建筑材料16.doc

建筑材料——水泥

水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。
　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—2007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。
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。
水泥生产工艺流程：
1、破碎及预均化
（1）破碎 水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。
（2）原料预均化 预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。
2、生料制备
水 泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占 全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制 作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。
3、生料均化
新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。
4、预热分解
把 生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使 生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。
（1）物料分散
换热80%在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。
（2）气固分离
当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。
（3）预分解
预 分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳 酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内 进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热 及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。
5、水泥熟料的烧成
生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。
在 回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的等矿物。随着物料温度升高近时，等矿物会变成液相，溶解于液相中的 和 进行反应生成大量 （熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显 热，提高系统的热效率和熟料质量。
6、水泥粉磨
水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。
7、水泥包装
水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。
二、我国水泥工业的发展现状
1、我国新型干法水泥的快速发展。经过“九五”的发展，“十五”前两年我国水泥工业经济运行质量明显提高，科技进步步伐加快，结构调整取得大进展，特别是新型干法水泥工艺技术与装备的开发，通过“优化设计、低投资国产化”工作，已形成日产1000～
5000吨高质量生产线系列，日产10000吨国产生产线的开发正在加紧进行，这些成绩，无不令人鼓舞。
我国新型干法水泥的技术水平也了很大提高，技术创新和取得一大批自主知识产权的艺术和装备，成为我国水泥工业“由大变强”、“靠新出强”的要依托，我国材料及加工工业的快速发展也给水泥工业的代装备可靠性和耐久性提供了有效保证。
我国新型干法水泥近几年所以发展较快，主要有如下几项原因：
(1)近几年投资体制的改革，民营资本投资新型干法水泥企业以及大型企业集团的形成，都使新型干法水泥的生存发展环境有了很大的改善；
(2)我国水泥强度检验方法和水泥产品标准在2001年4月已与国际接轨，正式实行ISO标准，这也为新型干法水泥发展创造了条件；
(3)水泥产业结构的调整有了很大进展，1999～2000年压缩立窑水泥6335万吨，2001年又压缩3115万吨，共计压缩9450万吨这为发展新型干法腾出了相当大的空间。
(4)由于水泥生产、科研设计、装各制造等单位对水泥生产工艺技术和成套装备进行不断的优化和改进，从而使生产线的可靠性、先进性得到了根本性的改变，如建设：[期缩短，很快达标达产、生产线基建投资大大降低等。可以说我国新型千法生产技术已达到成熟阶段，：[艺技术水平达到国际先进水平。
(5)“发展”与“淘汰”相结合的结构调整机制加快了海螺、冀东、天山、皿泰、越秀、中联、秦岭、华新、三狮、鱼峰等企业集团和太平洋、金猫等中外合营企业的发展步伐。
