水泥搅拌桩加固地基施工工艺
摘 要 水泥深层搅拌桩是进行软基处理的一种有效形式。本文介绍了水泥深层搅拌桩施工中试桩、施工准备、施工工艺流程、设计参数及要求、施工控制、质量检验等控制环节。
【关键词】 水泥搅拌桩 加固地基 施工工艺
1 工程简介
黄陵至韩城至侯马铁路(山西段)工程HHSX-1标K23+260～K24+860段采用水泥搅拌桩加固地基，桩长6～8米，桩间距1.2米，桩径0.5米，5146根，采用三角形布置，路堤段处理范围为左侧既有线边坡底至新建线边坡坡脚外1.0米，桩顶设0.5米厚二八灰土垫层。
设计参数及要求：
(1)水泥掺入比>12%;
(2)室内配合比设计：7d无侧限抗压强度：qu≥0.8MPa，28d无侧限抗压强度：qu≥1.6MPa，90d无侧限抗压强度：qu≥2.4MPa;
(3)现场质量检测
28d取芯强度：R28≥0.8MPa， 90d取芯强度：R90≥1.2MPa，单桩承载力>210KPa，复合地基承载力>170KPa。
2 施工准备
2.1施工前先整平施工场地并做好临时排水设施。清除桩位处地上、地下一切障碍(包括大块石、树根和生活垃圾等)，对各种管线、电缆等设施进行迁移，做好既有线施工安全防护工作。
2.2水泥搅拌桩应采用P·O42.5级合格的普通硅酸盐袋装水泥，使用前，将水泥的样品送中心试验室检验。施工前应标定搅拌机械的灰浆泵输送量，灰浆输送管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数，并根据设计要求通过试验确定搅拌桩配合比。
2.3施工机具
采用SJB-1型双搅拌轴中心管输浆的水泥搅拌专用配套设备。水泥搅拌专用配套设备包括：深层搅拌机、起重机架及作业平台、导向架、电气控制柜、灰浆浆拌制机、灰浆泵送设施等配套设备。水泥搅拌桩施工机械还配备有电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。
2.4水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。
3 试桩
3.1试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
3.2深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。
3.3每个标段的试桩不少于5根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验可采取7天后直接开挖取出，或至少14天后取芯，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度。
3.4经试桩后确定水泥搅拌配合比：水灰比0.45～0.50、水泥掺量12%、高效减水剂0.5%。
4 施工工艺
桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面(孔口或设计桩顶标高)→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
4.1施工时先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机架上，用输浆胶管将贮料罐、砂浆泵与深层搅拌机接通，开动电动机，搅拌机叶片相向而转，借设备自重，以0.3～0.5m/min的速度沉至搅拌桩设计深度，再以0.38～0.75m/min的速度提升搅拌机，以此同时开动砂浆泵将水泥浆从搅拌中心管不断压入土内，通过搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌，边搅拌边提升至地面孔口或设计桩顶标高，即完成一次搅拌过程，用相同方法再次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆提升，即完成1根樁的柱状加固。
4.2施工时应严格按配合比掺加固化剂，并采取防离析措施，下沉及提升时均应确保起重机架的平整和导向架的垂直度，成桩时要控制搅拌机的提升速度和次数，使其过程连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送必须连续。
4.3搅拌机预下沉时一般不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时可适量冲水，应充分考虑冲水对成桩的质量影响;
4.4水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟，喷浆压力不小于0.4MPa。
4.5每台配套设备每天工作完成后应用水清洗贮料罐、砂浆泵、深层搅拌机及相应管道，以备次日再用。
5 施工控制
5.1水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。
5.2施工前应检查水泥及外加剂的质量，检查桩位及搅拌机工作性能，检查各种计量设备的完好度，主要是水泥及水计量装置。
5.3为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。
5.4施工过程中应检查机头提升速度、水泥浆或水泥砂浆注入量、搅拌桩的深度及标高。
5.5对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。
5.6为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。
5.7为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30秒。
5.8施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。
5.9施工中发现喷浆量不足，应按要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。
5.10项目经理部指派专人负责水泥搅拌桩桩的施工，全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。所有施工机械均应编号，应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处，确保人员到位，责任到人。
5.11现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：
①施工桩号、施工日期、天气情况;
②喷浆深度、停浆标高;
③灰浆泵压力、管道压力;
④钻机转速;
⑤钻进速度、提升速度;
⑥浆液流量;
⑦每米喷浆量和外掺剂用量;
⑧复搅深度。
5.12水泥搅拌桩加固地基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。因此，紧抓施工环节，严格施工过程的管理非常重要，只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。
6 质量检验
6.1检验方法
(1)水泥搅拌桩成桩7天可采用轻便触探法进行桩身质量检验。
①检验搅拌均匀性：用轻便触探器中附带的勺钻，在搅拌桩身中心钻孔，取出桩芯，观察其颜色是否一致，是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。
②触探试验：根据现有的轻便触探击数(N10)与水泥土强度对比关系，当桩身1d龄期的击数N10大于15击时，桩身强度已能满足设计要求;或者7d龄期的击数N10大于30击时，桩身强度也能达到设计要求。
(2)水泥搅拌桩成桩28天后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做(3个一组)28天龄期的无侧限抗压强度试验，留一组试件做三个月龄期的無侧限抗压实验，以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1%～1.5%。
(3)如果水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%，则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求;如果不合格率大于10%小于20%时，则应在该段同等补桩;如果不合格率大于30%，则该段水泥搅拌桩为不合格。
(4)对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。
(5)在软土层深厚的地方或对施工质量有怀疑时，可在成桩28天后，由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的0.2%，且不得少于3根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。
6.2外观鉴定
①桩体圆匀，无缩颈和回陷现象。
②搅拌均匀，凝体无松散。
④群桩桩顶齐，间距均匀。
7 结语
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，藉搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度也超高。但是搅拌次数越多，施工时间也越长，工效也越低。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。
作者：张强
目前我国的公路建设飞速发展，每年投资规模已经超过2000亿元。在20世纪90年代以后陆续建成的高速公路已进入大、中修期，从现在起，每年有12%的沥青路面需要翻修，旧沥青废弃量将达到每年220万t之巨，如能加以利用，每年可节省材料费3.5亿人民币，而这个数字是以每年15%的速度增长的。因此，沥青路面再生技术的研究、推广和相关专用设备的开发，对降低建设成本、保护生态环境以及对我们国家的公路建设都有极大的意义。
1 就地冷再生技术原理
就地冷再生技术是指采用专用的就地冷再生设备，对沥青路面进行现场铣刨，破碎和筛分(必要时)，掺加一定数量的新集料、再生结合料、活性填料(水泥、石灰等)、水、经过常温拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现旧沥青路面再生的技术，它包括沥青就地冷再生和全探式就地冷再生两种方式。仅对沥青材料层进行的就地冷再生称为沥青层就地冷再生，再生层既包括沥青材料层又包括非沥青材料层的，称为垒探式就地冷再生。无机结合料稳定就地冷再生高等级公路的底基层、垫层，二级及二级以下公路的底基层、基层。
2 就地冷再生技术适用条件
路面面层就地冷再生技术，其适用条件是：路面结构强度符合承载要求和道路排水设施完好。如果道路结构层变形或受到破坏，冷再生前就应首先对路面结构层进行补强处理。路面面层就地冷再生维修适用的路面厚度约为6mm～13mm。下面三种情况都适用。
(I)由于路面老化、高温损害、疲劳和反射裂纹所造成的路面裂纹。
(2)由于混合料的不稳定性、挤压和粗糙的材料使路面形成车辙所造成的路面变形。
(3)由于断裂，沥青泛油以及层面之间的粘接力降低所造成的路面完整性破损。
全探式就地冷再生技术的适用条件是道路面层及面层以下结构层的再生改造工程。与面层就地冷再生相比，就地复拌冷再生技术的主要特点是能够适应道路深层的再生改造要求，对路面基层进行再生处理时，拌和深度范围一般为10cm-20cm，处理土基稳定层时，拌和深度可达40cm。
根据经验，只要混合料中5mm以上的粒料占30%以上，该旧路就有利用其作为再生基层的可能。因为有足够的大骨料就能够形成再生基层的骨架结构，使再生基层具备一定的承载能力。
3 施工准备
3.1机具准备
工程开工前，施工机械必须处于良好的运行状态，数量要满足流水作业要求。所需机械包括：洒水车、冷再生机、铣刨机、推土机、平地机、拌合机和压路机。
3.2级配和配合比
对取好的混合料由实验人员编号后筛分，确认混合料的实际级配。根据级配对每一编号试块在实验室按含水泥量(质量比)5%，6%，7%试配获取三种水泥含量的最大干密度和最佳含水量，并在规定温度下，试件保温养生6d，浸水24h后，按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行无侧限抗压强度试验获取7d标准抗压强度，根据试验结果最终确定设计添加水泥量。
