普通硅酸盐水泥。硅酸盐水泥的制造和使用

OPC的定义

水泥可以被定义为具有内聚和粘接性能的粘结材料，使其能够将不同的建筑材料结合起来，形成压实的组件。

普通硅酸盐水泥是硅酸盐水泥中应用最广泛的一种。

1824年，约瑟夫·阿斯普丁(Joseph Aspdin)将波特兰水泥命名为波特兰水泥，因为它在颜色和硬化后的质量上都很相似。波特兰石是多塞特州波特兰岛的一种白灰色石灰石。

OPC组成

普通硅酸盐水泥的主要化学成分为:

1. 钙
2. 硅
3. 氧化铝
4. 铁

钙通常来自石灰石、泥灰岩或白垩土，而硅、氧化铝和铁来自沙子、粘土和铁矿石。其他原材料可能包括页岩、贝壳和工业副产品。

基本组成:

通常在混合过程中形成的主要化合物:

• 1-triclcium硅酸盐(3 cao.sio2)
• 2-Dicalcium硅酸盐(2 cao.sio2)
• 3-tricalcium铝酸盐类(3 cao.al2o3)
• 4-tetracalcium aluminoferrite (4 cao.al2o3.fe2o3)

生产和制造:

如今，普通硅酸盐水泥是世界上使用最广泛的建筑材料，每年生产约15.6亿吨。全球硅酸盐水泥混凝土年产量约380万立方米。在巴基斯坦;未来两年，水泥产量将超过每年4500万吨

制造业

原材料

1. 钙质(含石灰的物质)
2. 泥质(含有二氧化硅和氧化铝的物质)
3. 石膏

过程

水泥通常有两种生产工艺:

1. 湿法
2. 干燥过程

这两个过程在操作上不同，但这两个过程的基本原理是相同的。在巴基斯坦，大多数工厂采用湿法生产水泥。湿法生产水泥有五个阶段:

1. 原料的粉碎和研磨
2. 按比例混合材料
3. 在回转窑中加热制备的混合物
4. 将加热后的产品磨碎称为熟料
5. 水泥熟料与石膏的混合和粉碎

破碎和磨:

在这一阶段，柔软的原料首先被粉碎成合适的尺寸。这通常是在含有钢球的圆筒形球磨或管磨中进行的

混合的材料:

在这一部分，石灰石粉与粘土膏按适当比例混合(75%=石灰石;粘土= 25%)
然后将混合物接地，并用压缩气体使其均匀。由此产生的材料被称为含有35-40%水的泥浆。

回转窑加热料浆:

然后在输送机的帮助下将浆料引入回转窑。回转窑由直径8至15英尺、高度300至500英尺的大圆筒组成。它是用钢做的，并且通常在里面衬上耐火砖。

窑以每分钟1-2转的速度旋转。在回转窑中，浆料通过不同的温度区。整个过程在窑炉中通常需要2 - 3小时。

不同的温度区如下:

预热区

在这个区域，温度保持在500摄氏度&通常水分被除去&粘土被打碎成二氧化硅，氧化铝，氧化铁。

分解区

温度升高到800摄氏度。在这个区域，石灰石分解成石灰和一氧化碳₂．

燃烧区

在这个区域，温度保持在1500摄氏度，在上面区域形成的氧化物结合在一起，形成各自的硅酸盐，铝酸盐和铁氧体。

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冷却区

这是最后一个阶段，整个组件冷却到150到200摄氏度。

熟料的形成

从回转窑获得的产品称为水泥熟料。熟料通常呈墨绿色或灰色的球状。

用石膏磨熟料

然后用空气冷却水泥熟料。所需要的石膏量(5%)被磨成细粉，然后与熟料混合。最后将水泥装入袋中，然后运输到需要的地点。

设置和淬火:

普通硅酸盐水泥与水混合时，其化合物成分会发生一系列化学反应，使其凝固。这些化学反应都是在基本化合物上加水。这种与水的化学反应称为“水合作用”。每一种反应都发生在不同的时间和不同的速率。所有这些反应的加入使我们了解了普通硅酸盐水泥是如何硬化和增强强度的。这些化合物及其在水泥硬化中的作用如下:

1. 硅酸三钙(c3):水合物和硬化速度快，是初始凝固和早期强度的主要原因。普通硅酸盐水泥中C3S含量越高，早期强度越高。
2. 硅酸二钙(in):水合物和变硬缓慢，主要负责力量增加超过一个星期。
3. 铝酸三钙(C3A):水合物和变硬最快。它几乎立即释放大量的热量，并在一定程度上有助于早期强度。在普通硅酸盐水泥中加入石膏以延缓C3A水化。在没有石膏的情况下，C3A水化会使普通硅酸盐水泥在加水后几乎立即凝固。
4. Tetracalcium aluminoferrite (C4AF):补水迅速，但对力量的作用很小。大多数普通硅酸盐水泥的颜色效应是由C4AF引起的。

普通硅酸盐水泥的用途:

它用于不需要特殊性能的一般建筑目的。它通常用于钢筋混凝土建筑、桥梁、路面和土壤条件正常的地方。它也用于大多数混凝土砌筑单元，以及混凝土不受特殊硫酸盐危害或水泥水化产生的热量不令人反感的所有用途。它具有很强的抗开裂和收缩性，但对化学侵蚀的抵抗力较差。

普通硅酸盐水泥的试验

1. 细度测试
2. 可靠性测试
3. 凝结时间试验
4. 强度测试
   1. 抗压强度测试
   2. 抗拉强度测试
   3. 抗弯强度测试
5. 比重测试
6. 一致性测试
7. 水化试验热
8. 点火损失试验

普通硅酸盐水泥的环境影响:

水泥对我们的生态环境有很多影响。其中一个主要问题是CO的排放₂来自水泥行业。据统计，全球每年16亿吨水泥产量占二氧化碳年产量的7%。作为公司₂对人类健康和野生动物都有害。它会导致许多呼吸道疾病，如哮喘、支气管炎和鼻腔感染。

水泥制造业是劳动密集型行业，使用大规模和潜在危险的制造过程。与其他制造业相比，该行业的事故率很高。水泥生产过程中存在一些固有的危险。危害健康的例子有:

1. 暴露在灰尘和高温下;
2. 接触过敏物质;和
3. 噪声暴露

以及一些安全隐患的例子:

1. 与物体坠落/碰撞
2. 热表面烧伤

政府的责任是执行EPA(环境保护署)规则中所描述的法律，以保护环境和人类健康。