水泥

海川百科 · 发表于 2021-2-25 10:09:00

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简介

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硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。
早期石灰与火山灰的混合物与现代的石灰火山灰水泥 [1] 很相似，用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。

分类
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）特种水泥：具有特殊性能或用途的水泥，如G级油井水泥、快硬硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等等。
水泥按其主要水硬性物质名称分为：

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水泥原态
（1）硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥（Portland cement）；
（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）磷酸盐水泥；
（7）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。
水泥按主要技术特性分为：
（1）快硬性（水硬性）：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。
水泥命名的原则：
水泥的命名按不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行，并力求简明准确，名称过长时，允许有简称。
通用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。
专用水泥以其专门用途命名，并可冠以不同型号。
特性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。
以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥是以主要组成成分的名称冠以活性材料的名称进行命名，也可再冠以特性名称，如石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥等。

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%～20%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、20%～70%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、20%～40%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、20%～40%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、20%～50%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料，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。

行业现状
2015年7月份水泥产量2.12亿吨，同减4.7%，增速较6月上升1.1%，较2014年同期低8.21%，1-7月份水泥产量共计12.91亿吨，同减5%降速减缓，增速较6月高0.3%，较2014年同期低8.69%。2015年1-7月累计固定资产投资28.85万亿元，同比上升11.2%，增速较6月下滑0.2%，较2014年同期回落5.8%；2015年1-7月份铁路运输固定资产投资3366亿元，同比增长10.9%，增速较6月份低15.1%，较2014年同期高8.7%。1-7月累计房地产投资52562亿元，同比上升4.3%，增速较6月低0.3%，较2014年同期回落9.4%；1-7月累计房屋新开工面积8.17亿平方米，同比下滑16.8%，增速较6月低1%，较2014年同期下滑4%；1-6月累计商品房销售面积5.99亿平方米，同比上升6.1%，增速较5月上升2.2%，较2014年同期上升13.7%。
中国水泥行业竞争格局与领先企业分析报告数据显示，1-7月份水泥产量维持负增长，降幅环比小幅缩窄。地产数据指标保持低迷，一方面投资及新开工数据环比降幅扩大，另外投资增速低于5%，并有继续探底可能，后期走势不容乐观。7月份铁路运输环比大幅下滑15.1%，创03年以来同期历史最大跌幅，基建等大项目开工仍然低于预期。

