水泥是怎么制作的原理?水泥是如何制造的可能比你想象的复杂

人气:303 ℃/2024-07-04 16:24:35

不定期更新,关注有惊喜!

水泥又叫“洋灰”,为粉状,主要成分是石灰石及粘土和铁矿粉,加水搅拌后成浆状,经过硬化后就能成为坚固的建筑材料,现代建造的桥梁、房屋和道路等都有水泥的功劳。

水泥的发展历史

当人类开始使用各种工具用石头、泥土和木材建造坚固的房屋后,各种建造材料开始使用。

目前的考古发现表明,水泥最早在古罗马时期开始使用,制作的方法是火山灰和石灰加水,用来粘合石头,使建筑物更加坚固。

中国最早在南北朝时期使用水泥,即石灰和粘土及糯米制成的混合物,主要用于建筑材料的粘合及墓葬的修建上。

1796年英国人利用泥灰岩烧制成水泥,可以视为现代水泥的鼻祖。

1824年英国发明了硅酸盐水泥,并取得了相关专利。

1889年李鸿章在唐山创办了中国第一家水泥厂。

中国水泥工业经过一个多世纪的发展,在2003年水泥年产量突破8.6亿吨,约占世界总产量的40%。

水泥凝固硬化原理

水泥中加入适量的水后,就会变成易于加工的浆体,随着时间的推移就会凝固成致密的固体。如果开始就加入砂石就会变成我们所说的混凝土或砼。这个过程就是水泥的凝固硬化。

水泥的凝固硬化是一个复杂的过程。水泥中的物质与水发生反应,初期生成一些小的晶体包裹在水泥颗粒表面,这些细小的晶体靠引力粘结在一起,从而形成一种网状结构,叫做凝固结构。由于这种结构靠极小的引力无序的连结在一起形成的,所以这种结构的的强度很低,具有明显的可塑性。

随着时间的推移,水泥中的物质与水继续发生反应,水泥颗粒开始溶解缩小,表面的包裹层就像无数颗种子,开始向外生长出细长的纤维,向内生长的纤维与水泥颗粒连接起来,最后就形成刺猬状物体。

随着时间的推移,水泥中的水分逐渐减少,这些纤维之间的联系越来越紧密,最后形成一个坚固的整体,水泥形成强度的过程就是带毛刺的水泥颗粒相互搭接在一起,当遇到无法承受的重力时,这些相互搭接的毛刺就会断裂,水泥就会裂开。

影响水泥凝固速率和硬化强度的因素有很多,如温度、用水量以及不同种类的外加剂等。

水泥的生产过程

水泥的主要原料是自然界中的石灰石以及砂和铁,经过复杂的工序加工,最后的成品就是一种使用时加水的超级胶水。

先将开采来的石灰石压碎,压碎的石灰石经过传输带被送到机器内,经过再次压碎成高尔夫球那么大。

压碎的石灰石被送入料斗中,之后加入铁和砂及粘土,加入的比例靠机器控制,再次把混合的原料压碎,这个过程中吸尘机会吸走石粉,物料被送进筛网,之后会将杂质筛走。现在这些还是生料,还要利用高温,加热到1600℃再混合其他成分。高温可以引起连续化学反应,将混合在一起的原料变成水泥。而要让它们遇到水就硬化,就要赶走其中的二氧化碳。

石粉被送进高温窑内,窑不停旋转带动里面的石粉不停翻转,就像洗衣机脱水一样。当混合物从窑内从一头到达另一头时,温度会达到1500℃,用这个温度烧完之后就变成有胶凝性能的材料。

这种被高温“烧熟”的材料也称“熟料”,熟料经过冷却后,还要混合最后一种成分——石膏,它可以降低加水到水泥时的化学反应速率。最后把熟料和石膏直接送入滚球磨机,磨成细粉,就可以装袋了。

水泥的强度

水泥的强度是评价水泥品质好坏的重要标准,是划分强度等级的重要依据,水泥的强度是指硬化后单位面积上承受的最大破坏力,单位为MPa(兆帕)。

我们会看到水泥袋上标注有52.5的字样,这个就是水泥的强度等级,意思就是标准试件能承受最大52.5MPa的压力。还有如52.5R的字样,其中R表示早强,表示这种水泥在早期(短时间内)就能达到较高的强度。

自从有了水泥,楼房越修越高,公路越修越长,城市规模也越来越大,这一切都归功于水泥,它是现代社会发展建设不可缺少的基本材料之一。水泥改变了地球的面貌,被称为推动人类文明的重大发明之一,是人类文明不可或缺的基石。

然而,有人却将水泥列为人类最坏的发明之一,这是为什么呢?

感谢您的阅读,喜欢就点个关注吧!

百科

More+
首页/电脑版/网名
© 2025 NiBaKu.Com All Rights Reserved.