复合水泥开题报告

河南城建学院毕业论文摘要PAGEII复合水泥的研制与应用摘要分析测定秦岭水泥所接触到的各种工业废渣(如煤矸石、炉底渣、矿渣等)的性能，试验各种工业废渣与熟料配合磨制水泥的性能，研究各种工业废渣与秦岭水泥熟料最佳匹配的种类、掺量和配比，力求用尽可能少用熟料生产性能优良的复合水泥，并分析了该项目产生的经济效益和社会效益。从水泥的力学强度、凝结时间、标准稠度用水量等性能指标分析:混合材三掺效果优于双掺，三掺能够使各种混合材达到“优势互补”，但随混合材总掺量的增加，三掺与双掺的差距逐渐缩小。工业性试生产结果证明，利用公司硅酸盐熟料、西乡石膏、料渣、煤矸石、炉底渣配合可生产复合硅酸盐水泥，水泥中混合材掺加量按重量百分比35±2.0%，生产P.C32.5水泥，出磨水泥各项质量控制指标及物理性能指标完全满足GB12958-1999的要求，且各项性能均优于国家标准。优选双掺技术生产的PC32.5水泥配制普通硅，并与PO水泥配制的混凝土进行比较，拌合物工作性如:流动度、塌落度等方面，PC水泥优于PO水泥，两种硅强度基本接近;在耐久性指标中，抗渗和收缩方面PC水泥混凝土优于PO水泥的。通过成本分析看出，在配制中等强度硅(C30—C40)时，PC水泥和PO水泥用量相当的情况下，1m3可以节约10元左右。由于生产复合水泥利用工业废渣，减少了废渣堆存对环境的污染，以及生产熟料CO2排放。关键词:煤矸石;炉底渣;矿渣;复合水泥;混凝土

ABSTRACTThedissertationanalyzedandmenstruatedthePerformanceofseveralavailableindustrialresidue(suchascoalgangue，cinder，blasterfurnaceslagslag,)，testedthecementperformancewhichcomprisedtheindustrialresidueandtheQinlingclinker,researchedtheoptimumarrangementofseveralindustrialresiduedosage.Wetriedhardtoproduceexcellentcompositecementbyincoparatingmoreindustrialresidue.theeconomicbenefitandsocialbenefitweremeasuredinpaperwhichgeneratedbytheproject.Basedontheperformanceanalysisofthemechanicalstrength、settingtimeandthewaterconsumptionofstandardconsistencyofthecement,itcanbeconcludedthat:theeffectofthemixedmaterialswiththreekindsofadmixturesincementisbetterthanthemixedconsumptionofthemixedmaterialswithtwokindsofadmixtures,butthediscrepanciesbetweenthreekindsofthemixedmaterial.Itcanbeprovedfromtheresultofindustrialteststudiesthat:compositePortlandcementcanbeproducedbymixingthePortlandclinker(producedinthecorporation)、XiXianggypsum、slag、coalgangueinproportion,thetotalamountoftheadmixtureisabout35±2.0%inweightproportionsofcompositePortlandcement,meanwhile,thequalityparametersandphysicalpropertiesoftheproductofP.C32.5notonlycanreachtothestandardofrequirementofGB12958-1999,butalsoevenbetterthanthenationalstandard.ComparedwiththeconcretepreparedbytheP.O,theconcretepreparedbytheP.C32.5producedbythetechnologyoftwokindsofadmixturesshowedgoodpropertiesinworkabilitysuchasfluidityandslump,andthereislittledifferenceinstrength,butithasagoodperformanceindurabilityindexofanti-permeabilityandshrinkage.TheconcretecostwascalculatedifmiddlestrengthgradeconcretewaspreparedbytheP.O,10yuanweresavedin1m3concretecontrastingwiththatbyP.O.Theindustrialresiduewereutilitiedinmanufacturingcompositecement.ResultinlesspollutioncausedbyheapofindustrialresidueandlessC02dischargecausedbyclinkerproducedprocess.Keywords:coalgangue;cinder;blasterfurnaceslag;compositecement;concrete河南城建学院毕业论文前言PAGEIII河南城建学院毕业论文前言PAGE4目录1前言11.1工业废渣介绍及建材产业处理现状11.2水泥工业利用工业废渣的研究进展11.3本课题研究的背景和内容32复合水泥的性能特点及研究现状52.1复合水泥的定义52.2复合水泥的性能特点52.3我国复合水泥的研究现状72.3.1我国复合水泥的品种72.3.2复合水泥的水化机理与耐久性研究112.3.3存在的问题143复合水泥的研制153.1试验室研究153.1.1试验方案及实验方法标准153.1.2试验154经济效益及社会效益分析174.1P.O及P.C水泥砼成本比较174.2社会效益分析175结论与建议20参考文献21河南城建学院毕业论文前言河南城建学院毕业论文前言1前言随着科学技术的不断创新与快速发展，特别近十年来我们水泥工业新型干法生产能力的快速提高与设计装备水平的快速提升，水泥工业基本具备了在生产过程中对工业废渣及各种固体废弃物的利用，为走水泥工业可持续发展和循环经济的道路，实现“四零一负”的战略目标，具备了相当的条件，并愈来愈引起人们的普遍关注和普遍认识。工业废渣介绍及建材产业处理现状1997年全国县级以上工业、企业固体废弃物产生量及排放量分别为65749万吨和1549万吨;工业固体废弃物累计储存量已高达65.83亿吨。从行业分析，产生固体废弃物最多的行业是采掘、黑色冶金、化学工业、有色金属冶炼及电力等行业。工业废渣主要有粉煤灰、炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、工业粉尘、化工废渣、工业及建筑垃圾(含少量生活垃圾)，其中大部分为粉煤灰、炉渣和化工废渣。理论和实践证明，建材产业有条件利用煤炭、冶金、电力等行业产生的煤矸石、矿渣、粉煤灰等废渣、废料作为功能性调节材料，缓解这些行业对环境的污染，走循环经济之路，实现可持续发展。在废渣利用上，我国水泥工业的成绩是非常显著的。自上世纪50~60年代开始，就已开始利用工业废渣，70~80年代工业废渣的种类和数量在不断增加，除矿渣外，粉煤灰、煤矸石、电石渣、钢渣、磷渣、铜渣、赤泥、糖渣、排烟脱硫石膏等相继进入水泥生产领域，不但用作水泥混合材，还用作水泥生产配料。90年代开始处理城市垃圾、下水道污泥及一些有毒有害物质，在这些方面，上海金山水泥厂、北京水泥厂等企业开创了先河并做出了不凡的业绩，取得了可观的社会效益和企业经济效益。1.2水泥工业利用工业废渣的研究进展水泥工业的利废潜力主要表现在三个方面。首先是利用各种工业废渣废料作为混合材，例如高炉矿渣、粉煤灰、火山灰、废矿石(石英砂的废料、尾矿、铅渣等)、煤矸石、研土、烧页岩等，掺入水泥熟料中，混合粉磨成相应品种的水泥。这种方式是最简便最普通的可以直接增加水泥产量的一种使用方式。其次是利用各种废料作为水泥熟料原料，例如赤泥，电石渣、冶炼尾矿等，经过必要的处理，减少或除去废料中对水泥生产工艺过程和水泥性能产生不良影响的有害成份，充分利用其中的硅、铝、铁、钙等有用成份，替代部分天然原料，调配制成合格的水泥生料。这样可达到既能利用废料，又节约资源，还可相应的节约燃料的用量，这就是人们通常所说的二次原料。第三是利用各种具有可燃组分的废料，包括工业和生活垃圾以及动物脂肪，作为锻烧水泥熟料所需的燃料，通常称为替代燃料或二次燃料。这样既能合理利用资源，又减轻全社会的环保负担。再次，在新型干法水泥生产过程中能够彻底、有效、安全地处理过期农药、化学试剂、化学药品、过期建材旧废品，以及医院、高校、科研院所的试剂药品，既降低处理费用，又能长期的安全有效的达到处理目的。还有一些废物，兼含可燃原料和水泥原料的成分，因而同时用作替代燃料和替代原料，例如煤矸石、油页岩、污泥等。世界各国也都在水泥工业生产中加大研究和处理废料的工作力度，由于各种情况的不同，而且处理废料的水平和能力方面也不尽相同，有好有差。在欧洲各国，特别是德国、法国的水泥生产，在处理废料方面起步比较早，步伐较快，技术也比较成熟，达到国际领先水平。在亚洲，日本在水泥生产中的废料处理及工业垃圾替代燃料方面有非常值得的学习和借鉴的地方。日本地少人多，对综合利用，循环经济十分重视，成效也较为显著。日本总体上和法国同处于一流水平。我国在工业废料处理和利用方面主要有两大特点:①用作混合材的工业废料数量特别大，占到水泥利用废料量的80%，用作二次燃料的却特别少，用作二次原料的数量也不高，二者结构比较不甚合理。②水泥工业在我国工业废料处理方面起步较早，但在深入研究、综合提高、使这个放错了地方的资源真正发挥其更大的作用方面，也是近几年才刚刚起步研究和开发。因此，我国水泥工业在利废方面，还有许多艰巨的工作需要踏踏实实地去做，同时还应借鉴其他国家的经验。我国工程院原院士，著名水泥基混合材料专家吴中伟先生就提出了高性能混凝土的要求，高性能混凝土是一种新兴的高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，用现代混凝土技术制作的混凝土。以耐久性作为设计的主要指标，针对不同的用途要求，高性能混凝土对下列性能有重点地给于保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积安定性、经济性。为此，高性能混凝土在配置上的特点是低水胶比，选用优质原材料，除水泥、水、基料外，必须掺加足够数量的矿物细粉料和高效外加剂。而粉煤灰就是矿物细掺料中最普遍、最常用的一种。粉煤灰的质量与燃料品种、燃烧温度、锅炉种类等因素有关，其主要成分为5102、A12O3、FeZO3等，三者总量常达到70%以上。