水泥

水泥的定义

水泥是粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中或水中硬化，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。

水泥的类别

1、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。
2、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；
（2）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。
3、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
水泥类型的定义
（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
水泥生产工艺
1、生产方法
硅酸盐类水泥的生产工艺在水泥生产中具有代表性，是以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后喂入水泥窑中煅烧成熟料，再将熟料加适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。
水泥生产随生料制备方法不同，可分为干法（包括半干法）与湿法（包括半湿法）两种。
①干法生产。将原料同时烘干并粉磨，或先烘干经粉磨成生料粉后喂入干法窑内煅烧成熟料的方法。但也有将生料粉加入适量水制成生料球，送入立波尔窑内煅烧成熟料的方法，称之为半干法，仍属干法生产之一种。
②湿法生产。将原料加水粉磨成生料浆后，喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。也有将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧成熟料的方法，称为半湿法，仍属湿法生产之一种。
干法生产的主要优点是热耗低（如带有预热器的干法窑熟料热耗为3140-3768焦/千克），缺点是生料成分不易均匀，车间扬尘大，电耗较高。湿法生产具有操作简单，生料成分容易控制，产品质量好，料浆输送方便，车间扬尘少等优点，缺点是热耗高（熟料热耗通常为5234-6490焦/千克）。
2、生产工序
水泥的生产，一般可分生料制备、熟料煅烧和水泥制成等三个工序。
（1）生料磨制
分干法和湿法两种。干法一般采用闭路操作系统，即原料经磨机磨细后，进入选粉机分选，粗粉回流入磨再行粉磨的操作，并且多数采用物料在磨机内同时烘干并粉磨的工艺，所用设备有管磨、中卸磨及辊式磨等。湿法通常采用管磨、棒球磨等一次通过磨机不再回流的开路系统，但也有采用带分级机或弧形筛的闭路系统的。
（2）煅烧
煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类，立窑适用于生产规模较小的工厂，大、中型厂宜采用回转窑。
①立窑：
窑筒体立置不转动的称为立窑。分普通立窑和机械化立窑。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。近年来，国外大多数立窑已被回转窑所取代，但在当前中国水泥工业中，立窑仍占有重要地位。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。
②回转窑：
窑筒体卧置（略带斜度，约为3%），并能作回转运动的称为回转窑。分煅烧生料粉的干法窑和煅烧料浆（含水量通常为35％左右）的湿法窑。
A、干法
干法窑又可分为中空式窑、余热锅炉窑、悬浮预热器窑和悬浮分解炉窑。70年代前后，发展了一种可大幅度提高回转窑产量的煅烧工艺──窑外分解技术。其特点是采用了预分解窑，它以悬浮预热器窑为基础，在预热器与窑之间增设了分解炉。在分解炉中加入占总燃料用量50-60％的燃料，使燃料燃烧过程与生料的预热和碳酸盐分解过程，从窑内传热效率较低的地带移到分解炉中进行，生料在悬浮状态或沸腾状态下与热气流进行热交换，从而提高传热效率，使生料在入窑前的碳酸钙分解率达80％以上，达到减轻窑的热负荷，延长窑衬使用寿命和窑的运转周期，在保持窑的发热能力的情况下，大幅度提高产量的目的。
B、湿法窑
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。
湿法窑可分为湿法长窑和带料浆蒸发机的湿法短窑，长窑使用广泛，短窑目前已很少采用。为了降低湿法长窑热耗，窑内装设有各种型式的热交换器，如链条、料浆过滤预热器、金属或陶瓷热交换器。
（3）粉磨
水泥熟料的细磨通常采用圈流粉磨工艺（即闭路操作系统）。为了防止生产中的粉尘飞扬，水泥厂均装有收尘设备。电收尘器、袋式收尘器和旋风收尘器等是水泥厂常用的收尘设备。

近年来，由于在原料预均化、生料粉的均化输送和收尘等方面采用了新技术和新设备，尤其是窑外分解技术的出现，一种干法生产新工艺随之产生。采用这种新工艺使干法生产的熟料质量不亚于湿法生产，电耗也有所降低，已成为各国水泥工业发展的趋势。

装饰水泥的选购与使用

1、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。
2、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。
许多人认为，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。
使用水泥的禁忌

（1）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
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）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。
（7）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。
（8）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。

