爱华网从配制高性能混凝土及降低预拌混凝土生产成本的要求出发,提出了水泥高性能化的含义及其应具有的特性,下面是小编为大家精心推荐的关于水泥的科技论文，希望能够对您有所帮助。
关于水泥的科技论文篇一
现代水泥工艺学
摘 要：凡细磨材料、加入适量水后，成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固的胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。就现代水泥工艺学加以简单的阐述和探讨。
关键词：水泥 工艺学 探讨
中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2013)002-022-02
水泥的种类很多。按性质和用途可分为一般用途水泥和特种用途水泥。一般用途水泥如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。特种用途水泥如用于快速和抢修工程的早强水泥和快硬快凝水泥、用于水利工程的水工水泥、用于防渗堵漏的膨胀水泥、用于自应力压力管的自应力水泥、用于油井开发的油井水泥、用于炉衬材料的耐火水泥以及其他专用水泥等;也可按组成分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。目前水泥品种已达一百多种。用水泥制成的砂浆和混凝土，坚固耐用，是重要的建筑材料和工程材料。
1 水泥的性质
1.1 水泥的物理性质
水泥加水搅拌后放置2-3小时开始凝固，此时还可以用小刀简单地切开，随着时间的推移，水泥浆的硬度会增加。水泥的这种遇水凝固的性质叫做水硬性。
水泥所要求的性质中首先是强度，水泥几乎没有单一使用的，多以沙浆或混凝土的形式使用，所以在强调试验时，是以水泥沙浆的形式进行。一般将水泥沙浆搅拌后测定3天、7天、28天的强度。水泥中加入适当的水和其他材料后，必须马上施工，所以自搅拌至施工之间的凝结时间是非常重要的要素。凝结时间过长、过短对工程都有很大的影响，所以要测定水泥的凝结时间。
一般来讲煅烧不充分的水泥中有很多未反应的f-CaO，f-CaO水化时膨胀率高，容易造成混凝土出现裂缝，检查裂缝可能出现的程度的试验叫做安定性试验。
根据国标还需测定水泥的粉末细度。测定粉末细度用80微米标准筛，根据筛余量进行细度试验，同时可以用比表面积方法进行比表面积试验。
1.2 水泥的化学性质
硅酸盐水泥的定义是由水泥熟料加上适量的石膏后经粉磨而产生的。
水泥为什么能够凝结，人们已经知道熟料中的矿物与水化合后产生水合矿物质，但是对于水合矿物质的具体结构还不能说是十分明了。因此，对于水泥的化学成分的管理具有非常重要的意义。只要充分管理好化学成分，生产水泥就不是太难的事情。
2 水泥原料
2.1 石灰石
石灰石大部分是由CaCO3形成的水成岩。大致可分为由含有碳酸石灰质的孔虫、珊瑚礁、石灰藻等生物化石形成的和海水中的钙物质因某种原因经化学反应沉淀而形成的两种。
石灰石自地球形成开始，经古生代、中生代、新生代至现代，在地球的各处经过各个时代而生成，数量最多的要数古生代。
石灰石的需求范围很广，用于水泥的生产、建筑材料、石灰、防止公害脱硫等。
石灰石有致密质和结晶质两种，石灰石原本是有机物的残骸，受低压、温度等的影响，形成非常细小的方解石结晶，这种结构就叫做致密质。方解石的结晶可以用肉眼看到的结构叫做结晶质。
致密质的石灰石在破碎时无需太大的动力，但粉磨时需要大的动力。
2.2 粉煤灰(FA)
粉煤灰又叫做“飞散灰”。是火力发电车的煤灰经收尘器收集的物质。其比表面积为10000cm2/g球型微粉。和火力发电厂煤炭的成分不同。优质的煤灰(未含碳素而且质量稳定)可以直接掺入水泥中生产水泥。