由于粉煤灰在高温下瞬间燃烧，急速冷却，所以粉煤灰中玻璃体矿物常占到相当比例，这是粉煤灰具有较高火山灰活性的重要原因之一。据我国35个电厂粉煤灰矿物组成的统计资料显示，其玻璃态510:占38.5%，玻璃态A12O3占12.4%，其余还有低铁玻璃体等。粉煤灰是高性能混凝土最常用的矿物掺合料。我国早在1990年就颁布了《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146-1990)，该规范规定:粉煤灰混凝土设计强度等级的龄期，地上工程值为28d，地石工程宜为28d或60d，地下工程宜为60d或90d大体积混凝土工程宜为90d或180d。粉煤灰除作为矿物掺合料外，在水泥生产过程中，根据不同品种、不同性能、不同用途可不同程度地作为水泥生产的混合材掺合料，正确合理利用粉煤灰与水泥的作用。1.3课题研究的背景和内容（1）本课题研究的背景长期以来，我国经济发展的模式是资源消耗型模式，这导致产生大量的废弃物。据统计，我国每年排放的工业废弃物达6亿多吨，其主要出路是:综合利用、储存、处置，剩余的则排放至自然环境。表1-1和表1-2分别为1999年我国工业固体废弃物的种类以及处置、储存、利用和排放情况的统计。表1-1我国工业固体废弃物排放情况（%）类别尾矿粉煤灰炉渣放射性废渣矸石化工废渣冶炼废渣其他比重29.418.34.511.06.2表1-2固体废弃物处置、储存、利用和排放情况（%）类别处置量储存量利用量排放量比重2036413从表中可见，我国工业对环境的污染较大，而且存在持续污染的趋势，因此大力发展利用各种工业固体废弃物的生态水泥技术势在必行。国家“S-863计划”的战略目标之一是解决21世纪中国16亿人口高质量居住所需的建筑材料问题，同时又大幅度地减少建筑材料的环境资源负担，研究与开发生态建筑材料及其生产技术;开发应用建筑示范工程，并带动建材行业和建筑行业的技术革命与产业的发展。水泥是建筑材料的最大分支。生态水泥(Eco-cement)就是利用各种固体废弃物，包括工业废料、废渣以及生活垃圾作为原料、燃料制造的水泥。这种水泥能降低废弃物处理的负荷，节省资源、能源，达到与环境共生的目标，是21世纪水泥工业生产技术发展的方向。生产复合水泥就是其中的一个例子。此外，各种天然的，尤其是人工的工业废渣已成为水泥工业和混凝土行业不可缺少的资源。对工业废渣价值观的转变经历了半个世纪，其既有水泥工业本身的需要，也有外来因素的促进，如环境要求，促使水泥界的科技人员对工业废渣的利用进行系统而深入的研究，从而能更有效的利用它们。（2）本课题研究的主要内容①分析测定目前秦岭水泥所接触到的各种工业废渣(如煤矸石、炉底渣、矿渣等)的性能;②试验各种工业废渣与熟料配合磨制水泥的性能;③研究各种工业废渣与秦岭水泥熟料最佳匹配的种类、产量和配比，从而用近可能少的熟料磨制出性能优良的水泥;④分析水泥工业利用工业废渣的经济效益和社会效益。河南城建学院毕业论文复合水泥的性能特点及研究现状PAGE14

2复合水泥的性能特点及研究现状生产复合水泥，可以节省40%的燃料，在最佳掺量下可得到高标号水泥及其它技术性能优良的水泥，而且水泥性能得到了改善，提高了水泥产量，降低了成本，还处理了大量废渣。选用粉煤灰及矿渣作掺合料，高碱性、高活性物质作激发剂，少量熟料来配制复合水泥，可以给水泥技术革新带来新的生命力，还可以弥补矿渣资源不足的问题，满足小水泥生产需求和工程多方面使用要求，以及给小水泥厂找出一条新的出路。复合水泥有很大的发展前途，复合水泥由于其独特的“复合效应”不仅是一种工业废渣高值化的途径，而且还具有显著提高早期强度、整体强度的优点，所以研究复合水泥对水泥工业的可持续发展具有重大意义。2.1复合水泥的定义凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、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。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比计应大于15%，但不超过50%。水泥中允许用不超过来8%的窑灰代替部分混合材料:掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。2.2复合水泥的性能特点（1）对于秦岭水泥而言，复合水泥和普通硅酸盐水泥都采用了相同品质的熟料，但是在掺入混合材的品种和数量上有所不同，而开发复合水泥而言，对熟料质量性能要求更高，成份要求更稳定，生产控制要求更严格，对混合材的选择，搭配都有更高的要求，必须具有严格的质量控制系统和保证体系才能生产出优质的复合水泥（2）复合水泥中掺入的混合材主要有粉煤灰、煤矸石、矿渣，优质粉煤灰由富钙的玻璃珠组成，在水泥混凝土中的作用包括滚珠效应、填充效应和表面水化效应;而矿渣具有最高的潜在胶凝性能，矿渣在水泥中潜在水化活性的发挥基于碱激发和硫酸盐激发的机理，可以改善水泥混凝土中的亚微结构，显著提高了水泥基材料混合性能及激发作用。(3)对于普通水泥而言，掺有粉煤灰的水泥的强度总是低于掺有等量矿渣的水泥的强度。实验研究证明，含C4A3S矿物硅酸盐水泥，当掺有粉煤灰时，各龄强度总是高于含C4A3S的矿物硅酸盐水泥掺加矿渣时的强度。复合水泥己有相应的国家标准确保水泥产品的质量，生产优质产品则是水泥生产企业的宗旨，因熟料成分相应减少，复合水泥的早期强度与普通硅酸盐水泥基本持平，其余性能均无区别，在个别特性方面优于普通硅酸盐水泥。生产合水泥，可以节省40%的燃料，在最佳掺量下可得到高标号水泥及其它技术性能优良的水泥，而且水泥性能得到了改善，提高了水泥产量，降低了成本，还处理了大量废渣。