973高性能水泥

国家重点基础研究发展规划项目（973）“高性能水泥制备和应用的基础研究”依托于中国建筑材料科学研究总院，陈益民教授任首席科学家，项目在高性能水泥制备技术与应用技术方面开展大量卓有成效的研究工作，取得一批重要研究成果，为我国水泥行业产品质量全面提高、节能减排目标良好实现打下坚实基础。
项目研究并提出切实可行的高阿利特高胶凝性熟料体系相匹配优化理论及体系率值选择与控制方法，确定多元掺杂技术对高胶凝性熟料烧成促进作用的内在机理，探讨该过程实现中需要加以配合的工艺措施，项目还综合分析高阿利特熟料烧成过程中影响矿物活化能的各种因素并初步研究了其控制机理。在上述理论研究成果指导下，项目在新型干法水泥生产线上制备出阿利特含量70%、28D抗压强度70MPa的高胶凝性水泥熟料，这为资源能源消耗巨大的我国水泥行业指出一条以质代量的新道路；该研究成果在项目专家验收会上被认为整体达到国际先进水平，部分达到国际领先水平。
项目系统研究煤矸石、钢渣等大宗工业废弃物的活化方法，取得重要进展。项目运用复合活化手段，获得一种较为先进的煤矸石活化方法，初步实验室制备出具有较高水硬活性的煤矸石类辅助胶凝组分，为我国年排出量上亿吨的煤矸石处理指出一条理论上可行的处理途径。项目获得钢渣高附加值应用于水泥行业时的全流程系统性实用化研究成果，与相关企业合作在国内建立数条生产线，进行规模化工业生产、相关产品产值已达数亿元，为快速发展的我国钢铁行业摆脱大量钢渣废弃物 只能简单堆放或填埋处理、污染环境的不利局面指出一条切实可行的道路。
项目系统研究高性能水泥应用于水泥基材料后的环境行为与失效机理，为高性能水泥基材料的配合比设计以及应用场所的选择提供大量研究数据与先进成果。项目提出一系列水泥基材料环境行为试验研究新方法、开发出数种评价水泥基材料服役寿命的新设备。项目提出百年寿命的高性能水泥基材料理论设计方法，建立相关寿命预测模型与评价系统，为高性能水泥基材料的全面推广应用打下良好的理论基础与实验基础。

水泥包装袋质量监督检测中心

国家建材局水泥包装袋质量监督检测中心是由国家建材局批准成立的具第三方公正性的专业检测机构，业务上接受国家技术监督局和国家建材局的领导，行政上挂靠在中国建筑材料科学研究院水泥科学与新型建筑材料研究所。
中心1996年初开始筹建，同年10月通过计量认证和机构评审。目前中心共有15人，其中高工５人，工程师３人。工程师以上职称者占53.3％，现有试验室面积200多平方米，固定资产近50万元。中心质量体系健全、程序文件完备、质量控制可靠、保障有力。
中心的主要任务是：严格按产品标准和有关规定承担审查批准水泥包装袋的各类检验；承担水泥包装袋国家标准及有关仪器设备计量检定规程的制订、修订；负责水泥包装袋质量争议的仲裁检验；承担各省局级水泥包装袋量值传递的任务；研究开发新的检测技术和方法；指导和帮助企业建立健全的检测制度并进行技术指导、人员培圳；开展有关技术咨询服务等。

中心承检上级主管部门下达的水泥包装袋定点厂家的产品检验、及送检和委托检验等工作。

水泥检验专用仪器设备质量监督检验测试中心

国家建材局水泥计量站是1996年底由国家建材局生发[1996]第345号文批准成立的，行政上挂靠在中国建筑材料科学研究院水泥科学与新型建筑材料研究所。这对建材行业，尤其是水泥行业深入贯彻执行计量法，确保水泥厂和各省市水泥质检站化验室水泥专用物检仪器设备的计量检定、测试和监督管理打下了一个坚实的基础。也为水泥产品检测结果的准确、可靠、确保水泥产品的检测质量奠定了基础。同时也为各有关单位实行体系计量认证提供了计量检定服务的必要条件。
计量站的主要业务范围如下：
一、在国家建材局的直接领导下，在建材行业主要是水泥行业内积极宣传国家的各项计量法规和政策,普及计量知识，树立本行业有关人员的计量法规观念，开展计量检定和管理工作。
二、负责建立水泥行业计量检测仪器的部门最高计量标准，开展量值传递。并将在全国逐步建立起水泥专用仪器设备的周期检定体系。与此同时，我们还可以帮助企业搞一些仪器设备的调试、维修、零配件的交换。
三、开展专业计量技术的研究和有关计量检定规程的制定、修订工作，使水泥行业的计量检定工作逐步走向法制化、规范化的轨道。
四、在适当的时候举办物检仪器计量规程学习班，并争取在全国范国内建立水泥物检仪器计量管理体系，将已经开展物检仪器计量检定工作且已经过地方技术监督局认可的地方计量站纳入我们的管理体系中。
五、帮助企业培训计量检测人员，建立企业的自检体系。

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