對於水泥的化學成分的管理具有非常重要的意義。只要充分管理好化學成分，生產水泥就不是太難的事情。

　　2 水泥原料

　　2.1 石灰石

　　石灰石大部分是由CaCO3形成的水成岩。大致可分為由含有碳酸石灰質的孔蟲、珊瑚礁、石灰藻等生物化石形成的和海水中的鈣物質因某種原因經化學反應沉澱而形成的兩種。

　　石灰石自地球形成開始，經古生代、中生代、新生代至現代，在地球的各處經過各個時代而生成，數量最多的要數古生代。

　　石灰石的需求範圍很廣，用於水泥的生產、建築材料、石灰、防止公害脫硫等。

　　石灰石有致密質和結晶質兩種，石灰石原本是有機物的殘骸，受低壓、溫度等的影響，形成非常細小的方解石結晶，這種結構就叫做緻密質。方解石的結晶可以用肉眼看到的結構叫做結晶質。

　　緻密質的石灰石在破碎時無需太大的動力，但粉磨時需要大的動力。

　　2.2 粉煤灰***FA***

　　粉煤灰又叫做“飛散灰”。是火力發電車的煤灰經收塵器收集的物質。其比表面積為10000cm2/g球型微粉。和火力發電廠煤炭的成分不同。優質的煤灰***未含碳素而且質量穩定***可以直接摻入水泥中生產水泥。

　　粉煤灰的燒失量高，未燃盡碳素殘留的可能性就大，如果將這種粉煤灰直接摻入水泥中，水泥混凝土施工時未燃碳素會浮到表面，給施工帶來問題，同時對強度帶來不良影響。粉煤灰鹼含量低***R2O***，粉磨所消耗的功幾乎為零，作為Al2O3、SiO2的來源是有益的原料。

　　2.3 礦山表土

　　通常SiO2、Al2O3的來源一般使用粘土，煙臺三菱水泥有相當的礦山表土。由於粉煤灰中Al2O3高、SiO2低，而SiO2在水泥的主要化學成分中佔第二位，因此礦山表土是很重要的。

　　對礦山表土有以下要求：

　　***1***易磨性好。石灰石是比較容易粉磨的，這樣當SiO2、Al2O3、Fe2O3等主要原料呈粗顆粒時，熟料燒成時固相反應比較遲緩，不容易燒出好的熟料礦物，所以要求粘土具有較好的易磨性。

　　***2***運輸、使用方便。如果粘土含水量大，在輸送過程中容易發生故障。在日本缺乏優良的粘土，所以各個工廠都在積極地採取措施。

　　2.4 鐵質原料

　　鐵質原料一般熔點低，在燒成過程中最先形成液相，然後與其他成分化合，對熟料礦物的生成起促進作用。水泥中的Fe2O3約佔3%，粉煤灰和礦山表土所提供的還不到3%，所以要補充鐵質原料。

　　3 原料工程

　　3.1 原料方面的主要裝置

　　石灰石自礦山用礦車運送到工廠，粉碎到25mm以下，用堆料機堆料。作為主要原料的石灰石，經過粉碎後，在石灰石預均化堆場得到充分均化，這是保證主機裝置***原料磨、迴轉窯、水泥磨***長期穩定運轉並生產優質水泥的首要條件。

　　煙臺三菱水泥計劃使用的燕地石灰石有以下三個問題：

　　***1***不同的採掘現場石灰石的易碎性差異性較大。

　　***2***煙臺三菱水泥計劃用的石灰石CaO%在45%--50%之間，純石灰石CaO%含量為56%，由於煙臺三菱水泥的礦石中含有礦山表土以及粘土夾層，所以礦石品位降低。

　　***3***在不同的採掘現場MgO%在1.5%～4.0%之間波動。

　　為了克服以上問題，在石灰石進廠處理過程中設有破碎機，石灰石堆取料機和預均化廠。 　　3.1.1 破碎機

　　破碎機的裝置費用比較低，戰地少，用較少的動力就可粉碎石灰石或熟料。破碎機的種類有各種各樣。水泥石灰石和熟料預定用錘式破碎機***HC***，錘式破碎機迴轉的錘頭和篦子板擠碎而達到粉碎的目的。蓖條的間隙大小決定了破碎粒度的大小。

