水泥我們小時候又叫“洋灰”,,為粉狀,,主要成分是石灰石及粘土和鐵礦粉,,加水?dāng)嚢韬蟪蓾{狀,經(jīng)過硬化后就能成為堅固的建筑材料,,現(xiàn)代建造的橋梁,房屋,,道路等都有水泥的功勞,。
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水泥的發(fā)展歷史 k, q5 C5 Z" q* [! f1 I# f
人類最早是沒有建筑的,都住在山洞或者樹上,,后來開始用樹枝或茅草建造房子,。 隨著人類開始使用各種工具后,用石頭,,泥土,,木頭建造堅固的房屋,各種建造材料開始使用,。 水泥最早在古羅馬時期開始使用,,用火山灰和石灰加水,用來粘合石頭,,這樣讓建造更加堅固,。 中國最早在南北朝時期,用石灰和粘土及糯米制成混合物,,主要用于建筑材料的粘合及墓葬的修建上,。 ( k) C/ }( V9 {) [7 E
1796年英國人利用泥灰?guī)r燒制成水泥,這也成為第一種現(xiàn)代水泥,。 1824年英國發(fā)明了硅酸鹽水泥,,并取得了水泥的專利權(quán)。 1889年李鴻章在唐山創(chuàng)辦了中國第一家水泥廠,。 中國水泥工業(yè)經(jīng)過上百年的發(fā)展,,早在2003年水泥年產(chǎn)量為8.6億噸,約占世界總產(chǎn)量的40%,。
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# l3 t# _* T( w& H水泥凝固硬化原理 ( V o+ k( g" u+ p. U, c0 E
在水泥中加入適量的水后,,就會變成可隨意加工的漿體,隨著時間的推移就會凝固成緊密的固體,,如果開始就加入石子或者砂就會變成我們所說的混凝土,,這個過程就是水泥的凝固硬化。
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水泥的凝固硬化是一個復(fù)雜的過程,,水泥中的物質(zhì)與水發(fā)生反應(yīng),,初期生成一些小的晶體包裹在水泥顆粒表面,這些細(xì)小的晶體靠很小的吸引力粘結(jié)在一起,,從而形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),,叫做凝固結(jié)構(gòu),,由于這種結(jié)構(gòu)靠極小的吸引力無序的連結(jié)在一起形成的,所以這種結(jié)構(gòu)的的強度很低,,具有明顯的可塑性,。 8 O. R9 {( Q Q' l( ?( E- E
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0 ~- T, i. c& @5 v- j6 v隨著時間的推移,水泥中的物質(zhì)與水發(fā)生反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,,水泥顆粒開始溶解縮小,,表面的包裹層就像無數(shù)顆種子,開始向外生長出細(xì)長的纖維,,向內(nèi)生長的纖維與水泥顆粒連接起來,,最后就形成像刺猬一樣的物體,它會非常小,,我們?nèi)庋壑荒芸吹綀杂驳乃啾砻妗?/font> 0 X& t0 p. L' P. l
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" ?6 O& l9 ]/ F. S( R, T1 |隨著時間的推移水泥中的水份逐漸消耗掉,,這些纖維之間的聯(lián)系越來越緊密,最后形成一個堅固的整體,,水泥形成強度的過程就是帶毛刺的水泥顆粒相互搭接在一起,,當(dāng)遇到無法承受的重力時,這些相互搭接的毛刺就會斷裂,,水泥就會裂開,。
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影響水泥凝固速率和硬化強度的因素有很多,如溫度,,加水量,,還有不同種類的外加劑等因素。
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水泥的生產(chǎn)過程
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水泥的主要原料是自然界中的石灰石還有砂和鐵,,經(jīng)過復(fù)雜的工序加工,,最后成品就是一種用時加水的超級膠水。 先將開采來的石灰石壓碎,,壓碎的石灰石經(jīng)過傳輸帶被送到機器內(nèi),,經(jīng)過再次壓碎成高爾夫球那么大。 - K* y/ _' D2 ?: y+ L
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; j9 n- U9 L, A: w; _! ]壓碎的石灰石被送入料斗中,,之后加入鐵和砂及粘土,,加入的比例靠機器控制,再次把混合的礦石壓碎,,這個過程中吸塵機會吸走石粉,,物料被送進(jìn)篩網(wǎng),之后會將雜質(zhì)篩走,,現(xiàn)在這些還是生料 # h2 b0 ?3 ]7 B7 j: s3 C9 l
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還要利用高溫,,加熱到1600℃再混合其它成分,高溫可以引起連串化學(xué)反應(yīng),,將混合在一起的原料變成水泥,,要讓它們遇到水就硬化,,就要趕走其中的二氧化碳。
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0 U" ~6 n. s i, A石粉被送進(jìn)高溫窯內(nèi),,窯不停旋轉(zhuǎn)帶動里面的石粉不停翻轉(zhuǎn),,就像洗衣機脫水一樣,當(dāng)混合物從窯內(nèi)從一頭到達(dá)另一頭時,,溫度會達(dá)到1500℃,,用這個溫度燒完之后就變成有膠凝性能的材料。
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這種被高溫“燒熟了”的材料也稱“孰料”,,孰料經(jīng)過冷卻后,混合最后一種成分石膏,,它可以減慢加水到水泥時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),,把孰料和石膏直接送去滾球磨機,把原料磨成細(xì)粉,,就可以裝袋出售了,。
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水泥的強度 - S6 L8 v9 Y: f7 g, f3 P0 B
水泥的強度是評價水泥質(zhì)量好壞的重要標(biāo)準(zhǔn),是劃分強度等級的重要依據(jù),,水泥的強度是指硬化后單位面積上承受的最大破壞力,,用MPa(兆帕)表示。
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我們會看到水泥袋上標(biāo)注有52.5的字樣,,這個就時水泥的強度等級,,意思就是標(biāo)準(zhǔn)試件能承受最大52.5兆帕的壓力,還要如52.5R的字樣,,R表示早強,,表示這種水泥在早期(短時間內(nèi))就能達(dá)到較高的強度。 : |$ e$ G0 N: k, L. [5 v
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% s2 v5 b( E* u. J# w9 u' M4 R自從有了水泥,,樓房越修越高,,公路越修越長,城市規(guī)模也越來越大,,這些都有水泥的功勞,,它是現(xiàn)代社會建設(shè)不可缺少的基本材料之一,水泥改變了地球面貌,,被稱為推動人類文明的發(fā)明之一,,是人類文明的基石。 |