關(guān)于水泥的科技論文
從配制高性能混凝土及降低預(yù)拌混凝土生產(chǎn)成本的要求出發(fā),提出了水泥高性能化的含義及其應(yīng)具有的特性,下面是小編為大家精心推薦的關(guān)于水泥的科技論文，希望能夠?qū)δ兴鶐椭?/p>
關(guān)于水泥的科技論文篇一
現(xiàn)代水泥工藝學(xué)
摘 要：凡細(xì)磨材料、加入適量水后，成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固的膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料，通稱為水泥。就現(xiàn)代水泥工藝學(xué)加以簡(jiǎn)單的闡述和探討。
關(guān)鍵詞：水泥 工藝學(xué) 探討
中圖分類號(hào)：TE256 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973(2013)002-022-02
水泥的種類很多。按性質(zhì)和用途可分為一般用途水泥和特種用途水泥。一般用途水泥如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等。特種用途水泥如用于快速和搶修工程的早強(qiáng)水泥和快硬快凝水泥、用于水利工程的水工水泥、用于防滲堵漏的膨脹水泥、用于自應(yīng)力壓力管的自應(yīng)力水泥、用于油井開發(fā)的油井水泥、用于爐襯材料的耐火水泥以及其他專用水泥等;也可按組成分為硅酸鹽水泥、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(dá)一百多種。用水泥制成的砂漿和混凝土，堅(jiān)固耐用，是重要的建筑材料和工程材料。
1 水泥的性質(zhì)
1.1 水泥的物理性質(zhì)
水泥加水?dāng)嚢韬蠓胖?-3小時(shí)開始凝固，此時(shí)還可以用小刀簡(jiǎn)單地切開，隨著時(shí)間的推移，水泥漿的硬度會(huì)增加。水泥的這種遇水凝固的性質(zhì)叫做水硬性。
水泥所要求的性質(zhì)中首先是強(qiáng)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(qiáng)調(diào)試驗(yàn)時(shí)，是以水泥沙漿的形式進(jìn)行。一般將水泥沙漿攪拌后測(cè)定3天、7天、28天的強(qiáng)度。水泥中加入適當(dāng)?shù)乃推渌牧虾?，必須馬上施工，所以自攪拌至施工之間的凝結(jié)時(shí)間是非常重要的要素。凝結(jié)時(shí)間過長(zhǎng)、過短對(duì)工程都有很大的影響，所以要測(cè)定水泥的凝結(jié)時(shí)間。
一般來講煅燒不充分的水泥中有很多未反應(yīng)的f-CaO，f-CaO水化時(shí)膨脹率高，容易造成混凝土出現(xiàn)裂縫，檢查裂縫可能出現(xiàn)的程度的試驗(yàn)叫做安定性試驗(yàn)。
根據(jù)國標(biāo)還需測(cè)定水泥的粉末細(xì)度。測(cè)定粉末細(xì)度用80微米標(biāo)準(zhǔn)篩，根據(jù)篩余量進(jìn)行細(xì)度試驗(yàn)，同時(shí)可以用比表面積方法進(jìn)行比表面積試驗(yàn)。
1.2 水泥的化學(xué)性質(zhì)
硅酸鹽水泥的定義是由水泥熟料加上適量的石膏后經(jīng)粉磨而產(chǎn)生的。
水泥為什么能夠凝結(jié)，人們已經(jīng)知道熟料中的礦物與水化合后產(chǎn)生水合礦物質(zhì)，但是對(duì)于水合礦物質(zhì)的具體結(jié)構(gòu)還不能說是十分明了。因此，對(duì)于水泥的化學(xué)成分的管理具有非常重要的意義。只要充分管理好化學(xué)成分，生產(chǎn)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形成的水成巖。大致可分為由含有碳酸石灰質(zhì)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(zhì)因某種原因經(jīng)化學(xué)反應(yīng)沉淀而形成的兩種。
石灰石自地球形成開始，經(jīng)古生代、中生代、新生代至現(xiàn)代，在地球的各處經(jīng)過各個(gè)時(shí)代而生成，數(shù)量最多的要數(shù)古生代。
石灰石的需求范圍很廣，用于水泥的生產(chǎn)、建筑材料、石灰、防止公害脫硫等。
石灰石有致密質(zhì)和結(jié)晶質(zhì)兩種，石灰石原本是有機(jī)物的殘骸，受低壓、溫度等的影響，形成非常細(xì)小的方解石結(jié)晶，這種結(jié)構(gòu)就叫做致密質(zhì)。方解石的結(jié)晶可以用肉眼看到的結(jié)構(gòu)叫做結(jié)晶質(zhì)。
致密質(zhì)的石灰石在破碎時(shí)無需太大的動(dòng)力，但粉磨時(shí)需要大的動(dòng)力。