　　3.1.2 堆取料機

　　為了使石灰石在進入原料磨以前得到均化、成分穩定，將碎石在預均化堆場進行處理。預均化堆場設有堆料機，已經得到均化的石灰石經石灰石取料機取出。

　　石灰石堆料機具有可以升降的堆料臂，堆料機沿著固定軌道往復運動，石灰石在堆料機頂部落入堆料臂上的運輸皮帶，再由皮帶將石灰石堆到預均化堆場。從石灰石料堆的斷面層來看，不同質量的石灰石呈層狀堆積起來，所以沿著石灰石料堆縱向的方向，無論何處都呈大致相同的層狀。

　　石灰石取料機是將預均化堆場料堆的石灰石橫向用刮板機按層面刮落，再由地面輸送皮帶運出，取料量的大小是通過取料機的行走速度來控制。另外，也有通過調整刮板速度來調節取料量的方法。

　　3.2 原料磨裝置

　　熟料是各種原料按適當比例充分混合、粉磨、煅燒至部分呈熔融狀態，這也就是熟料的燒成。熟料燒成過程中固體之間要發生反應***固相反應***，生料充分地磨細是進行反應的前提條件。

　　另外水泥在加水攪拌使用過程中，為了促進水化反應也必須具有一定的細度和比表面積。因此生料和水泥都必須充分磨細。

　　將原料和水泥粉磨的機械裝置稱做磨機。一般的水泥工廠的磨機都是球磨機。球磨機呈圓筒橫置狀，磨內裝入鋼球，通過磨機旋轉的方式進行粉磨，球磨機可以連續、大量地粉磨，又比較耐用，所以長期以來採用這種方式。

　　3.3 輥式磨機

　　3.3.1 輥式磨機的特點

　　***1***粉磨效率高，磨機系統粉磨電力消耗僅佔球磨機的70%左右。

　　***2***裝置佔地面積比球磨機少，磨機內裝有選粉機使得裝置更加緊湊。

　　***3***裝置投資少。

　　***4***單機小時產量高，有可達500t/d以上的原料磨機。

　　***5***裝置運轉噪音小。

　　相反輥式磨機有以下缺點：

　　***1***耐磨鋼的材質雖經改善，但壽命仍較短。

　　***2***如果進料的含水量、粒度等有較大波動時，磨機本身振動也較大。

　　3.3.2 輥式磨機的工作原理

　　輥式磨機的喂料首先落到磨盤上，磨輥和磨盤的相對運動將喂進的原料擠壓磨碎。輥式磨機有迴轉輥輾轉型和固定型兩種。被輾碎的原料被下面吹上來的熱風邊乾燥邊上升，在通過選粉機的過程中，粗粉被打下而再次被粉碎。

　　為防止磨機空轉時磨輥與磨盤產生摩擦，這樣磨輥與磨盤之間留有一定的間隙。磨機機身上的選粉機可以通過改變轉子的轉數來調節生料的細度。露塞磨機的原單位電力消耗與球磨機相比，僅佔球磨機的50%左右，但由於排風機的動力消耗比較大，所以露塞磨機整體電耗約為球磨機的70%。

　　4 結束語

　　隨著水泥行業競爭的不斷加劇，大型水泥企業間併購整合與資本運作也將日趨頻繁，國內優秀的水泥生產企業愈來愈重視對行業市場的研究，特別是對產業發展環境和產業需求的深入研究。正因為如此，一大批國內優秀的水泥品牌迅速崛起，逐漸成為中國水泥行業中的翹楚。

　　參考文獻：

　　[1] 許永和.高效能水泥應用的關鍵轉化技術研究[D].武漢理工大學，2006.

