道路水泥生产制备工艺

道路水泥生产制备工艺1道路水泥概述筑路材料有水泥混凝土、沥青混凝土和沙石材料等几大类。从路面的技术质量性能来看，水泥混凝土路面最优，它承载力大，抗油类侵蚀好，路面阻力小，使用寿命长，且维护简单、费用低，虽然一次性投资较高，但综合效益高，已被人们广泛使用。由于水泥混凝土路面要承受高速高载车辆反复的冲击、震动和摩擦作用，要承受各种恶劣气候和夏季高温和暴雨的骤冷、冬季的冷融循环，路面和路基由温差造成的膨胀应力等，这些不利因素都会造成路面损坏，使耐久度下降。2道路水泥的主要技术特性2.1强度对道路水泥混凝土而言，所收的外力主要是载重机动车辆的震动和冲击载荷，而非一般的静压力，这使得混凝土的破坏形式主要是弯曲破坏，因此对道路水泥的抗折特性要求特别高。要求水泥具有早强特性，目的在于加快施工速度，缩短建设周期，保证路面质量。国家标准（GB13693-2005）将道路硅酸盐水泥划分为32.5、42.5、52.5三个等级，水泥的强度等级按规定龄期的抗压和抗折强度划分，各龄期的抗压强度和抗折强度不应低于下表的数值。水泥的等级与各龄期强度强度等级抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）3d28d3d28d32.53.56.516.032.542.54.07.021.042.552.55.07.526.052.5由表中数据抗压看出，道路水泥3d的强度指标与同强度等级R型硅酸盐水泥相当，而28d的抗折强度值则较同强度等级普通硅酸盐水泥更高，这对提高混凝土质量、降低消耗具有重要的意义。2.2耐磨性道路水泥混凝土在使用过程中，承受的另一重要外力作用是各种车辆荷载千百万次反复的摩擦作用。若水泥的耐磨性不好，路面将在很短时间内磨耗露石，甚至损坏，因此道路水泥必须具有良好的耐磨性。国家标准规定，道路水泥的耐磨性指标按JC/T4212004标准方法测定其磨损量，要求28d磨耗量应不大于3.00kg/m。作为横向比较，不同道路水泥的耐磨性能优劣可以用磨耗率（%）表示。2.3干缩形变性能水泥混凝土道路直接暴露于自然环境中，各种引起物体热胀冷缩和干缩湿胀的条件都会对其产生作用，如果其胀缩程度过大，就会因荷载传递不畅而产生破坏性应力并损坏路面，所以要求道路水泥的胀缩率应尽量小。国家标准主要考核的是干缩性能，以干缩率表示，按水泥胶砂干缩试验方法（JC/T603-2004）检测，要求水泥28d干缩率不大于0.10%。这一指标与普通硅酸盐水泥相比，平均降低程度在10%以上。道路硅酸盐水泥较强的抗干缩变形性能，可以减少由膨胀应力造成的内部裂缝，修筑时可以减少预留收缩缝的数量，提高路面耐久性和平稳性。2.4抗冻和抗硫酸盐侵蚀性道路水泥混凝土必须承受各种自然环境条件，尤其是某些典型的恶劣条件，如北方高寒地区严冬的抗融循环和一些沿海及高硫酸盐侵蚀地区的硫酸盐侵蚀等。道路水泥的抗蚀系数比普通硅酸盐水泥平均高出15%20%，对环境的侵蚀性介质具有较强的抵抗能力，使水泥混凝土路面耐久性良好。3道路水泥生产技术3.1孰料矿物组成道路水泥的熟料矿物组成是决定其技术性能的本质因素，国内外研究者对各种主要矿物的影响进行了广泛的研究，力求获得最佳的矿物组成范围。（1）C2S和C3S：对于硅酸盐熟料，C3S是提供强度的主要组分。C3S不仅强度高，而且水化硬化快，常规生产都倾向尽量提高C3S含量。但C3S又存在水化热高，脆性系数（28d抗压强度/28d抗折强度）大，抗裂性能不佳的弊病；C2S则显示出水化硬化较慢，早期强度较低，水化热低，脆性较小，抗折强度较高的特点。因而过分追求C3S含量是否适合于道路水泥高抗折、高耐磨、抗收缩、抗冲击、耐腐蚀的特殊性能要求是值得商榷的。