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水泥小常识
水泥的生产工艺,以石灰石和粘土为主要原料,经破碎、配料、磨细制成生料,喂入水泥窑中煅烧成熟料,加入适量石膏(有时还掺加混合材料或外加剂)磨细而成。按用途及性能分为三大类:①通用水泥。用于一般土木建筑工程,如硅酸盐水泥(以硅酸钙为主要矿物组成的水泥的统称,国际上统称为波特兰水泥,包括普通硅酸盐水泥,矿渣、火山灰质、粉煤灰、混合硅酸盐水泥等)。②专用水泥。用于某种专用工程,如油井水泥、型砂水泥等。③特种水泥。用于对混凝土某些性能有特殊要求的工程,如快硬水泥、水工水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥、自应力水泥等。水泥的性能必须符合国家标准规定的细度、凝结时间、安定性、强度、比重、水化热、抗渗性、抗冻性、胀缩性、耐热性和耐蚀性等指标。
水泥分类
水泥按用途及性能分为:
1、通用水泥, 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指:GB175—1999、GB1344—1999和GB12958—1999规定的六大类水泥,即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
2、专用水泥,专门用途的水泥。如:G级油井水泥,道路硅酸盐水泥。
3、特性水泥,某种性能比较突出的水泥。如:快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥。
水泥按其主要水硬性物质名称分为:
(1)硅酸盐水泥,即国外通称的波特兰水泥;铝酸盐水泥;(3)硫铝酸盐水泥;(4)铁铝酸盐水泥;(5)氟铝酸盐水泥;(6)以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥。
水泥按需要在水泥命名中标明的主要技术特性分为:
(1) 快硬性:分为快硬和特快硬两类;
(2) 水化热:分为中热和低热两类;
(3) 抗硫酸盐性:分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀两类;
(4) 膨胀性:分为膨胀和自应力两类;
(5) 耐高温性:铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级。 四、水泥命名的一般原则:
水泥的命名按不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行,并力求简明准确,名称过长时,允许有简称。
通用水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其他适当名称命名。
专用水泥以其专门用途命名,并可冠以不同型号。
特性水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名,并可冠以不同型号或混合材料名称。
以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥是以主要组分的名称冠以活性材料的名称进行命名,也可再冠以特性名称,如石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥等。
主要水泥产品的定义
1、 水泥:加水拌和成塑性浆体,能胶结砂、石等材料既能在空气中硬化又能在水中硬化的粉末状水硬性胶凝材料。
2、 硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料、0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为硅酸盐水泥,分P.I和P.II,即国外通称的波特兰水泥。
3、 普通硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料,适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥(简称普通水泥),代号:P.O。
4、 矿渣硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料, 称为 矿渣硅酸盐水泥,代号:P.S。
5、 火山灰质硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥,代号:P.P。
6、 粉煤灰硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为粉煤灰硅酸盐水泥,代号:P.F。
