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水泥工艺流程
第一章建筑材料与环境质量
第一节概 论
建筑材料工业是重要的基础材料工业和原材料工业,是振兴我国国民经济发展的支柱产业之一。
建材产品包括建筑材料及制品、非金属矿及其深加工产品、无机非金属新材料3大类,广泛应用于建筑、军工、环保、高新技术产业和人民生活等领域。
材料产业支撑着人类社会的发展,为人类带来了便利和舒适。
但同时在材料的生产、处理、循环、消耗、使用、回收和废弃的过程中也带来了沉重的环境负担。
特别是良莠不齐的建筑材料、装饰装修材料的不断涌现,以及越来越多的现代化办公设备和家用电器进驻室内,使得室内成分更加复杂,室内甲醛、苯系物、氨气、臭氧和氡气等污染物浓度水平远远高于室外,由此引起“病态建筑综合症”的患者越来越多。
由于室内空气污染的危害性及普遍性,有专家认为继“煤烟型污染”和“光化学烟雾型污染”之后,人们已经进人以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。
我国建筑材料工业要走可持续发展之路,必须改变以浪费资源和牺牲环境为代价的发展方式,向提高质量、节能、节水、利废和环保的方向发展,对建材行业生产污染物的排放加以严格限制;对装饰装修材料有害物质进行限量;对建筑室内污染进行控制等,降低室内污染,大力发展绿色建材。
人的居住环境是由建筑材料所围成的与外环境隔开的微小环境,居室内空气的污染物,除人体排出的C02和有机氨基酸等外,还有化学物质、细菌等生物物质、放射性物质。
另外,还有穿墙而过的电磁波辐射等。
建筑材料特别是装饰装修材料对室内空气质量有很大的影响。
有害成分不仅在施工过程中快速散发,更重要的是在长期使用过程中缓慢地散发。
国外早在20世纪60年代末期就出现了关于室内空气质量问题的报道。
20世纪80年代开始,美国、日本、加拿大和欧洲各国的报纸杂志上频繁出现SBS、BRI和MCS3个英文缩写,分别代表室内空气污染引发的3种疾病名称,即病态建筑综合症(SickBuildingSyndrome,SBS)、建筑相关疾病(Building—relatedillness,BRl)和化学物质过敏症(MultipleChemicalSensiivity,MCS),所以室内空气质量问题越来越为公众所关注。
第二节室内环境质量
人类为了生长、发育和维持生命活动需要不停地与外界环境进行物质交换,一个健康成年人一天需从外界摄取1~2kg食物、2—3L水和12—15m^3空气。
可见,空气质量对于人体健康的意义是十分重要的。
清新的空气使人精神爽快,身心舒畅,不易疲倦,工作效率提高。
而不洁的空气不但危害人体健康,还引起生态系统的破坏和财产损失等。
在过去30多年中,我国在防止大气环境质量恶化,改善大气环境质量方面投人了大量的人力
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和物力。
其着眼点主要是降低固定污染源和流动污染源向大气排放污染物,降低大气环境的污染物浓度,满足环境空气质量标准。
毋庸置疑,这对于保障人体健康起到了积极的作用。
然而,由于建筑材料的围隔作用,使得室内空气有别于室外,特别是随着节能、温度和湿度舒适要求的提高,建筑物密闭程度不断增大。
相应地,室内与室外空气交换量减小,室内、外的环境差异也更加明显。
室内环境是指采用天然材料或人工材料围隔而成的小空间,是与外界大环境相对分隔而成的小环境。
人的—生有70%一90%的时间是在室内度过的,因此,在一定意义上,室内环境对人们的生活和工作质量,以及公众的身体健康影响远远超过室外环境。
一、室内空气质量及控制规范
室内空气质量是指室内空气与人体健康有关的物理、化学及微生物指标。
室内空气应无毒、无害、无臭、无味,各种污染物浓度不应超过表1—1和表1—2所规定的限值。
(1)中华人民共和回国家质量监督检验检疫总局、中华人民共和国建设部2001年11月联合发布的国家标准《GB50325--2001民用建筑工程室内环境污染控制规范》的控制指标见表1—1,2002年1月1日实施。
