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常见水泥介绍分析

发布时间:2014-02-10 14:03:29

 一、硅酸盐水泥
  一类以高碱性硅酸盐为首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(粘土等)质料按必定份额混合,磨细后在水泥窑内经高温(约1720K)煅烧,得到水泥熟料,再与适当的石膏一起研磨至必定细度而制得的。
  1、功能
  硅酸盐水泥的相对密度为3.1~3.2。水泥与水触摸会放出热量,通过必定时刻便凝聚(不一样种类的水泥有不一样的凝聚时刻)。为确保水泥有适宜的凝聚时刻,常参加适当的石膏,化肥工业副商品磷石膏、氟石膏也可作代用品。石膏的参加量首要决定于水泥熟猜中铝酸盐的含量,参加量以三氧化硫计不能超越3.5%。水泥应有杰出的体积安定性。凝聚后的水泥在空气中和水中很快硬固并具有机械强度(抗压和抗折强度)。通常以水泥:砂=1:2.5的砂浆试样在水中维护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,乃至可达1000以上。水泥熟猜中各矿藏与水触摸时发作水化反响(即水合),一起生成氢氧化钙、水化硅酸钙凝胶、水化铝酸钙和水化铁酸钙等。当有石膏时,后两种水化物别离生成水化硫铝酸钙和水化硫铁酸钙。水泥浆体在枯燥条件下会缩短,在湿润环境下会胀大。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约束水泥中铝酸钙的含量。若水泥中碱含量过高,而制成混凝土的集料又富含活性氧化硅时,还会发作碱-集料反响,体积胀大,水泥石和混凝土将会破坏。熟猜中过多的游离氧化钙和方镁石在水化反响时,也发作体积胀大,构成水泥体积安定性不良,这种水泥就不合格。
  2、种类
  硅酸盐水泥依据其间矿藏组成的改动和外加混合资料的不一样而有不一样的种类。熟猜中只加石膏而制得的水泥称纯硅酸盐水泥,如在其间参加高炉矿渣、粉煤灰或火山灰等混合资料,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。假如上述混合资料的参加量不超越15%,则称为通常硅酸盐水泥(简称通常水泥)。上述五种水泥的出产值最大,常称为五大种类水泥。依据工程需求,在出产进程中能够改动水泥熟料的化学成分,然后生成的各种矿藏的含量有不一样,如关于高温油井水泥需求硅酸二钙含量增多;大坝用水泥则需求铝酸钙和硅酸三钙的含量低;白色硅酸盐水泥需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级。从节省能源和开辟资源动身,出产硅酸盐水泥时,组分中有时还参加石膏和萤石,进步氧化铁含量,下降氧化钙含量,生成以硅酸二钙、铁铝酸钙和无水硫铝酸钙为首要矿藏的水泥熟料。有的水泥中并富含少数的氟铝酸钙。
  3、质料
  硅酸盐水泥熟猜中的首要化学组成是氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁。氧化钙首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质,如粘土、高炉矿渣、粉煤灰等;氧化铁则运用硫酸出产中的硫铁矿渣。用于出产硅酸盐水泥的石灰质质猜中的氧化钙含量通常在52%左右;粘土质质猜中的氧化硅含量达57%左右,氧化铝的含量则小于20%。为了下降煅烧温度,并在煅烧进程中生成一有些熔融物,常加少数氧化铁质料。对质料还要操控其间碱和氧化镁的含量,即在水泥熟猜中氧化镁的含量应小于5%,总碱量(Na2O+K2O)关于通常水泥应小于1.2%,对低碱水泥则应小于0.6%。
  4、出产技能
  硅酸盐水泥出产技能流程可分为生料制备、熟料煅烧、水泥制成(粉磨)和包装等进程。
  ①生料制备:包含从质料破碎开端至成分调配到符合需求的生料进程。生料制备有干法和湿法两种办法。在干法制备进程(图1)中,石灰石等大块硬质质料,按传统技能是先通过一次破碎至巨细在100mm左右的块料,或再经第2次破碎至小于25mm的块料(这些年已开展一次即破碎至小于25mm的块料技能)。粘土等含水质料则应经烘干再与石灰石、铁矿石等按份额送入磨机内,研磨成细的生料粉,输入拌和库,在库顶用压缩空气拌和,并调整成分至合格的生料粉。湿法制备生料进程与干法的首要差异,在于粘土是先用水淘洗成泥浆,与石灰石和铁矿石一起研磨至含水分约为35%的生料浆。干法制备生料的首要长处是在煅烧水泥熟料时的热耗比湿法低,每千克熟料的热耗只需求3.6~4.6MJ,而湿法需求 5.2~6.3MJ。但湿法制备的生料成分较易均匀。一些领先干法出产水泥厂,这些年选用质料预均化和生料成分自动操控等办法,以确保生料粉成分的均匀。