C3S含量不宜低于50%。若C3S含量过低，早期强度会偏低，直接影响施工速度，且C2S相对太多时同样会增加水泥干缩率，损害混凝土路面的耐久性；C3S含量过高，水泥脆性大，对于路面的抗冲击韧性显然不利，且生产中料子难烧，能耗高，质量也难控制。（2）C3A和C4AF：C3A水化很快，水化热高，尤其是其干缩变形率高，显然其含量高对道路水泥的抗干缩要求十分不利。此外C3A还会降低水泥的抗硫酸盐侵蚀性，故对C3A含量必须严格限制。我国规定，熟料中C3A含量不得大于5%，但也要注意C3A过低可能造成凝结时间延长、施工不便的问题。与其他熟料矿物相比，C4AF脆性系数和体积收缩率均最低，对道路水泥的耐磨性和抗冲击韧性的贡献最大。因此， C4AF对道路水泥的有关技术性能的改善和提高具有独特的作用，在熟料组成中适当增加铁含量十分必要，实际生产中含量一般控制在16%22%。（3）f-CaO：f-CaO是水泥生产中不希望出现的有害组分，主要危害是水化滞后，在硬化水泥石中继续水化，从而引起体积膨胀，形成局部膨胀应力，使水泥抗拉、抗折强度下降，严重时会造成水泥安定性不良。根据道路水泥的特性要求，规定：悬窑生产不得大于0.1%，立窑生产不得大于1.8%。3.2石膏及水泥粉末细度（1）石膏：水泥生产中，石膏作为缓凝剂是不可缺少的。对于水泥的调凝，采用二水石膏、硬石膏或两者适量搭配的混合石膏均能得到满意效果，在道路水泥生产中，可以用硬石膏代替二水石膏，并且石膏掺量的最高限量不能超过3.5%（2）水泥粉磨细度：一般而言，增加水泥的粉磨细度能提高其水化速度和水泥的强度，特别是早期强度也会相应提高。但水泥细度的增加同时也会引起标准稠度和水泥干缩率的增大，尤其是细度增大至一定程度时，干缩率大幅上升，使水泥石容易产生细微裂缝。在实际生产中，道路水泥细度常控制在300320/kg，或0.08mm方孔筛筛余5%10%。3.3生产工艺特点（1）精选原材料生产道路水泥的各种原材料与通用硅酸盐水泥基本相同，由于其熟料具有特定的矿物组成范围，所以要求原料化学成分比较稳定，以避免化学成分波动过大，影响正常生产。（2）合理配料，稳定生料成分国内外生产实践表明，道路硅酸盐水泥的配料方案具有较典型的高铁、高饱和比特点。控制范围为：KH=0.900.02 IM=0.90.1 SM=1.70.1由于饱和比较高，熟料的f-CaO限量又较通用水泥低得多，故对水泥生料成分的均匀与稳定要求更好，要严格控制生料的细度和入窑碳酸钙滴定值的合格率。（3）煅烧操作要领：对于回转窑：强调生料的预热，宜适当提高窑尾温度，并在控制风、煤稳定的前提下，实施小料量、快窑速的所谓“中长火焰，薄料快烧”的煅烧方法，使熟料结粒均齐细小，立升重稳定。对于立窑：一般为小料球全黑生料浅暗火操作法，生料球控制在510mm粒径范围，湿料层厚度3050cm，避免明火出现；这种方法容易判断底火位置和窑况，便于操作和调整，热利用率较高。4道路水泥生产和应用4.1应用适用于不同等级的公路，尤其是高速公路路面和机场跑道以及其他各种水泥混凝土板面工程。道路水泥施工性能优良，按正常配比配制的混凝土不仅凝结正常，早期强度高，而且和易性好，不离析，不泌水，适合各种施工机械，对不同施工方法均能很好地适应，施工速度快。4.2新型复合道路水泥（1）钢渣道路水泥钢渣道路水泥是以后期转炉钢渣为主要原料，配以少量硅酸盐水泥熟料、适量沸石、二水石膏及少量增强外加剂组合而成。最优配比为：钢渣沸石二水石膏熟料增强剂=40 34 5 20 1钢渣使用前需经过一定的预处理：一是进行蒸养。消解组成中的游离石灰，使其含量降至4.0%以下；二是进行磁选除铁，再磨细至0.08mm筛筛余6%左右，与其他组分混合。（2）高抗折复合道