關(guān)于水泥的科技論文
從配制高性能混凝土及降低預拌混凝土生產(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
摘 要：凡細磨材料、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)代水泥工藝學加以簡單的闡述和探討。
關(guān)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(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。目前水泥品種已達一百多種。用水泥制成的砂漿和混凝土，堅固耐用，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)
水泥加水攪拌后放置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(zhì)叫做水硬性。
水泥所要求的性質(zhì)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，所以在強調(diào)試驗時，是以水泥沙漿的形式進行。一般將水泥沙漿攪拌后測定3天、7天、28天的強度。水泥中加入適當?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)時間是非常重要的要素。凝結(jié)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(jié)時間。
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)的程度的試驗叫做安定性試驗。
根據(jù)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(jù)篩余量進行細度試驗，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(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，對于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(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)過各個時代而生成，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，石灰石原本是有機物的殘骸，受低壓、溫度等的影響，形成非常細小的方解石結(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(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，煙臺三菱水泥有相當?shù)牡V山表土。由于粉煤灰中Al2O3高、SiO2低，而SiO2在水泥的主要化學成分中占第二位，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(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)原料一般熔點低，在燒成過程中最先形成液相，然后與其他成分化合，對熟料礦物的生成起促進作用。水泥中的Fe2O3約占3%，粉煤灰和礦山表土所提供的還不到3%，所以要補充鐵質(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(jīng)過粉碎后，在石灰石預均化堆場得到充分均化，這是保證主機設(shè)備(原料磨、回轉(zhuǎn)窯、水泥磨)長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)并生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)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)不同的采掘現(xiàn)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%，由于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)在不同的采掘現(xiàn)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(shè)有破碎機，石灰石堆取料機和預均化廠。 3.1.1 破碎機
破碎機的設(shè)備費用比較低，戰(zhàn)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)，錘式破碎機回轉(zhuǎn)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(wěn)定，將碎石在預均化堆場進行處理。預均化堆場設(shè)有堆料機，已經(jīng)得到均化的石灰石經(jīng)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(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(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))，生料充分地磨細是進行反應(yīng)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(yīng)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設(shè)備稱做磨機。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(nèi)裝入鋼球，通過磨機旋轉(zhuǎn)的方式進行粉磨，球磨機可以連續(xù)、大量地粉磨，又比較耐用，所以長期以來采用這種方式。
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(tǒng)粉磨電力消耗僅占球磨機的70%左右。
(2)設(shè)備占地面積比球磨機少，磨機內(nèi)裝有選粉機使得設(shè)備更加緊湊。
(3)設(shè)備投資少。
(4)單機小時產(chǎn)量高，有可達500t/d以上的原料磨機。
(5)設(shè)備運轉(zhuǎn)噪音小。
相反輥式磨機有以下缺點：
(1)耐磨鋼的材質(zhì)雖經(jīng)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邊干燥邊上升，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(zhuǎn)時磨輥與磨盤產(chǎn)生摩擦，這樣磨輥與磨盤之間留有一定的間隙。磨機機身上的選粉機可以通過改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)節(jié)生料的細度。露塞磨機的原單位電力消耗與球磨機相比，僅占球磨機的50%左右，但由于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(jié)束語
隨著水泥行業(yè)競爭的不斷加劇，大型水泥企業(yè)間并購整合與資本運作也將日趨頻繁，國內(nèi)優(yōu)秀的水泥生產(chǎn)企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的研究，特別是對產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境和產(chǎn)業(yè)需求的深入研究。正因為如此，一大批國內(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。
參考文獻：
[1] 許永和.高性能水泥應(yīng)用的關(guān)鍵轉(zhuǎn)化技術(shù)研究[D].武漢理工大學，2006.
[2] 馬海啟.新型干法水泥項目的技術(shù)優(yōu)化與評價[D].鄭州大學，2005.