(2)国家质量监督检验检疫总局、国家环保总局、卫生部制定的国家标准《GB/T18883--2002室内空气质量标准》的控制指标见表1—2。
2002年11月19日发布,2003年3月1日实施。
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第二章水泥
第一节水泥的定义及发展概况
一、水泥的定义及分类
凡是和水成浆后,既能在空气中硬化,又能在水中硬化的胶凝材料,通称为水泥。
世界各国如美国、英国、法国、前苏联等国家均根据本国的实际制订了各自与水泥有关的定义、名词术语、分类等标准。
在我国的国家标准(GB/T4131—1997)中对水泥的定义是:
“加水拌和成塑性浆体.能胶结砂、石等适当材料,并能在空气中和水硬化的粉状水硬性胶凝材料。
”
水泥的种类很多,为厂便于命名,水泥按用途和性能分为3大类。
(1)通用水泥。
指在一般土木建筑工程中通常采用的水泥,以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其他适当名称命名。
如普通硅酸盐水泥、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、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥等。
(2)专用水泥。
具有专门用途的水泥,以其专门用途命名,并可冠以不同型号。
如G级油井水泥,12.5砌筑水泥,425道路硅酸盐水泥等。
(3)特性水泥。
指某种性能比较突出的水泥,以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名,并可冠以不同型号或混合材料名称。
如白色硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥等。
由上述可知,水泥的命名主要是以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行的。
如按主要水硬性物质命名时可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥;按主要特性分时,又可分为水化热、抗硫酸盐腐蚀性、膨胀性、耐高温性等水泥。
目前世界上用途最广、使用量最大的以硅酸盐矿物为主要水硬性矿物的水泥,其他水泥品种都是在硅酸盐水泥基础上发展起来的。
二、水泥的发展历史
从遗存至今的山代建筑物,即埃及的金字塔来看,水泥距今至少有5000余年的历史。
当时的水泥,采用的是牛石灰和煅烧石膏。
1756年,英国的约翰·司梅顿(J.Smeaton)发现用煅烧粘土质含量高的石灰石可以制得优质的水硬性石灰,并将其用于建造爱迭斯顿(Eddystone)灯塔。
1796年,英国的约瑟夫·派克(JosephParker)用同样方法制成了罗马水泥。
1824年,英国的J·阿斯普丁
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(JosephAspdin)发明了一种把石灰石和粘土混合后加以煅烧来制造水泥的方法,并获得了专利权。
由于这种水泥同英国波特兰(Portland)岛产的石材颜色一致,因此被称为波特兰水泥。
此后,欧洲各地寸;断对水泥进行改进,德国于1856年建起了水泥厂,并普及到美国。
我国于1876年在河北唐山成立了启新洋灰公司,以后相继成立了大连、上海、中国、广州等水泥厂。
中国的水泥工业真正的发展是在解放后,尤其是在我国实施改革开放政策以来,受宏观经济持续快速增长影响以及全社会固定资产投资的拉动,从20世纪80年代起,水泥产量年平均增速高于同期国民经济发展速度。
20世纪80年代为10.2%,90年代为10.63%,进入21世纪后产量增长速度年平均增速为10.86%。
我国水泥产量从1985年起已连续19年居世界第一位,2004年水泥产量达93400万吨、
三、水泥在我国国民经济中的作用及存在的主要问题
水泥是建筑工业的基本材料之一,是基本建设中最重要的建筑材料。
它不仅大量应用于工业和民用建筑,还广泛应用于公路、桥梁、铁路、水利和国防等工程,并用于生产各种类型的混凝土及混凝土制品。
作为胶凝材料,除水硬性外,水泥还有许多优点。