2.2 粉煤灰(FA)
粉煤灰又叫做“飛散灰”。是火力發(fā)電車的煤灰經(jīng)收塵器收集的物質(zhì)。其比表面積為10000cm2/g球型微粉。和火力發(fā)電廠煤炭的成分不同。優(yōu)質(zhì)的煤灰(未含碳素而且質(zhì)量穩(wěn)定)可以直接摻入水泥中生產(chǎn)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(shí)未燃碳素會(huì)浮到表面，給施工帶來問題，同時(shí)對(duì)強(qiáng)度帶來不良影響。粉煤灰堿含量低(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(tái)三菱水泥有相當(dāng)?shù)牡V山表土。由于粉煤灰中Al2O3高、SiO2低，而SiO2在水泥的主要化學(xué)成分中占第二位，因此礦山表土是很重要的。
對(duì)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(dāng)SiO2、Al2O3、Fe2O3等主要原料呈粗顆粒時(shí)，熟料燒成時(shí)固相反應(yīng)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(yùn)輸、使用方便。如果粘土含水量大，在輸送過程中容易發(fā)生故障。在日本缺乏優(yōu)良的粘土，所以各個(gè)工廠都在積極地采取措施。
2.4 鐵質(zhì)原料
鐵質(zhì)原料一般熔點(diǎn)低，在燒成過程中最先形成液相，然后與其他成分化合，對(duì)熟料礦物的生成起促進(jìn)作用。水泥中的Fe2O3約占3%，粉煤灰和礦山表土所提供的還不到3%，所以要補(bǔ)充鐵質(zhì)原料。
3 原料工程
3.1 原料方面的主要設(shè)備
石灰石自礦山用礦車運(yùn)送到工廠，粉碎到25mm以下，用堆料機(jī)堆料。作為主要原料的石灰石，經(jīng)過粉碎后，在石灰石預(yù)均化堆場(chǎng)得到充分均化，這是保證主機(jī)設(shè)備(原料磨、回轉(zhuǎn)窯、水泥磨)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)并生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥的首要條件。
煙臺(tái)三菱水泥計(jì)劃使用的燕地石灰石有以下三個(gè)問題：
(1)不同的采掘現(xiàn)場(chǎng)石灰石的易碎性差異性較大。
(2)煙臺(tái)三菱水泥計(jì)劃用的石灰石CaO%在45%--50%之間，純石灰石CaO%含量為56%，由于煙臺(tái)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)在不同的采掘現(xiàn)場(chǎng)MgO%在1.5%～4.0%之間波動(dòng)。
為了克服以上問題，在石灰石進(jìn)廠處理過程中設(shè)有破碎機(jī)，石灰石堆取料機(jī)和預(yù)均化廠。 3.1.1 破碎機(jī)
破碎機(jī)的設(shè)備費(fèi)用比較低，戰(zhàn)地少，用較少的動(dòng)力就可粉碎石灰石或熟料。破碎機(jī)的種類有各種各樣。水泥石灰石和熟料預(yù)定用錘式破碎機(jī)(HC)，錘式破碎機(jī)回轉(zhuǎn)的錘頭和篦子板擠碎而達(dá)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(jī)
為了使石灰石在進(jìn)入原料磨以前得到均化、成分穩(wěn)定，將碎石在預(yù)均化堆場(chǎng)進(jìn)行處理。預(yù)均化堆場(chǎng)設(shè)有堆料機(jī)，已經(jīng)得到均化的石灰石經(jīng)石灰石取料機(jī)取出。
石灰石堆料機(jī)具有可以升降的堆料臂，堆料機(jī)沿著固定軌道往復(fù)運(yùn)動(dòng)，石灰石在堆料機(jī)頂部落入堆料臂上的運(yùn)輸皮帶，再由皮帶將石灰石堆到預(yù)均化堆場(chǎng)。從石灰石料堆的斷面層來看，不同質(zhì)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(jī)是將預(yù)均化堆場(chǎng)料堆的石灰石橫向用刮板機(jī)按層面刮落，再由地面輸送皮帶運(yùn)出，取料量的大小是通過取料機(jī)的行走速度來控制。另外，也有通過調(diào)整刮板速度來調(diào)節(jié)取料量的方法。
3.2 原料磨設(shè)備
熟料是各種原料按適當(dāng)比例充分混合、粉磨、煅燒至部分呈熔融狀態(tài)，這也就是熟料的燒成。熟料燒成過程中固體之間要發(fā)生反應(yīng)(固相反應(yīng))，生料充分地磨細(xì)是進(jìn)行反應(yīng)的前提條件。