生产指标标准
1、水泥主要技术指标
（1）比重与容重：标准水泥比重为3.1，容重通常采用1300公斤/立方米。
（2）细度：指水泥颗粒的粗细程度。颗粒越细，硬化得越快，早期强度也越高。
（3）凝结时间：水泥加水搅拌到开始凝结所需的时间称初凝时间。从加水搅拌到凝结完成所需的时间称终凝时间。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥初凝时间不早于45分钟，终凝时间不迟于6.5小时；火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥终凝时间不迟于10小时。实际上初凝时间在1～3小时，而终凝为4～6小时。水泥凝结时间的测定由专门凝结时间测定仪进行。
（4）强度：水泥强度应符合国家标准。
（5）体积安定性：指水泥在硬化过程中体积变化的均匀性能。水泥中含杂质较多，会产生不均匀变形。
（6）水化热：水泥与水作用会产生放热反应，在水泥硬化过程中，不断放出的热量称为水化热。
（7）标准稠度：指水泥净浆对标准试杆的沉入具有一定阻力时的稠度。
2、水泥标准的修订
中国水泥新标准与老标准相比主要有两个方面的变化：一是采用GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》代替现行GB177—85《水泥胶砂强度检验方法》；二是以ISO强度为基础修订了中国六大通用水泥标准。
（1） GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》标准制订
GB/T 17671—1999是中国等同采用国际标准ISO 679—1989制定的，于1999年2月8日发布，1999年5月1日起生效。
GB/T 17671—1999与GB177—85同属检验水泥胶砂强度的“软练法”，即采用塑胶砂，40X40X160mm棱柱试体，将试体先进行抗折强度试验，折断后的两个半截试体再进行抗压强度试验。两者的核心差别在于胶砂组成不同，ISO方法采用的水灰比适中，灰砂比适中，特别是采用了级配标准砂，因而ISO方法检验得到的强度数值比GB-177方法更接近于水泥在砼中的使用效果。
（2）六大水泥标准修订的主要内容
a．水泥胶砂强度检验方法改为GB/T 17671—1999方法
六大水泥产品标准均引用GB/T 17671—1999方法作为水泥胶砂的强度检验方法，不再采用GB 177—85方法。因此GB/T 17671—1999方法上升为强制性方法，而GB 177—85方法下降为推荐性方法。
b．水泥标号改为强度等级
六大水泥老标准实行以Kgf/cm2表示的水泥标号，如325、425、425R、525、525R等。
六大水泥新标准实行以Mpa表示的强度等级，如32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等，使强度等级的数值与水泥28天抗压强度指标的最低值相同。
新标准还统一规划了中国水泥的强度等级，硅酸盐水泥分为三个等级6个类型，42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R，普通硅酸盐水泥分为二个等级4个类型，42.5、42.5R、52.5、52.5R，矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥分三个等级6个类型即32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R，而普通硅酸盐水泥强度等级则不包括32.5等级，其余等级与矿渣硅酸盐水泥等相同。
c．强度龄期与各龄期强度指标设置
六大水泥新标准规定的水泥强度龄期均为3天、28天两个龄期，每个龄期均有抗折与抗压强度指标要求。
3、水泥污防标准
水泥工业碳排放量仅次于电力行业、资源消耗与生态破坏问题突出的水泥业即将迎来新一轮淘汰潮。
国家环境保护部日前公布《水泥工业污染防治技术政策》（征求意见稿）和《水泥工业污染防治最佳可行技术指南》（征求意见稿）。这两份文件所传达的信息是，国家将通过水泥工业污染防治技术标准的收紧，全面削减水泥工业的污染物排放，同时化解水泥业产能过剩的问题；不论是技术政策还是技术指南，都应该具有强制性。
据中国环境科学研究院、中国水泥协会介绍，水泥行业是重点污染行业，其颗粒物排放占全国颗粒物排放量的20%～30%，二氧化硫排放占全国排放量的5%～6%，有些立窑生产中加入萤石以降低烧成热耗，还造成周边地区的氟污染。
水泥行业是我国继电力、钢铁之后的第三大用煤大户，我国水泥熟料平均烧成热耗115千克标煤/吨，比国际先进水平高10%多。全国现有规模以上水泥生产企业约4000家，新型干法水泥生产线1500多条。水泥行业二氧化碳的排放仅次于电力行业，位于全国第二。水泥企业的矿山资源消耗与生态破坏也是突出问题。
中国环境科学学会、合肥水泥研究设计院编制的《水泥工业污染防治最佳可行技术指南》（征求意见稿）介绍说，编制组2010年对158家水泥企业进行调研，对于每条5000吨/天熟料新型干法水泥生产线而言，企业每年需缴纳排污费约90万～100万元。
如果通过技术改造和监管到位，颗粒物排放减少50%，氮氧化物减少25%，每年可减少排污费约30万元，相当于年吨水泥少交费0.15万元，按全国水泥量18.6亿吨计算，今后5年可减少排污费达13.95亿元。同时减少了粉尘、二氧化硫、二氧化氮的污染，环境及社会效益巨大。
如果水泥行业能在今后五年内达到30%的原料/燃料替代率，则每年可减少二氧化碳排放2.8亿吨，同时因降低化石燃料的使用而成本节省达3720亿元，产生巨大的环保及经济效益。
中国水泥协会秘书长孔祥忠表示，水泥行业在技术创新过程中，总是连续伴随着产能过剩问题。国家控制水泥产能过剩的红色令牌一直不断，但每个阶段重大技术创新、提升和发展都为化解行业产能过剩做出了决定性的贡献。
据中国水泥协会介绍，前三年，全国投资新建新型干法水泥生产线463条，新增熟料产能达5.47亿吨，这也就意味着，至少约有2亿吨的落后技术产能被挤兑出来，沦为过剩产能。但“正是水泥行业出现的产能过剩，增强了水泥企业追求技术进步和改进管理的动力，充分的市场竞争优化了资源配置。”孔祥忠说。
《水泥工业污染防治最佳可行技术指南》（征求意见稿）编写组特别指出，技术指南应与各种排放标准（包括地方标准）建立关联关系，并要具有一定的强制性。