粉煤灰的烧失量高，未燃尽碳素残留的可能性就大，如果将这种粉煤灰直接掺入水泥中，水泥混凝土施工时未燃碳素会浮到表面，给施工带来问题，同时对强度带来不良影响。粉煤灰碱含量低(R2O)，粉磨所消耗的功几乎为零，作为Al2O3、SiO2的来源是有益的原料。
2.3 矿山表土
通常SiO2、Al2O3的来源一般使用粘土，烟台三菱水泥有相当的矿山表土。由于粉煤灰中Al2O3高、SiO2低，而SiO2在水泥的主要化学成分中占第二位，因此矿山表土是很重要的。
对矿山表土有以下要求：
(1)易磨性好。石灰石是比较容易粉磨的，这样当SiO2、Al2O3、Fe2O3等主要原料呈粗颗粒时，熟料烧成时固相反应比较迟缓，不容易烧出好的熟料矿物，所以要求粘土具有较好的易磨性。
(2)运输、使用方便。如果粘土含水量大，在输送过程中容易发生故障。在日本缺乏优良的粘土，所以各个工厂都在积极地采取措施。
2.4 铁质原料
铁质原料一般熔点低，在烧成过程中最先形成液相，然后与其他成分化合，对熟料矿物的生成起促进作用。水泥中的Fe2O3约占3%，粉煤灰和矿山表土所提供的还不到3%，所以要补充铁质原料。
3 原料工程
3.1 原料方面的主要设备
石灰石自矿山用矿车运送到工厂，粉碎到25mm以下，用堆料机堆料。作为主要原料的石灰石，经过粉碎后，在石灰石预均化堆场得到充分均化，这是保证主机设备(原料磨、回转窑、水泥磨)长期稳定运转并生产优质水泥的首要条件。
烟台三菱水泥计划使用的燕地石灰石有以下三个问题：
(1)不同的采掘现场石灰石的易碎性差异性较大。
(2)烟台三菱水泥计划用的石灰石CaO%在45%--50%之间，纯石灰石CaO%含量为56%，由于烟台三菱水泥的矿石中含有矿山表土以及粘土夹层，所以矿石品位降低。
(3)在不同的采掘现场MgO%在1.5%～4.0%之间波动。
为了克服以上问题，在石灰石进厂处理过程中设有破碎机，石灰石堆取料机和预均化厂。 3.1.1 破碎机
破碎机的设备费用比较低，战地少，用较少的动力就可粉碎石灰石或熟料。破碎机的种类有各种各样。水泥石灰石和熟料预定用锤式破碎机(HC)，锤式破碎机回转的锤头和篦子板挤碎而达到粉碎的目的。蓖条的间隙大小决定了破碎粒度的大小。
3.1.2 堆取料机
为了使石灰石在进入原料磨以前得到均化、成分稳定，将碎石在预均化堆场进行处理。预均化堆场设有堆料机，已经得到均化的石灰石经石灰石取料机取出。
石灰石堆料机具有可以升降的堆料臂，堆料机沿着固定轨道往复运动，石灰石在堆料机顶部落入堆料臂上的运输皮带，再由皮带将石灰石堆到预均化堆场。从石灰石料堆的断面层来看，不同质量的石灰石呈层状堆积起来，所以沿着石灰石料堆纵向的方向，无论何处都呈大致相同的层状。
石灰石取料机是将预均化堆场料堆的石灰石横向用刮板机按层面刮落，再由地面输送皮带运出，取料量的大小是通过取料机的行走速度来控制。另外，也有通过调整刮板速度来调节取料量的方法。
3.2 原料磨设备
熟料是各种原料按适当比例充分混合、粉磨、煅烧至部分呈熔融状态，这也就是熟料的烧成。熟料烧成过程中固体之间要发生反应(固相反应)，生料充分地磨细是进行反应的前提条件。
另外水泥在加水搅拌使用过程中，为了促进水化反应也必须具有一定的细度和比表面积。因此生料和水泥都必须充分磨细。
将原料和水泥粉磨的机械设备称做磨机。一般的水泥工厂的磨机都是球磨机。球磨机呈圆筒横置状，磨内装入钢球，通过磨机旋转的方式进行粉磨，球磨机可以连续、大量地粉磨，又比较耐用，所以长期以来采用这种方式。
3.3 辊式磨机
3.3.1 辊式磨机的特点
(1)粉磨效率高，磨机系统粉磨电力消耗仅占球磨机的70%左右。
(2)设备占地面积比球磨机少，磨机内装有选粉机使得设备更加紧凑。
(3)设备投资少。
(4)单机小时产量高，有可达500t/d以上的原料磨机。
(5)设备运转噪音小。
相反辊式磨机有以下缺点：
(1)耐磨钢的材质虽经改善，但寿命仍较短。