4 施工方案与施工工艺
以水泥作为添加料对沥青混凝土路面进行就地冷再生是最常用的一种方案，水泥的通常用量按重量计在3%～7%之间比较合适。为确保工程质量，应先进行200m的试验路段，通过1日路材料筛分、击实试验，确定各项参数指標，并明确其主要施工工艺。
4.1路面混合料分析
拌和后的旧料分析包括旧料的筛分结果，最佳含水量，最大干密度以及松铺量的确定，作业段合理长度确定。实验室从就地均衡取料，通过对拌合料的筛分，通过多次击实试验，确定粒料的最大干密度、最佳含水量、松铺厚度。通过冷再生的延迟时间对强度的影响试验，确定延迟时间。
4.2摊铺与拌和
根据水泥用量计算每袋水泥的纵横间距，在冷再生层上打格做好安放标记，格子应尽可能成方形。用刮板将每个格子中的水泥均匀摊开。水泥摊铺完后，表面应没有空白位置，也没有过分集中的地点。
应采用稳定土拌合机拌和，并设专人跟随拌合机，随时检查拌和深度并配合拌合机操作员调整拌和深度。拌和深度应达冷再生层底并宜进入下承层5ram～10mm，以利于上下层粘结。严禁在拌合层底部留有素土夹层。拌合应在两遍以上，在最后一遍拌合之前，必要时可先用多铧犁紧贴底面翻一遍。在拌合过程中，要随时检铡含水量，含水量宜大于最佳含水量1%～2%。如果含水量不足，应用喷管式洒水车补充洒水，水车起洒处和另一端掉头处都应超出拌和段2m以上。洒水车不应在正进行拌合以及当天计划拌和的路段上调头和停留，以防局部水量过大。洒水后应立即进行拌合，减少水分流失。冷再生拌合均匀后应色泽一致，没有灰条、灰团和花面，无明显粗细集料离析现象，水分均匀合适。
4.3整形，碾压
冷再生混合料拌合均匀后，应立即用平地机初步整形。在直线和不设超高的平曲线段，平地机由路肩向路中心进行刮平。再设超高的平曲线段，平地机有内测向外侧进行刮平。必要时在返回刮一遍，整形过程中应消除粗细集料离析现象。用拖拉机、平地机或轮胎压路机立即在初平的路段上快速碾压1～2遍，以暴露潜在的不平整并再整平碾压一遍。每次整形都应达到规定的横坡及根据松铺系数确定标高，并应注意接缝处必须顺适平整。在整形过程中，严禁任何车辆通行并保证无明显粗细集料离析现象。
整形后，当混合料的含水量为最佳含水量±1%～士2范围内时应立即用12t以上三轮轻型压路机，重型轮胎压路机、震动压路机在结构层垒宽内进行碾压。直线和不设超高的平曲线段，由路肩向路中心碾压;设超高的的平曲线段，由内侧向外侧进行碾压，碾压时应重叠1/2轮宽。后轮必须超过两段的接缝处，后轮压完路面全宽时，即为一遍，一般须碾压6～8遍。压路机的碾压速度，头两边宜采用1.5～1.7km/h，以后宜采用2.0～2.5km/h。碾压过程中，冷再生表面应保持湿润，如有弹簧、松散、起皮等现象应及时翻开重新拌和或用其他方法处理，使其达到质量要求。
4.4接缝处理
同时施工的两工作段的衔接处，应采用搭接，前一段拌和整形后，留5m～8m不进行碾压，后一段施工时，前段留下未压部分，应加部分结合料重新拌和，并与后段一起碾压。应注意每天最后一段工作缝的处理。
施工中应避免纵向接缝，在必须分幅施工，在前一幅施工时，冷再生底基层铺筑宽度应超出中线10cm～50cm。以利于令一幅铣刨机铣刨和和两幅纵向相接，上面的基层应超出中线15cm 20cm。另一幅冷再生铣刨应伸入前幅冷再生10～15，并重新铣刨拌和碾压。
4.5养生
冷再生强度质量好与坏与养生有直接关系，因此施工人员应高度重视并做好此项工作。养生期间应保持一定的温度，不应过湿或忽干忽湿。洒水工具要采用带有泵压的喷雾车，雾状车撤布均匀。并且对冷再生表面无损坏。养生期间，应禁止开放交通。
5 施工过程中应注意的关键问题
5.1旧路病害调查处理
冷再生水泥稳定土整平层施工前必须认真对旧路面进行调查，对较为严重的网裂、明显沉陷、坑槽等病害采取挖补、换填基层材料等有效措施处理，并经监理人员确认合格后方可进行下道工序施工。
5.2配合比设计
直接影响冷再生水泥稳定土整平层的强度，材料的利用率、施工的效率等。各项工程应据试验路段情况，充分考虑作为整平层的冷再生水泥稳定土厚度不均匀性，合理确定外掺集料的级配、数量以及单位面积上的水泥用量，满足设计配合比要求。
5.3拌和深度
采用二次拌和粉碎法，应设专人跟随再生机，随时检查拌和深度并配合再生机操作人员调整拌和深度。第二次拌和深度应达混合料底并宜侵入下承层表而1cm～2cm，同时又要满足设计的再生层最小厚度要求，严禁出现粉碎的“素料”夹层现象。施工周期从加水拌和至碾压终了，不得超过水泥终凝时间，按试验路段确定的合适作业段落与时间严格施工。
5.5养护条件
养护条件是影响冷再生水泥稳定类后期强度的主要因素之一，要保证足够的温度和湿度。
6 结语
沥青现场冷再生技术是一门新兴技术，在国内的深入研究也只是刚刚起步。随，着现场冷再生技术的推广应用必将给社会节约大量的资金，减轻环境污染，其不仅对交通干扰小、改善路面级配、降低孔隙率、还能延缓路面老化，给我国旧沥青路面改建带来不可估量的经济效益和社会效益。
作者：李国庆
摘要：近几年，水泥行业持续加快智能工r建设步伐，积极响应国家制造业智能发展号召，运用数字化矿山管理系统、设备智能管控系统、智能质量控制系统等数字化、智能化技术，实现了对企业生产、管理、销售等各个环节的科学管控，企业能耗、污染物排放及综合竞争力全面提高。数字化、 智能化俨然已成为水泥行业未来发展的"必答题"。推进生产线节能改造和绿色化升级是这一发展阶段的主要目标。对于水泥企业来说，只有依靠科技创新，走节能环保的道路才能实现高质量发展的 目标。本文对水泥生产工艺中节能技术进行探究。
关键词：水泥生产;节能技术;水泥粉磨
1水泥行业节能潜力分析
在我国工业化、城镇化、现代化进程中，水泥是不可或缺的重要建筑材料。水泥行业随国民经济发展获得了长足的发展，在相当长的时间里， 水泥建材的作用仍是不可替代的。2020 年，中国水泥产量达到 24 亿吨， 占世界水泥年总产量六成左右。通常情况下，水泥的生产过程会消耗一定的煤炭资源，还需要大量的电力能源支持生产作业。而煤炭消耗在水泥行业当中占据了较大的比重，部分水泥生产企业使用质量较差的煤炭，会导 致在水泥生产过程中，产生一定的附加污染物排放，主要是二氧化硫和氮 氧化物，极易造成环境排放超标等隐患和风险。党的十八大以来，水泥行 业科技研发投人不断增加，企业向装备大型化，生产集约化、智能化、清 洁化方向转变。坚定不移贯彻落实新发展理念，坚决贯彻国家关于能耗双控工作的决策部署，在节能减排，优化产业结构，淘汰落后产能政策的持续治理下，水泥企业应用包括二代水泥技术在内的先进节能技术及装备， 实施节能设备改造，积极推进水泥窑协同处置替代燃料，大力推进能源管 理系统和水泥行业智能化生产等措施和手段，对现有的水泥生产工艺技术进行了大幅度的改进和提升，有效降低了水泥行业的能耗水平。2020 年我国水泥熟料单位产品综合能耗已逐步降低至 108 千克标准煤 / 吨的水平， 较 2015 年下降约 4 千克标煤 / 吨。
国家工信部发布的 2020 年度水泥行业能效领跑者企业共计 28 家企业，通过采用各种节能降耗措施，其水泥可比熟料综合能耗均低于 100 千克标准煤 / 吨，已经一定幅度优于标准先进值 9%-16%。在水泥产量逐步稳定的情况下，通过采取有效的节能减排措施，预计未来十年，我国水泥行业能源消耗和排放会显著下降，2030 年至 2040 年，能耗消耗和排放呈现缓步下降趋势。除去水泥产量影响，在新技术的加持下，总体水泥行业能耗和排放水平呈下降趋势，有研究表明，未来我国水泥行业能耗节约潜力可达 11.73%-12.68%，整体的排放水平上，二氧化碳的排放水平减排潜力可达 12%-13.3%. 二氧化硫减排潜力约 31%-35%，氮氧化物减排潜力约 29%-33%。相比于其他国家，我国水泥行业节能低碳环保工作开展起步较晚，仍存在一定的差距.但在节能减排技术进步的推动下，我国水泥行业节能减排的潜力仍是巨大的，水泥生产不但要保障水泥产品的性能和质量， 还要在生产的过程中尽最大可能降低资源消耗，减少污染物的排放。
2水泥生产节能优化建议
2.1水泥粉磨生产节能优化
水泥粉磨是水泥生产的关键性环节，采用球磨机开路粉磨系统，通过球磨机这一设备，如果水泥熟料或者混合料的硬度不同，便可以同时放人到球磨机内展开粉末处理，最终获得粉末成品。总结该工艺的优势在于操 作过程简单，对技术人员专业性要求不高，同时也不需要投人大量资金。但缺点是如果操作过程控制不到位，有可能会出现过粉磨这一现象。采用 球磨機进行闭路粉磨生产，这里提到的闭路粉磨同样是运用球磨机设备， 针对水泥熟料展开加工处理，随后再采用选粉机将加工得到的成品划分类 别，即成品和粗粉，得到的粗粉需要重新放人球磨机展开粉磨生产。通过该工艺能够解决过粉磨现象，并且不会导致大量能耗，最终成品产量较大， 可以保证成品质量。然而操作过程中具有一定复杂性，对技术人员的要求 相对较高。在生产过程中同时结合银压机、预磨粉和球磨机，技术人员将 水泥熟料放人到银压机中展开粉磨预处理。这一环节有利于加强水泥物料易磨性，随后玉磨物料放到球磨机内部展开粉磨操作，可以提升粉磨生产的效率，降低生产环节能耗，有利于推动当前水泥生产工艺的创新。
2.2水泥生产技术的节能优化
为了达到良好的分解节能效果，在水泥节能生产过程中运用新型干法 水泥生产线，能够促进水泥生产，并且达到减少热消耗的效果。采用该技术，包括选材、加工处理、粉磨生料等工序，在水泥节能生产这一方面有非常好的效果。在生料制备环节驾驶运输车辆将石灰石运输到破碎喂料仓， 由破碎系统对石灰石进行破碎处理，最后再运输到预配料预均化堆场当中， 所采用的辅助原料输送到相应的配料库。操作双银破碎机处理。当土颗粒破碎程度超过 85%，且粒径不足 25mm 便可以转人到预配料预均化堆场。所有原材料经过破碎处理之后输送至配料库，经过皮带运输机、人磨锁风 阀等运输装置传送到原料立式磨中展开烘干、粉磨加工。完成粉磨这一环节，如果依然有粗粉存在需要重新返工，确定不存在粗粉即可将其放人至旋风收尘器进行最后的处理。利用预热器分解炉展开生料的预热与分解， 可以替代传统的回转窑，并且将回窑长度缩短。当窑内处于堆积状态进行 气料换热，转移到预热器且处于悬浮状态，将混合生料与所排出炽热气体混合，可以提升传热速度以及热交换效率，减少熟料烧成热耗。立足于水泥节能生产这一角度，采用预热分解技术对比传统工艺增加了分解炉，回转窑与预热器中间增设上升烟道，再利用燃料喷人装置，确保分解炉中的燃料燃烧放热、生料碳酸盐分解吸热更加高效的完成，使得人窖生料分解 率显著提升。其中移动碳酸盐分解也是在分解炉中实施，在分解炉内加人 部分燃料，可以降低窑内煅烧带产生的热负荷。
进行到煤磨环节通常会操作银式磨系统，将其放置在窑头部位，窑头冷却机排放废气，为水泥烘干提供最为基础的热量。工作人员计量经原煤 仓所有原煤进行烘干、粉磨、选粉加工，最终获得的成品煤粉在出磨之后， 受到气流作用会转移到收尘器内。采集煤粉利用链式输送机运输到煤粉仓中，此时气体经过净化处理后顺利排人至大气。计量之后的煤粉受气力作 用，运输到窑与分解炉当中，所采用的计量设备会选择燃烧器，通过定量的方式获取煤粉，保证窑内温度。煤粉经过计量设备最上方一侧进人转子， 而另外一侧的底部位置有压缩空气，进人，同样经过转子，随后煤粉便会在双重作用下转移到窑内。当熟料与石膏通过定量喂料机，便会被传输到 水泥磨展开粉磨处理与加工，操作选粉机、水泥磨便会组合成为圈流水泥 磨。按照水泥产品生产规定，在粉磨期间适量掺加熟料、混合材料。完成 粉磨加工后，提升机输送环节，内部水泥经过累积便会转变为水泥库，作为成品运输得到使用。
结束语
综上所述，错峰生产及重污染天气停限产已经成为行业新常态，水泥窑产能有效发挥时间大幅缩短。为保障生产线稳定运行，提升企业竞争力，筐冷机改造、窑温控制、富氧燃烧、燃烧器改造以及烧成系统智能控制等等一大批稳产、节能、降耗技术手段备受业内关注，且技术升级潜力仍然巨大。同时，在加速推进生态文明建设背景下，污染物减排、矿山修复、碳捕捉以及水泥窑协同处置固危废也成为当前水泥行业高质量发展的重点。
参考文献
[1] 陈忆红. 郭瑞广. 李伟洋. 基于水泥联合粉磨系统节能降耗途径的分析[J]. 散装水泥 .2020(05)：5-7.
