水泥生产质量控制
一、质量控制在水泥生产中的作用
水泥生产过程是多工序、流水线作业方式,如果前一工序控制不严,会给后一工序带来较大的影响;为了确保各工序的产品质量,维护全厂水泥生产的正常进行,必须用高科技手段,在水泥生产过程中实施在线控制。科学地、经常地、系统地对各生产环节进行严格地检查和纠正,用各生产环节的工作质量来确保出厂水泥的产品质量。
(简称:生产督察和质量控制)
二、水泥生产质量控制的主要环节
1.原燃料和辅助材料的质量控制;(含石灰石、粘土矿山质量)
2.生料的质量控制;
3.熟料的质量控制;
4.水泥的质量控制(包括出磨水泥和出厂水泥)。
三、质量控制的对象
1.原燃材料的控制及可追溯性
矿山品位、燃煤供应、混合材来源、批次检验、成份分析等;
2.设备的控制和保养维修
设备建档、持证上岗、定人定机、技术诊断、计划检修、备品、备件供应等;
3.关键工艺的控制
率值配料、在线控制、生料、熟料、水泥质量控制、检测等;
4.工艺参数更改的控制
原料配比、生料配热、熟料热耗、水泥配比、磨机配球、水泥品种等;
5.不合格的控制
各工序产品的检验、跟踪调节、不合格品的处理等。
四、水泥的物理性质
1.密度与容积密度
(1)密度:水泥在绝对紧密状态下(颗粒间没有空隙)单位体积的质量。单位:g/cm3
P·Ⅰ,P·Ⅱ水泥,P·O水泥密度一般为:3.1~3.2g/cm3;
P·S水泥密度一般为:3.0~3.1g/cm3;
P·P、P·F、P·C水泥密度一般为:2.7~3.0g/cm3;
(2)容积密度:水泥在松散状态下(颗粒间有空隙)单位体积的质量。
水泥容积密度一般分为两种情况,水泥出磨、入库、均化搅拌后,为:0.9~1.3g/cm3;库存、袋装积压后为:1.4~1.7g/cm3。
2.细度
水泥细度的表示方法有好几种,水泥企业普遍采用的是筛析法和比表面积测定方法。
国家标准规定:P·Ⅰ、P·Ⅱ水泥的比表面积应大于m2/kg、P·O、P·S、P·P、P·F、P·C水泥的细度不得超过0.08mm方孔筛筛余10%。
3.凝结时间
水泥从加水到开始失去(或完全失去)流动性能(可塑性)所需时间称之为凝结时间。
国家标准规定:六大通用水泥初凝时间不得早于45分钟,P·Ⅰ、P·Ⅱ水泥终凝时间不得迟于6.5小时,P·O、P·S、P·P、P·F、P·C水泥终凝时间不得迟于10小时。
4.需水性(稠度、流动度)
水泥使用时,需要加入一定量的水来满足水泥水化、凝结、硬化的需要和施工中净浆、砂浆、混凝土具有流动性的需要;稠度和流动度是表示水泥需水性大小的参数,稠度用于净浆,流动度用于砂浆和混凝土。二者都以占水泥质量的百分数表示。其它条件相同的情况下,需水量越低,水泥石质量越好。
水泥标准稠度用水量的变化范围如下:
硅酸盐水泥(P·Ⅰ、P·Ⅱ)21%~28%
普通硅酸盐水泥(P·O)23%~28%
矿渣硅酸盐水泥(P·S)24%~30%
火山灰、粉煤灰、复合硅酸盐水泥(P·P、P·F、P·C)26%~32%
5.水泥体积安定性
水泥体积安定性,简称为:安定性。它表示水泥加水后,体积变化的均匀性。即:水泥在凝结、硬化后,是否因内部体积膨胀,造成水泥石的开裂、变形,甚至崩溃,而引起混凝土构件的破坏。
国家标准规定,安定性不良的水泥为废品水泥,严禁出厂。引起安定性不良的原因主要是由于水泥熟料中所含的游离氧化钙、游离氧化镁或水泥制成时石膏(三氧化硫)掺量过多而引起的。
其中游离氧化钙是影响安定性的主要因素。
6.水泥强度
水泥强度是硬化后的水泥石承受外力破坏的能力。承受压缩破坏时的最大应力,称为:抗压强度;承受弯曲破坏时的最大应力,称之为:抗折强度。单位:MPa。
7.保水性和泌水性
水泥浆保留水分的能力称为:保水性;水泥浆析出水分的性能称为:泌水性或析水性;泌水性对混凝土制备有害,与保水性相反。
水泥在凝结过程中会析出一部分拌合水,这些析出水往往会覆盖在试体或构筑物表面,影响混凝土层与层之间的结合、或水泥沙浆与骨料、钢筋的握裹力,使混凝土均质性、强度减弱。
8.抗渗性
水泥混凝土抵抗水的渗透作用的性能称为:抗渗性。
影响水泥混凝土抗渗性的因素主要有:水泥中混合材的性能、水泥用量、集料的级配、致密程度、浇筑时的振捣密实方法等。
9.干缩性
在干燥环境下,水泥混凝土硬化后的体积会发生收缩,如果收缩过大,会使混凝土内部产生应力,结构出现裂纹、破坏耐久性。
影响干缩性的主要因素是:水泥质量。如:熟料的矿物组成、混合材的种类和掺加量、水泥粉磨细度与颗粒组成等。除此之外还有:混凝土制备时的水灰比、集料性质与级配、混凝土硬化时间和环境温度等。
10.水化热
水泥水化时会产生放热反应,所放出的热量称为:水化热。在制备大体积混凝土时,构筑物内外的温度差会产生有害的内应力,严重损害结构的耐久性和使用寿命。主要影响因素是:水泥的矿物组成和混合材品种及掺量。作为水工水泥(大坝水泥)必须具备低水化热的特征。
11.抗冻性
在严寒地区(季节)使用水泥时,水泥混凝土抵御冻融循环破坏的性能称为:抗冻性。
一般认为:硅酸盐水泥比掺混合材的水泥抗冻性要好;增加熟料中C3S的含量,水泥抗冻性提高。混凝土的水灰比控制在0.4以下,水泥石抗冻性好。