《水泥與混凝土工藝原理》-1.緒論2.1

民用建筑海港大壩大橋國防設(shè)施公路核電站工業(yè)建筑

這些建筑能離開水泥嗎？

這些建筑所用水泥一樣嗎？

水泥是如何生產(chǎn)出來的？有那些品種？如何選擇？第一章緒論一、水泥的起源與創(chuàng)造二、水泥的定義和分類三、通用水泥的主要工藝過程四、水泥工業(yè)的開展概況古埃及的金字塔、中國的古長城，福建永定土樓所使用的建筑材料。石塊、磚塊、土是用什么材料粘結(jié)的1.1水泥的起源與創(chuàng)造1.1水泥的起源與創(chuàng)造水泥：起源于膠凝材料。膠凝材料定義：指在物理、化學(xué)作用下，能從漿體變成鞏固的石狀體，并能膠結(jié)其他物料而具有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，又稱膠結(jié)料。膠凝材料定義與分類水泥：起源于膠凝材料。膠凝材料分類：無機(jī)膠凝材料有機(jī)膠凝材料氣硬性－－石灰、石膏水硬性－－各種水泥－－瀝青、樹脂、橡膠拌水后只能在空氣中硬化拌水后既能在空氣中硬化又能在水中硬化膠凝材料的開展簡史階段時間膠凝材料天然黏土?xí)r期新石器時代距今約4000—10000年天然黏土泥巴墻不抗水強(qiáng)度低膠凝材料的開展簡史階段時間膠凝材料天然黏土?xí)r期新石器時代距今約4000—10000年天然黏土石膏一石灰時期公元前2000—3000年石灰、石膏石塊、磚用石灰粘結(jié)人們發(fā)現(xiàn)石灰?guī)r在火中煅燒脫水、在雨中膠結(jié)產(chǎn)生膠凝性，因而可用來調(diào)制砌筑砂漿。石灰為何能產(chǎn)生膠凝性？膠凝材料的開展簡史階段時間膠凝材料天然黏土?xí)r期新石器時代距今約4000—10000年天然黏土石膏一石灰時期公元前2000—3000年石灰、石膏石灰一火山灰時期公元初至18世紀(jì)石灰、火山灰在石灰中摻加某些火山灰沉積物，不僅強(qiáng)度提高，而且還具有一定的抗水性。為何？

膠凝材料的開展簡史階段時間膠凝材料天然黏土?xí)r期新石器時代距今約4000—10000年天然黏土石膏一石灰時期公元前2000—3000年石灰、石膏石灰一火山灰時期公元初至18世紀(jì)石灰、火山灰天然水泥時期18世紀(jì)下半葉天然水泥石灰被人們用了數(shù)千年，一直到史密頓遇上了“倒霉事”為止，發(fā)現(xiàn)了天然水泥。膠凝材料的開展簡史階段時間膠凝材料天然黏土?xí)r期新石器時代距今約4000—10000年天然黏土石膏一石灰時期公元前2000—3000年石灰、石膏石灰一火山灰時期公元初至18世紀(jì)石灰、火山灰天然水泥時期18世紀(jì)下半葉天然水泥硅酸鹽水泥時期19世紀(jì)初硅酸鹽水泥

水泥的發(fā)明膠凝材料的開展簡史階段時間膠凝材料天然黏土?xí)r期新石器時代距今約4000—10000年天然黏土石膏一石灰時期公元前2000—3000年石灰、石膏石灰一火山灰時期公元初至18世紀(jì)石灰、火山灰天然水泥時期18世紀(jì)下半葉天然水泥硅酸鹽水泥時期19世紀(jì)初硅酸鹽水泥多品種水泥時期20世紀(jì)至今各種水泥1.2水泥的定義和分類GB/T4131-1997水泥的命名、定義和術(shù)語：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水泥命名的一般原那么、主要水泥產(chǎn)品的定義及有關(guān)術(shù)語的涵義等。1．定義：加水拌和成塑性漿體，能膠結(jié)砂、石等適當(dāng)材料并能在空氣和水中硬化的粉狀水硬性膠凝材料。1.2水泥的定義和分類2、分類通用水泥專用水泥特性水泥按用途和性能分類一般土木建筑工程上使用水泥。以水泥的主要水硬性礦物名稱冠以混合材料名稱或其他適當(dāng)名稱命名。

