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水泥的用途以及發展過程是什麽?

水泥英文名稱 cement

粉狀水硬性無機膠凝材料。加水攪拌後成漿體,能在空氣中或水中硬化,並能把砂、石等材料牢固地膠結在壹起。水泥是重要的建築材料,用水泥制成的砂漿或混凝土,堅固耐久,廣泛應用於土木建築、水利、國防等工程。

cement壹詞由拉丁文caementum發展而來,是碎石及片石的意思。水泥的歷史可追溯到古羅馬人在建築工程中使用的石灰和火山灰的混合物 。1796年英國人J.帕克用泥灰巖燒制壹種棕色水泥,稱羅馬水泥或天然水泥。1824年英國人J.阿斯普丁用石灰石和粘土燒制成水泥,硬化後的顏色與英格蘭島上波特蘭地方用於建築的石頭相似,被命名為波特蘭水泥,並取得了專利權。20世紀初,隨著人民生活水平的提高,對建築工程的要求日益提高,在不斷改進波特蘭水泥的同時,研制成功壹批適用於特殊建築工程的水泥,如高鋁水泥,特種水泥等,水泥品種已發展到100多種。

水泥的生產工藝,以石灰石和粘土為主要原料,經破碎、配料、磨細制成生料,餵入水泥窯中煆燒成熟料,加入適量石膏(有時還摻加混合材料或外加劑)磨細而成。按用途及性能分為三大類:①通用水泥。用於壹般土木建築工程,如矽酸鹽水泥(以矽酸鈣為主要礦物組成的水泥的統稱,國際上統稱為波特蘭水泥,包括普通矽酸鹽水泥,礦渣、火山灰質、粉煤灰、混合矽酸鹽水泥等)。②專用水泥。用於某種專用工程,如油井水泥、型砂水泥等。③特種水泥。用於對混凝土某些性能有特殊要求的工程,如快硬水泥、水工水泥、抗硫酸鹽水泥、膨脹水泥、自應力水泥等。水泥的性能必須符合國家標準規定的細度、凝結時間、安定性、強度、比重、水化熱、抗滲性、抗凍性、脹縮性、耐熱性和耐蝕性等指標。

水泥分類

水泥按用途及性能分為

1、通用水泥, 壹般土木建築工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指:GB175—1999、GB1344—1999和GB12958—1999規定的六大類水泥,即矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥和復合矽酸鹽水泥。

2、專用水泥,專門用途的水泥。如:G級油井水泥,道路矽酸鹽水泥。

3、特性水泥,某種性能比較突出的水泥。如:快硬矽酸鹽水泥、低熱礦渣矽酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥。

水泥按其主要水硬性物質名稱分為

(1) 矽酸鹽水泥,即國外通稱的波特蘭水泥;鋁酸鹽水泥;(3) 硫鋁酸鹽水泥;(4) 鐵鋁酸鹽水泥;(5) 氟鋁酸鹽水泥;(6) 以火山灰或潛在水硬性材料及其他活性材料為主要組分的水泥。

水泥按需要在水泥命名中標明的主要技術特性分為:

(1) 快硬性:分為快硬和特快硬兩類;

(2) 水化熱:分為中熱和低熱兩類;

(3) 抗硫酸鹽性:分中抗硫酸鹽腐蝕和高抗硫酸鹽腐蝕兩類;

(4) 膨脹性:分為膨脹和自應力兩類;

(5) 耐高溫性:鋁酸鹽水泥的耐高溫性以水泥中氧化鋁含量分級。 四、水泥命名的壹般原則:

水泥的命名按不同類別分別以水泥的主要水硬性礦物、混合材料、用途和主要特性進行,並力求簡明準確,名稱過長時,允許有簡稱。

通用水泥以水泥的主要水硬性礦物名稱冠以混合材料名稱或其他適當名稱命名。

專用水泥以其專門用途命名,並可冠以不同型號。

特性水泥以水泥的主要水硬性礦物名稱冠以水泥的主要特性命名,並可冠以不同型號或混合材料名稱。

以火山灰性或潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥是以主要組分的名稱冠以活性材料的名稱進行命名,也可再冠以特性名稱,如石膏礦渣水泥、石灰火山灰水泥等。