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重，在設(shè)計、施工過程中存在片面追求高的早期強度而忽視水泥穩(wěn)定基層綜合路用性能的問題。而在國內(nèi)各地的多條道路實際檢驗的7d抗壓強度和抗壓回彈模量均遠高于設(shè)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(wěn)定碎石在不同水泥用量下的強度、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(shè)計單位由于認識上的誤區(qū)而對水泥穩(wěn)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(zhì)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干縮、沖刷等性能的要求。并在設(shè)計及施工中要求使用高劑量的水泥，產(chǎn)生高強、高剛度的基層，這使得模量的取值遠遠超出了規(guī)范推薦的范圍。由于過于追求強度指標，導致在材料組成設(shè)計、結(jié)合料劑量、基層模量方面的忽視。這樣設(shè)計和施工出來的材料，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)定碎石的強度特點
1.1兩種破壞形式
一種是由于半剛性基層強度不足，當路表水進入半剛性基層后，由于半剛性基層的軟化而造成強度失穩(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度過高，開裂在所難免，當路表水進入路面結(jié)構(gòu)后，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(nèi)部，導致路面結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性的損壞，在交通荷載作用下，這種破壞進一步加劇。因此要控制半剛性基層材料的強度在合理的范圍內(nèi)，不能低也不宜太高[1]。
1.2強度及模量特點
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)材料強度比應(yīng)符合： 路面結(jié)構(gòu)面層材料強度應(yīng)高于基層材料?；鶎硬牧系膹姸纫笥诘谆鶎硬牧?，路面結(jié)構(gòu)層的強度從上到下應(yīng)有一個合適的比值。對于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)來說，按照設(shè)計規(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，只有當上層模量大于下層模量時，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的垂直壓應(yīng)力才會變小[2]。
2水泥穩(wěn)定碎石室內(nèi)試驗
2.1原材料及各項指標
(1)水泥：河北宣化黃羊山產(chǎn)的32. 5#普通硅酸鹽水泥，各項檢測指標。
(2)集料：東山碎石場自產(chǎn)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?guī)r。其各自的性質(zhì)均滿足規(guī)范要求。
(3)水泥穩(wěn)定碎石混合料級配組成
2.2擊實試驗
混合料的最佳含水量和最大干密度的確定采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(jù)擊實結(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，在標準養(yǎng)護室保濕養(yǎng)生6d，浸水1d，經(jīng)7d無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果[4]，確定出最佳水泥劑量，并以該水泥用量制件，進行干縮試驗。水泥穩(wěn)定碎石試件試驗指標。
由結(jié)果及水泥穩(wěn)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(shè)計要求。
試驗結(jié)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(xiàn)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(wěn)強度能滿足設(shè)計要求，單純的增加水泥用量來提高強度沒有意義。
2.3干縮試驗
1試驗步驟
在8個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，每個方案各3根梁。間隔為6.5h，置于標準養(yǎng)護室保濕養(yǎng)生7d之后，取出放在玻璃板上，在室內(nèi)自然濕度下風干，測定不同失水率的收縮情況。利用常規(guī)的應(yīng)變儀測量中梁的干縮變形，試驗持續(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度的收縮量，×10-6;l表示兩測定應(yīng)變片中點間的距離，取20cm;Δl為干縮量，指由于水分損失時試件的收縮量，× 10-3)計算出試件的干縮應(yīng)變和平均干縮系數(shù)。一次循環(huán)干縮試驗時間為28天。第一次循環(huán)干縮試驗結(jié)束后，進行第二次循環(huán)干縮試驗(試件浸水1min后，將其取出并置于玻璃板上繼續(xù)觀測)，二次循環(huán)干縮試驗時間為接下來的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試驗結(jié)果分析
水泥劑量是影響水泥穩(wěn)定碎石強度的主要因素。水泥劑量為3%～4%時，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;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)限抗壓強度試驗得，水泥劑量達到4.5%以上才能滿足規(guī)范要求，而水泥計量超過4%時，干縮應(yīng)變開始明顯增加，初期裂縫也會因為干縮應(yīng)變的加大而變得嚴重。而由表4分析可知，水穩(wěn)基層的實際強度要高于靜壓法約一倍，能滿足規(guī)范要求。因此，規(guī)范實際要求的無側(cè)限抗壓強度偏高，水泥劑量過大而造成干縮現(xiàn)象嚴重，初期裂縫增加，最終導致路面過早破壞。
4結(jié)論
(1)振動法比靜壓法的試件能更好的模擬現(xiàn)場芯樣強度，振動法7d，28d，60d的無側(cè)限抗壓強度都大于靜壓法的兩倍，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(wěn)強度完全能滿足設(shè)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(guī)范要求強度的水泥劑量往往干縮現(xiàn)象嚴重，而實際路面水穩(wěn)基層的強度高于靜壓法約一倍，遠高于規(guī)范要求。靜壓法過分追求規(guī)范要求的無側(cè)限抗壓強度，會導致水泥劑量過大而造成干縮現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(shù)規(guī)范》[S]
[4]JTJ057-94(T0804-94)，《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》[S]
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