2008年6月1日實施的新標(biāo)準(zhǔn)，通稱六大(通用)水泥。硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥。

P8－－七大品種(1)1.2水泥的定義和分類2、分類通用水泥專用水泥特性水泥按用途和性能分類有專門用途的水泥。以專門用途命名，并可冠以不同型號。如A級油井水泥(可泵性好、凝結(jié)硬化快及早期強(qiáng)度高的特點，高壓井效果好)、G級油井水泥(根本油井水泥，能與多種外加劑配合，能適應(yīng)較大的井深和溫度變化范圍)、彩色水泥、道路硅酸鹽水泥等。有某種特殊性能的水泥。以水泥的主要水硬性礦物名稱冠以水泥的主要特性命名。如快硬硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥等。(1)一般土木建筑工程上使用水泥。1.2水泥的定義和分類2、分類通用水泥專用水泥特性水泥按用途和性能分類有專門用途的水泥。

有某種特殊性能的水泥。(1)一般土木建筑工程上使用水泥。特種水泥目前我國特種水泥已開展到6大體系，7個大類，共70多個品種。我國水泥品種開發(fā)和研制已跨入世界先進(jìn)行列。1.2水泥的定義和分類2、分類硅酸鹽鋁酸鹽硫鋁酸鹽鐵鋁酸鹽氟鋁酸鹽其他按水泥主要水硬性物質(zhì)所屬體系分類

(2)以火山灰性或潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥。1.2水泥的定義和分類國外性能各異的特種水泥1.彈力水泥

英國牛津大學(xué)研制成功的這種水泥，系在生產(chǎn)流程中減少水泥的含水量，并參加一種聚合物，使其強(qiáng)度比普通水泥高10倍，而且具有柔韌性。使用這種水泥時，可像面團(tuán)一樣隨意拉長、卷疊、擠壓，或者注入預(yù)先做好的模具內(nèi)，制成各種水泥制品，而且可大大節(jié)約原材料。用這種水泥的凈漿可制備彈簧、棒、管、盤和唱片等……

1.2水泥的定義和分類國外性能各異的特種水泥2.變色水泥

國外在白色水泥中參加二氧化鈷，制成一種能隨空氣含水量多少而變色的水泥。由于它可預(yù)報天氣、濕度的變化，故又稱為氣象水泥。1.2水泥的定義和分類國外性能各異的特種水泥3.木質(zhì)水泥

由瑞典研制。是在水泥中參加粒徑為300微米的聚合物制成。使用中除有普通水泥的特點外，其制品還能像木材一樣鋸切、釘割和開螺孔，并具有良好的隔音和防火性能。1.2水泥的定義和分類國外性能各異的特種水泥4.夜光水泥

國外研究出一種夜光水泥。多用于在公路上標(biāo)劃車道、人行道線和各種路面標(biāo)志等，可貯存白天的日光及來往車輛的燈光，夜晚時閃閃發(fā)光，構(gòu)成“夜光公路”，給城市夜色增添榮耀，方便夜行車輛。

1.2水泥的定義和分類國外性能各異的特種水泥

5.貯熱水泥

這是一種多孔泡沫水泥，具有重量特輕、比重小于水、強(qiáng)度很高等特點。在高層建筑中使用它無需打樁，利于加快建設(shè)進(jìn)度，并可在白天貯存太陽光的熱量，晚上再慢慢地放出熱量，因而是一種建造太陽能房屋的材料。