作者：田娟
1、破碎及预均化
(1)破碎：水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，破碎过程要比粉磨过程经济而方便，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高磨机的产量。物料破碎后，可减少在运输和贮存过程中不同粒度物料的分离现象，有得于制得成分均匀的生料，提高配料的准确性。
(2)原料预均化：原料预均化就是在物料堆放时，由堆料机把进来的原料连续地按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完，即“平铺直取”。使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。
2、生料制备
(1)原料配料：原料配料设有石灰石、砂岩、铁矿石、粉煤灰四座配料库(或者是其他特殊辅料库)，库底分别设有称重给料机，按生产工艺要求的配比将各种物料定量给出。由皮带输送机送入立磨系统进行粉磨。
(2)原料粉磨：物料通过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力的作用下被甩向磨盘边缘交受到磨辊的辗压粉磨，粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，被来自喷嘴高速向上的热气流带起烘干，根据气流速度的不同，部分物料被气流带到高效选粉机内，粗粉经分离后返回到磨盘上，重新粉磨;合格的细粉则随气流出磨后与增湿塔和电收尘器收集的粉尘混合，经由斜槽、斗式提升机送至生料均化库内进行均化和储存。
3、生料均化
生料粉在向下卸落时，采用空气搅拌，重力作用，产生”漏斗效应”，尽量切割多层料面，充分混合。利用不同的流化空气，使库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。在水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。
4、预热和预分解
把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。
(1)预热器：主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必需具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。
(2)预分解：预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行;燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化;由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。
5、水泥熟料的烧成
生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，进入回转窑中进行熟料的烧成。在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的AC
3、AFC
4、SC2等矿物。随着物料温度升高近C01300时，AC
3、AFC
4、SC2等矿物会变成液相，溶解于液相中的SC2和CaO进行反应生成大量SC3(熟料)。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到贮存库设定温度进行储存，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。
6、水泥配料站
水泥配料站设有熟料、石膏、辅料库，各库库底分别设有称重给料机，按设定的配比将各种物料定量给出。熟料配料库的库侧另设有熟料散装设施，供熟料外运用。物料经喂料计量设备按比例卸出后，由皮带输送机送至球磨机进行研磨。
7、水泥粉磨
水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要是物料通过在于将水泥熟料(及胶凝剂、性能调节材料等)粉磨至适宜的粒度(以细度、比表面积等表示)，出磨物料由斗式提升机送入高效选粉机中进行分选，粗粉回磨继续粉磨，水泥成品由气箱脉冲袋式收尘器收集下后由空气输送斜槽、斗式提升机送如到水泥成品库中储存。
8、水泥包装
出库水泥由库底卸料装置卸出后，由胶带输送机、斗式提升机、空气输送斜槽送入水泥包装车间和水泥散装仓。其中水泥包装采用八嘴回转式包装机,包装好的袋装水泥，经卸袋输送系统送入袋装水泥成品库内储存，也可直接装车发运。水泥散装仓下设有水泥汽车散装设施，供汽车散装用。
优势特点：
20万吨水泥粉磨站具有生产能力大、自动化程度高、产品质量高、能耗低、有害物排放量低、工业废弃物利用量大的优势，是水泥生产企业的不二之选。
辊压机-球磨机联合粉磨系统：即在物料进入球磨机终粉
前，先经过以辊压机作为主要设备的预粉磨系统，然后分级符合要求的细料进入球磨进行终粉磨，这种方式比立磨-球磨机联合粉磨系统效率更高，而且最后由球磨机进行终粉、颗粒级配及颗 粒表面形状好。
出现磨机饱磨的原因有许多，有粗磨仓堵塞，细磨仓堵塞。从以下几个方面可判断出来：
1、现场听磨音低沉;
2、磨机电流下降;
3、水泥磨出口负压上升;
4、出磨提升机电流下降。 采取措施：应立即停止喂料，增大磨机通风量。
总之，造成磨机饱磨和影响台产的因素有很多种，例如：
熟料、煤渣、石灰石、粉煤灰的易磨性差;辊压机的挤压效果不好;入磨物料的粒度、水份过大;隔仓板损坏;研磨体级配不当;磨内通风不良;入磨物料温度过高等等，都会影响磨机的台产，而盲目的加大产量，极易造成饱磨。只要我们在工作中认真、正确的判断，一定可以提高磨机的台产，避免饱磨现象发生。
吉安南方粉磨工段：万奎
二〇一一年五月二十七日
第一章 建筑材料与环境质量
第一节 概
论
建筑材料工业是重要的基础材料工业和原材料工业，是振兴我国国民经济发展的支柱产业之一。建材产品包括建筑材料及制品、非金属矿及其深加工产品、无机非金属新材料3大类，广泛应用于建筑、军工、环保、高新技术产业和人民生活等领域。材料产业支撑着人类社会的发展，为人类带来了便利和舒适。但同时在材料的生产、处理、循环、消耗、使用、回收和废弃的过程中也带来了沉重的环境负担。特别是良莠不齐的建筑材料、装饰装修材料的不断涌现，以及越来越多的现代化办公设备和家用电器进驻室内，使得室内成分更加复杂，室内甲醛、苯系物、氨气、臭氧和氡气等污染物浓度水平远远高于室外，由此引起“病态建筑综合症”的患者越来越多。由于室内空气污染的危害性及普遍性，有专家认为继“煤烟型污染”和“光化学烟雾型污染”之后，人们已经进人以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。我国建筑材料工业要走可持续发展之路，必须改变以浪费资源和牺牲环境为代价的发展方式，向提高质量、节能、节水、利废和环保的方向发展，对建材行业生产污染物的排放加以严格限制;对装饰装修材料有害物质进行限量;对建筑室内污染进行控制等，降低室内污染，大力发展绿色建材。
人的居住环境是由建筑材料所围成的与外环境隔开的微小环境，居室内空气的污染物，除人体排出的C02和有机氨基酸等外，还有化学物质、细菌等生物物质、放射性物质。另外，还有穿墙而过的电磁波辐射等。建筑材料特别是装饰装修材料对室内空气质量有很大的影响。有害成分不仅在施工过程中快速散发，更重要的是在长期使用过程中缓慢地散发。国外早在20世纪60年代末期就出现了关于室内空气质量问题的报道。20世纪80年代开始，美国、日本、加拿大和欧洲各国的报纸杂志上频繁出现SBS、BRI和MCS 3个英文缩写，分别代表室内空气污染引发的3种疾病名称，即病态建筑综合症(Sick Building Syndrome，SBS)、建筑相关疾病(Building—related illness，BRl)和化学物质过敏症(Multiple Chemical Sensiivity，MCS)，所以室内空气质量问题越来越为公众所关注。
第二节 室内环境质量
人类为了生长、发育和维持生命活动需要不停地与外界环境进行物质交换，一个健康成年人一天需从外界摄取1~2kg食物、2—3L水和12—15m^3空气。可见，空气质量对于人体健康的意义是十分重要的。清新的空气使人精神爽快，身心舒畅，不易疲倦，工作效率提高。而不洁的空气不但危害人体健康，还引起生态系统的破坏和财产损失等。在过去30多年中，我国在防止大气环境质量恶化，改善大气环境质量方面投人了大量的人力
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和物力。其着眼点主要是降低固定污染源和流动污染源向大气排放污染物，降低大气环境的污染物浓度，满足环境空气质量标准。毋庸置疑，这对于保障人体健康起到了积极的作用。然而，由于建筑材料的围隔作用，使得室内空气有别于室外，特别是随着节能、温度和湿度舒适要求的提高，建筑物密闭程度不断增大。相应地，室内与室外空气交换量减小，室内、外的环境差异也更加明显。
室内环境是指采用天然材料或人工材料围隔而成的小空间，是与外界大环境相对分隔而成的小环境。人的—生有70%一90%的时间是在室内度过的，因此，在一定意义上，室内环境对人们的生活和工作质量，以及公众的身体健康影响远远超过室外环境。
一、室内空气质量及控制规范
室内空气质量是指室内空气与人体健康有关的物理、化学及微生物指标。室内空气应无毒、无害、无臭、无味，各种污染物浓度不应超过表1—1和表1—2所规定的限值。
(1)中华人民共和回国家质量监督检验检疫总局、中华人民共和国建设部2001年11月联合发布的国家标准《GB 50325--2001民用建筑工程室内环境污染控制规范》的控制指标见表1—1，2002年1月1日实施。
(2)国家质量监督检验检疫总局、国家环保总局、卫生部制定的国家标准《GB/T18883--2002室内空气质量标准》的控制指标见表1—2。2002年11月19日发布，2003年3月1日实施。
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第二章水 泥
第一节 水泥的定义及发展概况
一、水泥的定义及分类
凡是和水成浆后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的胶凝材料，通称为水泥。世界各国如美国、英国、法国、前苏联等国家均根据本国的实际制订了各自与水泥有关的定义、名词术语、分类等标准。在我国的国家标准(GB/T 4131—1997)中对水泥的定义是：“加水拌和成塑性浆体.能胶结砂、石等适当材料，并能在空气中和水硬化的粉状水硬性胶凝材料。”
水泥的种类很多，为厂便于命名，水泥按用途和性能分为3大类。
(1)通用水泥。指在一般土木建筑工程中通常采用的水泥，以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其他适当名称命名。如普通硅酸盐水泥、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、石灰石硅酸盐水泥等。
(2)专用水泥。具有专门用途的水泥，以其专门用途命名，并可冠以不同型号。如G级油井水泥，12.5砌筑水泥，425道路硅酸盐水泥等。
(3)特性水泥。指某种性能比较突出的水泥，以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名，并可冠以不同型号或混合材料名称。如白色硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥等。
由上述可知，水泥的命名主要是以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行的。如按主要水硬性物质命名时可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥;按主要特性分时，又可分为水化热、抗硫酸盐腐蚀性、膨胀性、耐高温性等水泥。
目前世界上用途最广、使用量最大的以硅酸盐矿物为主要水硬性矿物的水泥，其他水泥品种都是在硅酸盐水泥基础上发展起来的。
二、水泥的发展历史
从遗存至今的山代建筑物，即埃及的金字塔来看，水泥距今至少有5 000余年的历史。当时的水泥，采用的是牛石灰和煅烧石膏。
1756年，英国的约翰·司梅顿(J.Smeaton)发现用煅烧粘土质含量高的石灰石可以制得优质的水硬性石灰，并将其用于建造爱迭斯顿(Eddystone)灯塔。1796年，英国的约瑟夫·派克(Joseph Parker)用同样方法制成了罗马水泥。1824年，英国的J·阿斯普丁
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(Joseph Aspdin)发明了一种把石灰石和粘土混合后加以煅烧来制造水泥的方法，并获得了专利权。由于这种水泥同英国波特兰(Portland)岛产的石材颜色一致，因此被称为波特兰水泥。此后，欧洲各地寸;断对水泥进行改进，德国于1856年建起了水泥厂，并普及到美国。