(2)如果进料的含水量、粒度等有较大波动时，磨机本身振动也较大。
3.3.2 辊式磨机的工作原理
辊式磨机的喂料首先落到磨盘上，磨辊和磨盘的相对运动将喂进的原料挤压磨碎。辊式磨机有回转辊辗转型和固定型两种。被辗碎的原料被下面吹上来的热风边干燥边上升，在通过选粉机的过程中，粗粉被打下而再次被粉碎。
为防止磨机空转时磨辊与磨盘产生摩擦，这样磨辊与磨盘之间留有一定的间隙。磨机机身上的选粉机可以通过改变转子的转数来调节生料的细度。露塞磨机的原单位电力消耗与球磨机相比，仅占球磨机的50%左右，但由于排风机的动力消耗比较大，所以露塞磨机整体电耗约为球磨机的70%。
4 结束语
随着水泥行业竞争的不断加剧，大型水泥企业间并购整合与资本运作也将日趋频繁，国内优秀的水泥生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对产业发展环境和产业需求的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的水泥品牌迅速崛起，逐渐成为中国水泥行业中的翘楚。
参考文献：
[1] 许永和.高性能水泥应用的关键转化技术研究[D].武汉理工大学，2006.
[2] 马海启.新型干法水泥项目的技术优化与评价[D].郑州大学，2005.
关于水泥的科技论文篇二
水泥稳定碎石水泥用量的探讨
摘要：目前，高速公路水泥稳定集料的基层早期破坏较为严重，在设计、施工过程中存在片面追求高的早期强度而忽视水泥稳定基层综合路用性能的问题。而在国内各地的多条道路实际检验的7d抗压强度和抗压回弹模量均远高于设计值，但强度越高的路段开裂情况越严重。本文通过检查路面基层实际所受荷载大小，试验研究水泥稳定碎石在不同水泥用量下的强度、干缩特性以及回弹模量的关系，并提出合理化的建议。
关键词：水泥稳定集料 水泥用量 干缩特性 水泥强度 回弹模量
前言
随着交通量的增长、车辆轴重加大、早期破坏严重，使施工、设计单位由于认识上的误区而对水泥稳定集料回弹模量的取值有越来越高的趋势。部分单位认为强度不足、施工质量是破坏的主要原因之一，盲目追求高强度，而忽视诸如抗温缩及干缩、冲刷等性能的要求。并在设计及施工中要求使用高剂量的水泥，产生高强、高刚度的基层，这使得模量的取值远远超出了规范推荐的范围。由于过于追求强度指标，导致在材料组成设计、结合料剂量、基层模量方面的忽视。这样设计和施工出来的材料，在温度条件变化、干燥失水以及行车荷载等外部因素综合作用下，造成混合料的温缩、干缩裂缝和混合料的松散，破坏了半刚性材料的板体性能，大大降低了其承重能力。
1水泥稳定碎石的强度特点
1.1两种破坏形式
一种是由于半刚性基层强度不足，当路表水进入半刚性基层后，由于半刚性基层的软化而造成强度失稳，从而在路面结构表面形成坑槽;另一种形式是半刚性基层强度过高，开裂在所难免，当路表水进入路面结构后，不仅会软化半刚性基层表面，而且水会沿裂缝深入整个半刚性基层内部，导致路面结构发生根本性的损坏，在交通荷载作用下，这种破坏进一步加剧。因此要控制半刚性基层材料的强度在合理的范围内，不能低也不宜太高[1]。
1.2强度及模量特点
从路面结构承受压力方面考虑，路面各结构层所用的材料应与其所受的应力水平相适应，理想的路面结构材料强度比应符合： 路面结构面层材料强度应高于基层材料。基层材料的强度要大于底基层材料，路面结构层的强度从上到下应有一个合适的比值。对于半刚性基层沥青路面结构来说，按照设计规范推荐的材料模量取值范围，沥青混合料材料模量与半刚性基层材料的模量范围非常接近，意味着对于目前的半刚性基层沥青路面结构，面层材料与基层材料的模量比接近于1，路面结构中垂直方向应力分布的情况，只有当上层模量大于下层模量时，路面结构内的垂直压应力才会变小[2]。
2水泥稳定碎石室内试验