主要水泥產品的定義

1、 水泥:加水拌和成塑性漿體,能膠結砂、石等材料既能在空氣中硬化又能在水中硬化的粉末狀水硬性膠凝材料。

2、 矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料、0%~5%石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料,稱為矽酸鹽水泥,分P.I和P.II,即國外通稱的波特蘭水泥。

3、 普通矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料、6%~15%混合材料,適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料,稱為普通矽酸鹽水泥(簡稱普通水泥),代號:P.O。

4、 礦渣矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料、粒化高爐礦渣和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料, 稱為 礦渣矽酸鹽水泥,代號:P.S。

5、 火山灰質矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料、火山灰質混合材料和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。稱為火山灰質矽酸鹽水泥,代號:P.P。

6、 粉煤灰矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料、粉煤灰和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料,稱為粉煤灰矽酸鹽水泥,代號:P.F。

7、 復合矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規定的混合材料和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料,稱為復合矽酸鹽水泥(簡稱復合水泥),代號P.C。

8、 中熱矽酸鹽水泥:以適當成分的矽酸鹽水泥熟料、加入適量石膏磨細制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料。

9、 低熱礦渣矽酸鹽水泥:以適當成分的矽酸鹽水泥熟料、加入適量石膏磨細制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料。

10、 快硬矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料加入適量石膏,磨細制成早強度高的以3天抗壓強度表示標號的水泥。

11、 抗硫酸鹽矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料,加入適量石膏磨細制成的抗硫酸鹽腐蝕性能良好的水泥。

12、 白色矽酸鹽水泥:由氧化鐵含量少的矽酸鹽水泥熟料加入適量石膏,磨細制成的白色水泥。

13、 道路矽酸鹽水泥:由道路矽酸鹽水泥熟練,0%~10%活性混合材料和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料,稱為道路矽酸鹽水泥,(簡稱道路水泥)。

14、 砌築水泥:由活性混合材料,加入適量矽酸鹽水泥熟料和石膏,磨細制成主要用於砌築砂漿的低標號水泥。

15、 油井水泥:由適當礦物組成的矽酸鹽水泥熟料、適量石膏和混合材料等磨細制成的適用於壹定井溫條件下油、氣井固井工程用的水泥。

16、 石膏礦渣水泥:以粒化高爐礦渣為主要組分材料,加入適量石膏、矽酸鹽水泥熟料或石灰磨細制成的水泥。

水泥窯的類型和作用

水泥窯目前主要有兩大類,壹類是窯筒體臥置(略帶斜度),並能作回轉運動的稱為回轉窯(也稱旋窯);另壹類窯筒體是立置不轉動的稱為立窯。 水泥回轉窯的類型即特點:

水泥工業在發展過程中出現了不同的生產方法和不同類型的回轉窯,按生料制備的方法可分為幹法生產和濕法生產,與生產方法相適應的回轉窯分為幹法回轉窯和濕發回轉窯兩類。由於窯內窯尾熱交換裝置不同,又可分為不同類型的窯。回轉窯的分類大致如下:

1、 濕法回轉窯的類型:

用於濕法生產中的水泥窯稱濕法窯,濕法生產是將生料制成含水為32%~40%的料漿。由於制備成具有流動性的泥漿,所以各原料之間混合好,生料成分均勻,使燒成的熟料質量高,這是濕法生產的主要優點。

2、 幹法回轉窯的類型:

幹法回轉窯與濕法回轉窯相比優缺點正好相反。幹法將生料制成生料幹粉,水分壹般小於1%,因此它比濕法減少了蒸發水分所需的熱量。中空式窯由於廢氣溫度高,所以熱耗不低。幹法生產將生料制成幹粉,其流動性比泥漿差。所以原料混合不好,成分不均勻。

水泥立窯的類型即特點

我國目前使用的立窯有兩種類型:普通立窯和機械立窯。

普通立窯是人工加料和人工卸料或機械加料,人工卸料;機械立窯是機械加料和機械卸料。機械立窯是連續操作的,它的產、質量及勞動生產率都比普通立窯高。 根據建材技術政策要求,小型水泥廠應用機械化立窯,逐步取代普通立窯。