选用粉煤灰及矿渣作掺合料，高碱性、高活性物质作激发剂，少量熟料来配制复合水泥面；一方面复合水泥吃灰量大，另一方面来填补系列水泥的空白，可以给水泥技术革新带来新的生命力，还可以弥补矿渣资源不足，满足小水泥生产需求和工程多方面使用，以及给小水泥厂找出一条新的出路。复合水泥有很大的发展前途，复合水泥的“复合效应”不仅是一种工业废渣高值化的途径，而且还具有显著提高早期强度、整体强度的优点，所以研究复合水泥在物理力学性能上，在宏观和微观上的“复合效应”，对水泥物理化学学科的发展具有重大意义。表2.2为复合水泥与普通硅酸盐水泥的技术性能比较。表2.2复合水泥与普通硅酸盐水泥的技术性能比较水泥品种项目细度（%）≦凝结时间抗折强度抗压强度初凝终凝3d28d3d28dP.O32.510≧45min≦103.55.51632.5P.C32.510≧45min≦102.55.51532.5从表中可看出，复合水泥的目标中规定的3d抗压强度及抗折强度略低于普通硅酸盐水泥，其余指标均相同。但是，复合水泥是用硅酸盐水泥熟料和两种以上工业混合材复合而成，具有早强高、抗折强度高、耐蚀、水化热低、收缩率小等优良性能。可与普通水泥、矿渣水泥同样用于各种建筑，可加快施工进度，特别适合大体积和耐蚀工程。复合水泥水化热比普通硅酸盐水泥下降10%左右，特别有利于大体积混凝土施工，可降低混凝土内部温度，减少温差应力裂缝产生的机会，见表2.3。表2.3复合水泥与普通硅酸盐水泥水化热比较水泥品种水比热（KJ)3d7dPO32.5256274PC32.5237258(6)复合水泥成本低于普通硅酸盐水泥。在市场经济的时代，用户选择产品的原则是相同质量产品，优先选择价格低的产品，由于复合水泥混合材掺量高，粉磨电耗下降，再加上国家对利用工业废渣的优惠政策使水泥厂有降低成本的空间，从而使用户节约了材料费用，得到更大的实惠。2.3我国复合水泥的研究现状在水泥生产时加入混合材，不仅可节约熟料及相关的资源与能源，提高了水泥产量，降低了水泥成本，大量利用工业废渣可减少环境的污染;同时混合材也可改善水泥的某些性能，如降低水化热、提高耐久性能等。我国通用水泥标准中允许掺混合材已有近40年的历史，目前掺混合材的硅酸盐水泥在国外也越来越多。例如在欧共体国家中，掺加混合材水泥的产量己占其总产量的一半。通过实验证明，采用两种或两种以上混合材，复掺较单掺时能明显改善水泥的性能。当然这不是各类混合材料简单的混合，而是有意识地取长补短，产生单一混合材料所没有的优良效果。为将这些成果用于水泥生产，我国制定了GB12958-1999《复合硅酸盐水泥》国家标准[8]，使我国由原先的五大通用水泥增加至六种，该标准规定:凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材、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)。混合材总掺量按重量百分比应大于巧%，不超过50%，并允许水泥中用不超过8%的窑灰代替部分混合材。该标准实施五年多来，我国水泥工业界已逐渐认识到复合水泥的优越性，在该水泥的研究、生产方面有了较大的发展，获得了良好的经济效益与社会效益。2.3.1我国复合水泥的品种我国出现了多种体系的复合水泥，不仅有传统混合材生产的复合水泥，也有新开辟混合材的复合水泥。传统的混合材为高炉矿渣、火山灰、粉煤灰、石灰石、砂岩、窑灰等;新开辟的混合材有粒化铁炉渣、精炼铬铁渣、增钙液态渣、磷渣、钦渣等。上述混合材在使用方面己制订了相应的标准，属于GB12958-91中“规定的混合材”，可以按照有关规定使用，以复合水泥所掺加混合材分类，有以下几种:(l)含矿渣的复合水泥粒化高炉矿渣在我国早已成为一种重要的水泥原料，由于其来源分布方面的原因，致使许多地区矿渣资源很紧张，价格较高。为了减少矿渣掺量，降低水泥成本，一些企业采用石灰石、沸石、磷渣、粉煤灰、钢渣、煤矸石等与矿渣双掺或三掺，因而形成了以矿渣为主要混合材的系列复合水泥。渣、石灰石复合水泥据李东旭等人的研究[9]，矿渣与石灰石双掺后，其3d抗压强度高于两者中任一种单掺时的强度。总掺量为20%~50%时，复合水泥的抗压强度随石灰石掺量增加而降低。当石灰石掺量控制在10%以内时，不会改变原矿渣水泥的性能。中国水泥厂用矿渣(23%±3%)、石灰石(5%~9%)、窑灰(3%±1%)三掺，生产出了28d抗压强度高于52.SMPa的复合水泥。济南水泥厂以矿渣(28%)与石灰石为混合材生产复合水泥，石灰石掺量为12%~15%，其早期强度优于矿渣水泥，初凝时间也较理想;以矿渣、石灰石、粉煤灰三掺时，粉煤灰不宜超过3%的掺加量，否则早期强度偏低，凝结时间也延长了。②矿渣、煤矸石复合水泥邯郸水泥厂将矿渣、煤矸石作为混合材生产复合水泥，并用窑灰部分代替矿渣，复合水泥性能全部达到标准中425号复合水泥的各项技术要求。该厂的混合材掺量为矿渣25%~27%，煤矸石8.5%~12.5%，窑灰5%，水泥28d抗压强度可达到51MPa以上。煤矸石中的基本组分是含水硅酸盐的粘土矿物、高岭石或多水高岭石，其中碳质页岩约占40%~50%，经自燃后活性氧化硅、活性氧化铝总量占69%~85%，活性较高。陕西省耀县水泥厂特种水泥分厂用巧%矿渣、15%煤矸石(没有自燃)双掺，生产出的复合水泥性能也较好，28d抗压强度可达到50MPa以上。③矿渣、磷渣复合水泥磷渣是电炉升华制磷的副产物，经过水淬后含有80%以上的玻璃体，主要矿物是α-CS(假硅灰石)、β-C2S、C12A7、C3S2(钙硅石)、C3S2.CaF2(枪晶石)等，具有与矿渣相接近的水化活性。青岛水泥厂在生产复合水泥时发现，磷渣掺量达到25%的情况下，其水泥性能与矿渣水泥性能相似，在不改变生产工艺的情况下，完全可以生产32.5R水泥，其它各项指标均符合标准规定。