水泥的应用及发展现状

1、水泥的应用及发展现状宁夏大学资源环境学院房地产经营管理专业 2011级刘强 12011244910摘要我国是水泥工业大国， 自1986年以来我国水泥年产量一直居于世界首位，大规模的基础设施建设，尤其是多年来一系列国家重大工程的实施，极大的促进水泥工业发展。然而我国水泥工业发展模式还很粗放，存在极大的资源浪费， 也带来不少经济、社会和环境问题。对于工程基建尤其是水泥科研人员，掌握水泥的品种、应用以及发展现状，将节能、低碳的发展要求与水泥品种研发相结合，有助于改变长期以生态环境为代价的经济建设过程中产生 的工业垃圾，变废为宝，为我国经济社会可持续发展做出必要的贡献。、关键字：水泥工业应用现状可持续

2、【正文】1.水泥的品种：水泥是一种呈粉末状态的矿物胶凝材料，与水拌合后，经水化反应能由可塑性浆体变成坚硬的石状体， 并能将散粒状材料胶结成为整体。 水泥浆体不但能在 空气中硬化，还能更好地在水中硬化， 保持并继续发展其强度。 故水泥是一种水硬性胶凝材 料。下面介绍两种水泥的分类方法：(1)按水泥中的主要矿物组成分类硅酸盐系列水泥、铝酸盐系列水泥、硫酸盐系列水泥、氟铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等。(2)按性能和用途分类通用水泥(也称一般水泥)：主要品种有硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥、 矿渣硅酸盐水泥、 火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。专用水泥：指有专门用途的水泥，如大坝水泥、油

3、井水泥、砌筑水泥和道路水泥等。特性水泥：指某种性能比较突出的水泥，如快硬高强水泥、膨胀水泥、自应力水泥、耐火水泥、耐酸水泥、抗硫酸盐水泥、白色水泥等。专用水泥与特性水泥又可通称为特种水泥。建筑工程中使用最多的水泥为硅酸盐类水泥，属于通用水泥。2水泥的应用：(1)硅酸盐水泥的适用范围：适用于地上、地下和水中重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程；适用于要求早期强度高和冬期施工的混凝土工程；适用于严寒地区遭受反复冻融的混凝土工程；适合用于空气中二氧化碳浓度较高的环境，如铸造车间；不宜用于受流动的和有压力的软水作用的混凝土工程；不宜用于受海水及其他腐蚀性介质作用的混凝土工程；不得用于大体积混凝土；

4、 不得用于耐热混凝土工程； 可用于干燥环境下的混凝土工程；可用于地面和道路工程。(2)普通硅酸盐水泥的适用范围：普通硅酸盐水泥适用于地上、地下、水中的不受侵蚀性 水作用的混凝土工程； 适用于配置高强度等级混凝土及早强工程；不适用于大体积混凝土工程、冬期施工工程及高温环境的工程。(3)矿渣硅酸盐水泥的适用范围：适用于受溶出性侵蚀，以及硫酸盐、镁盐腐蚀的混凝土工 程；适用于大体积混凝土工程；适用于受热的混凝土工程， 若掺入耐火砖粉等材料可制成耐更高温度的混凝土。不宜用于早期强度要求高的混凝土，如现浇混凝土、冬期施工混凝土等；不宜用于严寒地区水位升降范围内的混凝土工程及有耐磨要求的混凝土工程；不适合

5、处于二氧化碳浓度高的环境(如铸造车间)中的混凝土工程；不宜用于要求抗渗的混凝土工程和受冻 融干湿交替作用的混凝土工程；(4)火山灰质硅酸盐水泥的适用范围：适用于要求抗渗的水中混凝土；适用于大体积混凝土工程；适用于受溶出性侵蚀以及硫酸盐、镁盐腐蚀的混凝土工程；不适用于干燥或干湿交替环境下的混凝土以及有耐磨要求的混凝土；不宜用于早期强度要求高的混凝土，如现浇混凝土、冬期施工混凝土等； 不宜用于严寒地区水位升降范围内的混凝土工程及有耐磨要求的混 凝土工程；不适合处于二氧化碳浓度高的环境(如铸造车间)中的混凝土工程。(5)粉煤灰硅酸盐水泥的适用范围：适用于受溶出性侵蚀以及硫酸盐、镁盐腐蚀的混凝土工程；