水泥生產中的質量控制及標準

水泥生產質量管理主要有二個方面:壹方面是控制主機設備—窯、磨在指標控制範圍內

的正常運轉;另壹方面是管理好各種庫,原料、煤、生料、熟料、水泥各庫內物料的數量與質量,掌握進庫與出庫,保證生產的正常運轉。確定質量控制點和控制指標是壹項非常重要的工作,壹定要從本廠工藝流程和設備的具體情況出發,制定合理的、可行的方案,才能更好地指導生產。

我國水泥標準制、修訂的主要內容

我國水泥新標準與老標準相比主要有兩個方面的變化:壹是采用GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》代替現行GB177—85《水泥膠砂強度檢驗方法》;二是以ISO強度為基礎修訂了我國六大通用水泥標準。

(壹) GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》標準制訂

GB/T 17671—1999是我國等同采用國際標準ISO 679—1989制定的,於1999年2月8日發布,1999年5月1日起生效。

GB/T 17671—1999與GB177—85同屬檢驗水泥膠砂強度的“軟練法”,即采用塑膠砂,4X4X160m棱柱試體,將試體先進行抗折強度試驗,折斷後的兩個半截試體再進行抗壓強度試驗。兩者的核心差別在於膠砂組成不同,ISO方法采用的水灰比適中,灰砂比適中,特別是采用了級配標準砂,因而ISO方法檢驗得到的強度數值比GB-177方法更接近於水泥在砼中的使用效果。

(二)六大水泥標準修訂的主要內容

1. 水泥膠砂強度檢驗方法改為GB/T 17671—1999方法

六大水泥產品標準均引用GB/T 17671—1999方法作為水泥膠砂的強度檢驗方法,不再采用GB 177—85方法。因此GB/T 17671—1999方法上升為強制性方法,而GB 177—85方法下降為推薦性方法。

2. 水泥標號改為強度等級

六大水泥老標準實行以Kgf/cm2表示的水泥標號,如32.5、42.5、42.5R、52.5、52.5R等。

六大水泥新標準實行以Mpa表示的強度等級,如32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等,使強度等級的數值與水泥28天抗壓強度指標的最低值相同。

新標準還統壹規劃了我國水泥的強度等級,矽酸鹽水泥分為三個等級6個類型,42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R,其他五大水泥也分3個等級6個類型即32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R

3. 強度齡期與各齡期強度指標設置

六大水泥新標準規定的水泥強度齡期均為3天、28天兩個齡期,每個齡期均有抗折與抗壓強度指標要求。

水泥的選購

水泥的主要技術性能指標:

(1)比重與容重:普通水泥比重為3:1,容重通常采用1300公斤/立方米。

(2)細度:指水泥顆粒的粗細程度。顆粒越細,硬化得越快,早期強度也越高。

(3)凝結時間:水泥加水攪拌到開始凝結所需的時間稱初凝時間。從加水攪拌到凝結完成所需的時間稱終凝時間。矽酸鹽水泥初凝時間不早於45分鐘,終凝時間不遲於12小時。

(4)強度:水泥強度應符合國家標準。

(5)體積安定性:指水泥在硬化過程中體積變化的均勻性能。水泥中含雜質較多,會產生不均勻變形。

(6)水化熱:水泥與水作用會產生放熱反應,在水泥硬化過程中,不斷放出的熱量稱為水化熱。

常用的水泥品種:

(1)矽酸鹽水泥:以矽酸鈣為主要成分的矽酸鹽水泥熟料,添加適量石膏磨細而成。

(2)普通矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料,添加適量石膏及混合材料磨細而成。

(3)礦渣矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料,混入適量粒化高爐礦渣及石膏磨細而成。

(4)火山灰質矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料和火山灰質材料及石膏按比例混合磨細而成。

(5)粉煤灰矽酸鹽水泥:由矽酸鹽水泥熟料和粉煤灰,加適量石膏混合後磨細而成。

常用水泥標號:

225號、275號、325號、425號、525號、625號等多種,其抗拉強度因品種不同,標號不同,MPa值在2.8-4.5和3.4-8.0之間。

裝飾水泥品種

裝飾水泥常用於裝飾建築物的表層,施工簡單,造型方便,容易維修,價格便宜。品種有如下幾種:

(1)白色矽酸鹽水泥:以矽酸鈣為主要成分,加少量鐵質熟料及適量石膏磨細而成。

(2)彩色矽酸鹽水泥:以白色矽酸鹽水泥熟料和優質白色石膏,摻入顏料、外加劑***同磨細而成。常用的彩色摻加顏料有氧化鐵(紅、黃、褐、黑),二氧化錳(褐、黑),氧化鉻(綠),鈷藍(藍),群青藍(靛藍),孔雀藍(海藍)、炭黑(黑)等。

裝飾水泥與矽酸鹽水泥相似,施工及養護相同,但比較容易汙染,器械工具必須幹凈。

水泥砂漿的運用與選購

在家庭裝修中,地磚、墻磚粘貼以及砌築等都要用到水泥砂漿,它不僅可以增強面材與基層的吸附能力,而且還能保護內部結構,同時可以作為建築毛面的找平層,所以在裝修工程中,水泥砂漿是必不可少的材料。

許多客戶認為,水泥占整個砂漿的比例越大,其粘接性就越強,因此往往在水泥使用的多少上與裝修公司產生分歧。其實不然,以粘貼瓷磚為例,如果水泥標號過大,當水泥砂漿凝結時,水泥大量吸收水分,這時面層的瓷磚水分被過分吸收就容易拉裂,縮短使用壽命。水泥砂漿壹般應按水泥:砂=1:2(體積比)的比例來攪拌。

目前市場上水泥的品種很多,有矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥等等,家庭裝修常用的是矽酸鹽水泥。

水泥與砂的選購原則

■ 為了保證水泥砂漿的質量,水泥在選購時壹定要註意是否大廠生產的425#矽酸鹽水泥。

■ 砂應選中砂,中砂的顆粒粗細程度十分宜於用在水泥砂漿中。許多客戶以為砂越細砂漿越好,其實是個誤區。太細的砂吸附能力不強,不能產生較大摩擦而粘牢瓷磚。

水泥生產工藝流程舉例

原料和燃料進廠後,由化驗室采樣分析檢驗,同時按質量進行搭配均化,存放於原料堆棚。 粘土、煤、硫鐵礦粉由烘幹機烘幹水分至工藝指標值,通過提升機提升到相應原料貯庫中。 石灰石、螢石、石膏經過兩級破碎後,由提升機送入各自貯庫。化驗室根 據石灰石、粘土、無煙煤、螢石、硫鐵礦粉的質量情況,計算工藝配方,通過生料微機配料系統進行全黑生料的配料,由生料磨機進行粉磨,每小時采樣化驗壹次生料的氧化鈣、三氧 化二鐵和細度的百分含量,及時進行調整,使各項數據符合工藝配方要求。磨出的黑生料經過鬥式提升機提入生料庫,化驗室依據出磨生料質量情況,通過多庫搭配和機械倒庫方法進行生料的均化,經提升機提入兩個生料均化庫,生料經兩個均化庫進行搭配,將料提至成球盤料倉,由設在立窯面上的預加水成球控制裝置進行料、水的配比,通過成球盤進行生料的成球。所成之球由立窯布料器將生料球布於窯內不同位置進行煆燒,燒出的熟料經卸料管、鱗板機送至熟料破碎機進行破碎,由化驗室每小時采樣壹次進行熟料的化學、物理分析。根據熟料質量情況由提升機放入相應的熟料庫,同時根據生產經營要求及建材市場情況,化驗室將熟料、石膏、礦渣通過熟料微機配料系統進行水泥配比,由水泥磨機分別進行425號、525號普通矽酸鹽水泥的粉磨,每小時采樣壹次進行分析檢驗。磨出的水泥經鬥式提升機提入3個水泥庫,化驗室依據出磨水泥質量情況,通過多庫搭配和機械倒庫方法進行水泥的均化。經提升機送入2個水泥均化庫,再經兩個水泥均化庫搭配,由微機控制包裝機進行水泥的包裝,包裝出來的袋裝水泥存放於成品倉庫,再經化驗采樣檢驗合格後簽發水泥出廠通知單。