我国于1876年在河北唐山成立了启新洋灰公司，以后相继成立了大连、上海、中国、广州等水泥厂。中国的水泥工业真正的发展是在解放后，尤其是在我国实施改革开放政策以来，受宏观经济持续快速增长影响以及全社会固定资产投资的拉动，从20世纪80年代起，水泥产量年平均增速高于同期国民经济发展速度。20世纪80年代为10.2%，90年代为10.63%，进入21世纪后产量增长速度年平均增速为10.86%。我国水泥产量从1985年起已连续19年居世界第一位，2004年水泥产量达93 400万吨、
三、水泥在我国国民经济中的作用及存在的主要问题
水泥是建筑工业的基本材料之一，是基本建设中最重要的建筑材料。它不仅大量应用于工业和民用建筑，还广泛应用于公路、桥梁、铁路、水利和国防等工程，并用于生产各种类型的混凝土及混凝土制品。
作为胶凝材料，除水硬性外，水泥还有许多优点。水泥浆有很好的可塑性，与砂、石拌和后仍能使混合物具有必要的和易性，可浇筑成各种形状尺寸的构件，以满足设计上的不同要求;适应性强，可用于海上、地下、深水或者严寒、干热的地区，以及耐侵蚀、防辐射核电站等特殊要求的工程;硬化后可以获得较高强度，并且通过改变水泥的组成，可以适当调节其性能，满足某些工程的不同需要;还可以与纤维或者聚合物等多种无机、有机材料匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥材料潜力;与普通钢铁相比，水泥制品不会生锈，也没有木材这类材料易于腐朽的缺点，更不会有塑料年久老化的问题，耐久性好，维修工作量小，等等。因此，水泥不但大量应用于工业与民用建筑，还广泛应用于交通、城市建设、农林、水利以及海港等工程，制成各种形式的混凝土、钢筋混凝土的构件和构筑物。而水泥管、水泥船等各种水泥制品在代钢、代木方面，也越来越显示出技术经济上的优越性。同时，也正是由于钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土和钢结构材料的混合使用，才使高层、超高层、大跨度等各种特殊功能的建筑物、构筑物的出现有了可能。此外，如宇航工业、核工业以及其他新型工业的建设，也需要各种尤机非金属材料，其中最为基本的则都是以水泥基为主的新型复合材料。
因此，水泥工业的发展对保证同家建设计划的顺利进行，人民生活水平的提高具有十分重要的意义。而且，其他领域的新技术，也必然会渗透到水泥工业中来，传统的水泥工业势必随着科学技术的迅猛发展而带来新的工艺变革和品种演变，应用领域必将有新的开拓，从而使其在国民经济中起到更为重要的作用。
我国水泥尽管产量居世界第一，却是处于一种“大而不强”的尴尬处境。其主要问题突出表现在：(a)企业数量多，平均规模小，且生产工艺落后，这是我国水泥工业产业结构最严重的问题;(b)技术装备总体水平仍然十分落后; (c)产品结构上主要是优质水泥少。低强度等级水泥仍是我国水泥产品中的主导产品。
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第三章 水泥制品
第一节 概
述
水泥制品是以水泥为基材经过深加工制成的工业产品。由于它具有优良的物理、力学性能，能按设计要求制成所要求的形状，能耗少，耐腐蚀，使用寿命长，维修费用少，而且具有节省金属和木材等独特的优点，因而在我国城乡、工矿企业、农田水利以及能源交通、通讯等工程建设中取得极为广泛的使用，取得了显著的经济效益。
水泥制品工业是建筑材料工业的一部分。解放后，随着我国国民经济的发展和人民生活水平的逐渐提高，对水泥制品的需求量日益增多，水泥制品工业逐步发展起来，它大体经历了4个阶段：
第一阶段是钢筋混凝土制品发展时期。我国20世纪50年代研制并生产了石棉水泥管、石棉水泥瓦、混凝土和钢筋混凝土排水管、钢筋混凝土电杆、钢筋混凝土轨枕、钢丝网水泥船等。
第二阶段是预应力混凝土制品发展时期。我国20世纪60年代研制成功并批量生产承插式三阶段预应力混凝土管、一阶段预应力混凝土管、自应力混凝土管、预应力混凝土电杆、预应力混凝土矿井架、预应力混凝土轨枕、预应力混凝土管桩(Pc桩)等。
第三阶段是推广应用时期。进入20世纪70年代，国家极力重视推广使用水泥制品工作，尤其是扶持水泥压力管的生产和发展，使水泥压力管从此进入了一个新的发展时期。
第四阶段是大发展时期。20世纪80年代至今是水泥制品工业大发展时期，不仅大量生产各种钢筋混凝土制品和预应力混凝土制品，而且在改革开放方针指导下，积极从国外引进了先进的制管、制桩、制瓦、制板等工艺技术和装备，与此同时，也加大了国内自主开发的力度，井取得了显著成效，多种水泥制品生产装备实现了国产化。
随着行业的技术进步和创新，一些新产品——预应力高强混凝土管桩(简称PHc桩)、预应力钢筒混凝土管(简称咒cP管)、彩色水泥瓦、新型纤维水泥制品等得到迅速发展;一些传统的水泥制品，如钢筋混凝土排水管、预应力混凝土管、预应力混凝土电杆等也得到了改进和发展;一些高技术含量的水泥制品也得到了开发，如用于地铁盾构施丁的钢筋混凝上管片、接收处理核电站处理中低放射性固体废物的核废料混凝土桶。总体来说，水泥制品的品种在不断增多，质量及技术含量也在不断提高。
本章将有代表性地对部分水泥制品产品，如管桩、排水管、电杆、输水管、路面砖和管片作有关生产、工艺技术要求、产品性能及应用等方面的介绍。
第二节 先张法预应力混凝土管桩
先张法预应力混凝土管桩是重要的桩基预制构件，产品适应面广，广泛应用于工业与
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民用建筑、铁路、公路、桥梁、码头、港口等工程建设中。
本节主要介绍按《GBl3476—1999先张法预应力混凝土管桩》生产的预应力混凝土管桩(代号PC)和预应力高强混凝土管桩(代号PHC)。
一、产品分类
管桩产品按混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩(代号PC)和预应力高强混凝土管桩(代号PHC)。PC桩混凝土强度等级不得低于C60级，PHC桩混凝土强度等级不得低于C80级。
管桩按外径分为300，350，400，450，500，550，600，800，1 000(mm)等规格，长度7～15m，其基本形状见图3—1。
按管桩抗弯性能的大小(或管桩混凝土有效预压应力大小)分为A型、AB型、D型和C型。以外径400mm的PHC桩为例，其基本尺寸及各型号抗弯性能情况见表3—1。
第四章 混凝土外加剂
第一节 概
述
混凝土外加剂(Concrete Additives)是现代混凝土不可缺少的组分之——，是混凝土改性的一种重要方法和技术。掺少量外加剂可以改善新拌混凝土的工作性能，提高硬化混凝土的物理力学性能和耐久性。同时，外加剂的研究和应用又促进厂混凝土生产和施工工艺的改进，以及新型混凝土产品的发展。20世纪90年代出现的高性能混凝土(High Per-formance Concrete，以下简称HPC)，就是新型复合超塑化剂与混凝土材料科学相结合的成功范例。许多国家将HPC作为跨世纪的新材料，投人大量人力物力进行研究和开发，部分国家已开始用于一些重要工程。
近代混凝土外加剂的发展有60多年的历史。20世纪30年代初，美国、英国、日本等已经在公路、隧道、地下工程中使用防冻剂、引气剂、塑化剂和防水剂。早期使用的外加剂主要是氯化钙、氯化钠、松香酸钠、木质素磺酸盐和硬脂酸皂等化学物质。20世纪60年代，混凝土外加剂得到较快发展。1962年，日本的服部建一等将萘磺酸甲醛高缩合物(聚合度n≈10核体)用于混凝土分散剂，在1964年巳作为商品销售(闩本花王石碱公司)。几乎与此同时，1963年，联邦德国研制成功三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物。同时出现的还有多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物。由于这3种外加剂对水泥有强的分散作用，减水率高达20%～30%.而不同于普通的塑化——减水剂，当时称为高效减水剂或超塑化剂，此名称一直沿用到现在。高效减水剂的问世，是继钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土之后，在混凝土改性上的第三次突破。
在20世纪70～80年代，针对高强混凝土存在的问题(抗冻性、体积稳定性等)以及流态混凝土存在的问题(如坍落度损失解决办法、泌水与离析、耐久性等)，许多国家(包括我国)进行了大量基础研究，同时在应用技术方面也进行了大量的工作，并积累了实际工程应用的经验。事物的发展总是从量变到质变，当高强混凝土和流态混凝土的规律研究清楚之后必然产生质的飞跃。20世纪90年代初由美国首先提出高性能混凝土HPC的新概念，其基本内容是研究和开发具有早强、高强、工作性好和耐久性好的混凝土。同时，美国、加拿大、日本、英国、法国等相继制定了研究和开发HPC的计划，并认为HPC将成为跨世纪的新材料。毫不夸张地说，如果把高效减水剂看成是混凝土改性的第三次突破，那么HPC则是传统混凝土迈向现代化的重大变革。随着建筑向高层化、大型化的发展，HPC的应用将成为混凝土应用的主流。
我国从20世纪50年代初开始使用混凝土外加剂，主要品种有松香热聚物和松香皂类的引气剂、纸浆废液(木质素磺酸钙)塑化剂、防冻剂(以氯盐为主)等，主要用于水工、港工混凝土工程以及建筑工程冬季施工。从20世纪60年代，我国外加剂的研究和应
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用几乎处于停顿，只有速凝剂和糖钙研制成功并通过了有关技术鉴定。进入20世纪70年代，由原建材部建筑材料科学研究院、清华大学等单位率先研制萘系和三聚氰胺系高效减水剂。此后，许多科研单位相继从事高效减水剂的研究和应用。20世纪70～80年代初的10年间，是我国研制高效减水剂高潮时期，国外典型3类高效减水剂，即萘系、多环芳烃和三聚氰胺都研制成功并投人生产，相继通过技术鉴定的产品达10多种。这时，高效减水剂与日本的差距只相差10年，而早于前苏联5年。由于没有实行商品化，产品的标准化、系列化，应用技术落后等原因，外加剂的推广应用较慢。进入20世纪80年代，改革开放，经济发展，推动了混凝土外加剂向产业化和商品化发展。同时，制定了外加剂的国家标准和各外加剂建材行业标准，促进了外加剂的推广使用。20世纪80年代是我国外加剂迅速发展的时期，外加剂的应用占混凝土总量约10%。随着建筑向高层化发展，以及混凝土生产向集中搅拌的商品混凝土发展，在我国的大城市(如北京、上海、天津、广州等)、沿海开放地区，外加剂使用率在80%以上，与发达国家相差不大，但从全国利用外加剂的平均水平来看，外加剂的应用还有待进一步发展。
第二节 混凝土外加剂分类及使用
一、混凝土外加剂的定义和分类
混凝土外加剂的定义：根据国家标准《GB8075--1987混凝土外加剂分类、命名与定义》，混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺人，用以改善混凝土性能的物质，掺量不大于水泥质量的5%(特殊情况除外)。
混凝土外加剂按其主要功能可分为4类。
(1)改善混凝土拌和物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。
(2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。
(3)改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂。
(4)改善混凝土其他性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂和泵送剂等。
具体到每种外加剂的名称和定义参见国家标准GB8075--1987。
二、主要品种适用范围
(一)普通减水剂及高效减水刑
1.普通减水剂种类
木质素磺酸盐类：木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁及丹宁等。
2.高效减水剂
(1)多环芳香族磺酸盐类：萘和萘的同系磺化物与甲醛缩合的盐类、氨基磺酸盐等。
(2)水溶性树脂磺酸盐类：磺化三聚氰胺树脂、磺化古码龙树脂等。
(3)脂肪族类：聚羧酸盐类、聚丙烯酸盐类、脂肪族羟甲基磺酸盐高缩聚物等。
(4)其他：改性木质素磺酸钙、改性丹宁等。
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第五章 建筑防水材料
第一节 概
述
一、建筑防水工程的分类
建筑工程的防水，足建筑产品使用功能中一项很重要的内容，关系到人们居住的环境和卫生条件、建筑物的寿命等，因此，历来是大家非常关心的课题。
建筑工程的防水技术按其构造做法可分为两大类，即结构构件自身防水和采用不同材料的防水层防水。结构构件自防水，主要是依靠建筑物构件(如底板、墙体、楼顶板等)材料自身的密实性及某些构造措施，如坡度、伸缩缝等，也包括辅以嵌缝油膏、埋设止水环(带)等，起到结构构件能自身防水的作用;采用不同材料的防水层做法，则是在建筑构件的迎水面或背水面以及接缝处，另外附加防水材料做成的防水层，以达到建筑物防水的目的。这种做法又可分为刚性材料防水，如涂抹防水砂浆、浇筑掺有外加剂的细石混凝土或预应力混凝土等;另一种则是柔性材料防水，如铺设各种防水卷材、涂布各种防水涂料等。
