要使水泥变硬,需要经过一系列的生产和反应过程。核心在于水泥熟料中的硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)等矿物质与水发生水化反应,形成凝胶并逐渐形成网状结构,从而将砂、石等材料胶结成坚固的混凝土。以下是详细步骤:
1. 原材料准备:
石灰石:主要成分是碳酸钙,通过爆破和破碎后使用。
黏土:含有大量二氧化硅,与石灰石混合。
还可能包括砂石等其他材料,按比例进行混合。
2. 高温煅烧:
将混合好的原材料在高达1500℃(或1450℃以上)的高温中进行煅烧。
在这个过程中,石灰石中的碳酸钙分解形成氧化钙和二氧化碳,氧化钙再与黏土中的氧化硅反应生成硅酸钙,主要是硅酸三钙和硅酸二钙。
3. 熟料研磨:
煅烧后形成的大块熟料经过研磨,得到很细的粉末状水泥。
4. 水化反应:
当水泥加水拌和后,水泥熟料中的硅酸三钙、硅酸二钙等矿物质与水发生水化反应。
生成水化硅酸钙和氢氧化钙等晶体,这些晶体像针一样相互交叉,形成一个网络状的交织结构,使水泥逐渐变硬并胶结其他材料。
如果想让水泥快速凝固,可以在搅拌时加入泡花碱(水玻璃),根据需要的凝固时间确定泡花碱的浓度。
制作变硬的水泥需要经历原材料准备、高温煅烧、熟料研磨以及水化反应等关键步骤。