1.2水泥的定義和分類國外性能各異的特種水泥6.自愈水泥

自愈水泥內(nèi)摻一些粘性流體并山一些多孔的纖維包裹，一旦水泥裂縫，纖維外包裝也破裂，將混合物放出，填補(bǔ)裂縫。該水泥還包含一種防護(hù)性藥劑，因為用來回固的鋼筋會由于鹽分和污水的腐蝕而生銹。用這種纖維將鋼筋包起來，可防止砼中的鋼筋腐蝕。這種水泥可應(yīng)用于重點工程，因具只產(chǎn)生微小裂縫，可防止更大的災(zāi)害性斷裂，在應(yīng)用中可提高建筑物的平安系數(shù)。

1.2水泥的定義和分類國外性能各異的特種水泥

7.自找平水泥

這種水泥是將共聚物乳液、水泥和水混介而成，共聚物是在存在非離子或陽離子表而活性劑的條件下，由烯類不飽和單體與酸加成物共聚合而成。將上述共聚物乳液167份、水泥100份和水100份混均后即成聚合物水泥。這種水泥自行流動性好、凝固快，涂層具有柔軟性等優(yōu)點?？捎脟娡糠椒▏娡吭诨炷翗前迳?，涂層能自找平，形成平整的地面涂層。1.3通用水泥的主要工藝過程四大根底工程材料：水泥、鋼材、木材、塑料現(xiàn)雖有許多新的膠凝材料出現(xiàn)，尚無任何一種材料可以取代水泥作為根底工程材料的地位。一、生產(chǎn)過程：“兩磨一燒”生料制備：熟料煅燒：水泥制成：1.3通用水泥的主要工藝過程五、通用水泥生產(chǎn)的主要工藝過程(書P13)1-1石灰石礦山1-2石灰石礦山開采設(shè)備2、破碎機(jī)3、皮帶機(jī)長距離輸送石灰石4-1石灰石矩形預(yù)均化堆場4-3煤預(yù)均化堆場4-2圓形預(yù)均化堆場5、生料磨(立磨)7、懸浮預(yù)熱器、分解爐6、高壓靜電除塵器生料均化8-1、回轉(zhuǎn)窯8-2、噴煤管9、水平推動篦式冷卻機(jī)10、熟料庫11、水泥磨12、水泥庫13-1、水泥包裝13-2、水泥散裝專用碼頭13-4水泥散裝庫汽車發(fā)運(yùn)13-3成品庫、火車發(fā)運(yùn)新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝流程間歇式土窯〔后開展成土立窯〕1877年：回轉(zhuǎn)窯1905年：濕法回轉(zhuǎn)窯1910年：機(jī)械化立窯1928年：立波爾窯1950年：懸浮預(yù)熱器窯1971年：預(yù)分解窯。開展簡史1.4水泥工業(yè)開展概況干法中空回轉(zhuǎn)窯濕法長窯機(jī)械化立窯立波爾窯懸浮預(yù)熱器窯預(yù)分解窯開展趨勢：當(dāng)今世界水泥工業(yè)開展的總體趨勢是向新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)開展，并具有如下特征：水泥裝備大型化生產(chǎn)工藝節(jié)能化操作管理自動化環(huán)保措施生態(tài)化山西威頓水泥〔日產(chǎn)熟料1000T〕日產(chǎn)3000噸新型干法水泥生產(chǎn)線都江堰拉法基水泥海螺水泥

