水泥是由什么搞成的?

如题所述

制造水泥的主要原料是石灰石(80%~90%,为质量分数,以下同)、粘土(10%~15%)和
铁矿粉
(1%~2%)。为了控制凝结速率),还要在熟料中加入3%以下的石膏。
(1)
水泥生料
煅烧成熟料的物理、化学变化过程
混合生料进入
回转窑
的上端,受热到100℃时,主要是水分蒸发,这一段叫干燥带。干燥的生料继续在窑中前进,在与更热的气体相遇时,被加热到600℃左右,这时发生有机物燃烧和高岭土脱水。此时,由于粘土可塑性减低,块料粉碎成粉料,这一带叫做“预热带”。
温度升高到900℃,石灰石发生分解,生成的CaO和粘土组成里的
二氧化硅
氧化铝开始发生固态反应,这一段叫“分解带”。当温度升高到1100℃以上,CaO和
酸性氧化物
的反应大为加快,反应主要是:
3CaO+
Al2O3
—→3CaO·Al2O3(铝酸三钙)(1200℃时)
这一段叫做“煅烧带”或称“
放热反应
带”。
温度到达1400℃左右,窑内物料开始烧结,部分开始熔融。这时
硅酸二钙
仍保持为固态,它熔于熔融液里,与游离的CaO继续反应生成硅酸三钙(3CaO·SiO2)。硅酸三钙以微小的结晶析出,即成熟料。这一段称为“烧结带”。
经过烧结带后,熟料开始冷却而出窑,这一段叫做“冷却带”。
(2)熟料中加入石膏,为什么可以延缓
水泥硬化
速率?
首先来分析一下水泥的硬化过程:
水泥配上适当分量的水后,调和成浆,经过相当时间,凝固成块,最后成为坚硬如石的物体,这一过程叫做水泥的硬化。硬化时发生下列反应
3CaO·SiO2+2H2O=2CaO·SiO2·H2O+Ca(OH)2(水解)
2CaO·SiO2+H2O=2CaO·SiO2+H2O(水化)
3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O(水化)
第一个反应生成的Ca(OH)2由于开始时量少而溶解,随着量的增多,变成
饱和溶液
而后析出胶体Ca(OH)2,引起水合硅酸钙和水合
铝酸钙
凝成凝胶状胶体,这时水泥具有可塑性。胶状物经过一段时间,渐渐变结实,水泥就失去可塑性而凝结了。由于以上反应随着时间增加从水泥表面向内部慢慢进行,使凝胶更多且更结实。同时在形成胶体时,
氢氧化钙
凝胶和水合铝酸钙开始结晶,随着时间的增加,结晶的量增多,形成的晶体和
无定形
水合硅酸钙相结合,使之
机械强度
不断增大而硬化。
在水泥组成中,和水作用的速率最大的是铝酸三钙和硅酸三钙,因此它们的含量对水泥的凝结硬化速率起着主要作用。当加入石膏时,
硫酸钙
和铝酸三钙作用,而生成难溶的铝硫酸钙。由于这种化合物的生成,减小了铝酸三钙的作用,使胶凝速率变慢,因而延迟水泥的凝结时间和硬化速率。
(3)水泥的标号
水泥的标号是水泥强度大小的标志,测定水泥标号的抗压强度,系指水泥砂浆硬结28d后的强度。例如检验得到28d的抗压强度为310kg/cm2,则水泥的标号定为300号。抗压强度在300~400kg/cm2者均算为300号。普通水泥有:200、250、300、400、500、600六种标号。200号~300号的可用于一些房屋建筑。400号以上的可用于建筑较大的桥梁或厂房,以及一些重要路面和制造预制构件。
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