结构构件白防水和刚性材料防水层防水均属于刚性防水，各种卷材防水、涂料防水均属于柔性防水。
按建筑工程不同的部位，又可分为屋面防水、地下防水、室内厕浴间楼地面防水以及水池、水塔等构筑物防水等。
二、建筑工程防水质量要求
建筑工程防水质量的好坏，与设计、材料、施工有着密切关系。
防水工程的质量，在很大程度上取决于防水材料的性能和质量。因此，各种不同的防水做法，首先要求其材料应具有不同程度的防水功能。主要应具有以下一些特性：
(1)耐候性。对光、热、臭氧等有一定的耐受能力。
(2)抗渗透、耐化学腐蚀性。具有抗水渗透和耐酸、碱性能。
(3)具有对温度、外力的适应性。即要求防水材料的拉伸强度要高，拉断延伸率要大，能承受温差变化以及各种外力和基层伸缩、开裂引起的变形。
(4)具有整体性。要求防水层的粘结强度要高，既能保持自身牢固的粘结，又能与基层粘结牢固，且在外力作用下，有较高的剥离强度，形成稳固的不透水整体。
上述几点，对于不同部位的防水工程则各有侧重。屋面工程防水，尤其是没有保温层的外露防水层，长期经受风吹、刚西、雨淋、雪冻等侵袭以及基层结构的变形，因此对防水材料的耐候性、耐温度、耐外力的性能更为重要;地下上程的防水，由于水压较大以及
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地下结构可能产生的变形等，故特别要求能形成整体不透水膜，具有较好的整体抗渗能力;对于室内厕浴间楼(地)面防水，则应能适应基层形状的变化以及管道设备的敷设，能确保其防水效果。
施工质量的好坏，对防水工程质量有着及其重要的影响，如摹层处理不妥、材料(特别是粘结材料)选用才;当，排水门、女儿墙压顶处等细部处理不好以及施工过程中对成品保护注意不够等，都是造成渗漏的重要原因。
除了上述材料和施工问题外，设汁不周也是造成渗漏的原因之一，如屋面坡度过小，排水不畅;排水口、板缝、管道设备根部、檐口等部位的防水构造做法欠妥，均可造成积水、渗漏现象。
因此，要求设计、施工应严格执行有关规范、规程标准规定，以确保防水工程的质量。
三、我国建筑防水的现状
我国幅员广阔，气候变化幅度较大，因此各地的建筑防水做法不尽相同。北方气候干燥，四季温差变化较大，由于使用刚性材料防水干缩变形较大，易开裂，故长期以来多采用柔性防水。其传统做法是以沥青基防水卷材的二毡三油、三毡四油做法为主。南方多雨高温，冬期气温比北方高，为此采用柔性防水。因材料性能问题，易于产生流淌起鼓，故多采用结构构件自防水和刚性材料防水层。
通过大量的工程实践说明，以上仅有的几种建筑防水材料和做法，从材料性能、防水效果、耐用年限等方面来看，均远远不能满足城乡建设的发展需要。刚性材料防水，虽然造价较低，但由于施工质量难以控制，材料的延伸率低，很难适应气温的变化和基层的变形，易于开裂，故很难在较长时间内保持不透水整体。沥青基卷材防水，虽已形成世界范围建筑防水工程的传统做法，但其温度适应性和耐老化性能均较差，拉伸强度和延伸率较低，尤其是用于室外暴露部位，高温易起鼓流淌，老化开裂;低温时易冷脆皱裂、变形折断，使用年限较短。另外，由于采用多层构造做法，厚度较大，对于基层形状复杂的部位，施工麻烦，质量难以保证，维修管理也比较困难。正因为以上问题，目前在建筑防水工程中，普遍存在屋面、地下室、楼层厕浴间和外墙板板缝的“四漏”现象。为此，1986年城乡建设环境保护部在制定的《建筑技术政策》中明确指出：要“改善沥青防水材料与防水涂料质量，发展中、高档防水卷材、涂料以及防水嵌缝密封材料，‘七五’期间重点开发防水、防火和保温隔热材料新品种，全面开展应用技术的研究开发工作，建立与制定产品系列、标准与应用规程，后10年普遍达到国际20世纪70~80年代水平”。所以，研究和开发新型防水材料及施工技术，提高建筑工程的防水质量，已成为中国建筑界防水工程一项十分繁重、光荣的任务。
四、新型建筑防水材料的开发和应用
近年来，在北京、上海、湖南、河北、四川等地的教学、科研、生产、施工单位，积极研究、开发和应用了一批新型建筑防水材料及其相应的应用技术，取得了明显的技术经济效果。这些材料虽然档次、价格不一，但一般均具有耐候性好、抗拉强度高、延伸率大、使用温度范围广、可以冷施工、减少环境污染等特点，受到了设计、施工和使用单位
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第六章 新型墙体材料
第一节 发展新型墙体材料的目的和意义
我国是一个人多地少，自然资源十分紧缺的国家，占全世界7%的土地，却要养活占世界22%的人口，我国国土有960万km^2，但可耕地面积只有9.9x10^7hm^2(14.9亿亩)，人均占地693.25m^2(1.19亩)，只占世界人均占地的1/4，在全世界26个人口5 000万以上的国家中，人均占地仅高于日本和孟加拉，排名24位。受多种因素的破坏和影响，近年来，我国耕地面积还以每年1%的速度递减。不仅如此，由于几千年来的传统习惯，粘土实心砖(红砖)的生产还要毁掉大量的耕地和农田，按目前全国5 000亿块标砖的产量规模计算，每年毁田近6.6x10^3hm^2(10万亩)，大量砖厂占用和抛荒耕地近40hm^2(600多万亩)。除此之外，我国的能源也十分紧张，长期存在总需求大于总供给的矛盾日趋加剧，每年都要进口大量的燃料、燃油，在取土毁田的同时，烧砖的能耗每年超过5 000万吨标煤，再加上建筑采暖、降温超1亿吨标煤的能耗，两项合计占全国能源消耗总量的27%以上。建筑用能耗如此之高，与发达国家相比，有很大的差距，其主要表现是建筑保温状况的差距，以现有的粘土实心砖墙的模式，外墙的单位能耗是发达国家的4～5倍，其他的如屋顶单位能耗是发达国家的2.5～5.5倍，外窗为1.5—2.2倍，门窗气密性为3—6倍。因此，保护耕地、节约能源就成为发展新型墙体材料的主要目的和意义
限制淘汰粘土实心砖的生产和应用，并不是说粘土实心砖不好，不然也不会有几千年的生产及应用历史，要限制它、淘汰它，主要是从资源、能源角度，从环境角度、从贯彻可持续发展战略角度来考虑。
第二节 新型墙体材料的分类及主要品种
新型墙体材料的定义：新型墙体材料是指除粘土实心砖以外的具有节土、节能、利废、有较好物理力学性能的墙体材料。新型墙体材料目前的品种有近20种之多，按通常的分类方法，可分为板、块、砖3大类。板可分为条板与薄板，块可分为空心和实心，砖有实心砖和空心砖。
目前，在广东地区常用品种有：水泥(轻集料)条板、加气砼砌块、砼(轻集料)小型空心砌块、灰砂砖、粘土空心砖等。各种新型墙体材料中，“板”通常以“m^2”作为
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单位;“块”以“m^3”作为单位;“砖”以“标砖(块)”作为单位(即沿用标准实心砖的尺寸作为一标准块)。
第三节 主要新型墙体材料的产品及性能
一、GRC轻质多孔条板
(一)生产工艺
GRC轻质多孔条板是以耐碱玻璃纤维为增强材料，以硫铝酸盐水泥轻质砂浆为基材制成的多孔型条板。
生产过程原材料主要有低碱度水泥、粉煤灰、集料、耐碱玻纤等。
主要生产工艺过程有铺网抹浆成型、挤压成型、喷射成型等。
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第七章 平板玻璃
第一节 平板玻璃概述
玻璃是熔融、冷却、固化的非结晶无机物，能够用多种成型方法制成不同形状的玻璃制品，可以通过改变玻璃化学成分来改进玻璃的性质，以满足不同的使用要求。用于制造玻璃的原料非常丰富，价格低廉，因此，玻璃在人们的生活中获得了广泛的应用，主要用于日用玻璃、窗玻璃、化学仪器玻璃、光学玻璃等方面。
平板玻璃具有优良的透光、隔音、隔热等性能，能够通过各种方法进行加工，制造成用于建筑物、车辆的安全玻璃。随着加工手段的多样化，建筑玻璃被赋予了更多功能;如防火、防盗、防冲击、电磁屏蔽、图案装饰等新的功能。
一、玻璃的成分
(一)玻璃的成分
可以形成玻璃的元素几乎包括了除稀有气体以外的所有元素，在玻璃体中大部分元素主要以氧化物的形式存在。玻璃是由酸性氧化物(SiO
2、B2O
3、P2O5等)、碱性氧化物(K2O、Na2O等)、碱土金属和二价金属氧化物(CaO、MgO、BaO等)、中性氧化物(A12O
3、TiO、ZnO等)组合成的。
普通平板玻璃属于钠—钙—硅酸盐玻璃，玻璃成分主要有二氧化硅、氧化钠、氧化钙、氧化铝等。
(二)玻璃的原料
平板玻璃原料由主要原料和辅助原料配比而成。其主要原料是引入玻璃主要成分的硅砂(SiO2)、长石(A12O3)、石灰石(CaO)、白云石(MgO)、纯碱(Na2O)、碎玻璃等;辅助原料主要用于促进玻璃的熔化、澄清以及着色，如芒硝(澄清剂)、碳粉(还原剂)、着色剂等。硅质原料是生产平板玻璃的主要原料。硅质原料质量的好坏，直接关系到平板玻璃的质量。玻璃成品的缺陷，如气泡、可见光透射率低、砂粒、条纹等在很大程度上是由原料和原料制备中的弊病造成的。玻璃行业都已清楚地认识到：原料质量低劣，即使采用了先进的浮法成型工艺，也难以生产出优质浮法玻璃。此外，原料质量的好坏，对于熔化率和窑龄都有直接影响。因此，在选取玻璃原料时要考虑原料对玻璃制品质量、
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成品率和成本方面的影响，对原料的要求是：
(1)化学成分和水分稳定：在大批量生产平板玻璃时，要求玻璃的物理化学性质稳定，因此玻璃成分中各组分的波动范围要尽可能小。原料中的水分含量对原料称重、混合、熔化以及玻璃成分的稳定都有影响。
(2)原料中的杂质和颗粒度必须符合要求：硅质原料中的各种杂质对玻璃特性有很大影响，特别是铁的含量，它直接决定着玻璃的透明度和色泽。我国硅质原料昔遍含三氧化二铁偏高，国外水平为0.02%～0.05%，而我国一般在0.1%～0.2%，致使玻璃颜色深，可见光透射率偏低。
原料粒度直径大小对玻璃的熔化质量有影响。颗粒度大会使熔化困难，容易出现夹渣和结石。颗粒过细的原料容易飞扬、结块，使配合料不均匀，熔化时细砂反应快，会在制品中形成小气泡，影响玻璃液的澄清。最合适的原料颗粒直径在0.15～0.8mm，其中0.25～0.5mm的颗粒不应少于90%。我国的原料中仍含有大量0.8以上的大粗颗粒和0.1mm以下的超细粉，有的砂岩的超细粉高达20%左右。
(3)原料对耐火材料的侵蚀性要小：采用对耐火材料的侵蚀性小的原料，可以延长熔窑寿命，减少维修成本。
(4)原料要易于加工：海砂不需要破碎、煅烧，只需要进行筛分和精选工序。
(三)玻璃中各种氧化物的作用
玻璃的折射率、密度、热膨胀系数随二价金属离子的半径增大而上升，常用的二价金属氧化物的作用简述如下：
(1)氧化钙(cao)：氧化钙与二氧化硅不能形成玻璃，但加入碱金属氧化物时便能形成均匀的玻璃。钙离子不参与形成玻璃网络结构，属于网络体外离子，钙离子可以降低玻璃高温时的粘度。玻璃中氧化钙含量过多，会使玻璃料性变短，脆性增大，这与Ga2‘对玻璃结构的积聚作用有关。
(2)氧化镁(MgO)：氧化镁在玻璃体中存在着两种配位状态，但大多数是位于八面体中，属网络外体，只有当碱金属氧化物含量过高，而不存在A120
3、B：o，等氧化物时，Mg2+才进入网络结构。在钠—钙—硅酸盐玻璃中以MgO取代CaO，将使玻璃结构变疏松，导致玻璃密度、硬度降低。
(3)氧化铝(A12O3)：氧化铝是形成玻璃网络结构的重要物质，它能使玻璃结构变得紧密，可以改善玻璃的一系列性能，但它对于玻璃的电学性质有不良作用。
(4)氧化硼(B2O3)：氧化硼是实用玻璃的重要组分之一，它既能改善玻璃的一系列性能，又有良好的助熔性。在高温熔制条件下，以硼氧三角体存在，这是氧化硼降低玻璃高温粘度的主要原因，但低温时，有形成四面体的趋势，使玻璃结构趋紧，所以又能提高玻璃的低温粘度。
(5)碱金属氧化物(Li2O、Na2O、K2O)：碱金属氧化物加入熔融石英玻璃中，促使硅氧四面体连接断裂，出现非桥氧，使玻璃结构疏松、减弱，导致玻璃一系列性能变坏，如热膨胀系数上升，电导和介电损耗，弹性模量、硬度、化学稳定性和粘度下降等。
二、玻璃的特性和热历史
(一)玻璃的特性
玻璃是一种非晶态固体材料，是由熔融体过冷却而得到的，熔融的液体在冷却过程中
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第八章 建筑涂料
涂料是指涂敷于物体表面，能与物体表面很好地粘接在一起，并能形成连续性涂膜，从而对物体起到装饰、保护作用，或使物体具有某种特殊功能的材料。
由于涂料最早是以天然植物油脂和天然树脂，如亚麻子油、桐油、松香、生漆等为主要原料，因而涂料在过去被称为油漆。这一期间是涂料工业发展的初级阶段，产品品种少，性能差。
涂料工业的真正发展时期不足100年，特别是20世纪50年代开始，石油化学工业的迅速发展，为涂料工业的发展提供了良好的物质基础，赋子了涂料新的内涵和功能。同时，随着建筑工业水平的不断提高，人们对建筑涂料提出了更高的要求。随着各种新型合成树脂和助剂体系的出现和发展，研究开发手段的进步，施工技术的更新，使建筑涂料的新品种不断涌现。目前，建筑涂料已经自成体系，形成一门独立的工业技术，并成为建筑工业领域的一种基本材料。
