实验讲义-机轻质材料的配制和成型.docVIP

轻质材料的配方设计、 制备和成型 实验讲义(初稿) 设计型8学时 杨 晓 鸿 1前言 1.1 目的与意义 1.2简介 1.3 固化机理 2.实验部分 2.1 设计思路 2.2原料及实验仪器 2.3 实验方案 2.2.1轻质水泥的制备实施例 2.2.2轻质水泥的结构实施例 2.2.3基本性能的测试方法 3 测试结果实施例 3.1密度测试结果 3.2耐水性能测试结果 3.3耐盐性能测试结果 3.4耐碱性能测试结果 3.5耐酸性能测试结果 4思考题 5实验报告 1前言水泥是无机非金属材料中使用量最大的一种建筑材料和工程材料，广泛用于建筑、水利、道路、石油、化工以及军事工程中水泥还可以代替木材和钢材用于多种场合，如电线杆、铁路枕轨、输油和输汽管道、贮原油和贮气罐等。自重大、干燥慢、施工强度大大约2000年前，希腊和古罗马人在建筑工程中使用了一种石灰和火山灰的混合物，它们在水中缓慢反应生成坚硬的固体，这是最早应用的水泥。19世纪初，英、法等国将粘化的石灰（或泥灰岩）经烧结成为水硬性材料，当其中氧化铝和氧化硅含量之和达到20％～35％时，称为天然水泥。这种水泥的烧成温度低，不控制成分。1824年英国人J.阿斯普丁用石灰石和粘土的人工混合物烧成一种水硬性的胶凝材料，它在凝结硬固后的颜色、外观和当时英国用于建筑的优质波特兰石头相似，故称之为波特兰水泥。他为此取得了专利，1825年，在英国建厂生产。但阿斯普丁所得产物因烧成温度低而质量不够好。真正类似于现在的波特兰水泥是1850年英国人I.C.约翰孙制造的从此开始了波特兰水泥工业。一百多年来，硅酸盐水泥的生产工艺和性能不断得到改进，同时又研制了为数众多的新品种,迄今已发展到100多种水泥。1796年英国人Joseph Parker发现了一种用杂质含量大的石灰岩(名为龟背石)烧制成的一种很细的水硬性石灰，因为这种水泥和古罗马的水泥有着相同的颜色，所以被命名为罗马水泥。1802年法国人开始大量生产近似于这种水泥的产品。1810年英国开始用石灰石和粘土生产水泥。 1850年，David O．Saylor发现水泥岩并在美国的Pennsyl—vania开始用立窑生产这种水泥，这种天然水泥比火山岩水泥强度低但高于水硬性石灰。1824年英国泥瓦工约瑟夫·阿斯普丁(Joseph Aspdin)首先取得了生产波特兰水泥即硅酸盐水泥的专利，从此胶凝材料进入人类材料的波特兰水泥阶段。 现代以波特兰水泥为主胶凝材料的最大特点是强度主要由硅酸盐熟料四种矿物质和石膏水解水化而形成强度。这类反应的最大特点是速度与石灰—火山灰反应相比大大提高，反应程度能进行得比较深，因此可以在较短的时间里形成较高的强度，其水化物为水化硅酸钙、铝酸钙、Aft（三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石Afm（单硫型水化硫铝酸钙20世纪中叶为了使水泥具有特定的性能，出现了：快硬硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等，这些水泥和波特兰水泥一样是一类高含钙水泥。这些水泥的水化产物和波特兰水泥的水化物仍比较接近，只是水化物的组成和结构有了一些变化。 我国自2003年以来，在固定资产投资的拉动下，全国水泥工业产能已连续7年平均增长超过一亿吨，年全国可生产水泥达14亿吨，总量已基本满足经济建设的市场需求。目前水泥行业的结构性矛盾依然突出。企业规模小、装备落后、布局不合理、恶性竞争激烈等现象仍然较为普遍，劳动生产率均比较低，落后生产能力比重大，产品质量档次低。到2008年止，落后装备生产的熟料比例仍在全国熟料生产量的三分之一以上。目前我国水泥工业存在的最大问题整体发展水平粗放，不符合新型工业化的要求，资源、能源消耗高，污染严重，生态和环境压力大。单产能耗与国际先进水平相比还有不小的差距。recycle cement）。生态型水泥制造业是指：将资源利用率和二次能源回收率均提高到最高水平，并能够循环利用其它工业的废渣废料；技术装备上更加强化了环境保护的技术措施；产品除全面实行质量管理体系外，还真正实行全面环境保证体系，粉尘、废渣和废气等排放几乎接近于零，做到不仅自身实现零污染、无公害，又因循环利用其它工业的废料废渣，而帮助其它工业进行三废消化、最大限度地改善环境。我国绿色水泥研究甚少，只是在混材应用方面取得了一些突破。例如，在利用工业废渣生产水泥产品方面做出了显著成绩，开发出粉煤灰水泥、矿渣水泥和火山灰水泥，但综合利用水平不高，特别是高掺量利用技术还不成熟，与发达国家相比还有相当大的差距，因而制约中国水泥业的进一步发展。因此，重点建立绿色水泥等建材研究与开发体系，解决粉煤灰作为粘土质原料的配比及生产工艺条件，进行高掺量粉煤灰利用技术、城市固态垃圾在水泥等建材领域的利用技术的研究，是我国建材工业亟待解决的问题。