· 使用水泥的八忌

壹、忌受潮結硬

受潮結硬的水泥會降低甚至喪失原有強度,所以規範規定,出廠超過3個月的水泥應復查試驗,按試驗結果使用。 對已受潮成團或結硬的水泥,須過篩後使用,篩出的團塊搓細或碾細後壹般用於次要工程的砌築砂漿或抹灰砂漿。對壹觸或壹捏即粉的水泥團塊,可適當降低強度等級使用。

二、忌曝曬速幹

混凝土或抹灰如操作後便遭曝曬,隨著水分的迅速蒸發,其強度會有所降低,甚至完全喪失。因此,施工前必須嚴格清掃並充分濕潤基層;施工後應嚴加覆蓋,並按規範規定澆水養護。

三、忌負溫受凍

混凝土或砂漿拌成後,如果受凍,其水泥不能進行水化,兼之水分結冰膨脹,則混凝土或砂漿就會遭到由表及裏逐漸加深的粉酥破壞,因此應嚴格遵照《建築工程冬期施工規程》(JGJ104—97)進行施工。

四、忌高溫酷熱

凝固後的砂漿層或混凝土構件,如經常處於高溫酷熱條件下,會有強度損失,這是由於高溫條件下,水泥石中的氫氧化鈣會分解;另外,某些骨料在高溫條件下也會分解或體積膨脹。

對於長期處於較高溫度的場合,可以使用耐火磚對普通砂漿或混凝土進行隔離防護。遇到更高的溫度,應采用特制的耐熱混凝土澆築,也可在不泥中摻入壹定數量的磨細耐熱材料。

五、忌基層臟軟

水泥能與堅硬、潔凈的基層牢固地粘結或握裹在壹起,但其粘結握裹強度與基層面部的光潔程度有關。在光滑的基層上施工,必須預先鑿毛砸麻刷凈,方能使水泥與基層牢固粘結。

基層上的塵垢、油膩、酸堿等物質,都會起隔離作用,必須認真清除洗凈,之後先刷壹道素水泥漿,再抹砂漿或澆築混凝土。

水泥在凝固過程中要產生收縮,且在幹濕、冷熱變化過程中,它與松散、軟弱基層的體積變化極不適應,必然發生空鼓或出現裂縫,從而難以牢固粘結。因此,木材、爐渣墊層和灰土墊層等都不能與砂漿或混凝土牢固粘結。

六、忌骨料不純

作為混凝土或水泥砂漿骨料的砂石,如果有塵土、粘土或其他有機雜質,都會影響水泥與砂、石之間的粘結握裹強度,因而最終會降低抗壓強度。所以,如果雜質含量超過標準規定,必須經過清洗耳恭聽後方可使用。

七、忌水多灰稠

人們常常忽視用水量對混凝土強度的影響,施工中為便於澆搗,有時不認真執行配合比,而把混凝土拌得很稀。由於水化所需要的水分僅為水泥重量的20%左右,多余的水分蒸發後便會在混凝土中留下很多孔隙,這些孔隙會使混凝土強度降低。因此在保障澆築密實的前提下,應最大限度地減少拌合用水。

許多人認為抹灰所用的水泥,其用量越多抹灰層就越堅固。其實,水泥用量越多,砂漿越稠,抹灰層體積的收縮量就越大,從而產生的裂縫就越多。壹般情況下,抹灰時應先用1:(3—5)的粗砂漿抹找平層,再用1:(1.5—2.5)的水泥砂漿抹很薄的面層,切忌使用過多的水泥。

八、忌受酸腐蝕

酸性物質與水泥中的氫氧化鈣會發生中和反應,生成物體積松散、膨脹,遇水後極易水解粉化。致使混凝土或抹灰層逐漸被腐蝕解體,所以水泥忌受酸腐蝕。

在接觸酸性物質的場合或容器中,應使用耐酸砂漿和耐酸混凝土。礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥均有較好耐酸性能,應優先選用這三種水泥配制耐酸砂漿和混凝土。嚴格要求耐酸腐蝕的工程不允許使用普通水泥。