6、适用于大体积混凝土工程；不宜用于早期强度要求高的混凝土，如现浇混凝土、冬期施工混凝土等；不宜用于严寒地区水位升降范围内的混凝土工程及有耐磨要求的混凝土工程； 不适合处于二氧化碳浓度高的环境 (如铸造车间)中的混凝土工程。(6)白色及彩色硅酸盐水泥的适用范围：主要用于建筑装修的砂浆、混凝土，如人造大理 石、水磨石、斩假石等。(7)快硬硅酸盐水泥的适用范围：适用于早强、高强混凝土工程以及紧急抢修工程和冬期施 工等工程；不得用于大体积混凝土工程和与腐蚀介质接触的混凝土工程。(8)道路硅酸盐水泥的适用范围：用于道路施施工工程。(9)高铝水泥的适用范围：适用于紧急抢修工程和早期强度要求高的特殊工程；不宜

7、用于 大体积混凝土工程；可作为耐热混凝土的胶结材料。(10)硫铝酸盐水泥的适用范围：用于玻璃纤维增强水泥制品，可防止玻璃纤维腐蚀；主要 用来配制结构节点或抗渗用的砂浆或混凝土；还可配制自应力混凝土，如钢筋混凝土压力管。(11)膨胀水泥的适用范围： 硅酸盐膨胀水泥：用作防水层及防水混凝土；加固地脚螺栓等结构、浇灌机器座；用作修补或接缝工程； 不可使用于有硫酸盐侵蚀性介质工程中。硅酸盐自应力水泥：用于制造自应力钢筋(或钢丝网)混凝土压力管；各种管接头衔接的粘结 剂。(12)大坝水泥的适用范围：三种大坝水泥都适用于要求水化热较低和大体积的混凝土工程； 硅酸盐大坝水泥与普通大坝水泥更适用于有抗冻性与耐

8、磨性要求的水中大体积混凝土工程 及构件的表层结构，矿渣大坝水泥更适用于水下工程及大体积混凝土工程的内部结构。3水泥的发展现状3.1 工程水泥性能改进这类研究主要方向是改善现有水泥的质量和技术性能指标、解决工程中出现的问题。防水水泥：这种称作 阿卡法尔特”的水泥，是日本为防止地铁隧道壁面渗漏地下水而开发的，系在普通水泥中掺入沥青乳剂，并加入用于纸尿布吸水剂的聚合物制成。它最适合砌筑隧道壁作增强材料兼防水材料用，固化后具有人类指甲般的弹性，不易产生裂缝，而且在水中也能不变形地硬化，不会对地下水产生污染。玻璃水泥：俄罗斯研制出一种奇异的高强度玻璃水泥。这种水泥中掺有一种篁铁玻璃纤维。它主要用在修筑大

9、型建筑物时， 不用加钢筋，即可达到与通常的钢筋混凝土同样的坚固程度。俄罗斯目前用这种玻璃水泥制作活动围墙、屏风、天花板，起到了美丽神奇的妙效。加糖水泥：前苏联建筑科学院研制成功的这种新奇水泥，系在水泥原料中掺入榨糖的下脚料和蔗糖一同烧结而成。 它的强度特别高，是普通水泥的5倍，非常适用于承受大重量的混凝 土基础。球粒水泥：日本研究人员发现，普通水泥微粒长约2030微米，呈三角形或方形等形状。送入研磨机研磨只能使微粒数量增加，不能改变形状，而将其送到高速气流中任水泥微粒相互撞击、摩擦，则可磨掉棱角而制得球粒水泥。用球粒水泥制备混凝土，因其微粒像轴承一样易旋转，流动性增强，不仅节约用水，且强度要比

10、使用普通水泥高30%-50%。长效水泥：日本一家公司经研究证实， 有机填料能大大减少水泥结构的裂纹， 其中乙二醇酯 的衍生物和氨基醇的效果最好。含乙二醇的化合物可防止气泡的产生， 而在水泥中掺加氨基 醇则能生成防锈的吸收层， 使用这种填料水泥的建筑物， 至少能使用500年，比一般水泥结 构高出45倍。耐海水水泥：它由日本研制，是在混有SiO2。细粉的硅酸盐水泥中加入酸性磷酸铝而制成的，二者的重量比为100: (0. 15),当这种水泥混有 40%50%SiO2。细粉和酸性磷酸铝0. 5%时，用100份这种水泥与40份砂、50份水混合均匀，经成型硬化为试块，在海水 中浸泡8星期后，其尺寸变化只相