磷渣超过25%后，水泥凝结时间延长，3d、7d强度随磷渣掺量增加而显著下降，28d强度则下降幅度较小，如采用激发剂则可改善此种情况。④矿渣、沸石复合水泥沸石是我国常用的一种天然火山灰质混合材，湖北省黄石市第二水泥厂用矿渣25%、沸石10%双掺，可生产出425号复合水泥，但沸石掺量不益过多。例如，芦令超等人[l1]用矿渣10%~20%、沸石30%~40%进行了双掺试验研究，发现加入大量沸石会导致复合水泥早期、后期强度下降幅度较大的现象。使用复合激发剂后，可减小强度降低的幅度。李东旭等人[l2]的研究表明，不用激发剂时，固定矿渣、沸石总掺量为40%，强度随沸石掺加量的增加而下降。当加入激发剂时，3d、7d强度有所提高。不论有无激发剂加入，复合水泥中以沸石掺量10%时强度最好。⑤其它含矿渣的复合水泥金成昌等人[l3]用矿渣、钢渣、粉煤灰、煤渣作混合材，总掺量达到45%以上，激发剂4.5%，制造出的复合水泥28d抗压强度可达到48MPa以上。山东建材学院水泥研究所张德成等人研究用矿渣20%~25%，电厂炉渣15%~20%也可生产出符合标准的425号复合水泥，此项技术已在泰安某水泥厂得到生产应用，并取得了可观的经济效益。其它的例如矿渣、碎砖双掺，矿渣、页岩、石灰石三掺，也取得了很好的效果。(2)硅质渣、铁粉复合水泥硅质渣是化工厂用铝矾土作原料生产硫酸铝时产生的废渣，又称为硫酸铝渣。其主要化学组成为SiO2、A12O3，硫与碱含量很少，XRD分析表明含有大量活性SiO2、Al2O3，单掺时，能提高水泥3d、7d及28d的强度。铁粉是用硫铁矿石生产硫酸时排出的废渣，又称为硫铁矿渣，主要化学组成为Fe2O3、SiO2、A1203等，外观为红色，常用作为水泥生产中的铁质校正原料，单掺试验表明也具有一定的水化活性。临沂第三水泥厂的生产表明，当两者掺量固定为30%时，复合水泥28d抗压强度随硅质渣掺量减少而降低;总掺量为25%时，硅质渣掺15%为最好;总掺量为20%时，硅质渣掺10%为最好。在后两种情况下，复合水泥28d抗压强度均高于纯硅酸盐水泥的强度。硅质渣有一定的促凝作用，可缩短复合水泥的凝结时间。但掺量太多，需水量相应增加。由于铁粉外观为红色，故该复合水泥也呈暗红色，这与习惯上常用的水泥在颜色上不一致，可能在一定范围内影响该水泥的使用。但可以直接用于那些需要红色水泥的场合，如制作水磨石、红底水刷石、地面、花砖等，作为彩色水泥使用，永不褪色。该水泥又称为硫酸铝渣、硫铁矿渣复合水泥。(3)含粉煤灰的复合水泥①粉煤灰、磷渣复合水泥根据张虹等人[15]的研究结果，粉煤灰单掺时不如与磷渣双掺时的效果好。在粉煤灰掺量25%及石膏掺量5%不变的情况下，改变熟料与磷渣的相对掺量，当磷渣掺量小于25%时水泥强度随磷渣掺量增加而增加;当磷渣掺量大于25%时，水泥强度随之降低;混合材总掺量为50%时，磷渣掺25%效果最好。该水泥早期强度高，凝结时间正常，达到了42.5R型水泥的标准，具有良好的抗冻性及抗蚀性。②粉煤灰、煤渣复合水泥峨眉山盐化工业集团公司水泥厂，用粉煤灰、煤渣双掺生产复合水泥。掺入两种混合材，最好比例是1:1，根据多次实验，生产42.5复合水泥时，总混合材最佳掺量是25%左右，最多可以掺到30%，超过30%后水泥抗压强度波动大、无法稳定生产。根据该厂的生产经验，生产复合水泥时，熟料的28d抗压强度至少要高于54MPa;另外水泥细度相对要求更细一些，工厂内控指标应小于5%以下;同时对混合材的烧失量也要严格控制，防止复合水泥的烧失量超过国家标准。③粉煤灰、硅锰渣复合水泥硅锰渣是生产硅锰合金时，用CaO还原后形成的一种副产品，经水淬后成为粒状，结构疏松，外观为浅绿色。岩相分析证实其含C2S在75%以上，其余矿物为尖晶石类矿物及锰酸钙，与粉煤灰双掺可生产42.5复合水泥。辽宁省朝阳二建水泥厂与辽宁省辽阳建材研究所的研究发现，硅锰渣掺量增多可以提高复合水泥的抗折强度。用其配制抹灰砂浆，和易性好，泌水性小，早期强度发展较快。(4)烧粘土、废渣、石灰石复合水泥富平飞跃建材厂研制生产了这种水泥，烧粘土是一种人工火山灰质混合材，含有较多的SiO2、A12O3，这里所用的废渣也是一种含有SiO2、A12O3的人工火山灰材料。根据试验后确定混合材最佳三掺配比为:烧粘土12%~16%，废渣5%~10%，石灰石3%~5%，总掺量20%~31%，该水泥符合国家标准32.5、32.5R型复合水泥的要求，并有部分水泥达到42.5复合水泥的指标要求。石灰石起着提高强度的作用，如果只用烧粘土与废渣双掺，则28d抗压强度低于三掺时的强度值;单掺烧粘土12%~16%时也不如三掺时的效果好。(5)煤矸石、液态渣(或石灰石)复合水泥陕西省耀县水泥厂特种水泥分厂用液态渣15%、煤矸石15%双掺，所生产的复合水泥虽然早期强度较低，但水泥需水量较小，浆体流动度较好，强度增进率较高。该厂采用的液态渣是电厂煤灰经过水冷后形成的半透明玻璃体材料，较为难磨，其主要化学组成为SiO2、Al2O3、Fe2O3飞，而CaO含量很少。用煤矸石20%、石灰石5%双掺，及液态渣20%、石灰石5%双掺，也均可生产42.5R型复合水泥。2.3.2复合水泥的水化机理与耐久性研究(1)复合水泥的水化产物与水化过程为了研究复合水泥的水化机理，研究人员用XRD、DTA测试方法分析了矿渣石灰石复合水泥水化3d、7d、28d的水化产物，发现该复合水泥的水化产物为Ca(OH)2、AFt、AFm、CSH及C4ACH(C3A·CaCO3·H2O即水化碳铝酸钙)，同时还有SiO2。及未反应的CaCO3及C2S。石灰石与矿渣双掺的复合水泥，比石灰石或矿渣单掺的效果好，这可以从下面的分析中得到解释。