5000t/d熟料日產(chǎn)5000T熟料水泥生產(chǎn)線〔1〕、我國水泥工業(yè)的開展概況中國第一個水泥廠－－1889年河北唐山細(xì)綿土廠〔后改組為啟新洋灰公司，現(xiàn)為啟新水泥廠〕。改革開放以來，我國水泥工業(yè)取得了長足的開展，水泥產(chǎn)量由78年的6524萬t，開展到99年的5.73億t，水泥市場從長期的賣方市場轉(zhuǎn)向買方市場，代表水泥工業(yè)技術(shù)開展趨勢的新型干法生產(chǎn)工藝從幾近空白走向日益成熟，但也存在很大問題。我國是世界上最大的水泥生產(chǎn)國，也是世界水泥消費(fèi)大國，從1985開始，我國總產(chǎn)量一直保持在世界首位，并且多年水泥產(chǎn)量占世界1/3以上。三、中國的水泥工業(yè)概況第一個水泥廠———唐山細(xì)棉土廠〔后改組為啟新洋灰公司，現(xiàn)為啟新水泥廠〕1889年建于河北省唐山，并于1892年建成投產(chǎn)。之后，又相繼建成了大連、上海、中國、廣州等水泥廠。據(jù)英文“Cement”的音譯據(jù)其和水后成泥狀物的特性水泥的名稱：細(xì)棉土士敏土水門汀洋灰水泥我國水泥工業(yè)的開展：1889年~1937年：萌芽及早期開展時期1937年~1949年：衰落期1949年后迅速開展目前我國已成為名符其實的水泥生產(chǎn)大國，有龐大的生產(chǎn)企業(yè)群體。從1985年起，總產(chǎn)量一直位居世界第一位，當(dāng)年產(chǎn)量1.45億噸。2005年為10.60億噸，占全世界產(chǎn)量的48%。2006年1~11月為10.97億噸。水泥產(chǎn)量增長圖

通過近20年的技術(shù)引進(jìn)與吸收，隨著設(shè)備國產(chǎn)化程度的提高，使新型干法水泥的建廠投資得到了大幅度的下降，“九五”期末噸水泥投資已由最初的1000多元〔八五期間〕降到300元以下。2000年，海螺集團(tuán)建設(shè)的兩條2500t/d熟料生產(chǎn)線相繼投產(chǎn)，總投資3.7億元，噸熟料投資降到247元。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，自80年代以來，代表著水泥生產(chǎn)最新生產(chǎn)技術(shù)的新型干法水泥開始得到了開展，這些企業(yè)規(guī)模大，自動化水平高，管理先進(jìn)，但投資非常高，在當(dāng)時成為制約其開展的瓶頸。目前，新型干法水泥發(fā)展已經(jīng)形成了由政府導(dǎo)向、市場拉動、企業(yè)自主發(fā)展的良好局面，對促進(jìn)水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整將起到重要的推動作用。2000年，國家重點支持的十大水泥企業(yè)集團(tuán)產(chǎn)量合計2640萬噸，僅占全國水泥總產(chǎn)量的4.4%。到2005年底，這一比例已提高到15%，其中安徽海螺集團(tuán)產(chǎn)量已超過6200萬噸。規(guī)模生產(chǎn)

2005年全行業(yè)實現(xiàn)利潤80.5億元。按統(tǒng)計口徑計算，60萬噸規(guī)模以上企業(yè)效益顯著，占全行業(yè)的73%，小型企業(yè)只占27%。目前日產(chǎn)2000噸新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)裝備已全部國產(chǎn)化，日產(chǎn)4000噸、5000噸新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)裝備國產(chǎn)化率到達(dá)90%以上，日產(chǎn)8000噸水泥熟料生產(chǎn)線和日產(chǎn)10000噸水泥熟料生產(chǎn)線已經(jīng)投產(chǎn)裝備水平效益增長目前開展途徑：大力開展新型干法水泥生產(chǎn)工藝充分利用水泥窯燃燒垃圾技術(shù)研究開發(fā)與生產(chǎn)高性能水泥沿著綠色水泥工業(yè)的道路開展氣硬性石灰應(yīng)用過程原料：石灰?guī)r〔主要成分為碳酸鈣CaCO3〕生石灰（CaO）煅燒----一般煅燒溫度在1100-1200℃熟石灰（Ca(OH)2