另外水泥在加水?dāng)嚢枋褂眠^程中，為了促進(jìn)水化反應(yīng)也必須具有一定的細(xì)度和比表面積。因此生料和水泥都必須充分磨細(xì)。
將原料和水泥粉磨的機(jī)械設(shè)備稱做磨機(jī)。一般的水泥工廠的磨機(jī)都是球磨機(jī)。球磨機(jī)呈圓筒橫置狀，磨內(nèi)裝入鋼球，通過磨機(jī)旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行粉磨，球磨機(jī)可以連續(xù)、大量地粉磨，又比較耐用，所以長(zhǎng)期以來采用這種方式。
3.3 輥式磨機(jī)
3.3.1 輥式磨機(jī)的特點(diǎn)
(1)粉磨效率高，磨機(jī)系統(tǒng)粉磨電力消耗僅占球磨機(jī)的70%左右。
(2)設(shè)備占地面積比球磨機(jī)少，磨機(jī)內(nèi)裝有選粉機(jī)使得設(shè)備更加緊湊。
(3)設(shè)備投資少。
(4)單機(jī)小時(shí)產(chǎn)量高，有可達(dá)500t/d以上的原料磨機(jī)。
(5)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小。
相反輥式磨機(jī)有以下缺點(diǎn)：
(1)耐磨鋼的材質(zhì)雖經(jīng)改善，但壽命仍較短。
(2)如果進(jìn)料的含水量、粒度等有較大波動(dòng)時(shí)，磨機(jī)本身振動(dòng)也較大。
3.3.2 輥式磨機(jī)的工作原理
輥式磨機(jī)的喂料首先落到磨盤上，磨輥和磨盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將喂進(jìn)的原料擠壓磨碎。輥式磨機(jī)有回轉(zhuǎn)輥輾轉(zhuǎn)型和固定型兩種。被輾碎的原料被下面吹上來的熱風(fēng)邊干燥邊上升，在通過選粉機(jī)的過程中，粗粉被打下而再次被粉碎。
為防止磨機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)磨輥與磨盤產(chǎn)生摩擦，這樣磨輥與磨盤之間留有一定的間隙。磨機(jī)機(jī)身上的選粉機(jī)可以通過改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)節(jié)生料的細(xì)度。露塞磨機(jī)的原單位電力消耗與球磨機(jī)相比，僅占球磨機(jī)的50%左右，但由于排風(fēng)機(jī)的動(dòng)力消耗比較大，所以露塞磨機(jī)整體電耗約為球磨機(jī)的70%。
4 結(jié)束語
隨著水泥行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷加劇，大型水泥企業(yè)間并購整合與資本運(yùn)作也將日趨頻繁，國內(nèi)優(yōu)秀的水泥生產(chǎn)企業(yè)愈來愈重視對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的研究，特別是對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境和產(chǎn)業(yè)需求的深入研究。正因?yàn)槿绱?，一大批國?nèi)優(yōu)秀的水泥品牌迅速崛起，逐漸成為中國水泥行業(yè)中的翹楚。
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關(guān)于水泥的科技論文篇二
水泥穩(wěn)定碎石水泥用量的探討
摘要：目前，高速公路水泥穩(wěn)定集料的基層早期破壞較為嚴(yán)重，在設(shè)計(jì)、施工過程中存在片面追求高的早期強(qiáng)度而忽視水泥穩(wěn)定基層綜合路用性能的問題。而在國內(nèi)各地的多條道路實(shí)際檢驗(yàn)的7d抗壓強(qiáng)度和抗壓回彈模量均遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，但強(qiáng)度越高的路段開裂情況越嚴(yán)重。本文通過檢查路面基層實(shí)際所受荷載大小，試驗(yàn)研究水泥穩(wěn)定碎石在不同水泥用量下的強(qiáng)度、干縮特性以及回彈模量的關(guān)系，并提出合理化的建議。
關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定集料 水泥用量 干縮特性 水泥強(qiáng)度 回彈模量
前言