首先是石灰石易磨性比矿渣好，与矿渣及熟料一同粉磨时，相对磨得更细，这样较细的石灰石粉末可填充到水泥石孔隙中，从而增加了水泥石密实度，减少了孔隙率;二是石灰石可加速熟料中C3S的水化速度，有利于早期强度的发展，Husson及章春梅等人已经证明了随CaCO3伪掺量增加，细度更细而加速C3S的水化。三是石灰石参与水化反应，生成了水化碳铝酸钙，这是一种与钙矾石结构相似的针状晶体，具有一定的强度，但它在形成数量上很有限，对早期强度的贡献也有一定的局限性。四是石灰石与石膏的复合作用，促使碳铝酸钙向硫铝酸钙转化，并促使AFt向AFm转化，提高了水泥石密实度。五是石灰石与矿渣在强度发展上的互补作用，石灰石对早期强度贡献较大，而对后期强度贡献较小，矿渣则正好相反，它在水化初期几乎呈惰性，随着水化反应的进行，它不断地生成水化产物，使后期强度不断增长。研究人员还研究了矿渣、沸石复合水泥的水化机理。沸石的结构中存在许多大小均一的孔道与空腔，在碱性物质作用下可以释放出SiO2、A12O3，并与Ca(OH)2反应生成水化铝酸钙与水化硅酸钙，水化铝酸钙继续与石膏作用生成水化硫铝酸钙。矿渣中CaO含量高，与沸石具有良好的兼容性，因此与矿渣双掺后可增加水泥石中凝胶的数量，但沸石水化速度也较慢。该复合水泥28d的XRD图谱表明，水化28d后沸石构架还未完全解体，没有生成足够的水化产物，故早期强度发展不如单掺矿渣时的情况，但后期强度可超过两者任一种单掺时的强度。矿渣与沸石的互补性还表现为矿渣泌水量较大，而沸石保水性较好，使得水泥水化时能够充分反应，体系均匀性好。所以二者搭配相互补充，有利于改善水泥的性能。李朝林、朱宏军等[14]研究了硅质渣、铁粉复合水泥，通过XRD及SEM分析，得知硅质渣中活性SiO2:吸收了水泥水化产生的Ca(OH)2，生成CSH凝胶，增加了体系中胶凝物质的数量;同时铁粉中Fe203。则生成Fe(OH)3或(Fe，Ca)(0H)3。凝胶及尺寸不一的微晶和晶体，改善了原来Ca(OH)2晶体、AFt晶体与CSH凝胶的比例，使水泥石的结构得到改善而强度提高。(2)耐久性研究eq\o\ac(○,1)抗蚀性研究人员比较了矿渣、石灰石复合水泥与硅酸盐水泥砂浆在3%Na2SO4、3%MgSO4;溶液及人造海水中浸泡28d的强度，发现硅酸盐水泥在三种侵蚀液浸泡后，抗压强度均有所下降，抗折强度略有提高，而复合水泥在三种侵蚀液浸泡后，其抗压、抗折强度均有不同程度的增加，且抗折强度增长较大。另有研究人员将矿渣、钢渣、粉煤灰复合水泥砂浆试体，分别放入清水及3%Na2SO4;溶液中养护1个月、3个月及6个月后，测其强度，发现复合水泥在清水及侵蚀液中浸泡养护后强度也有所提高。上述现象有待于进一步研究和解释。张虹等[15]将硅酸盐水泥、粉煤灰磷渣复合水泥砂浆试体分别放入水中养护14d后再放入6%Na2SO4、6%MgSO4;侵蚀性溶液中养护28d，结果发现复合水泥强度略有增加，而硅酸盐水泥强度则下降。以上结果表明复合水泥的抗蚀性优于硅酸盐水泥，主要是水化物中Ca(OH)2与混合材中有效成分反应生成了水化产物，使Ca(OH)2含量减少，增加了水泥密实度，减小了渗透性。eq\o\ac(○,2)抗冻性矿渣、磷渣复合水泥砂浆试体在18℃水中养护28d，放入冷冻箱中-17℃环境下冷冻6h，再在室温下融6h，如此反复进行20次，再与28d强度比较，发现试体抗压强度提高了5.06%，而抗折强度降低了6.41%，但仍达到32.5R型复合水泥的要求。矿渣、钢渣、粉煤灰复合水泥砂浆抗冻性试验表明，冻融循环200次后，复合水泥的强度才略有下降。粉煤灰、磷渣复合水泥砂浆试体在经过冻融循环后，与28d抗压强度相比，抗压强度提高2.65%，抗折强度降低0.23%，均能符合咒.SR型水泥的要求。方荣利等[l7]对矿渣、钢渣、石灰、磷渣复合水泥的冻融性试验表明，冻融循环超过200次后，抗压强度下降1.6%，抗折强度下降2.1%;300次后抗压强度下降4%，抗折强度下降5%，但仍符合标准要求。eq\o\ac(○,3)碱集料反应研究人员采用快速法测定了掺入激发剂的矿渣磷渣复合水泥与集料间的相互作用，并与硅酸盐水泥作了对比，发现虽然复合水泥中加入激发剂而使碱量升高，但碱集料反应后的膨胀值仍小于硅酸盐水泥的相应值。这是因为激发剂中的碱与矿渣、磷渣反应，生成了不溶性、含碱的沸石类矿物，减少了游离碱的存在，因而减小了碱集料反应引起的危害。复合水泥中不加激发剂(或加入不含碱的激发剂)，则整个体系中由于混合材掺量较大而导致碱度降低了，减轻碱集料反应的程度理应更显著。粉煤灰、天然火山灰等材料对碱集料的抑制机理表现为，这些高硅材料在水化时释放大量的(SiO4)4-，它们成为争夺介质中碱离子的关键角色，从而避免碱与集料中SiO2的反应。但应注意，粉煤灰含碱量往往都很高，而且易于溶出，不可低估。研究人员用矿渣、钢渣、石灰石、粉煤灰、磷渣复合水泥，做成混凝土后测定了有关性能，结果列于表2-4。表2-4复合水泥混凝土性能混凝土标号碳化系数抗冻融系数250次循环收缩性（mm/m)3d7d28d3501.011.000.980.960.404001.021.010.990.970.39复合水泥混凝土的抗开裂性、耐磨性、早期强度对热处理的适应性、泌水性等，目前还未见研究文献报导。由于复合水泥的历史较短，因此复合水泥耐久性研究方面还有许多工作要做，随着时间的延长，这些性能的研究将逐渐开展起来。2.3.3存在的问题(1)混合材的选择与搭配复合水泥国家标准中要求，启用新开辟的混合材生产复合水泥时，必须经过国家水泥质量监督检验机关充分试验和鉴定，证明它对人体无害、对水泥的性能无害，并制定其相关的技术标准，报省以上主管部门审批后方可启用。但我国许多水泥企业在混合材使用方面显得较乱，一些没有制定使用标准的混合材也己经用于生产水泥。这说明我国水泥生产实践与科学研究方面存在一定的差距。