第一节 建筑涂料的功能
与其他饰面材料相比，建筑涂料具有色彩鲜艳、质感丰富、性能全面、施工方便、价廉物美等特点，为此在建筑饰面材料中越来越受到人们的青睐。建筑涂料的主要功能是装饰功能。此外，还具有保护功能和其他特殊的功能，简述如下。
一、装饰功能
建筑涂料的主要功能之一是装饰建筑物，遮盖建筑物表面的各种缺陷，通过美化来提高建筑物的外观价值。这种功能的要素包括平面的色彩、色彩图案和光泽方面的构思设计和立体的花纹构思设计两个方面。室外涂装和室内涂装的装饰功能要素的内容基本相同，但要求的标准不一样。一般来说，室外涂装要求富有立体感的花纹或高光泽;与此相反，室内涂装则要求柔和的色彩和比较平伏的花纹，避免高光泽。
涂装后的建筑物不但色彩丰富，还可具有不同的光泽和平滑度。再加上各种立体图案和标志，和周围环境协调配合，会使人在视觉上产生美观、舒畅之感。室内若采用内墙涂料及地面涂料装饰后，可使居住在室内的人们产生愉悦感。若在涂料中掺加粗、细骨料，或采用拉毛、喷涂和滚花等方法进行施工，可以获得各种纹理、图案及质感的涂层，使建筑物产生特殊的艺术效果，从而达到美化环境、装饰建筑的目的。
二、保护功能
建筑涂料对建筑物进行施工后，能保护建筑物不受环境影响的功能称为保护功能。
建筑物曝露在大气中，受到阳光、雨水、冷热和各种介质的作用，表面会发生风化、
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腐蚀、剥落等破坏现象。建筑涂料通过刷涂、滚涂或喷涂等施工方法，涂敷在建筑物的表面上，形成连续的薄膜，产生抵抗气候影响、化学侵蚀以及污染等功能，阻止或延迟这些破坏现象的发生和发展，起到保护建筑物、延长其使用寿命的作用。
三、特种功能
建筑涂料除了固有的装饰和一般性保护功能以外，近年来世界各国都十分重视研究特种功能的建筑涂料，这类涂料又称为功能性建筑涂料。例如，防水涂料、防火涂料、防霉涂料、杀虫涂料、吸声或隔声涂料、隔热/保温涂料、防辐射涂料、防结露涂料、伪装涂料等等。在工业建筑、道路设施等构筑物上，涂料还可起到标志作用、色彩调节作用、美化环境作用和调节人们心理状况的作用。
第二节 建筑涂料的分类、品种和用途
涂料的品种很多，其分类的方法各不相同。1992年修订的国家标准《GB2705--1992涂料产品的分类、命名和型号》规定厂涂料的分类，其中也包括建筑涂料的分类。但该标准在1992年之前的版本的涂料分类中并不包括建筑涂料，因而建筑涂料多年来也形成了自己的习惯分类方法。
一、建筑涂料的分类
(1)按建筑物的使用部位分类：建筑涂料按其在建筑物的不同部位使用町分为外墙涂料、内墙涂料、地面涂料、顶棚涂料、屋面涂料、地下结构涂料等。
(2)按涂料的状态分类：建筑涂料按其性状可分为溶剂型涂料(如溶剂型聚丙烯酸酯涂料)、水溶性涂料(如聚乙烯醇内墙涂料)、乳液型涂料(如聚丙烯酸酯乳液涂料)和粉末涂料等。
(3)按特殊性能或使用功能分类：建筑涂料按其特殊性能或使用功能可分为防火涂料、防水涂料、防霉涂料、杀虫涂料、隔热涂料、隔声涂料等。
(4)按主要成膜物质性质分类：建筑涂料按其主要成膜物质性质可分为有机系涂料(如聚丙烯酸酯外墙涂料)、无机系涂料(如硅酸钾水玻璃外墙涂料)、有机—无机复合系涂料(如硅溶胶—苯丙复合外墙涂料)等。
(5)按涂膜状态分类：建筑涂料按涂膜状态可分为薄质涂层涂料(如苯丙乳液涂料)、厚质涂层涂料(如乙丙厚质型外墙涂料)、砂壁状涂层涂料(如苯丙彩砂外墙涂料)、彩色复层凹凸花纹外墙涂料等。
二、建筑涂料的品种和用途
下面按涂料的使用部位分别介绍外墙涂料、内墙涂料、地面涂料和一些特种建筑涂料。
(一)外墙涂料
外墙涂料的主要功能是装饰和保护建筑物的外墙面，使建筑物外貌整洁美观，从而达到美化城市环境的目的。同时还能够起到保扩建筑物外墙，延长其使用寿命的作用。为了
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第九章 建筑塑料
当今世界经济发展的三大工业支柱是材料、能源和信息。没有材料工业的发展就没有现代技术的发展。每—种新材料的问世，不仅会引起生产方式的变革，而且会推动社会的进步和人类文明的提升。在材料工业中，塑料材料的品种最多，发展速度最快。塑料，对人们来说已经并不陌生，它的应用范围尤所不及。塑料与我们的生活息息相关，并使我们的生活丰富多彩。建筑塑料研制工作在20世纪50年代末期已开始，并少量生产和应用。到20世纪70年代末期，化学建材开始快速发展。我国是资源短缺的国家，发展绿色建筑塑料具有特定的经济和社会意义。近年来，国内绿色建筑塑料得到很大发展，显示出良好的发展势头。专家指出，无毒、无害、无污染的塑料建材，将成为本世纪市场需求的热点。有关统计数据显示，全球每年建筑工业消耗塑料在1 000多万t以上，占全球塑料总产量的25%，在应用塑料中位居首位。目前，塑料已与水泥、钢铁、木材统称为四大建筑材料。
塑料建材主要包括塑料管、塑料门窗、装饰装修材料等。塑料建材在建筑工程;市政工程、村镇建设以及工业建设中用途十分广泛。塑料建材不仅能大量代钢代木，替代传统建材，而且还具有节能节材，保护生态，改善居住环境，提高建筑功能与质量、施工便捷等优越性。塑料建材的节能效益十分突出，其节能效益表现在节约生产能耗和使用能耗两个方面。以生产能耗计算，建筑塑料制品仅为钢材、铝材生产能耗的25%和12.5%，硬质PVC塑料生产能耗仅为铸铁管和钢管的30%～50%，塑料水管比金属管降低输水能耗50%左右。
建筑业是国民经济的支柱产业。今后我国建筑业将会有更大的发展，为建筑塑料的应用提供了广阔的市场空间，促进建筑塑料的飞速发展，产生显著的经济效益、社会效益和环境效益。
第一节 建筑塑料的主要原材料
生产建筑塑料的原材料种类很多，下面主要介绍在我国用量较大的5种超料原材料的性能、特点及技术质量要求。
一、聚氯乙烯(PVC)树脂
聚氯乙烯(PVC)是我国发展较早、产量最大的塑料品种之一。20世纪80—90年代，PVC产量约占全国合成树脂的一半。近些年来，它的产量不及聚乙烯和聚丙烯，居于第三位，但年产量仍然在增长。PVC在世界上的产量，过去排行第——位，后来次于聚乙烯，近几年来居于第三位。PVC原料易得，价格低廉，成型性能良好，是应用最广泛的树脂之一。PVC呵以不添加增塑剂制成硬质制品(PVC--U)，也可以增加相当的增塑
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剂制成软质制品。PVC自20世纪30年代工业化生产以来，在热塑性通用塑料中一直占有很重要的地位。迄今其势未衰，作为主要塑料品种仍处于不断发展之中。聚氯乙烯是一种无味的白色粉末，密度为1.35~1.46 s/cm^3(20t)。聚氯乙烯为线型分子结构，沿其主链存在着许多极性键，从而使大分子间的结合力增强，所以，聚氯乙烯的机械性能和耐化学腐蚀性能优良。但聚氯乙烯性脆，同时其耐热性较差，当树脂被加热至100~C以上时，就开始分解出+HCI。因具熔融温度高于分解温度，若不加入适宜的多种添加剂，则成型困难。又因为聚氯乙烯中含有大量的一瓤基团，故其阻燃性较好。
二、聚乙烯(PE)
由乙烯进行加聚而成的高分子化合物即为聚乙烯。聚乙烯(PE)是合成树脂中结构最简单的一种。根据聚合条件的不同，实际相对分子质量可从1万至几百万不等。它原料来源丰富，价格较低，具有优异的化学稳定性和电绝缘性，易于成型加工，并且品种较多，可满足不同的性能要求。因而，它从问世以来发展迅速，是目前产量最大的树脂品种，用途极为广泛。
聚乙烯的熔融粘度低，流动性能好，毋须加入增塑剂等助剂就有很好的成型加工性能，容易形成大规模生产，一般的加工机械设备都能成型加工。通过技术引进，我国已经能大量地稳定地生产各种压力法、各种性能用途的聚乙烯树脂，总产量在近几年跃居国内合成树脂榜首。
聚乙烯是白色半透明粉末或小颗粒，无臭，无毒，可燃，触感似蜡。它具有良好的机械性能，耐溶剂性极佳，仅在高温下，才能被某些溶剂缓慢侵蚀。聚乙烯的脆化点为-110~-60℃，故其耐低温性质比聚氯乙烯好，低温脆性小。聚乙烯可制作卫生、食品、上下水管道等塑料制品。聚乙烯耐热性差，易受热软化，故一般应在100℃以下使用。又因聚乙烯极易燃烧，容易造成火灾，导致火焰快速蔓延，故在使用聚乙烯及相应塑料制品时应予以特别的注意。
三、聚丙烯(PP)
聚丙烯(PP)是常用热塑性塑料中的后起之秀。自1957年在意大利首次实现工业化生产以来，在世界范围内，聚丙烯的生产得到了长足发展。1960年世界产量仅为6万t，到了1985年已超过800万t，1997年后就已跃居世界5大塑料的第二位，其发展速度一直居于各种塑料之首，是热塑性塑料中发展最快的一种。
我国生产聚丙烯始于20世纪60年代，以引进国外先进生产技术和装置为主，同时，由我国自行开发的液相本体聚合法也得到了广泛的应用，工艺渐趋完善，产品质量不断提高。我国聚丙烯1997年总产量超过1 800万t，居国内5大塑料树脂产量的第二位。
PP发展速度较快的原因主要在于丙烯来源丰富，价格低廉，合成工艺较简单。合成的PP树脂具有较好的综合性能，用途广泛。与PE相比，PP不但有较高的拉伸强度、刚度、硬度、耐应力开裂性、透明性和耐热性，而且有突出的延伸性和抗弯曲疲劳性，成型加工性能也极为优良。
聚丙烯的密度较小，为0.90s/cm^3。聚丙烯可分为等规、间规和尤规三种。规整度愈高，则机械性能愈好，但脆性有所增大，常用的为正规聚丙烯。聚丙烯的抗拉强度较高、
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第十章 新型建筑装饰装修材料
第一节 建筑装饰装修材料概述
有建筑就有建筑的装饰装修，从早期的用石灰粉刷墙壁，用油漆涂刷柱子，至当今的新型高档次装饰装修，历经了几十年的发展。近20年来，我国研制、开发了一大批新型建筑装饰装修材料，从国外引进了2000多项建筑装饰装修材料生产技术和设备，目前总的品种已达5000种之多，形成了中高低档基本配套、品种门类比较齐全的工业体系。无论在性能上、质量上还是数量上，已能满足国内各层次的消费需求。建筑业的蓬勃发展，人民生活水平的不断提高，有力地带动了建筑装饰装修材料业的发展，反过来，也为建筑装饰业提供更多更好、更适用的装饰装修材料。
建筑装饰装修材料虽然是建筑材料大家庭中的一成员，但它的主要属性是装饰功能或美学功能，人们更多的是从质感、观感、健康等方面来认识。与其他建筑材料如防水材料、保温材料、管道材料、结构材料等的物理力学性能属性有着明显的区别，这种区别和差异是很重要的，影响到对材料的评价、组织、使用以至经营方式等方面的问题。比如装饰装修效果是比较抽象和理念性的东西，一般难以用数量表示，可比性较弱，并且与评价者的个体、时代、文化等有关，而物理力学功能则有严格的量化表述，可比性很明显。还有一点，装饰装修材料的好、坏、优、劣，同样的人在不同的时期可以有完全不同的看法和认定，即使是一种被认为很美的东西，用久了也会觉得不美，一些并不是很美的东西，由于有一定的奇特性，也会胜于看起来比它美的东西，装饰材料的生命力就在于它的多样性。
装饰材料的另一重要问题是配套化问题，配套通常有大配套与小配套。大配套是指建筑物不同部位所要求的不同装饰材料之间，各种不同档次、不同材质的装饰材料与辅助材料之间的配套。小配套是指主要装饰材料与辅助材料及工器具之间的配套。大配套是为了全面地实现设计师的构想，完整地实现整个建筑物的装饰;小配套则是为了有利于合理地用好某一装饰材料。
第二节 新型装饰装修材料的主要品种及性能
由于装饰装修材料的品种繁多，而且各种材料都逐步向多功能、多用途方面发展，很难按十分明晰的分类方法进行分类，如按材料的使用场所(地)分可分为三大类，即天花(吊顶)材料、地面材料、墙面(柱)材料。
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一、地面材料
目前地面材料最常用的有陶瓷材料、天然石材，部分木(制)地板及其他地面材料。
(一)陶瓷材料
建筑陶瓷的分类和命名一直都不是很明晰，规范性分类通常按材质(吸水率)来分，习惯叫法通常却按使用场所来叫，如陶瓷地砖、内墙砖、外墙砖、广场砖。外墙砖和广场砖相对较单一，品种变化不多，比较容易区分和判别。如外墙砖通常有无釉和有釉两类，有釉的通常有瓷质外墙砖、彩釉马赛克;无釉的通常有仿花岗石外墙砖。内墙砖通常是指釉面内墙砖。而地砖产品名称通常很多，一般人很容易被五花八门的名称给混淆。原则上说，地砖产品也只分为两种，一种是有釉面的，一种是无釉的。无釉的又分为普通型及抛光型。有釉地砖早期叫彩釉砖，后来企业根据釉面材质情况，又多了很多的命名，如“水晶砖”、“仿古砖”等。抛光砖产品通常根据其工艺及成型方法，如渗花、大颗粒、二次布料等的不同而产生很多的名称，如玻化石、瓷质砖、云石宝、云影石、雪花白…”.名称和叫法十分混乱，外行人除看图案外根本分不清其内在的材质情况。从1999年开始，我国采用了国际上通常的分类方法，不管砖是什么名称、什么用途和什么工艺方法生产，建筑陶瓷砖一律按吸水率的大小来区分，吸水率的高低是陶瓷材质的重要指标。吸水率按5个层次来分，第一类是吸水率E≤0.5%的瓷质砖，多数抛光砖属此类;第二类是0.5%10%的属陶质砖，内墙砖多属于此类。对于地砖产品来说，目前用得较多的有瓷质有釉产品，吸水率为0.5%