7、 复合硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为复合硅酸盐水泥(简称复合水泥),代号P.C。
8、 中热硅酸盐水泥:以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。
9、 低热矿渣硅酸盐水泥:以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。
10、 快硬硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏,磨细制成早强度高的以3天抗压强度表示标号的水泥。
11、 抗硫酸盐硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料,加入适量石膏磨细制成的抗硫酸盐腐蚀性能良好的水泥。
12、 白色硅酸盐水泥:由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏,磨细制成的白色水泥。
13、 道路硅酸盐水泥:由道路硅酸盐水泥熟练,0%~10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为道路硅酸盐水泥,(简称道路水泥)。
14、 砌筑水泥:由活性混合材料,加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏,磨细制成主要用于砌筑砂浆的低标号水泥。
15、油井水泥:由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。
16、 石膏矿渣水泥:以粒化高炉矿渣为主要组分材料,加入适量石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰磨细制成的水泥。
水泥窑的类型和作用
水泥窑目前主要有两大类,一类是窑筒体卧置(略带斜度),并能作回转运动的称为回转窑(也称旋窑);另一类窑筒体是立置不转动的称为立窑。 水泥回转窑的类型即特点:
水泥工业在发展过程中出现了不同的生产方法和不同类型的回转窑,按生料制备的方法可分为干法生产和湿法生产,与生产方法相适应的回转窑分为干法回转窑和湿发回转窑两类。由于窑内窑尾热交换装置不同,又可分为不同类型的窑。回转窑的分类大致如下:
1、 湿法回转窑的类型:
用于湿法生产中的水泥窑称湿法窑,湿法生产是将生料制成含水为32%~40%的料浆。由于制备成具有流动性的泥浆,所以各原料之间混合好,生料成分均匀,使烧成的熟料质量高,这是湿法生产的主要优点。
2、 干法回转窑的类型:
干法回转窑与湿法回转窑相比优缺点正好相反。干法将生料制成生料干粉,水分一般小于1%,因此它比湿法减少了蒸发水分所需的热量。中空式窑由于废气温度高,所以热耗不低。干法生产将生料制成干粉,其流动性比泥浆差。所以原料混合不好,成分不均匀。
水泥立窑的类型即特点
我国目前使用的立窑有两种类型:普通立窑和机械立窑。
普通立窑是人工加料和人工卸料或机械加料,人工卸料;机械立窑是机械加料和机械卸料。机械立窑是连续操作的,它的产、质量及劳动生产率都比普通立窑高。 根据建材技术政策要求,小型水泥厂应用机械化立窑,逐步取代普通立窑。
水泥生产中的质量控制及标准
水泥生产质量管理主要有二个方面:一方面是控制主机设备—窑、磨在指标控制范围内
的正常运转;另一方面是管理好各种库,原料、煤、生料、熟料、水泥各库内物料的数量与质量,掌握进库与出库,保证生产的正常运转。确定质量控制点和控制指标是一项非常重要的工作,一定要从本厂工艺流程和设备的具体情况出发,制定合理的、可行的方案,才能更好地指导生产。
我国水泥标准制、修订的主要内容
我国水泥新标准与老标准相比主要有两个方面的变化:一是采用GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》代替现行GB177—85《水泥胶砂强度检验方法》;二是以ISO强度为基础修订了我国六大通用水泥标准。
(一) GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》标准制订
GB/T 17671—1999是我国等同采用国际标准ISO 679—1989制定的,于1999年2月8日发布,1999年5月1日起生效。
GB/T 17671—1999与GB177—85同属检验水泥胶砂强度的“软练法”,即采用塑胶砂,4X4X160m棱柱试体,将试体先进行抗折强度试验,折断后的两个半截试体再进行抗压强度试验。两者的核心差别在于胶砂组成不同,ISO方法采用的水灰比适中,灰砂比适中,特别是采用了级配标准砂,因而ISO方法检验得到的强度数值比GB-177方法更接近于水泥在砼中的使用效果。
(二)六大水泥标准修订的主要内容
1. 水泥胶砂强度检验方法改为GB/T 17671—1999方法