水泥浆有很好的可塑性,与砂、石拌和后仍能使混合物具有必要的和易性,可浇筑成各种形状尺寸的构件,以满足设计上的不同要求;适应性强,可用于海上、地下、深水或者严寒、干热的地区,以及耐侵蚀、防辐射核电站等特殊要求的工程;硬化后可以获得较高强度,并且通过改变水泥的组成,可以适当调节其性能,满足某些工程的不同需要;还可以与纤维或者聚合物等多种无机、有机材料匹配,制成各种水泥基复合材料,有效发挥材料潜力;与普通钢铁相比,水泥制品不会生锈,也没有木材这类材料易于腐朽的缺点,更不会有塑料年久老化的问题,耐久性好,维修工作量小,等等。
因此,水泥不但大量应用于工业与民用建筑,还广泛应用于交通、城市建设、农林、水利以及海港等工程,制成各种形式的混凝土、钢筋混凝土的构件和构筑物。
而水泥管、水泥船等各种水泥制品在代钢、代木方面,也越来越显示出技术经济上的优越性。
同时,也正是由于钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土和钢结构材料的混合使用,才使高层、超高层、大跨度等各种特殊功能的建筑物、构筑物的出现有了可能。
此外,如宇航工业、核工业以及其他新型工业的建设,也需要各种尤机非金属材料,其中最为基本的则都是以水泥基为主的新型复合材料。
因此,水泥工业的发展对保证同家建设计划的顺利进行,人民生活水平的提高具有十分重要的意义。
而且,其他领域的新技术,也必然会渗透到水泥工业中来,传统的水泥工业势必随着科学技术的迅猛发展而带来新的工艺变革和品种演变,应用领域必将有新的开拓,从而使其在国民经济中起到更为重要的作用。
我国水泥尽管产量居世界第一,却是处于一种“大而不强”的尴尬处境。
其主要问题突出表现在:
(a)企业数量多,平均规模小,且生产工艺落后,这是我国水泥工业产业结构最严重的问题;(b)技术装备总体水平仍然十分落后;(c)产品结构上主要是优质水泥少。
低强度等级水泥仍是我国水泥产品中的主导产品。
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第三章水泥制品
第一节概 述
水泥制品是以水泥为基材经过深加工制成的工业产品。
由于它具有优良的物理、力学性能,能按设计要求制成所要求的形状,能耗少,耐腐蚀,使用寿命长,维修费用少,而且具有节省金属和木材等独特的优点,因而在我国城乡、工矿企业、农田水利以及能源交通、通讯等工程建设中取得极为广泛的使用,取得了显著的经济效益。
水泥制品工业是建筑材料工业的一部分。
解放后,随着我国国民经济的发展和人民生活水平的逐渐提高,对水泥制品的需求量日益增多,水泥制品工业逐步发展起来,它大体经历了4个阶段:
第一阶段是钢筋混凝土制品发展时期。
我国20世纪50年代研制并生产了石棉水泥管、石棉水泥瓦、混凝土和钢筋混凝土排水管、钢筋混凝土电杆、钢筋混凝土轨枕、钢丝网水泥船等。
第二阶段是预应力混凝土制品发展时期。
我国20世纪60年代研制成功并批量生产承插式三阶段预应力混凝土管、一阶段预应力混凝土管、自应力混凝土管、预应力混凝土电杆、预应力混凝土矿井架、预应力混凝土轨枕、预应力混凝土管桩(Pc桩)等。
第三阶段是推广应用时期。
进入20世纪70年代,国家极力重视推广使用水泥制品工作,尤其是扶持水泥压力管的生产和发展,使水泥压力管从此进入了一个新的发展时期。
第四阶段是大发展时期。
20世纪80年代至今是水泥制品工业大发展时期,不仅大量生产各种钢筋混凝土制品和预应力混凝土制品,而且在改革开放方针指导下,积极从国外引进了先进的制管、制桩、制瓦、制板等工艺技术和装备,与此同时,也加大了国内自主开发的力度,井取得了显著成效,多种水泥制品生产装备实现了国产化。
随着行业的技术进步和创新,一些新产品——预应力高强混凝土管桩(简称PHc桩)、预应力钢筒混凝土管(简称咒cP管)、彩色水泥瓦、新型纤维水泥制品等得到迅速发展;一些传统的水泥制品,如钢筋混凝土排水管、预应力混凝土管、预应力混凝土电杆等也得到了改进和发展;一些高技术含量的水泥制品也得到了开发,如用于地铁盾构施丁的钢筋混凝上管片、接收处理核电站处理中低放射性
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