水泥企业在启用新混合材时，一定要慎重对待，要对其长期性能负责。可对混合材料的化学成分、矿物组成、活性状态，对人体的有害成分含量，用该混合材料制备的复合水泥短期、长期物理力学性能、特殊性能及混凝土性能进行试验研究。国家有关部门也应加强新混合材的标准制订工作，以促进复合水泥的发展。在混合材的搭配方面，应注意需水性大的火山灰质混合材与需水性小的混合材相复掺，使水泥的需水量减少，仍保持较好的和易性;提高早期强度的混合材与提高后期强度的混合材相复掺，使水泥的早期强度与后期强度都得到提高;收缩大的混合材与有微膨胀作用的混合材相复掺，使水泥石体积稳定性增加。从总的来说，混合材双掺或三掺比单掺的效果好，但也有一些例外，例如矿渣、磷渣双掺时就不如单掺矿渣效果好，这是因为磷渣从形成机理与物理化学性质而言，属于水淬高炉矿渣类材料，主要晶体矿物是β-C2S、C5A3凡、并含有较多的玻璃体，与矿渣复掺时相当于增加了矿渣含量(相当于高掺矿渣水泥)，因而显示不出优势互补的特点来。粉煤灰、煤渣双掺也不如单掺粉煤灰时的效果，这里因为粉煤灰与煤渣都是煤碳燃烧后的产物，其化学组成相近，双掺时也相当于增加了一种混合材的掺量，也没有优势互补可言。矿渣、沸石双掺不如单掺矿渣时的效果，这是因为沸石在水化28d后其结构还未完全解体，体系中没有生成足够的水化产物，故用沸石代替部分矿渣后会使水泥28d强度降低。当然这些复合水泥还需要再做一些深入的探讨和研究。(2)外加剂问题由于复合水泥中混合材掺量大，使得水泥的凝结时间延长，并降低了早期强度，为了改善这一问题，许多复合水泥中都采用了激发剂，激发剂往往含碱，企业在使用时应特别慎重，掺量也应严格控制。激发剂中不能含有对人体及水泥性能有害的物质，也要兼顾水泥早、后期及长期性能。复合水泥发展很快，外加剂使用将是一种普遍性的问题，国家有关部门应尽快采取措施制定有关规章，用于指导生产。(3)熟料质量、石膏掺量及粉磨细度混合材的使用不仅取决于其自身的性能，也与熟料质量有关，熟料28d抗压强度要大于54MPa，另外质量也要稳定，使生产易于控制。许多立窑水泥厂也具备了上述生产复合水泥的熟料条件。在复合水泥中，石膏不仅起缓凝作用，也对混合材的水化活性有一定的促进，其掺量可以经实验确定在国家标准规定内的最佳范围，不得过多加入。由于增加细度也是改善水泥早期性能的措施之一，所以生产复合水泥的企业相应地注重了水泥的细度。虽然混合材双掺或三掺有助于物料的粉磨，但如果过高地增加细度，势必增加能耗，企业生产时要确定合适的粉磨制度，使细度能满足水泥性能的要求，又能节约能耗。(4)水化机理与长期性能的研究复合水泥的历史只有几年，对其研究还不够深入与系统，要对多种复合水泥的水化产物、过程、水泥石结构、混凝土性能、混合材优势互补机理展开研究，跟踪复合水泥混凝土工程使用情况，积累完善的数据，便于将来的总结与改进。高度重视复合水泥混凝土的长期耐久性能，是我们水泥工作者的责任。复合水泥标准自实施以来，我国已在其生产与研究方面取得了较大进展。不仅出现了众多新体系的复合水泥，而且在其水化机理及性能研究上也取得了较大进展。企业通过生产复合水泥，也取得了很好的经济效益，减少了资源与能源的消耗，这对于维护生态环境非常有利。复合水泥是一种发展很快的新型通用水泥，它适合我国的国情，不论立窑、回转窑，大厂、小厂，干法或湿法工艺均可生产，所以在我国具有很强的生命力。特别是在原材料价格不断上涨的今天，生产复合水泥已成为水泥企业在寻求新产品、降低成本等方面一种良好的选择。但企业在生产复合水泥时应严格执行国家有关标准规定，以保证复合水泥的质量。为了复合水泥的健康发展，企业生产技术人员与科研人员还要做许多深入细致、系统的探讨工作。河南城建学院毕业论文复合水泥的研制PAGE213复合水泥的研制3.1试验室研究过去我国有少数水泥厂可生产复合硅酸盐水泥，其混合材掺量小，产品质量差。如何提高混合材掺量，并保证产品强度在较高等级，是研制复合硅酸盐水泥的关键。通过实验室试验主要优化混合材品种，增加混合材掺量，最大限度节约水泥熟料，使水泥强度达到较高等级。3.1.1试验方案及试验方法标准通过在现有湿法线取熟料样品、与预先准备好的五种混合材:炉底渣、炉渣、煤矸石、矿山石灰石、韩城矿渣等进行搭配，通过小磨进行试验。磨制出的样品按照国家标准对细度、比表面积、凝结时间、安定性和强度等指标进行检验。各项目检验所采用标准介绍如下:(l)氧化镁、三氧化硫和碱含量:按GB/T176进行。(2)细度:按GB/Tl345进行。(3)凝结时间和安定性:按GB/T1346进行。(4)压蒸安定性:按GBfT750进行。(5)强度:按GB/T17671进行。3.1.2试验(1)样品准备及配比方案试验采用公司湿法线熟料，与预选出的五种混合材:炉底渣(发电厂排放)、炉渣(料渣)、煤矸石、矿山石灰石、韩城矿渣进行搭配，通过小磨进行试验，主要研究混合材品种、掺加方式、比例和掺量等因素对水泥性能的影响，各种主要原材料化学成分见表3.1。表3.1主要原材料化学成分(wt%)名称LOSSSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2O合计熟料22.5021.095.564.0265.171.871.1598.85煤矸石13.6231.4214.563.8327.154.833.490.9599.94炉底渣3.8647.2126.638.829.980.920.4897.90料渣1.0745.4644.463.641.520.870.200.7797.44石膏9.0236.591.0450.080.2298.67(2)试验结果及分析eq\o\ac(○,a)混合料种类及掺量对标准稠度用水量的影响各系列均随混合料掺量的增加其标准稠度用水量增大，增大幅度为：料渣＜煤矸石＜炉底渣。