陶瓷砖的主要特点就是强度高、坚硬、耐磨、耐火、不易腐蚀、不会腐朽霉变等。
陶瓷砖性能指标如下：
按《GB/T4100.1--1999干压陶瓷砖第1部分：瓷质砖(吸水率E≤0.5%)》要求，表面质量：
优等品——至少有95%的砖距0，8m远处垂直观察表面无缺陷;
合格品——至少有95%的砖距1tn远处垂直观察表面无缺陷。
(1)吸水率：陶瓷砖的吸水率平均值不大于0.5%，单个值不大于0，6%。
(2)破坏强度：厚度57.5mm，破坏强度平均值不小于1 300N;厚度<7.5mm，破坏强度平均值不小于700N。
(3)断裂模数(不适用于破坏强度≥3 000N的砖)：陶瓷砖断裂模数平均值不小于35MPa，单个值不小于32MPa。
(4)抗热震性：经10次抗热震试验不出现炸裂或裂纹。
(5)抗釉裂性：有釉陶瓷砖经抗釉裂性试验后，釉面应无裂纹或剥落。
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新型干法水泥生产工艺是当今水泥工业的最主要生产工艺，主要是在原料的均化技术和熟料的煅烧工艺上有突破性进展，熟料烧成热耗大幅降低，生产的熟料品质得到了显著改善，但其核心的生产工艺仍然是“两磨一烧”，即“生料粉磨、熟料煅烧和冷却、水泥粉磨”。
具体生产流程可细分为矿山开采、原料破碎、原料均化与储存、原料配料、原料粉磨及废气处理、生料均化及入窑、熟料煅烧和冷却、原煤均化、煤粉制备与计量输送、熟料散装与输送、水泥配料及粉磨、水泥存储与发运等环节。
⑴、生料粉磨：矿山开采出石灰石、砂岩，通过均化堆场均化，调整适当配比后粉磨成生料入库。
矿山开采及运输：矿山开采根据不同的矿山现场条件，采用不同的爆破方式，实现零排废生产。开采主要采用台段式开采方式，输送主要有大型汽车运输方式等。 原料破碎：采用适应不同粒度和物料性能的破碎机，将石灰石、硅铝质原材料破碎至粒度满足原料粉磨要求。
原料均化与储存：采用长形或圆形预均化堆场堆存和均化石灰石及硅铝质材料。采取纵向分层堆料，横向断面取料，使不同时段堆存的原料得到均化，所取原材料化学成分稳定。
原料配料：采用皮带秤精确计量对石灰石、砂岩、粉砂岩、铁质原料等进行配料。
原料粉磨及废气处理：采用球磨机或立式辊磨将不同配比的石灰石、砂岩、粉砂岩、铁质原料粉磨成生料粉，通过X荧光仪对出磨生料粉进行快速检测调整，保证生料粉化学成分稳定。
生料储存及均化：将粉磨后的生料粉储存在生料均化库内，向库内吹入高压空气进行搅拌，使生料粉在库内进行搅拌混合，出库时采取多点下料等方式使生料粉的化学成分更均匀稳定。
⑵、熟料煅烧和冷却：生料粉进入预分解干法回转窑通过加热煅烧，在900℃时石灰石中碳酸钙分解成氧化钙，在1350℃时氧化钙与硅铝质材料及铁质材料中三氧化二铝和三氧化二铁发生化学反应生成新的物质——熟料;出窑熟料经过篦式冷却机的冷却，具有一定的活性和强度。
原煤均化、煤粉制备与计量输送：与原料储存及均化一样，采用长形或圆形预均化堆场进行储存及均化;根据不同煤种的品质状况，合理选用立式辊磨或球磨粉磨技术将原煤粉磨成不同细度煤粉，选择计量可靠的输送设备送入窑内燃烧。
熟料入库及发运：根据市场的不同需要，可提供汽车、火车及船舶三种熟料运输销售方式，也可满足工厂自身粉磨水泥的需要。
⑶、水泥粉磨：水泥熟料加入缓凝材料、混合材料通过水泥磨，变成粉状物料水泥(80微米以下)。
水泥配料及粉磨：经高精度计量秤配料，熟料、缓凝材料(天然石膏、磷石膏、脱硫石膏)、混合材(粉煤灰、矿渣、煤矸石等)进入水泥粉磨设备进行粉磨，并采用先进的质量监测仪器及时地对质量情况进行跟踪监测与调整，制造出质量优良的水泥。
水泥生产用混合材料：混合材是在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥品种、等级而加到水泥中的矿物质材料，主要分为如矿渣、粉煤灰、火山灰等参与水泥水化并起到促进作用的活性混合材，以及对水泥性能无害、主要起填充作用非活性混合材。
水泥混合材(尤其工业废渣)在国家标准指导下的选择性掺入是水泥生产中的重大改进;在保证水泥质量、性能的情况下，改善水泥本身性能为不同的工程需求服务;大幅降低熟料、原煤等资源消耗，大量吸纳工业废渣，促进环保和循环经济。
矿渣是高炉炼铁的副产品，结构上以玻璃体为主，具有较高的活性。
火山灰系指具有火山灰性的天然或人工矿物质材料，结构呈现多孔，成分以SiO2和Al2O3为主，在水泥中具有水硬性胶凝材料的特征。
粉煤灰系煤粉燃烧烟气管道中收集的微细粉尘，结构主要以球状玻璃体为主，成分类似火山灰，具有活性。
非活性混合材指活性指标达不到要求的活性混合材，以及石灰石、砂岩、页岩等材料，在水泥中主要其到填充作用，不同种类的非活性混合材材料发挥着不同作用，如改善水泥颗粒组成、稳定水泥水化产物等辅助作用。
水泥生产用缓凝材料：石膏在硅酸盐类水泥中主要起调凝作用，以利于施工，并可提高水泥强度，改善水泥的耐蚀性、抗冻性、抗渗性和降低干缩变形等性能。石膏分天然石膏和工业石膏，其中天然石膏主要有两类：二水石膏和硬石膏;工业石膏主要为CaSO4成分较高的工业副产物，对水泥性能无害，在水泥中能起到调凝作用。
水泥储存及发运：经粉磨后的水泥储存在水泥圆筒库内，在经过检测确认后，合格的水泥产品可作为成品出售。销售方式可根据客户需要，选择汽车散装、火车散装、船运散装及汽车袋装、火车袋装、船运袋装等形式。
水泥磨 石灰石 单段锤式破碎机 预均化堆场 配料站 立式生料磨 均化库 预热器 分解炉 回转窑 冷却机 熟料库 商品熟料出厂 硅质原料 破碎 校正原料 贮库 煤 石膏 混合材 破碎
均化堆场 煤磨 煤粉仓 破碎 破碎 贮库 贮库 烘干 袋装水泥出厂 成品库 包装机 水泥库 水泥散装库 散装水泥出厂
典型的新型干法水泥生产工艺流程示意图
新型干法水泥生产工艺流程简述
1.
一、水泥生产原燃料及配料
生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰原料和粘土质原料，有时还要根据燃料品质和水泥品种，掺加校正原料以补充某些成分的不足，还可以利用工业废渣作为水泥的原料或混合材料进行生产。 1. 石灰石原料 石灰质原料是指以碳酸钙为主要成分的石灰石、泥灰岩、白垩和贝壳等。石灰石是水泥生产的主要原料，每生产一吨熟料大约需要1.3吨石灰石，生料中80%以上是石灰石。 2. 黏土质原料
黏土质原料主要提供水泥熟料中的、、及少量的。天然黏土质原料有黄土、黏土、页岩、粉砂岩及河泥等。其中黄土和黏土用得最多。此外，还有粉煤灰、煤矸石等工业废渣。黏土质为细分散的沉积岩，由不同矿物组成，如高岭土、蒙脱石、水云母及其它水化铝硅酸盐。 3. 校正原料
当石灰质原料和黏土质原料配合所得生料成分不能满足配料方案要求时(有的含量不足，有的和含量不足)必须根据所缺少的组分，掺加相应的校正原料 1. 硅质校正原料 含80%以上 2. 铝质校正原料 含30%以上 3. 铁质校正原料 含50%以上
4.
二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成
硅酸盐水泥熟料的矿物主要由硅酸三钙()、硅酸二钙()、铝酸三钙()和铁铝酸四钙()组成。
1.
三、工艺流程
1. 破碎及预均化
(1)破碎 水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。
破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和和粉磨设备非常重要。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高黂机的产量。物料破碎后，可减少在运输和贮存过程中不同粒度物料的分离现象，有得于制得成分均匀的生料，提高配料的准确性。
(2)原料预均化 预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。
原料预均化的基本原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来的原料连续地按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完，即“平铺直取”。
意义： (1)均化原料成分，减少质量波动，以利于生产质量更高的熟料，并稳定烧成系统的生产。
(2)扩大矿山资源的利用，提高开采效率，最大限度扩大矿山的覆盖物和夹层，在矿山开采的过程中不出或少出废石。
(3)可以放宽矿山开采的质量和控要求，降低矿山的开采成本。
(4)对黏湿物料适应性强。
(5)为工厂提供长期稳定的原料，也可以在堆场内对不同组分的原料进行配料，使其成为预配料堆场，为稳定生产和提高设备运转率创造条件。
(6)自动化程度高。
2、生料制备
水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料(包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏)，据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。
工作原理：
电动机通过减速装置带动磨盘转动，物料通过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力的作用下被甩向磨盘边缘交受到磨辊的辗压粉磨，粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，被来自喷嘴高速向上的热气流带起烘干，根据气流速度的不同，部分物料被气流带到高效选粉机内，粗粉经分离后返回到磨盘上，重新粉磨;细粉则随气流出磨，在系统收尘装置中收集下来，即为产品。没有被热气流带起的粗颗粒物料，溢出磨盘后被外循环的斗式提升机喂入选粉机，粗颗粒落回磨盘，再次挤压粉磨。
3、生料均化
新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。
均化原理：
采用空气搅拌，重力作用，产生“漏斗效应”，使生料粉在向下卸落时，尽量切割多层料面，充分混合。利用不同的流化空气，使库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。
4、预热分解
把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。
工作原理：
预热器的主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必需具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。 (1)物料分散 换热80%在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。 (2)气固分离
当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒(排气管)之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。
(3)预分解
预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行;燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化;由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。
4、水泥熟料的烧成
生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。 在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的、、等矿物。随着物料温度升高近时，、、等矿物会变成液相，溶解于液相中的和进行反应生成大量(熟料)。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。
5、水泥粉磨
水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料(及胶凝剂、性能调节材料等)粉磨至适宜的粒度(以细度、比表面积等表示)，形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。
6、水泥包装
水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。 以上为新型干法水泥生产的一般工艺流程。
稍微了解水泥生产工艺的人，提到水泥的生产都会说到“两磨一烧”，它们即是：生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨。就其中的一些工艺要求，本网站作一些收集、整理，提供给大家参考：
水泥：凡细磨物料，加适量水后，成塑性浆状，即能在空气硬化，又能在水中硬化的水硬性胶凝材料，并能把沙石等材料牢固地胶结在一起的叫水泥。 一般来讲，水泥行业生产的是硅酸盐水泥，硅酸盐水泥是