隨著交通量的增長(zhǎng)、車輛軸重加大、早期破壞嚴(yán)重，使施工、設(shè)計(jì)單位由于認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)而對(duì)水泥穩(wěn)定集料回彈模量的取值有越來越高的趨勢(shì)。部分單位認(rèn)為強(qiáng)度不足、施工質(zhì)量是破壞的主要原因之一，盲目追求高強(qiáng)度，而忽視諸如抗溫縮及干縮、沖刷等性能的要求。并在設(shè)計(jì)及施工中要求使用高劑量的水泥，產(chǎn)生高強(qiáng)、高剛度的基層，這使得模量的取值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了規(guī)范推薦的范圍。由于過于追求強(qiáng)度指標(biāo)，導(dǎo)致在材料組成設(shè)計(jì)、結(jié)合料劑量、基層模量方面的忽視。這樣設(shè)計(jì)和施工出來的材料，在溫度條件變化、干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、干縮裂縫和混合料的松散，破壞了半剛性材料的板體性能，大大降低了其承重能力。
1水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度特點(diǎn)
1.1兩種破壞形式
一種是由于半剛性基層強(qiáng)度不足，當(dāng)路表水進(jìn)入半剛性基層后，由于半剛性基層的軟化而造成強(qiáng)度失穩(wěn)，從而在路面結(jié)構(gòu)表面形成坑槽;另一種形式是半剛性基層強(qiáng)度過高，開裂在所難免，當(dāng)路表水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)后，不僅會(huì)軟化半剛性基層表面，而且水會(huì)沿裂縫深入整個(gè)半剛性基層內(nèi)部，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性的損壞，在交通荷載作用下，這種破壞進(jìn)一步加劇。因此要控制半剛性基層材料的強(qiáng)度在合理的范圍內(nèi)，不能低也不宜太高[1]。
1.2強(qiáng)度及模量特點(diǎn)
從路面結(jié)構(gòu)承受壓力方面考慮，路面各結(jié)構(gòu)層所用的材料應(yīng)與其所受的應(yīng)力水平相適應(yīng)，理想的路面結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度比應(yīng)符合： 路面結(jié)構(gòu)面層材料強(qiáng)度應(yīng)高于基層材料。基層材料的強(qiáng)度要大于底基層材料，路面結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度從上到下應(yīng)有一個(gè)合適的比值。對(duì)于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)來說，按照設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的材料模量取值范圍，瀝青混合料材料模量與半剛性基層材料的模量范圍非常接近，意味著對(duì)于目前的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，面層材料與基層材料的模量比接近于1，路面結(jié)構(gòu)中垂直方向應(yīng)力分布的情況，只有當(dāng)上層模量大于下層模量時(shí)，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的垂直壓應(yīng)力才會(huì)變小[2]。
2水泥穩(wěn)定碎石室內(nèi)試驗(yàn)
2.1原材料及各項(xiàng)指標(biāo)
(1)水泥：河北宣化黃羊山產(chǎn)的32. 5#普通硅酸鹽水泥，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)。
(2)集料：東山碎石場(chǎng)自產(chǎn)石料，集料分為四檔19-31.5mm(簡(jiǎn)稱I檔料)、9.5-19mm(簡(jiǎn)稱II檔料)、4.75-9.5mm(簡(jiǎn)稱III檔料)，0-4.75mm(簡(jiǎn)稱IV檔料)，均為石灰?guī)r。其各自的性質(zhì)均滿足規(guī)范要求。
(3)水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配組成
2.2擊實(shí)試驗(yàn)
混合料的最佳含水量和最大干密度的確定采用擊實(shí)試驗(yàn)的方法進(jìn)行。在不同水泥劑量條件下分別進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，根據(jù)擊實(shí)結(jié)果，按最佳含水量ω0和干密度ρd 采用靜壓成型方法制備尺寸為15cm×15cm的圓柱體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室保濕養(yǎng)生6d，浸水1d，經(jīng)7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果[4]，確定出最佳水泥劑量，并以該水泥用量制件，進(jìn)行干縮試驗(yàn)。水泥穩(wěn)定碎石試件試驗(yàn)指標(biāo)。