质量鉴别
第一种：“望”泥知优劣
首先，从外观上看包装质量。看是否采用了防潮性能好不易破损的复膜编织袋，看标识是否清楚、齐全。通常，正规厂家出产的水泥应该标有以下内容：注册商标、产地、生产许可证编号、执行标准、包装日期、袋装净重、出厂编号、水泥品种等。而劣质水泥则往往对此语焉不详。其次，仔细观察水泥的颜色。一般来讲，水泥的正常颜色应呈灰白色，颜色过深或有变化有可能是其它杂质过多。
第二种：“闻”泥析品质
这里的“闻”不是闻气味，毕竟闻水泥对消费者是不安全的，这里的“闻”是“听”，听商家介绍关于水泥的配料，从而来推断水泥的品质。国内一些小水泥厂为了进行低价销售，违反水泥标准规定，过多地使用水泥混合材料，没有严格按照国家标准进行原料配比，其产品性能可想而知。而正规厂家在水泥的原料选择上则十分严谨，生产出的水泥具有凝结时间适中、粘结强度高、耐久性好的特点。
第三种：“问”泥的来源
主要是询问水泥的生产厂家和生产工艺，看其“出身”是否正规，生产工艺是否先进。当前，非法建材装修市场上的水泥产品以小立窑工艺生产的居多，不但产品质量十分不稳定，也是环保的大敌；而一些专业大厂采用新型干法旋窑生产，采用先进的计算机技术控制管理，能够确保水泥产品质量稳定。
第四种：“切”泥知寿命
这步主要用手指来给水泥“号脉”，辨别其出厂时间的长短。水泥也有保质期，一般而言，超过出厂日期30天的水泥强度将有所下降。储存三个月后的水泥其强度下降10%～20%，一年后降低25%～40%。能正常使用的水泥应无受潮结块现象，优质水泥用手指捻水泥粉末，感到有颗粒细腻的感觉。包装劣质的水泥，开口检查会有受潮和结块现象；劣质水泥用手指捻水泥粉末，有粗糙感，说明该水泥细度较粗、不正常，使用的时候强度低，黏性很差。

主要用途

生产技术

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。
新型干法水泥
新型干法水泥生产线指采用窑外分解新工艺生产的水泥。其生产以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，采用新型原料、燃料均化和节能粉磨技术及装备，全线采用计算机集散控制，实现水泥生产过程自动化和高效、优质、低耗、环保。
新型干法水泥生产技术是20世纪50年代发展起来，日本德国等发达国家，以悬浮预热和预分解为核心的新型干法水泥熟料生产设备率占95%，中国第一套悬浮预热和预分解窑1976年投产。该技术优点：传热迅速，热效率高，单位容积较湿法水泥产量大，热耗低。
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）。
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，整个生产过程可概括为“两磨一烧”。

生料粉磨
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。

熟料煅烧
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。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.干法窑
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。20世纪70年代前后，发展了一种可大幅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。

水泥粉磨
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。
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。
举例说明（立窑）
原料和燃料进厂后，由化验室采样分析检验，同时按质量进行搭配均化，存放于原料堆棚。粘土、煤、硫铁矿粉由烘干机烘干水分至工艺指标值，通过提升机提升到相应原料贮库中。石灰石、萤石、石膏经过两级破碎后，由提升机送入各自贮库。
化验室根据石灰石、粘土、无烟煤、萤石、硫铁矿粉的质量情况，计算工艺配方，通过生料微机配料系统进行全黑生料的配料，由生料磨机进行粉磨，每小时采样化验一次生料的氧化钙、三氧化二铁和细度的百分含量，及时进行调整，使各项数据符合工艺配方要求。磨出的黑生料经过斗式提升机提入生料库，化验室依据出磨生料质量情况，通过多库搭配和机械倒库方法进行生料的均化，经提升机提入两个生料均化库，生料经两个均化库进行搭配，将料提至成球盘料仓，由设在立窑面上的预加水成球控制装置进行料、水的配比，通过成球盘进行生料的成球。所成之球由立窑布料器将生料球布于窑内不同位置进行煅烧，烧出的熟料经卸料管、鳞板机送至熟料破碎机进行破碎，由化验室每小时采样一次进行熟料的化学、物理分析。
根据熟料质量情况由提升机放入相应的熟料库，同时根据生产经营要求及建材市场情况，化验室将熟料、石膏、矿渣通过熟料微机配料系统进行水泥配比，由水泥磨机分别进行425号、525号普通硅酸盐水泥的粉磨，每小时采样一次进行分析检验。磨出的水泥经斗式提升机提入3个水泥库，化验室依据出磨水泥质量情况，通过多库搭配和机械倒库方法进行水泥的均化。经提升机送入2个水泥均化库，再经两个水泥均化库搭配，由微机控制包装机进行水泥的包装，包装出来的袋装水泥存放于成品仓库，再经化验采样检验合格后签发水泥出厂通知单。

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