）熟化(消解或淋灰)----加水在空氣中硬化結(jié)晶、碳化氣硬性石灰硬化原因石灰漿體在空氣中逐漸硬化，是由下面兩個過程同時進(jìn)行完成的1.結(jié)晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶。2.碳化作用：氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結(jié)晶，釋放出水分并被蒸發(fā)。碳化作用實際是二氧化碳與水形成碳酸，然后與氫氧化鈣反響生成碳酸鈣。這個作用不能在沒有水分的全干狀態(tài)下進(jìn)行。而且，碳化作用在長時間內(nèi)只限于外表，石灰漿硬化后，是由碳酸鈣和氫氧化鈣兩種不同的晶體組成。石灰漿一般為何摻填充料使用？純石灰漿一般不單獨使用，而摻填充材料使用隨著枯燥硬化和碳化硬化的不斷進(jìn)行，Ca(OH)2晶體和CaCO3固體逐漸增加，阻止了水分的蒸發(fā)和CO2的進(jìn)入，從而速度是逐漸減慢的，致使純石灰漿，在較長時間內(nèi)經(jīng)常處于濕潤狀態(tài)，不易硬化，強(qiáng)度，硬度不高，收縮得很慢，所以純石灰漿不能單獨使用，必須摻填充材料，如摻入砂子配成石灰漿使用。摻入砂子減少收縮，更主要的是砂摻入能在石灰漿內(nèi)形成連通的毛細(xì)孔道使內(nèi)部水分蒸發(fā)并進(jìn)一步碳化，以加速硬化。為了防止收縮裂縫，常加纖維材料，制成石灰麻刀灰，石灰紙筋灰等。石灰+火山灰石灰+火山灰：可提高強(qiáng)度，且具有一定的抗水性在一些火山灰質(zhì)的混合料中，存在著一定數(shù)量的活性二氧化硅、活性氧化鋁等活性組分。這些活性組分與氫氧化鈣反響，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣或水化硫鋁酸鈣等反響產(chǎn)物----火山灰反響火山爆發(fā)時，巖石或巖漿被粉碎成細(xì)小顆粒，從而形成火山灰。天然水泥的發(fā)現(xiàn)1756年，英國海峽群島上的一座燈塔，突然失火燒毀了。這真要命，要知道這可是英吉利海峽南端最重要的燈塔，沒有了它，要影響無數(shù)船只的航行。英國政府命令工程師史密頓〔J.Smetetonf〕用最快的速度重建這座燈塔。史密頓立即通知將石灰石運(yùn)往燈塔所在的小島，以便燒成石灰后將島上產(chǎn)的石頭黏合起來重砌燈塔。兩星期后，石灰石運(yùn)到了，史密頓興沖沖地趕到卸料碼頭。當(dāng)他見到這些越山跨海送來的石灰石時，不由失聲驚叫起來：“真倒霉，這石頭怎么是帶有黑色的？它混有太多的土質(zhì)，用這種次品原料建造高標(biāo)準(zhǔn)的燈塔，不是開玩笑嗎？”可是，時間已不允許他再調(diào)運(yùn)優(yōu)質(zhì)石灰石了，史密頓只好將就著用這些劣質(zhì)原料進(jìn)行燒制。天然水泥的發(fā)現(xiàn)不料，史密頓卻因禍得福。用這批石灰石燒出來的石灰，性能居然好得出奇，將石塊黏結(jié)得從來沒有過的結(jié)實。當(dāng)監(jiān)工官員將這出人意料的結(jié)果通知史密頓時，他驚喜得跳了起來。隨即他又冷靜下來，“這石灰中有名堂，要查一查?！笔访茴D馬上對這些石灰進(jìn)行了檢驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些石灰確實不純，其中竟含有多達(dá)約20％的黏土?！翱磥恚沁@些被視為雜質(zhì)的黏土起了好的作用?！笔访茴D后來就有意識地把黏土同石灰石適當(dāng)?shù)嘏浜霞右造褵?，這種石灰性能果然理想。天然水泥的發(fā)現(xiàn)史密頓的做法很快傳遍歐洲各國