11、当于用硅酸盐水泥同砂、水混合均匀制成试块的1/4。米糖水泥：美国一水泥厂利用米糖作原料，经过自燃炉加温一生成非晶态硅灰一气灰分离一硅灰分离一硅灰粉碎一加入高炉矿渣、沸石一混合设备一产品等工艺过程，将米糖中所含20%的灰分提炼出来而制成硅灰水泥。这种高级耐酸水泥强度高、凝固速度快，在10%盐酸溶液中浸泡一年也不会变质。3.2 特殊性能水泥的开发在水泥的现有功能中再加上其他功能，为实现某些特殊的建设目的提供可能。自愈水泥：自愈水泥内掺一些粘性流体并由一些多孔的纤维包裹，一旦水泥裂缝，纤维外包装也破裂，将混合物放出，填补裂缝。该水泥还包含一种防护性药剂，因为用来回固的钢筋会由于盐分和污水的腐蚀而生锈

12、。用这种纤维将钢筋包起来，可防止碎中的钢筋腐蚀。这种水泥可应用于重点工程，因其只产生微小裂缝， 可避免更大的灾害性断裂， 在应用中可提高建筑物的安全系数。的启示，研制出这样，铺出来的防噪声水泥：奥地利科学家受隔音室多孔板的启示，研制出一种多孔水泥。一种多孔水泥。这是在水泥中拌以石灰石或砾石等料，再加些化学阻滞剂。路面可以吃掉公路上的噪音。另外突出的颗粒路面反光小，颜色与环境较和谐，视觉舒适, 不污染环境。导热水泥：加拿大研制出一种具有热传导性能的水泥。这是在水泥浆中加入非金属传导粒 子和纤维，通上电以后，水泥变热。这种水泥可用于铺设寒冷地区住宅周围的路面、机场道 路，建造民房和热力储藏系统。导

13、电水泥：俄罗斯一家钢筋水泥研究所发明了一种廉价而通用的屏蔽材料一一炭水泥。为了使水泥能导电，在水泥中添加了有导电性能的无烟煤或焦炭粉末。用这种水泥建造楼房， 使楼房本身就成为一个屏障，并且比金属屏障更加安全可靠。制作导电水泥时，要注意其有很高的反射系数，造成室内电磁波能量级很高。为保护工作人员和灵敏仪器，他们又发明了更理想的导电水泥，既能很好地吸收电磁辐射，又具有很低的反射系数。 它的研制成功可使电磁防护费用减少到原来的 1%。导电水泥不仅可用来建造新型厂房，也可用作防护涂层。由 于导电水泥在有电流通过时会发热，这样的发热既安全又不会引起燃烧，因此，可用其建造热交换器、干燥室、不结冰的机场跑道

14、、人行道和楼梯，以及建造带有暖墙的住房。贮热水泥：这是一种多孔泡沫水泥，具有重量特轻、比重小于水、强度很高等特点。在高层 建筑中使用它无需打桩， 利于加快建设进度， 并可在白天贮存太阳光的热量，晚上再慢慢地放出热量，因而是一种建造太阳能房屋的材料。3.3 具有生态保护功效的水泥人类在生产建设过程中使用了大量的资源，也产生了大量的垃圾， 对生态环境造成了很多不可逆转的危害，如何利用废料生产具有使用价值的水泥，是一个重要的研究方向。吸水水泥：日本鹿岛建设公司研制出具有吸水功能的水泥。使用这种水泥混合而成的混凝土。其表面可自然生长出植物。一般混凝土为防止内部钢筋腐蚀，仅能吸收其重量3%的水分，而这种

15、吸水水泥因为掺有植物纤维，其重量不仅减轻了30%,并且最多可能吸收占其重量35%的水分。另外，这种水泥并不因吸有大量水分而使其强度下降。这种水泥由于 表面长有植物，可制成各种混凝土，用来制造河川、海洋的防波堤，这样可有效地保持水边 生态；若用于城市大楼屋顶或墙壁，则可缓和温室效应， 有助于城市绿化； 还可在水泥上面种菜、种树；在沙漠地区，用来种树是最好的土壤”；还可任意做成蜂窝状，放在海中，为鱼类和溪流生物安家； 还可安放在树上，为鸟儿筑巢。这种巢穴，最大的优点是，不怕腐蚀， 耐tWj温、抗冻。垃圾水泥：日本太平洋水泥公司研究出一种生态水泥。其原料是城市垃圾和石灰石， 用0.6吨垃圾和0.8吨

