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水泥道路

1 道路水泥的特點

道路水泥除具有普通水泥的理化通性外,特別重要的是它還具有良好的耐磨性,收縮率小,應變能力高,強度高,抗沖擊性能好,抗凍性能好,彈性好等特點。道路水泥混凝土能長期經受高速車輛的摩擦,循環不已的負荷、載重車輛的振蕩沖擊、溫度變化產生的脹縮應力和凍融,因此,在公路和機場跑道的修建中,道路水泥是壹種優良、耐久的鋪設材料。

2 配料方案與生產工藝

道路水泥要求強度高,混凝土抗折性能好,耐磨性好和抗幹縮性好。

從表1可看出,C3S是熟料強度來源的主要礦物,而水泥水化產物收縮率的大小主要受制於C3A的含量,C4AF是壹種水化後產物收縮小,抗沖擊力強和化學穩定性好的礦物。為了保證熟料中矽酸鹽礦物在液相中的形成及控制鋁酸鹽礦物的含量,有必要在道路水泥中增加鐵鋁酸鹽的含量。在實際生產中采用高鐵、高飽和比、低鋁氧率的配方。

1.根據國外道路水泥標準(見表2)和水泥熟料中各礦物組成的水化情況以及彈性模數與熟料礦物的關系(見表3),我們在道路水泥生產中選擇了熟料中:Fe2O3控制在6.0~6.3%,C4AF控制在18~19%,C3A<5%;KH=0.95~0.98、n=1.6~1.8、P≤1.0的配料方案。

表1 熟料中各礦物水化情況

礦 物

抗壓強度 MPa

加 水

(%)

收縮率

(%)

3天

7天

28天

C3S

C2S

C3A

C4AF

24.21

0.49

1.76

11.47

30.97

1.37

7.55

12.15

42.14

3.43

8.13

14.41

13

13

13

13

0.048

0.020

0.102

0.025

表2 國外道路水泥標準

國 別

化 學 成 分(%)

抗壓強度(MPa)

抗折強度(MPa)

凝結時間

(時∶分)

C3A

MgO

SO3

燒失量

C4AF

3天

7天

28天

3天

7天

28天

初凝

終凝

日 本

蘇 聯

羅馬尼亞

<6

≤8

≤6

≤2.5

2~3

3.5

≤3

<3

≥14

≥18

-

-

15

-

-

26

-

51.5

40

-

-

3.5

-

-

5.5

5.9

-

6.5

≥2∶00

≥1∶30

≥2∶00

-

-

-

表3 彈性模數與C4AF的關系*

編號

彈性模數

C4AF

C4AF+C3A

1

2

3

4

212000

240000

190000

205000

12

9

14

13

22

19

19

16

*為日本試驗結果(28天齡期)

2.嚴格控制入窯生料成分,配料均勻穩定提高TCaCO3值的合格率,穩定立窯熱工制度,確保熟料質量。

3.控制配熱,嚴格控制外加煤的用量,因為煤灰中含有較高的Al2O3;窯內通風均勻,避免出現還原氣氛而導致的結大塊、CaO增高、黃粉增多等不良因素。另外窯工操作要合理,底火要穩定。

4.目前國內大部分廠都使用復合礦化劑,在燒制高鐵、高飽和比、低鋁的道路水泥熟料時,應註意摻量的控制範圍。國外資料介紹:若向C-A-F系統中引入氟,則可發現C3A含量有明顯的下降,C4AF的量亦有所下降。如圖所示。

熟料中氟含量對C3A、C4AF的影響

(1)表示氟對C3A含量的影響;(2)表示氟對C4AF含量的影響

由圖可看出氟對熟料中熔劑礦物影響較大,直接影響熟料的礦物組成分配,為確保道路水泥熟料各率值合理,熟料中CaF2摻量控制在0.5~0.8%、SO3含量保持在1.2~1.5%較為適宜。

3 立窯生產道路水泥對原材料的選擇

為了保證道路水泥性能指標的合格,在選用原燃料時應註意以下幾點:

1.石灰質原料:為了獲得較高飽和比的熟料,並使熟料中CaO含量達到壹定基準值,應選用品位較高的石灰質原料。

2.粘土質原料:對粘土質原料要求比較嚴格,選用SiO2含量高、Al2O3含量低的粘土較為適宜,以控制熟料中C3A的含量。

3.鐵質原料:合格的鐵粉是為道路水泥熟料提供適量Fe2O3的重要保證,鐵質原料中Fe2O3含量應在50%以上。

4.燃料:煤作為燃料,其質量的優劣對道路水泥熟料礦物組成的形成影響較大,應選擇發熱量高、煤灰分中Al2O3低的煤作為燒成用煤。

5.在嚴格選擇各種原燃料的同時,對進廠原燃料應采取相應的預均化措施,控制出磨生料細度,使TCaCO3、Fe2O3、含煤量和細度在控制範圍內波動,從而磨出合格的生料,為立窯煆燒出合格的水泥熟料創造良好的條件。

4 熟料煆燒

道路水泥熟料是壹種高飽和比、高鐵相的矽酸鹽水泥熟料,在煆燒過程中,其液相量出現溫度低、液相量大且粘度低,這種情況壹方面有利於矽酸鹽礦物的生成和fCaO的吸收。另壹方面又容易結大塊和粘邊,而且底火層脆弱,特別是當用風不當,出現還原氣氛時,很易形成低***熔點的***熔化合物,粘結成大團,影響窯內通風和正常操作;在有外加煤的情況下,如用煤量大,煤粒度偏細,在用風量沒有跟上的情況下,將使熟料中產生大量的Fe2+和單質鐵,加速β-C2S向γ-C2S的晶型轉變,二次fCaO增多、強度降低,也失去了熟料的耐磨性高,幹縮小的特點,因此,在整個試燒過程中應嚴格控制煤的用量。

在煆燒過程中合理的用風是煆燒道路水泥熟料的關鍵之壹,立窯熟料不僅要求其化學成分符合設計要求,而且要使各礦物結晶良好,晶體發育正常,顆粒尺寸合適。針對這種情況,要向窯工交底,規定盡量采用淺暗火煆燒,整個過程中達到風、煤、加料、卸料的平衡。