2.1原材料及各项指标
(1)水泥：河北宣化黄羊山产的32. 5#普通硅酸盐水泥，各项检测指标。
(2)集料：东山碎石场自产石料，集料分为四档19-31.5mm(简称I档料)、9.5-19mm(简称II档料)、4.75-9.5mm(简称III档料)，0-4.75mm(简称IV档料)，均为石灰岩。其各自的性质均满足规范要求。
(3)水泥稳定碎石混合料级配组成
2.2击实试验
混合料的最佳含水量和最大干密度的确定采用击实试验的方法进行。在不同水泥剂量条件下分别进行击实试验，根据击实结果，按最佳含水量ω0和干密度ρd 采用静压成型方法制备尺寸为15cm×15cm的圆柱体试件，在标准养护室保湿养生6d，浸水1d，经7d无侧限抗压强度试验结果[4]，确定出最佳水泥剂量，并以该水泥用量制件，进行干缩试验。水泥稳定碎石试件试验指标。
由结果及水泥稳定碎石抗压强度标准[3]可知4.5%以上的强度才可以满足设计要求。
试验结果对比分析可知，振动压实比重型击实方法更加满足道路施工要求，能更好的模拟现场芯样强度，其强度平均值约为静压法的两倍左右，因此实际路面基层的水稳强度能满足设计要求，单纯的增加水泥用量来提高强度没有意义。
2.3干缩试验
1试验步骤
在8个水泥用量的最佳含水量条件下，采用静压成型9根10cm ×10cm × 40cm的中梁试件，每个方案各3根梁。间隔为6.5h，置于标准养护室保湿养生7d之后，取出放在玻璃板上，在室内自然湿度下风干，测定不同失水率的收缩情况。利用常规的应变仪测量中梁的干缩变形，试验持续到含水量不再减小，试件体积基本不变为止。
利用所测得的试件干缩量和相应的失水量，按εd=Δl/l式(式中，εd为干缩应变，指水分损失引起的试件单位长度的收缩量，×10-6;l表示两测定应变片中点间的距离，取20cm;Δl为干缩量，指由于水分损失时试件的收缩量，× 10-3)计算出试件的干缩应变和平均干缩系数。一次循环干缩试验时间为28天。第一次循环干缩试验结束后，进行第二次循环干缩试验(试件浸水1min后，将其取出并置于玻璃板上继续观测)，二次循环干缩试验时间为接下来的32天，这样既可得到28天和60天的干缩应变和干缩系数。
3试验结果分析
水泥剂量是影响水泥稳定碎石强度的主要因素。水泥剂量为3%～4%时，混合料干缩应变最小，大于4%后干缩应变应变随着水泥剂量的增加线性增长;因此水泥剂量的减少能大大减少初期裂缝的发生。
由前文所做无侧限抗压强度试验得，水泥剂量达到4.5%以上才能满足规范要求，而水泥计量超过4%时，干缩应变开始明显增加，初期裂缝也会因为干缩应变的加大而变得严重。而由表4分析可知，水稳基层的实际强度要高于静压法约一倍，能满足规范要求。因此，规范实际要求的无侧限抗压强度偏高，水泥剂量过大而造成干缩现象严重，初期裂缝增加，最终导致路面过早破坏。
4结论
(1)振动法比静压法的试件能更好的模拟现场芯样强度，振动法7d，28d，60d的无侧限抗压强度都大于静压法的两倍，而芯样的强度平均值约为静压法的两倍左右，因此实际路面基层的水稳强度完全能满足设计要求，单纯的增加水泥用量来提高强度是没有意义的。
(2)满足规范要求强度的水泥剂量往往干缩现象严重，而实际路面水稳基层的强度高于静压法约一倍，远高于规范要求。静压法过分追求规范要求的无侧限抗压强度，会导致水泥剂量过大而造成干缩现象严重，最终导致路面过早破坏。
参考文献：
[1]孟书涛. 沥青路面合理结构的研究[D].南京：东南大学，2005
[2]沙庆林. 沥青路面[M]. 北京：人民交通出版社，1984.12
[3]JTJ034-2000，《公路路面基层施工技术规范》[S]
[4]JTJ057-94(T0804-94)，《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》[S]