16、石灰石可以制造出 1吨水泥。在垃圾灰用作水泥原料之前，先通过金 属回收系统从中分离和回收铜、铅、锌等金属成分，再经过回转窑里1350摄氏度的高温烧结，其中的二恶英等有害物质会被分解。该公司的产品有两种：一种是清除了氯成分的普通型生态水泥；另一种是含氯的快速石化型生态水泥，均可用作建造房屋、道路、桥梁和改良土壤的材料等。硫矿渣水泥：法国开发出的这种水泥是利用低品位硫磺矿渣或含硫土为主要原料，经 过研磨后只需加热到 120 C,可节约很多能源。据实验表明，这种硫矿渣水泥的强度和其它 技术指标与普通硅酸盐水泥差不多。这项成果为在没有石灰石矿的地区开辟水泥的原料来源 提供了一个新方向。粉煤灰水凝水泥：

17、它由美国发明，是用粉煤灰与浓磷酸进行反应后制成的一种高强度 水泥。制作时，将粉煤灰与浓度至少为 70%的浓磷酸（重量比）反应所得混合物进行破碎，并磨细成粉状，可以同砂子等骨料混合配制砂浆或混凝土，其强度要比波特兰水泥高。亚纳米高强粉煤灰水泥：目前我国已经将亚纳米高新技术应用于水泥熟料煨烧、粉磨等工序中，通过提高熟料标号、粉体细度比表面积从而生产出耐磨、快硬、早强水泥及铝、 铁、硫酸盐等特种水泥。可以大幅提高水泥的强度、比表面积、熟料单耗等技术指标。这种 水泥的大量生产获得很高的经济效益和环境效益。其在生产水泥时，粉煤灰掺量达到50%左右，它不但利用了粉煤灰固体废物又清洁了环境，更增强了水泥性能

18、。 是发展循环经济的一个成功范例。3.4 水泥替代其他材料由于某些材料需要大量使用并且其本身造价较昂贵，用替代水泥来替代其功能可以很大程度上节约资源。破布水泥：德国研制了一种破布水泥。该水泥是由被切碎的纺织品废料和水泥一起产 生的水泥般的原料，含有包上一层化学物质外壳的纺织纤维。因此这种建筑材料富有弹性、 透水且耐寒，非常适合网球场的铺设及特殊公路。用这种破布水泥铺设的网球场深受网球运动员的欢迎，他们再也不会感到关节疼痛，网球也蹦得更高了。碳纤水泥：日本的TIASET公司与东邦人造纤维公司共同研制成一种新型碳纤维补强 水泥。这种水泥由2种成分组成。一种是特制的超细水泥，其颗粒达微米级，为普通水

19、泥的 1/1 0; 一种是聚丙睛碳纤维，用作补强剂，其直径为 7微米，并以约10微米的间隔均匀地排列在超细水泥中。这样的组合方式使得该水泥强度极高。例如按重量计，掺入15%的碳纤维，强度可达250兆帕；掺入20%的碳纤维，强度高达548.8兆帕。而普通水泥仅有30-50 兆帕。这种水泥还具有重量轻、耐高温、阻燃性好等特点。通用于各种建筑工程，也适用于 航天工程。陶瓷水泥 ：由日本东京工业大学研制成功。原料取自于大自然中的铝酸钢、氧化硅 和水，三者的比例为 2: 4: I,成本十分低廉。在室温下可在较短时间内硬化，硬度可与硬塑料媲美，膨胀系数小而稳定，在50c高温下还能保持原有理化性能。它的优越

20、性是可替代某些陶瓷和某些塑料。木质水泥：瑞典研制出一种木质水泥，这是在水泥中加入了聚合物颗粒制成。用这种水泥制出来的制品，可以像木材一样锯切、钉钉子、开螺孔等，并有良好的醵和防火性。 前有记好的隔声和防防火作用。荧光水泥：日本研制出一种荧光水泥。这种水泥中添加了硫化锌发光物质的颜料、骨料，可发出红、蓝、黄、象牙色等5种颜色的光。它吸收阳光和灯光，只要接触到几分钟的光，就能发光15-60分钟。这种水泥不燃而耐火。耐久性强，无公害。多用于在公路上 标划车道、人行道线和各种路面标志等，可贮存白天的目光及来往车辆的灯光，夜晚时闪闪发光，构成夜光公路”，给城市夜色增添光彩，方便夜行车辆。它不但可用于交通道路、地 下隧道，还可用于室内照明。3.5 用于工艺品的水泥很多大型工艺品在制造过程中需要大量的资源