一种细致的、通常为灰色的粉末，它由钙 ( 来自石灰石 )、 硅酸盐、铝酸盐 ( 黏土 ) 以及铁酸盐组成。在一个硅酸盐 水泥工厂中，水泥生产有以下几个主要阶段： 生料的准备
· 石灰石是水泥生产的主要原材料，大多数工厂都位于石 灰石采石场附近，以尽量降低运输成本。 · 通过爆破或者使用截装机来进行原料 ( 石灰石、页岩、 硅土和黄铁矿 ) 的提取。 · 原料被送至破碎机，在那里经过破碎或锤击变成碎块。
· 压碎的石灰石和其它原料通常覆盖储存，以防受外界环 境的影响，同时也可最大程度地减小灰尘。
· 在大多数情况下，采石场和水泥厂会需要分离的或单独 的电源设备。 生料磨
· 在生料磨车间，原料被磨得更细，以保证高质量的混合。
· 在此阶段使用了立磨和球磨，前者利用滚筒外泄的压力 将通过的材料碾碎，后者则依靠钢球对材料进行研磨。
· 至今为止，生料磨所消耗电能的大部分并未被用来破碎
材料，而是转化成了热能损耗。因此这里就存在一种经 济化的需求，希望能够对生料磨车间进行调节，将能量 损失保持在尽可能低的水平。 · 使用一种优化粉磨过程的电气自动化系统是很有必要的。 · 生料最终被运输到均化堆场进行储藏和进一步的材料混合。 熟料生产
· 熟料球形结块的直径必须在 0.32-5.0cm 范围之内，它们 是在原料之间的化学反应中产生的。
· 高温处理系统包括三个步骤：烘干或预热、煅烧 ( 一次 热处理，在其过程中生成氧化钙 ) 以及焙烧 ( 烧结 )。
· 煅烧是此工序中的核心部分。生料被连续地称重并送入 预热器最顶部的旋风分离器，预热器中的材料被上升的 热空气加热，在巨大的旋转窑内部，原料在 1450 摄氏 度下转化成为熟料。
· 熟料从窑头进入篦冷机进行热再生和冷却。冷却了的熟 料随后用盘式运输带传输到熟料料仓进行储存。
· 熟料冷却后可在运输带上传输，并可以再生多达 30% 的热量。送经熟料的冷却空气被导入旋窑，它有利于燃料燃烧。一般类型的篦冷机为往复炉蓖式、行星式和旋 转式。篦冷机收集的非常粗糙的粉尘由水泥矿物组成， 它被回收重新处理。
· 根据冷却效率和希望得到的冷却温度，在冷却过程中使 用的空气量大约为 1-2 千克 / 每千克熟料。如果在冷却 过程之后，一部分气体被用于其它过程，例如煤炭干燥， 则可以减少需要净化的气体量。
· 熟料储存能力可以基于市场考虑，一个工厂通常可以储 存熟料年产量的 5-25%。运输带和斗式提升机之类的设 备可用于将熟料从篦冷机到储存区以及熟料磨机之间进行传输。重力下落和传送点通常备有至粉尘收集器的通 风设备。
· 对低散失和低能耗的主要要求是做到旋窑运转均衡一致。 因此 , 必须使用现代化过程控制技术对燃烧过程进行持续的监控。 储存及熟料磨
· 熟料从熟料料仓中取出并送到给料仓，在进入熟料磨之 前与石膏和添加剂进行配比混合。 · 在熟料粉磨过程中，熟料与其它原料被一同磨成细粉， 多达 5% 的石膏或附加的硬石膏被添加进来，以控制水 泥的凝固时间，同时加入的还有其它化合物，例如用来 调节流动性或者含气量的化合物。很多工厂使用滚式破 碎机来获取可减小到预定尺寸的熟料和石膏，这些材料 随后被送入球磨 ( 旋转式、垂直钢筒，内含钢合金滚珠 ) 进行余下的粉磨加工。 · 粉磨过程在封闭系统中进行，该系统配备了一个空气分 离机，用来按大小将水泥颗粒分开，没有完全磨细的材 料被重新送过该系统。
· 这道高能耗的工序需要自动化和最优化的控制，以保证 目前的质量要求。 储藏和发运
· 成品水泥被储藏在巨大的混凝土料仓内。
· 可以将水泥散装到卡车或者车皮中发运给客户，也可以 装袋，用标准货车发送。 · 在运营一个水泥厂时，交货过程是最主要的任务之一。
· 由于发运设备通常也用于称量和装卸来自外部供应商的 材料，因此这些系统必须同时支持给料传输的过程控制。
· 现代化的发运系统提供了全部的物流支持，并且使发运 过程对操作者透明。 巨日水泥 财务手册
1. 水泥：熟料、
325、425 2. 原材料： 3. 设备： 4. 人员： 5. 生产工艺、流程 6. 水泥厂流程
采购流程 销售流程 收款流程 生产流程 开票流程 财务报税
培训教材：点钞知识、收银机、ERP
管理规定： 开票室交款规定 保安出门规定 生产领用规定 采购规定
水泥联合粉磨系统节能优化措施
水泥粉磨系统的节能优化措施有很多，而选择一套合适的水泥粉磨系统是粉磨系统节能优化措施中的首要条件，人类在水泥粉磨方面的不断发展进步、设备的不断更新中由传统的单一球磨机粉磨系统逐步发展到今天的水泥双循环粉磨系统，经过对比双循环系统的综合优势明显较高。双循环粉磨系统主要是由辊压机、V型选粉机、球磨机、O-sepa选粉机组成的两个循环粉磨系统，本文还主要介绍各设备由传统系统改进为双循环系统后需要的具体改进，从而更好的适应优化更新的粉磨系统，达到增产的目的。另外水泥双循环粉磨系统的增产优化还可以从入磨物料的物理性质(如颗粒大小及水分含量等)及加入的助磨剂有很大的关系。
第1章 水泥粉磨系统的综述
1.1 辊压机和球磨机组成的开流系统
此系统主要由V型选粉机、辊压机、旋风收尘器和球磨机组成。球磨机系统为开流系统，辊压机系统放风与球磨机通风共用一套收尘系统。流程见图1-1，主机配置见表1-1。此系统其特点是:流程简单，设备及土建投资较少，但水泥颗粒级配中细粉较多，单位产品装机功耗较高，特别是水泥温度高，部分石膏有脱水现象。
1.2 辊压机和球磨机组成的半开流系统
此系统组成与图1-1系统基本相似，只是增加了一个O-Sepa选粉机(流程见图1-2)，把辊压机系统中一部分合格的细粉选出来当成品。其中0-Sepa选粉机规格N1500;最大喂料量270 t/h;成品量5490t/h (S=340-380㎡/kg);选粉风量90 000 m3/h;装机功率为75 kW。由于增加了选粉机，磨机的通风量可以增加。此系统的特点与图1-1系统基本差不多，只是系统产量略有增加，水泥温度略有降低，但仍较高;另产品装机功耗(只考虑主机功率)也高，达45.83 kWh/t
1.3 辊压机和球磨机(带组合式选粉机)组成的联合粉磨系统
此系统主要由V型选粉机、辊压机、旋风收尘器、球磨机和组合式选粉机组成，球磨机系统为闭路系统，流程图见图1-3，主要的主机配置见表1-2。其中辊压机系统设有单独放风系统，球磨机单独通风与组合式选粉机放风共用一套收尘系统。
此系统特点是：流程复杂，设备及土建投资较高，特别是组合式选粉机外形体积较大，占用的厂房面积较多，其选粉效率也不高;另外风机数量较多，增加了系统电耗;但成品水泥颗粒级配比开流更合理，产量也比开流系统高，特别是水泥温度较低，水泥品质明显比开流好。由于辊压机配长球磨系统还存在一些过粉磨现象，因此此系统把细、长球磨改为短、粗球磨
1.4 辊压机和球磨机(不带组合式选粉机)组成的联合粉磨系统
此系统组成和流程基本上与图1-3一致，主要不同是图1-3中的组合式选粉机被性能更优的。O-sepa选粉机(外形小，选粉效率高)替代;其系统优、缺点也与图1-3系统基本相同;其产品装机功耗(只考虑主机功率)为43.73 kWh/t。其中0-sepa选粉机规格N4000;最大喂料量750 t/h;成品量140240 t/h (S=340380 m3/kg);选粉风量240 000 m3/h;装机功率220 KW
1.5 辊压机和球磨机(带涡流选粉机)组成的联合粉磨系统
此系统主要由V型选粉机、辊压机、球磨机和涡流选粉机组成，球磨机系统为闭路系统，流程见图1-4。该系统的V型选粉机、辊压机、水泥磨和出磨提升机的配置及其性能完全同表1-2，其他主机配置见表1-
31.6 立磨和球磨机组成的联合粉磨系统
此系统主要由立磨、组合式选粉机、球磨机和0-Sepa选粉机组成，球磨机系统为闭路系统，流程图见图1-5，主要的主机配置见表1-4
由图1-5可知，本系统中立磨作为预粉磨设备，系统设有单独放风系统。从球磨机抽出的气体作为0-Sepa选粉机的一次风、二次风和三次风为环境空气。此系统其特点是：流程相对复杂，设备投资与第4系统相当，但土建费相对较少，因为立磨可以露天布置;另外立磨的维修量比辊压机要少，所以运转率要高些。
1.7立磨终粉磨系统
此系统主要由立磨、高浓度袋收尘器和风机组成，流程图见图1-6，主要的主机配置见表1-5。此系统其特点是:流程简单，系统电耗低;厂房占地少，立磨又可以露天布置，因此土建费用相对较少;另外立磨的维修量比辊压机要少，所以运转率较辊压机系统高
第2章 水泥联合粉磨技术的优化措施
联合粉磨的主要优点是：能保证产品的粉磨细度合格率，能把磨内已经合格的产品及时地作为产品选出来。消除产品过粉磨现象，增加产量，降低电耗。达到水泥粉磨系统的节能优化目的。
2.1 球磨机的技术改造
2.1.1 适当扩大隔仓板蓖缝
2.1.2 合理调整各仓位置比例
2.1.3 合理调整研磨体级配
2.1.4 控制好合理的循环负荷率
2.2 采用挤压粉磨新技术
辊压机及挤压粉磨技术，经过十余年的应用，完善已日趋成熟。其高效节能的特点得以充分体现，而且随着可靠性的提高和工艺系统的日益完善，系统的运转率得到大幅度提高。无论是新建水泥生产线还是老厂工艺改造，都是粉磨系统的优选方案。此外，由于辊压机、打散机、球磨机、选粉机等组成多种粉磨工艺流程，可满足不同生产线的产量要求和产品质量要求。
2.3 选粉机
由于O-Sepa选粉机不带细粉收集装置，需要配备与其处理风量相匹配的大规格的袋收尘器或电除尘器用于收集成品，这无疑较大幅度地增加了系统投资，也使工艺布置复杂，操作控制困难，在一定程度上限制了它的推广和应用。上世纪90年代南京化工学院张少明教授等研究、开发的转子式旋风选粉机，简称为转子式选粉机。将笼型转子选粉原理嫁接于旋风选粉机而形成的一种实用于立窑水泥厂的中、小型高效选粉机。针对“分散”、“分级”和“收集”3个关键技术，它在结构上比旋风式选粉机有了突破性的改进。在相同产量的情况下，与高效涡流选粉机相比效率相当，但可降低系统投资20%一30 %;与旋风式及高效离心式选粉机相比，不但可减少设备规格，而且可提高效率20%-40%。2.3 辊皮和衬板松动
第3章 物料性质对联合粉磨系统节能的影响
3.1 缩小入磨物料的粒度
在水泥生产过程中，粉磨设备使物料粒度缩小300-400倍，而破碎过程一般仅使物料粒度缩小5-20倍。粉磨电耗远远大于破碎电耗。以石灰石为例，粉磨1吨石灰石消耗电量约为20-30kw/h，而破碎1吨石灰石仅需消耗电童1-3kW/h，粉磨消耗的电量是破碎消耗电量的10-20倍。据统计，缩小入磨物料粒度所节约的粉磨电量是破碎增加电量的27倍。所以，适当缩小入磨粒度是节电的有效途径之一。表1为试验磨入磨物料粒度与电耗的关系
3.2 合理控制入磨物料水分
当粉磨水泥时，物料水分对水泥粉磨的影响涉及到两个方面，一是调节排料速度，其次是影响磨内温度。在强力通风条件下，适当向磨内加水，可以降低磨内温度，减少研磨体和衬板的“包球”和粘聚现象，从而提高粉磨效率。水泥磨内加水应视不同情况加以不同的控制。一般来说，入磨物料温度高，加水量可适当增加。各厂可根据自己工厂的具体情况，由试验确定具体的加水比例，切不可盲目从事。
3.3 助磨剂
水泥助磨剂是一种添加剂，适量地加入到被粉磨的物料中，能通过它对颗粒表面的物理化学作用，发挥力学效能，得以提高物料的易碎性和分散性，从而提高粉磨细度和降低粉磨电耗
3.3.1 作用机理
3.3.2 使用效果
合理科学地使用水泥助磨剂提高台时产量10%-20%;普通水泥加助磨剂，提高台时产量15%左右;矿渣水泥加助磨剂，提高台时产量10%以上。同时助磨剂能提高水泥3d和28 d抗压强度3-5 MPa，可多掺混合材6%-10%。水泥助磨剂的节能作用很容易理解，一方面：水泥助磨剂的使用能提高水泥磨的台时产量，从而直接降低了粉磨电耗;另一方面，因水泥助磨剂的增强作用，导致水泥熟料的使用量减少，从而减少了因生产熟料而造成的煤电消耗。两者相加，即是使用助磨剂对水泥工业节能减排的贡献。大家知道，助磨剂对节能和减排的功效是相辅相成的，在实现上述节能功效的同时也实现了优化、减排的目的
结 论
水泥双循环粉磨系统的节能优化措施有很多，作者仅根据自己的所学及实习所见总结有以下几方面：
第一、本文通过对水泥联合粉磨系统及传统的单一球磨机水泥粉磨系统的综合对比，并举例说明了水泥联合粉磨系统在流程简单、设备及土建投资较少及设备维修耗资少等方面突出了水泥双循环粉磨系统的明显优势。水泥的联合粉磨系统是人类在水泥粉磨方面不断发展进步中逐渐总结积累而成，是当今比较成熟的水泥粉磨系统。
第二、由传统的粉磨系统改进为水泥联合粉磨系统后，为了保证产品的粉磨细度合格率，消除产品过粉磨现象，原有的水泥设备需在原有的结构基础上加以改进之外，由传统的单一球磨机粉磨系统改为辊压机、斗式提升机及V型选粉机和球磨机、斗式提升机及O-Sepa选粉机组成的两个循环粉磨系统，这样可以更好的优化水泥粉磨系统，从而达到增产的目的。
第三、水泥粉磨系统的增产除了以上两点涉及到的之外还与入磨物料的物理性质有着紧密的关系，例如：物料的颗粒大小、含水量;是否加入水泥助磨剂对粉磨效果及台时有着直接关系，适量地加入水泥助磨剂，能通过它对物料颗粒表面的物理化学作用，发挥力学效能，得以提高物料的易碎性和分散性，从而提高粉磨细度和降低粉磨电耗，达到水泥联合粉磨系统的节能优化。
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