　　[2] 馬海啟.新型幹法水泥專案的技術優化與評價[D].鄭州大學，2005.

　　篇二

　　水泥穩定碎石水泥用量的探討

　　摘要：目前，高速公路水泥穩定集料的基層早期破壞較為嚴重，在設計、施工過程中存在片面追求高的早期強度而忽視水泥穩定基層綜合路用效能的問題。而在國內各地的多條道路實際檢驗的7d抗壓強度和抗壓回彈模量均遠高於設計值，但強度越高的路段開裂情況越嚴重。本文通過檢查路面基層實際所受荷載大小，試驗研究水泥穩定碎石在不同水泥用量下的強度、幹縮特性以及回彈模量的關係，並提出合理化的建議。

　　關鍵詞：水泥穩定集料 水泥用量 幹縮特性 水泥強度 回彈模量

　　前言

　　隨著交通量的增長、車輛軸重加大、早期破壞嚴重，使施工、設計單位由於認識上的誤區而對水泥穩定集料回彈模量的取值有越來越高的趨勢。部分單位認為強度不足、施工質量是破壞的主要原因之一，盲目追求高強度，而忽視諸如抗溫縮及幹縮、沖刷等效能的要求。並在設計及施工中要求使用高劑量的水泥，產生高強、高剛度的基層，這使得模量的取值遠遠超出了規範推薦的範圍。由於過於追求強度指標，導致在材料組成設計、結合料劑量、基層模量方面的忽視。這樣設計和施工出來的材料，在溫度條件變化、乾燥失水以及行車荷載等外部因素綜合作用下，造成混合料的溫縮、幹縮裂縫和混合料的鬆散，破壞了半剛性材料的板體效能，大大降低了其承重能力。

　　1水泥穩定碎石的強度特點

　　1.1兩種破壞形式

　　一種是由於半剛性基層強度不足，當路表水進入半剛性基層後，由於半剛性基層的軟化而造成強度失穩，從而在路面結構表面形成坑槽;另一種形式是半剛性基層強度過高，開裂在所難免，當路表水進入路面結構後，不僅會軟化半剛性基層表面，而且水會沿裂縫深入整個半剛性基層內部，導致路面結構發生根本性的損壞，在交通荷載作用下，這種破壞進一步加劇。因此要控制半剛性基層材料的強度在合理的範圍內，不能低也不宜太高[1]。

　　1.2強度及模量特點

　　從路面結構承受壓力方面考慮，路面各結構層所用的材料應與其所受的應力水平相適應，理想的路面結構材料強度比應符合： 路面結構面層材料強度應高於基層材料。基層材料的強度要大於底基層材料，路面結構層的強度從上到下應有一個合適的比值。對於半剛性基層瀝青路面結構來說，按照設計規範推薦的材料模量取值範圍，瀝青混合料材料模量與半剛性基層材料的模量範圍非常接近，意味著對於目前的半剛性基層瀝青路面結構，面層材料與基層材料的模量比接近於1，路面結構中垂直方向應力分佈的情況，只有當上層模量大於下層模量時，路面結構內的垂直壓應力才會變小[2]。

　　2水泥穩定碎石室內試驗

　　2.1原材料及各項指標

　　***1***水泥：河北宣化黃羊山產的32. 5#普通矽酸鹽水泥，各項檢測指標。

　　***2***集料：東山碎石場自產石料，集料分為四檔19-31.5mm***簡稱I檔料***、9.5-19mm***簡稱II檔料***、4.75-9.5mm***簡稱III檔料***，0-4.75mm***簡稱IV檔料***，均為石灰岩。其各自的性質均滿足規範要求。

