什么是水泥
編輯水泥是一種粘合劑,用于建設一個物質組、變硬并遵守其他材料,將它們綁定在一起。很少單獨使用水泥,而是將沙子和礫石(集料)粘合在一起。與細骨料混合的水泥產生用于砌筑的砂漿或與沙子和礫石混合,產生混凝土。混凝土是現存使用最廣泛的材料,僅次于水,是地球上消耗最多的資源。
建筑中使用的水泥通常是無機的,通常是石灰或硅酸鈣基的,根據水泥在水的作用下的固化能力,它們分別可以表征為非水硬性或水硬性。
非水硬性水泥不會在潮濕條件下或水下凝固。相反,它在干燥過程中會凝固并與空氣中的二氧化碳發生反應。固化后具有抗化學腐蝕的能力。
水硬性水泥(例如波特蘭水泥)由于干燥成分與水之間的化學反應而凝固并成為粘合劑。化學反應產生的礦物水合物不是非常水溶性,因此在水中非常耐用并且不受化學侵蝕。這允許在潮濕條件下或在水下進行固化,并進一步保護硬化材料免受化學侵蝕。水硬水泥的化學過程是由古羅馬人發現的,他們使用火山灰(火山灰)和石灰(氧化鈣)。
“水泥”一詞可以追溯到羅馬詞opus caementicium,該詞用來描述類似于現代混凝土的石工,該混凝土是由碎石和生石灰作為粘合劑制成的。火山灰和粉碎磚加入到燒石灰,為了獲得一個補充水硬性粘合劑,后來被稱為牙骨質、cimentum、c?ment和水泥。在現代,有機聚合物有時被用作混凝土中的水泥。
現代水泥
編輯現代液壓技術的發展始于工業xxx的開始(大約1800年),它受到以下三個主要需求的驅動:
- 在潮濕氣候下用于修整磚瓦建筑的水工水泥抹灰(粉刷)
- 與海水接觸的港口工程等石工建筑用液壓砂漿
- 開發堅固的混凝土
波特蘭水泥
迄今為止,波特蘭水泥是全球通用的最常見的水泥類型。這種水泥是通過將石灰石(碳酸鈣)與其他材料(例如粘土)在窯中加熱到1,450°C(2,640°F)的方式制成的,該過程稱為煅燒,將二氧化碳中的二氧化碳分子釋放為碳酸鈣。形成氧化鈣或生石灰,然后與混合物中的其他材料化學結合形成硅酸鈣和其他膠結化合物。然后將生成的硬質物質(稱為“熟料”)與少量石膏一起研磨成粉末,制成普通的硅酸鹽水泥,最常用的水泥類型(通常稱為OPC)。硅酸鹽水泥的基本成分的混凝土,砂漿和大多數非專業灌漿。波特蘭水泥最常見的用途是制造混凝土。混凝土是一種由骨料(礫石和沙子),水泥和水制成的復合材料。作為建筑材料、混凝土幾乎可以澆鑄成任何形狀,一旦硬化,就可以成為結構性(承重)元件。波特蘭水泥可以是灰色或白色。
波特蘭水泥混合物
波特蘭水泥共混物通常可以從水泥生產商處以地間混合物的形式獲得,但是在混凝土攪拌站,通常也從地面成分中混合類似的配方。
安全問題
編輯水泥袋上通常印有健康和安全警告,因為水泥不僅堿性高,而且固化過程放熱。結果,濕的水泥具有很強的腐蝕性(pH = 13.5),如果不及時用水沖洗,很容易引起嚴重的皮膚灼傷。同樣,水泥干粉與粘膜接觸也會引起嚴重的眼睛或呼吸道刺激。用于生產水泥的原材料中天然存在的雜質中的一些微量元素,例如鉻,可能會引起過敏性皮炎。還原劑,例如硫酸亞鐵(FeSO?4)通常加入到水泥到致癌六價鉻轉化鉻酸鹽(CRO?4?2-)轉化成三價鉻(Cr?3+),較低毒性的化學物質。水泥使用者還需要戴適當的手套和防護服。
生態水泥
編輯生態水泥是一種水泥材料,通過摻入和優化回收材料,可以達到或超過普通硅酸鹽水泥的功能性能,從而減少天然原材料,水和能源的消耗,從而使建筑材料更具可持續性。一種是地質聚合物水泥。
正在研究生產生態水泥的新制造工藝,其目標是減少甚至消除有害污染物和溫室氣體(尤其是CO?2)的產生和釋放。
越來越多的環境關注和化石燃料成本的上漲已導致許多國家大幅減少了生產水泥和廢水所需的資源。
愛丁堡大學的一個研究小組基于沉淀碳酸鈣的細菌Sporosarcina pasteurii的微生物活性,開發了一種“ DUPE”工藝,將其與沙子和尿液混合后,可產生抗壓強度為砂漿塊的70%。常規建筑材料。
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