2、我国水泥产品、企业和企业所有制构成。以2001年统计为例，主要数据如下：
(1)我国普通水泥中主要是P．0 42．5水泥，约占水泥
总产量的6096，其次是P．0 32：5和P．0 52．5水泥。立窑产量占76％，旋窑占24％(其中新型干法为11．7％)。我国的特种水泥约占总产量3％，硫铝酸盐水泥产品达到世界领先水平。
(2)我国共有上规模水泥企业4471家，其中大型企业有126家，中型企业598家，小型企业3747家，企业平均规模约为年产l 4万吨，
(3)在4471家水泥企业中，国有企业有9 52家，集体所有制1383家，私人企业726家，外商企业152家，其他投资为1 258家，图4所示为企业所有制构成。
(4)在水泥消费方面：基础设施建设占30％，工业生产建设占15％，农业建设占15％，房地产占25％。公共事业占1 5％。
(5)袋装水泥约70．3％，散装约21．7％。
5、主要存在的问题。
我国还有相当艰巨的小水泥淘汰任务，“十五”期间应淘汰6000万吨以上，只有这样才能使新型干法有更大的发展，虽然立窑水泥还不能很快在我国消失，指标好的企业可以停留时间长一些，但被淘汰与被改造的趋势是不应该被怀疑的。由于小水泥企业在我国还占有绝对优势，所以我国水泥工业总体技术经济指标与世界平均水平有很大差距，特别在环保与可持续发展方面，存在的问题较为严重。
四、我国水泥工业的展望
1、大力发展新型二F法水泥。建材“十五”计划要求新增新型干法水泥能力6000万吨，加速淘汰落后：[艺，支持大公司和企业集团的发展。根据目前新型干法水泥的发展速度和已达到的生产能力(预计200 2年生产能力可超过1．2亿吨)，“十五”计划的增产目标可以超额完成，预计2005年新型于法水泥生产能力可达近2亿吨。
由国家支持的日产10000吨开发项目，可在“十五”期间完成，其技术经济指标要达到世界先进水平，可增强我国水泥工业技术装备在国际市场的竞争实力，并可促进我国水泥工业结构调整。此外，在环保、生态化及水泥工业可持续发展方面将产生重要影响。该项目研制的许多先进工艺技术和设备都可用于日产5000吨级及以下规模的生产线中，因此可推动我国整个新型干法水泥技术的进步。该项目的实施地基本上都在东部沿海和长江中下游地区，那里资源丰富，运输便利，可以促进大型水泥集团的发展。
2、焚烧废弃物与可持续发展。
用水泥回转窑焚烧各种废弃物替代部分天然燃料、采用各种再生资源作为水泥原料以减少石灰石用量、屏各种细掺合料代替部分熟料磨制水泥、开发生态水泥工艺技术与设备等都已成为国际水泥工业的热门话题，也是我国水泥工业的发展方向，因为我国在这方面还处于初级阶段，所以与国外的差距较大，但是我国水泥工业已纳入节能型、环保型和资源型的运行轨道，大型新型干法水泥生产线的开发就是向着环境共存型水泥发展的基础。我国水泥工业采用的如下一些环保和清洁生产技术已得到政府的鼓励和全行业的认同：
①使用低品位石灰石(Ca0<45％)和用页岩、砂岩、铝矾土、粉煤灰、煤矸石等代替粘土配料；
②无烟煤和低挥发分煤在新型干法水泥烧成系统中的应用；
③水泥厂中低温余热发电；
④使用细掺合物(如矿渣、钢渣、粉煤灰等)环境共存型水泥的开发；
⑤高温高浓度大型袋收尘器和电收尘器。
3、高性能水泥的研究与开发。
随着社会的发展，超高层建筑物、大深度地下构筑物、超长大桥、海上机场等大型建筑物越来越多，对水泥和混凝：}的性能提出了更高要求，这是必须开发高性能水泥的理由之。1另外，用少量高性能水泥可以达到大量低质水泥的使用效果，因此可以减少生产水泥的资源能源消耗，减轻环境负荷，这是开发高性能水泥的另一个理由。高性能水泥的主要研究内容是水泥熟料矿物体系与水泥颗粒形状、颗粒级配等问题。高性能水泥与同类水泥相比，水泥生产的能耗可以降低20％以上，CO．、排放量可以减少20％以上，强度可以达到10兆帕以上，综合性能可以提高30％～50％，因此水泥用量可以减少20％～30％，开发高性能水泥有利于环境保护和水泥工业的可持续发展。
4、向着绿色水泥工业前进。绿色工业是人类在创造物质文明时所希望实现的目标，
当水泥企业不对人类社会和环境造成负面影响而又作出贡献时，水泥工业就成了绿色工业。我国目前还存在着几千家工艺落后、严重浪费资源能源和污染环境的小水泥企业，这给实现这一目标带来了艰巨性，但是我们一定要向着绿色水泥工业前进。我国水泥工业可持续发展的主要途径可以归纳如下：
①发展大型新型干法水泥生产技术和装备，加快我国水泥工业结构调整；
②使我国水泥企业全部纳入节能型、环保型和资源型的运行轨道；
⑧沿着绿色水泥工业的发展道路前进。
水泥是一种传统的、用量非常大的建筑材料，在相当长的时期内没有其他材料可以代替它，因此水泥也是具有巨大生命力的材料。改革开放以来我国水泥工业得到了飞速发展，取得了很大成绩，特别是近二二、三年我国新型干法水泥取得了窄前发展，有了很大进步，新型干法水泥生产技术已成为水泥生产方式的主流。然而随着新经济时代的到来，水泥工业不但有难得的发展机遇，同时也受到资源与环境、国际竞争和社会进步的挑战，为了实现可持续发展，我国水泥工业必须加大力度推广新型干法生产技术和淘汰落后工艺的小水泥企业，进行产业结构调整，与此同时水泥生产要迈入到生态化阶段，并积极参与国际社会的交流、合作和竞争。向着绿色水泥工业前进，是实现我国水泥工业可持续发展的必由之路。