六大水泥产品标准均引用GB/T 17671—1999方法作为水泥胶砂的强度检验方法,不再采用GB 177—85方法。因此GB/T 17671—1999方法上升为强制性方法,而GB 177—85方法下降为推荐性方法。
2. 水泥标号改为强度等级
六大水泥老标准实行以Kgf/cm2表示的水泥标号,如32.5、42.5、42.5R、52.5、52.5R等。
六大水泥新标准实行以Mpa表示的强度等级,如32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等,使强度等级的数值与水泥28天抗压强度指标的最低值相同。
新标准还统一规划了我国水泥的强度等级,硅酸盐水泥分为三个等级6个类型,42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R,其他五大水泥也分3个等级6个类型即32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R
3. 强度龄期与各龄期强度指标设置
六大水泥新标准规定的水泥强度龄期均为3天、28天两个龄期,每个龄期均有抗折与抗压强度指标要求。
水泥的选购
水泥的主要技术性能指标:
(1)比重与容重:普通水泥比重为3:1,容重通常采用1300公斤/立方米。
(2)细度:指水泥颗粒的粗细程度。颗粒越细,硬化得越快,早期强度也越高。
(3)凝结时间:水泥加水搅拌到开始凝结所需的时间称初凝时间。从加水搅拌到凝结完成所需的时间称终凝时间。硅酸盐水泥初凝时间不早于45分钟,终凝时间不迟于12小时。
(4)强度:水泥强度应符合国家标准。
(5)体积安定性:指水泥在硬化过程中体积变化的均匀性能。水泥中含杂质较多,会产生不均匀变形。
(6)水化热:水泥与水作用会产生放热反应,在水泥硬化过程中,不断放出的热量称为水化热。
常用的水泥品种:
(1)硅酸盐水泥:以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料,添加适量石膏磨细而成。
(2)普通硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料,添加适量石膏及混合材料磨细而成。
(3)矿渣硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料,混入适量粒化高炉矿渣及石膏磨细而成。
(4)火山灰质硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料和火山灰质材料及石膏按比例混合磨细而成。
(5)粉煤灰硅酸盐水泥:由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰,加适量石膏混合后磨细而成。
常用水泥标号:
225号、275号、325号、425号、525号、625号等多种,其抗拉强度因品种不同,标号不同,MPa值在2.8-4.5和3.4-8.0之间。
装饰水泥品种
装饰水泥常用于装饰建筑物的表层,施工简单,造型方便,容易维修,价格便宜。品种有如下几种:
(1)白色硅酸盐水泥:以硅酸钙为主要成分,加少量铁质熟料及适量石膏磨细而成。
(2)彩色硅酸盐水泥:以白色硅酸盐水泥熟料和优质白色石膏,掺入颜料、外加剂共同磨细而成。常用的彩色掺加颜料有氧化铁(红、黄、褐、黑),二氧化锰(褐、黑),氧化铬(绿),钴蓝(蓝),群青蓝(靛蓝),孔雀蓝(海蓝)、炭黑(黑)等。   
装饰水泥与硅酸盐水泥相似,施工及养护相同,但比较容易污染,器械工具必须干净。
水泥砂浆的运用与选购
在家庭装修中,地砖、墙砖粘贴以及砌筑等都要用到水泥砂浆,它不仅可以增强面材与基层的吸附能力,而且还能保护内部结构,同时可以作为建筑毛面的找平层,所以在装修工程中,水泥砂浆是必不可少的材料。
许多客户认为,水泥占整个砂浆的比例越大,其粘接性就越强,因此往往在水泥使用的多少上与装修公司产生分歧。其实不然,以粘贴瓷砖为例,如果水泥标号过大,当水泥砂浆凝结时,水泥大量吸收水分,这时面层的瓷砖水分被过分吸收就容易拉裂,缩短使用寿命。水泥砂浆一般应按水泥:砂=1:2(体积比)的比例来搅拌。
目前市场上水泥的品种很多,有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等等,家庭装修常用的是硅酸盐水泥。
水泥与砂的选购原则
■ 为了保证水泥砂浆的质量,水泥在选购时一定要注意是否大厂生产的425#硅酸盐水泥。
■ 砂应选中砂,中砂的颗粒粗细程度十分宜于用在水泥砂浆中。许多客户以为砂越细砂浆越好,其实是个误区。太细的砂吸附能力不强,不能产生较大摩擦而粘牢瓷砖。
水泥生产工艺流程举例
