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水泥的種類、主要性能及其應(yīng)用
1.硅酸鹽水泥
硅酸鹽水泥分兩種類型,不摻加混合材料的稱I型硅酸鹽水泥,用代號P·I表示;在硅酸鹽水泥粉磨時摻入不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?;郀t礦渣的稱為II型硅酸鹽水泥,用代號P·II表示。
(1)硅酸鹽水泥組成材料
硅酸鹽水泥由硅酸鹽水泥熟料、混合材料和石膏組成。
1)硅酸鹽水泥熟料凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融,所得硅酸鈣為主要成分的燒結(jié)物,稱硅酸鹽水泥熟料,簡稱熟料。熟料是各種硅酸鹽水泥的主要組成材料,其質(zhì)量的好壞直接影響到水泥產(chǎn)品的性能與質(zhì)量優(yōu)劣。
2)混合材料是指在粉磨水泥時與熟料、石青一起加入磨內(nèi)用以提高水泥產(chǎn)量,降低水泥生產(chǎn)成本,增加水泥品種,改善水泥性能的礦物材料,如?;郀t礦渣、石灰石、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料等。
3)石膏是用作調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間的組分??捎锰烊皇?,也可以用工業(yè)副產(chǎn)品石膏。
(2)硅酸鹽水泥熟料的礦物組成
生料在加熱過程中依次發(fā)生一系列的物理的、化學(xué)的及物理化學(xué)反應(yīng)(生料干燥、黏土礦物脫水、碳酸鹽分解、固相反應(yīng)、熟料燒結(jié)及熟料冷卻)形成熟料。熟料主要由CaO、 SiO2、Al2O3、Fe2O3四種氧化物組成,總量在95%以上,它們經(jīng)一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)形成熟料礦物。
硅酸鹽水泥熟料的主要礦物有以下四種:硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(2CaO·Si02 )、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3 )、鐵鋁酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3)。水泥在水化過程中,四種礦物組分表現(xiàn)出不同的反應(yīng)特性。
(3)摻混合料的硅酸鹽水泥
為了改善硅酸鹽水泥的某些性能,增加產(chǎn)量和降低成本,在硅酸鹽水泥熟料中摻加適量的混合材料,并與石青共同磨細(xì)得到的水硬性膠凝材料,稱為摻混合材料的硅酸鹽水泥。摻混合材料的硅酸鹽水泥有普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥。它們同屬于硅酸鹽水泥系列,都是以熟料為主要組分,以石膏作緩凝劑。不同品種水泥之間的差別主要在于所摻加混合材料的種類和數(shù)最不同。
生產(chǎn)摻加混合材料的各種硅酸鹽系列水泥,可以生產(chǎn)不同品種的水泥,以便合理利用水泥,滿足各項建設(shè)工程的需要,提高水泥產(chǎn)量,降低水泥生產(chǎn)成本,節(jié)約能源,改善水泥的安定性,降低水泥水化熱,提高混凝土的抗蝕能力等,綜合利用工業(yè)廢渣,減少環(huán)境污染,實現(xiàn)水泥工業(yè)生態(tài)化。
2.普通硅酸鹽水泥
凡由硅酸鹽水泥熟料、6%~15%混合材料、適量石青磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為普通硅酸鹽水泥(簡稱普通水泥),代號P·O。摻加活性混合材料時,最大摻人量不得超過15%。其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量10%的非活性混合材料來代替。
3.礦渣硅酸鹽水泥
凡由硅酸鹽水泥熟料和?;郀t礦渣、適量石青磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為礦渣硅酸鹽水泥(簡稱礦渣水泥),代號P·S。
4.火山灰質(zhì)硅酸盆水泥
凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥(簡稱火山灰水泥),代號P·P。水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻加量按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為20%~50%。
5.粉煤灰水泥
凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥(簡稱粉煤灰水泥),代號P·F。水泥中粉煤灰摻加徽按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為20%~40%。
6.復(fù)合硅酸鹽水泥
凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石青磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為復(fù)合硅酸鹽水泥(簡稱復(fù)合水泥),代號P·C。水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分計應(yīng)大于15%,但不超過50%。水泥中允許用不超過8%的窯灰代替混合材料,摻礦渣時混合材料摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)。
7.白色硅酸鹽水泥
(1)白色水泥原料
白色水泥原料應(yīng)選用純的石灰石、白堊土或方解石,黏土可選用高嶺土、葉蠟石或含鐵量低的砂質(zhì)黏土。生料的制備和熟料的粉磨均應(yīng)在沒有鐵污染的條件下進(jìn)行。燃料最好用無灰分的天然氣或重油;若用煤粉,其煤灰含童要求低于10%,且煤灰中的FeO含量要低。為了保證水泥的白度,所用石膏的白度必須比熟料白度高,一般采用優(yōu)質(zhì)的纖維石膏。
(2)白色水泥的化學(xué)組成
白色水泥熟料仍以硅酸鹽水泥熟料為主要成分。
(3)其他品種的白水泥
1)白色硫酸鹽水泥:白色硫酸鹽水泥是以石灰石和鋁硅礦石(如焦寶石)為主要原料,加入適量白云石和少量的螢石作助熔劑,以焦炭為燃料,將塊狀物在高爐中燒至完全熔融,經(jīng)水淬后得到淡藍(lán)色熔渣,烘干后加人適量緞燒石膏和少量生石灰共同磨細(xì),即制成白色硫酸鹽水泥。該水泥的凝結(jié)、硬化均較快,早期強度高,后期強度穩(wěn)步增長,抗碳化能力強,表面不起砂,不足之處是低溫下水化速度有所下降。
2)白色鋼渣水泥:白色鋼渣水泥是將白色電爐還原渣與適量緞燒石膏共同粉磨而成,也可加人適盆白色粒化高爐礦渣共同磨細(xì)而成。這種白色鋼渣水泥具有早強快凝特性,7d強度即可達(dá)28d強度的90%左右,其缺點是早期強度較低,水泥的強度不夠穩(wěn)定,其優(yōu)點是成本低廉,強度能穩(wěn)定增長,耐蝕性良好。
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