EQ\o\ac(○,b)三掺混合材种类及掺量对凝结时间的影响随混合材总掺量的增加，初凝和终凝时间有所延长，炉底渣的影响最大，其次是料渣，变化幅度为:煤矸石<料渣<炉底渣。EQ\o\ac(○,c)双掺混合材种类及掺量对强度的影响三天抗折强度下降幅度为:煤矸石<料渣<炉底渣;二十八抗折强度下降幅度为:煤矸石<料渣<炉底渣;九十天抗折强度下降幅度为:炉底渣<料渣<煤矸石。河南城建学院毕业论文经济效益及社会效益分析4经济效益及社会效益分析4.1P.O及P.C水泥砼成本比较普通砼成本分析:P.c32.5比P.032.5R水泥配制成的普通硷每1扩要降低成本10.64元。对于一个年规模在10万m3的商混站则年降低成本106.4万元，其经济效益十分可观。4.2社会效益分析中国水泥混凝土工业是在国家经济实力不强、资金严重短缺、为满足工农业生产的急需，由地方或企业以少量投资，土法上马、因陋就简建立起来的，很少或者没有考虑环境保护与可持续发展问题。近50年来，其技术水平虽然得到一定程度的提高，但一直没能走出“三高(高消耗、高能耗、高污染)”粗放型模式。2004年我国水泥产量达到9亿吨，熟料产量约6亿吨;预计2010年我国水泥产量将达到10亿吨，熟料产量约7亿吨，需要消耗标准煤1.05亿吨、石灰石7.9亿吨、粘土1.26亿吨。而我国石灰石矿物储量仅有约450亿吨，可开采利用的约250亿吨，依据目前的技术经济情况，每年生产水泥就要消耗大约7亿吨石灰石，假定石灰石只用于生产水泥，35年之后中国水泥生产也将难以为继。这还是依据全国总的储采比来计算的，如果考虑地区间储采比的不平衡性，许多地区在不远的将来，就会面临石灰石资源枯竭的危机。水泥工业煤炭消耗量约占全年原煤生产总量的8.5%，而我国煤炭储采比已经不足百年。水泥工业企业是造成温室效应的CO2和形成酸雨的SO2及其NOx的排放大户。目前水泥生产粉尘排放量占全国工业生产粉尘排放量的27.1%，二氧化碳排放量占全国工业生产二氧化碳排放量的21.8%，二氧化硫排放量占全国工业生产二氧化硫排放量的4.85%。随着各项建设的飞速发展，每年将大量的废旧水泥混凝土汇入建筑的垃圾中，日积月累，它们将大量、大面积积沉，造成潜在的灰色污染。它们不能融汇到土壤中去，不能有效地改良利用，不能在上面种植。尽管这些混凝土垃圾被认为对人无毒无害，但大量的堆积、存在，同样影响我们自然的生存环境。从1956年5月毛泽东主席办公室批转了余德新写给主席的信开始，中国散装水泥推广工作己经进行了40多年，各级政府都建立了相应的机构，但散装水泥占水泥总产量的比例(散装率)仅20%左右，距发达国家的90%以上散装率还有极大的差距。商品混凝土的发展与发达国家相比也还处于起步阶段。如果这种“三高”粗放型上生产模式不能尽快得到改变，也许等不到我们追赶上发达国家的水平，中国水泥混凝土行业就已经陷入不可持续的困境，到时候不仅仅是一个行业的危机，而水泥混凝土作为基本建设使用最普遍和关键的材料，据2000年Lafarge等十大跨国水泥集团公司委托美国Battelle研究院就全球水泥工业可持续发展课题的研究，今后相当长一段时间都难以找到新的胶凝材料可以替代，整个国家经济体系的可持续发展都可能因此受到影响。按照循环经济理论改造我们的水泥混凝土传统生产方式，是水泥混凝土行业实现可持续发展的必然的战略选择。生产工业废渣较大掺量的复合水泥是发展循环经济的一个方面，可降低环境负荷，为实现生态化生产做出贡献，具有巨大的社会效益:(l)减少对石灰石资源和煤炭资源的消耗。这是循环经济“减量化(Reduce)”原则对“水泥混凝土循环生产系统”的必然要求。减量化原则要求用较少的原料和能源投入来达到既定的生产目的，在经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。在水泥混凝土生产中，减量化原则就表现为要求尽量减少对石灰石资源和煤炭资源的消耗。根据2000年的资料，中国水泥工业生产方式中，新型干法占20%，立窑占70%，其它占10%。水泥产量约6.0亿吨，其中熟料约42亿吨。水泥品种以普通水泥、复合水泥、矿渣水泥为主。产品质量，其中立窑熟料强度3d2432MPa、28d42~50MPa;旋窑熟料3d26~30MPa、28d45~53MPa;水泥32.5级75%，42.5级20%，其它5%;混合材掺入量在10~35%左右，按品种不同变化。资源消耗约1吨石灰石/吨水泥，157kg标煤/kg.cl(平均热耗1100×4.18KJ/kg.cl)，平均电耗105kwh/T水泥。正视水泥生产的现状，从材料学角度出发，设计和制备低热耗低排放高标号熟料，将工业废渣功能化，在水泥混凝土生产过程中少用熟料多用工业废渣生产复合水泥，同时应用节电技术，使得水泥工业低环境负荷生产进而达到环境友好型产业之目的，是水泥混凝土行业贯彻减量化原则的重要途径。(2)减少污染物的排放。也是减量化原则的基本要求。仍然依据2000年的资料，中国水泥工业生产环节粉尘年排放1200万吨(2.0%排放量)、废气排放co:42亿吨(1TCO2/T熟料)、SOx100万吨(0.24kgSOx/T熟料)、Nox63万吨(0.15kgN0x/T熟料)，噪声主要集中在磨房及风机房，均数约105～120dB(A)，距离厂界处80dB(A)、离三类区60dB(A)的要求甚远。其中粉尘排放和噪声污染可以从技术装备投入解决，而资源能源消耗及CO2排放则应主要从材料学角度出发加以解决(其中相应的工艺设备配置不可少)。利用有效减轻环境负荷的潜能(利用工业废渣)，使得水泥工业生产成为环境友好产业是可能的。(3)吸纳工业废弃物和生活垃圾。水泥混凝土行业可以大量利用工业废渣作掺和料(混合材)，抵消工业废渣对环境产生的恶劣影响，有效地减轻了环境负荷。如果进一步运用现代科