原料和燃料进厂后,由化验室采样分析检验,同时按质量进行搭配均化,存放于原料堆棚。 粘土、煤、硫铁矿粉由烘干机烘干水分至工艺指标值,通过提升机提升到相应原料贮库中。 石灰石、萤石、石膏经过两级破碎后,由提升机送入各自贮库。化验室根 据石灰石、粘土、无烟煤、萤石、硫铁矿粉的质量情况,计算工艺配方,通过生料微机配料系统进行全黑生料的配料,由生料磨机进行粉磨,每小时采样化验一次生料的氧化钙、三氧 化二铁和细度的百分含量,及时进行调整,使各项数据符合工艺配方要求。磨出的黑生料经过斗式提升机提入生料库,化验室依据出磨生料质量情况,通过多库搭配和机械倒库方法进行生料的均化,经提升机提入两个生料均化库,生料经两个均化库进行搭配,将料提至成球盘料仓,由设在立窑面上的预加水成球控制装置进行料、水的配比,通过成球盘进行生料的成球。所成之球由立窑布料器将生料球布于窑内不同位置进行煅烧,烧出的熟料经卸料管、鳞板机送至熟料破碎机进行破碎,由化验室每小时采样一次进行熟料的化学、物理分析。根据熟料质量情况由提升机放入相应的熟料库,同时根据生产经营要求及建材市场情况,化验室将熟料、石膏、矿渣通过熟料微机配料系统进行水泥配比,由水泥磨机分别进行425号、525号普通硅酸盐水泥的粉磨,每小时采样一次进行分析检验。磨出的水泥经斗式提升机提入3个水泥库,化验室依据出磨水泥质量情况,通过多库搭配和机械倒库方法进行水泥的均化。经提升机送入2个水泥均化库,再经两个水泥均化库搭配,由微机控制包装机进行水泥的包装,包装出来的袋装水泥存放于成品仓库,再经化验采样检验合格后签发水泥出厂通知单。
· 使用水泥的八忌
    一、忌受潮结硬
  受潮结硬的水泥会降低甚至丧失原有强度,所以规范规定,出厂超过3个月的水泥应复查试验,按试验结果使用。 对已受潮成团或结硬的水泥,须过筛后使用,筛出的团块搓细或碾细后一般用于次要工程的砌筑砂浆或抹灰砂浆。对一触或一捏即粉的水泥团块,可适当降低强度等级使用。
  二、忌曝晒速干
  混凝土或抹灰如操作后便遭曝晒,随着水分的迅速蒸发,其强度会有所降低,甚至完全丧失。因此,施工前必须严格清扫并充分湿润基层;施工后应严加覆盖,并按规范规定浇水养护。
  三、忌负温受冻
  混凝土或砂浆拌成后,如果受冻,其水泥不能进行水化,兼之水分结冰膨胀,则混凝土或砂浆就会遭到由表及里逐渐加深的粉酥破坏,因此应严格遵照《建筑工程冬期施工规程》(JGJ104—97)进行施工。
  四、忌高温酷热
  凝固后的砂浆层或混凝土构件,如经常处于高温酷热条件下,会有强度损失,这是由于高温条件下,水泥石中的氢氧化钙会分解;另外,某些骨料在高温条件下也会分解或体积膨胀。
  对于长期处于较高温度的场合,可以使用耐火砖对普通砂浆或混凝土进行隔离防护。遇到更高的温度,应采用特制的耐热混凝土浇筑,也可在不泥中掺入一定数量的磨细耐热材料。
  五、忌基层脏软
  水泥能与坚硬、洁净的基层牢固地粘结或握裹在一起,但其粘结握裹强度与基层面部的光洁程度有关。在光滑的基层上施工,必须预先凿毛砸麻刷净,方能使水泥与基层牢固粘结。
  基层上的尘垢、油腻、酸碱等物质,都会起隔离作用,必须认真清除洗净,之后先刷一道素水泥浆,再抹砂浆或浇筑混凝土。
  水泥在凝固过程中要产生收缩,且在干湿、冷热变化过程中,它与松散、软弱基层的体积变化极不适应,必然发生空鼓或出现裂缝,从而难以牢固粘结。因此,木材、炉渣垫层和灰土垫层等都不能与砂浆或混凝土牢固粘结。
  六、忌骨料不纯
  作为混凝土或水泥砂浆骨料的砂石,如果有尘土、粘土或其他有机杂质,都会影响水泥与砂、石之间的粘结握裹强度,因而最终会降低抗压强度。所以,如果杂质含量超过标准规定,必须经过清洗后方可使用。
  七、忌水多灰稠
  人们常常忽视用水量对混凝土强度的影响,施工中为便于浇捣,有时不认真执行配合比,而把混凝土拌得很稀。由于水化所需要的水分仅为水泥重量的20%左右,多余的水分蒸发后便会在混凝土中留下很多孔隙,这些孔隙会使混凝土强度降低。因此在保障浇筑密实的前提下,应最大限度地减少拌合用水。
  许多人认为抹灰所用的水泥,其用量越多抹灰层就越坚固。其实,水泥用量越多,砂浆越稠,抹灰层体积的收缩量就越大,从而产生的裂缝就越多。一般情况下,抹灰时应先用1:(3—5)的粗砂浆抹找平层,再用1:(1.5—2.5)的水泥砂浆抹很薄的面层,切忌使用过多的水泥。
  八、忌受酸腐蚀
  酸性物质与水泥中的氢氧化钙会发生中和反应,生成物体积松散、膨胀,遇水后极易水解粉化。致使混凝土或抹灰层逐渐被腐蚀解体,所以水泥忌受酸腐蚀。
  在接触酸性物质的场合或容器中,应使用耐酸砂浆和耐酸混凝土。矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥均有较好耐酸性能,应优先选用这三种水泥配制耐酸砂浆和混凝土。严格要求耐酸腐蚀的工程不允许使用普通水泥。   
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