  生料的研磨在不一样类型的磨机中进行,首要有球磨、管磨、立式磨和烘干与研磨一起进行的中心卸料磨等。为节省研磨进程的电能、进步磨机功率,出产中常选用闭路(圈流)式粉磨,即将出磨机物料先通过一个颗粒分级设备──选粉机,选出细颗粒有些作为商品,粗颗粒有些回来磨机内持续研磨。闭路体系粉磨比开路粉磨(不通过选粉机分级)的产值约可进步15%~25%,并减少了过破坏表象。缺陷是设备出资大、操作和办理较杂乱。这些年,又选用一种新式的带选粉机的立式辊轮磨(图2),将破碎、研磨、枯燥和分级在同一个设备内完结。当前,最大的立式磨每小时产值可达400t。
  ②熟料煅烧 已制备好的生料在不一样型式的窑内煅烧成水泥熟料。通常生料粉或生料浆在反转窑内煅烧,中国大多数小型水泥厂均选用立窑煅烧,用立窑煅烧时生料粉中混入需求的煤粉,并加适当水混合制成直径为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、进步反转窑的出产能力,自70年代开端开展了窑尾带预热器和分化炉的窑外分化技能。
  水泥生料在窑内受热进程中发作一系列物理和化学改动,如游离水的蒸腾、粘土脱去结晶水、碳酸钙分化成氧化钙。后者与粘土中的氧化硅和氧化铝及铁矿石间发作固相反响生成化合物,它们的存在方式首要有四种,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C3A)和铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3,简写C4AF)。还有少数未化合的氧化钙和方镁石 (MgO)。有时还有硫酸盐、钛酸盐等,但数量更少。因为熟猜中还富含其他氧化物,上述各化合物并不是以纯的状况存在,通常固溶有其他各种氧化物。故又将它们依照矿藏相(即晶相)来命名,如硅酸三钙称阿利特,它在熟猜中占50%以上;硅酸二钙称贝利特,约富含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布局(图3)可见到六方晶体是阿利特,圆粒晶体是贝利特。晶体间的物质系因为物料在1450℃左右温度下有约30%熔融经冷却后构成,称中心相,其间亮的有些是才利特,又称白色中心相(即无定形的非晶相),暗色的是铝酸盐,又称黑色中心相。水泥熟料化学成分(%)有必定规模需求,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(操控水泥中SO3≤3.5%),在磨粉机内研细,制成硅酸盐水泥。水泥研磨的细度对水泥质量影响较大,进步细度,可进步水泥的强度,但相应的电耗也增大。细度通常操控在0.08mm方孔筛上的筛余量不大于10%,或许比表面积在3000cm2/g左右。水泥研磨进程中的粉尘较大,因而在设备进出口、运送进程及包装处均应装置收尘设备,如沉降室、旋风收尘器、袋收尘器等。一些领先的工厂中均装有电除尘器。在中国还运用含K2O高的粘土或钾长石替代粘土质料,在煅烧进程中使氧化物挥发至尘土中,搜集含K2O较高的粉尘,能够作钾肥运用。水泥粉常用纸袋包装,但这些年已很多改用散装船、散装车运送,进步了装运功率,下降了本钱。
  5、用处:广泛用于民用和工业用的建筑工程,例如油田和气田的固井、水利工程中的大体积坝体、军事抢修工程,还可用于作耐酸、耐火资料,坑道中喷发封顶以替代坑木。水泥还能够替代木材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。
  二、高铝水泥
  又称矾土水泥,它是以低碱性铝酸盐为首要矿藏的水硬性资料。出产高铝水泥的质料是石灰石和矾土,有烧结法和熔融法。中国以烧结法出产为主。其首要化学成分(%):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。烧成后的矿藏有: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)和少数钛酸钙(CaO·TiO2,简写CT)。中国出产的高铝水泥的首要的矿藏组成(%)规模是:CA40~50,CA220~35,C2AS20~30。CA是水硬性很高的矿藏,凝聚速度不快,但硬化敏捷,前期强度高。CA2水硬性较低,C2AS在结晶状况下不具水硬性。
  高铝水泥的前期强度开展很快,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(包含1天、3天的抗压和抗折强度),标号有425、525、625和725。 高铝水泥具有杰出的抗硫酸盐性和必定的耐高温性,它在900℃和1300℃尚可别离保存原有强度的 70%和53%。它首要用于抢修工程,前期强度需求高、抗硫酸盐腐蚀和抗冻等的工程。它适于冬天施工,但不适于作为永久性布局资料。它还能够与耐火集料合作制成耐火混凝土,用作工业窑炉的内衬。高铝水泥亦可配制成不一样的种类,有铝酸盐自应力水泥、铝酸盐胀大水泥和耐火度不低于1580℃的耐热混凝土等。中国于1955年开端出产高铝水泥,并初次选用反转窑烧结法出产。