由結(jié)果及水泥穩(wěn)定碎石抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)[3]可知4.5%以上的強(qiáng)度才可以滿足設(shè)計(jì)要求。
試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析可知，振動(dòng)壓實(shí)比重型擊實(shí)方法更加滿足道路施工要求，能更好的模擬現(xiàn)場(chǎng)芯樣強(qiáng)度，其強(qiáng)度平均值約為靜壓法的兩倍左右，因此實(shí)際路面基層的水穩(wěn)強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)要求，單純的增加水泥用量來提高強(qiáng)度沒有意義。
2.3干縮試驗(yàn)
1試驗(yàn)步驟
在8個(gè)水泥用量的最佳含水量條件下，采用靜壓成型9根10cm ×10cm × 40cm的中梁試件，每個(gè)方案各3根梁。間隔為6.5h，置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室保濕養(yǎng)生7d之后，取出放在玻璃板上，在室內(nèi)自然濕度下風(fēng)干，測(cè)定不同失水率的收縮情況。利用常規(guī)的應(yīng)變儀測(cè)量中梁的干縮變形，試驗(yàn)持續(xù)到含水量不再減小，試件體積基本不變?yōu)橹埂?/p>
利用所測(cè)得的試件干縮量和相應(yīng)的失水量，按εd=Δl/l式(式中，εd為干縮應(yīng)變，指水分損失引起的試件單位長(zhǎng)度的收縮量，×10-6;l表示兩測(cè)定應(yīng)變片中點(diǎn)間的距離，取20cm;Δl為干縮量，指由于水分損失時(shí)試件的收縮量，× 10-3)計(jì)算出試件的干縮應(yīng)變和平均干縮系數(shù)。一次循環(huán)干縮試驗(yàn)時(shí)間為28天。第一次循環(huán)干縮試驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行第二次循環(huán)干縮試驗(yàn)(試件浸水1min后，將其取出并置于玻璃板上繼續(xù)觀測(cè))，二次循環(huán)干縮試驗(yàn)時(shí)間為接下來的32天，這樣既可得到28天和60天的干縮應(yīng)變和干縮系數(shù)。
3試驗(yàn)結(jié)果分析
水泥劑量是影響水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度的主要因素。水泥劑量為3%～4%時(shí)，混合料干縮應(yīng)變最小，大于4%后干縮應(yīng)變應(yīng)變隨著水泥劑量的增加線性增長(zhǎng);因此水泥劑量的減少能大大減少初期裂縫的發(fā)生。
由前文所做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)得，水泥劑量達(dá)到4.5%以上才能滿足規(guī)范要求，而水泥計(jì)量超過4%時(shí)，干縮應(yīng)變開始明顯增加，初期裂縫也會(huì)因?yàn)楦煽s應(yīng)變的加大而變得嚴(yán)重。而由表4分析可知，水穩(wěn)基層的實(shí)際強(qiáng)度要高于靜壓法約一倍，能滿足規(guī)范要求。因此，規(guī)范實(shí)際要求的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度偏高，水泥劑量過大而造成干縮現(xiàn)象嚴(yán)重，初期裂縫增加，最終導(dǎo)致路面過早破壞。
4結(jié)論
(1)振動(dòng)法比靜壓法的試件能更好的模擬現(xiàn)場(chǎng)芯樣強(qiáng)度，振動(dòng)法7d，28d，60d的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度都大于靜壓法的兩倍，而芯樣的強(qiáng)度平均值約為靜壓法的兩倍左右，因此實(shí)際路面基層的水穩(wěn)強(qiáng)度完全能滿足設(shè)計(jì)要求，單純的增加水泥用量來提高強(qiáng)度是沒有意義的。
(2)滿足規(guī)范要求強(qiáng)度的水泥劑量往往干縮現(xiàn)象嚴(yán)重，而實(shí)際路面水穩(wěn)基層的強(qiáng)度高于靜壓法約一倍，遠(yuǎn)高于規(guī)范要求。靜壓法過分追求規(guī)范要求的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致水泥劑量過大而造成干縮現(xiàn)象嚴(yán)重，最終導(dǎo)致路面過早破壞。
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