　　***3***水泥穩定碎石混合料級配組成

　　2.2擊實試驗

　　混合料的最佳含水量和最大幹密度的確定採用擊實試驗的方法進行。在不同水泥劑量條件下分別進行擊實試驗，根據擊實結果，按最佳含水量ω0和幹密度ρd 採用靜壓成型方法制備尺寸為15cm×15cm的圓柱體試件，在標準養護室保溼養生6d，浸水1d，經7d無側限抗壓強度試驗結果[4]，確定出最佳水泥劑量，並以該水泥用量製件，進行幹縮試驗。水泥穩定碎石試件試驗指標。

　　由結果及水泥穩定碎石抗壓強度標準[3]可知4.5%以上的強度才可以滿足設計要求。

　　試驗結果對比分析可知，振動壓實比重型擊實方法更加滿足道路施工要求，能更好的模擬現場芯樣強度，其強度平均值約為靜壓法的兩倍左右，因此實際路面基層的水穩強度能滿足設計要求，單純的增加水泥用量來提高強度沒有意義。

　　2.3幹縮試驗

　　1試驗步驟

　　在8個水泥用量的最佳含水量條件下，採用靜壓成型9根10cm ×10cm × 40cm的中樑試件，每個方案各3根樑。間隔為6.5h，置於標準養護室保溼養生7d之後，取出放在玻璃板上，在室內自然溼度下風乾，測定不同失水率的收縮情況。利用常規的應變儀測量中樑的幹縮變形，試驗持續到含水量不再減小，試件體積基本不變為止。

　　利用所測得的試件幹縮量和相應的失水量，按εd=Δl/l式***式中，εd為幹縮應變，指水分損失引起的試件單位長度的收縮量，×10-6;l表示兩測定應變片中點間的距離，取20cm;Δl為幹縮量，指由於水分損失時試件的收縮量，× 10-3***計算出試件的幹縮應變和平均幹縮係數。一次迴圈幹縮試驗時間為28天。第一次迴圈幹縮試驗結束後，進行第二次迴圈幹縮試驗***試件浸水1min後，將其取出並置於玻璃板上繼續觀測***，二次迴圈幹縮試驗時間為接下來的32天，這樣既可得到28天和60天的幹縮應變和幹縮係數。

　　3試驗結果分析

　　水泥劑量是影響水泥穩定碎石強度的主要因素。水泥劑量為3%～4%時，混合料幹縮應變最小，大於4%後幹縮應變應變隨著水泥劑量的增加線性增長;因此水泥劑量的減少能大大減少初期裂縫的發生。

　　由前文所做無側限抗壓強度試驗得，水泥劑量達到4.5%以上才能滿足規範要求，而水泥計量超過4%時，幹縮應變開始明顯增加，初期裂縫也會因為幹縮應變的加大而變得嚴重。而由表4分析可知，水穩基層的實際強度要高於靜壓法約一倍，能滿足規範要求。因此，規範實際要求的無側限抗壓強度偏高，水泥劑量過大而造成幹縮現象嚴重，初期裂縫增加，最終導致路面過早破壞。

　　4結論

　　***1***振動法比靜壓法的試件能更好的模擬現場芯樣強度，振動法7d，28d，60d的無側限抗壓強度都大於靜壓法的兩倍，而芯樣的強度平均值約為靜壓法的兩倍左右，因此實際路面基層的水穩強度完全能滿足設計要求，單純的增加水泥用量來提高強度是沒有意義的。

　　***2***滿足規範要求強度的水泥劑量往往幹縮現象嚴重，而實際路面水穩基層的強度高於靜壓法約一倍，遠高於規範要求。靜壓法過分追求規範要求的無側限抗壓強度，會導致水泥劑量過大而造成幹縮現象嚴重，最終導致路面過早破壞。

　　參考文獻：

　　[1]孟書濤. 瀝青路面合理結構的研究[D].南京：東南大學，2005

　　[2]沙慶林. 瀝青路面[M]. 北京：人民交通出版社，1984.12

　　[3]JTJ034-2000，《公路路面基層施工技術規範》[S]

　　[4]JTJ057-94***T0804-94***，《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》[S]

　　的人還看