硅酸钙骨水泥（共8篇）
硅酸钙骨水泥 篇1
摘要：药物载入磷酸钙骨水泥 (CPC) 可能会导致CPC凝结时间、力学性能等发生变化。难溶于水的药物与CPC接触形成的固-固界面相互间作用较弱, 在载入量不太高时对CPC凝结时间、力学性能影响较小。而易溶于水的药物则可能导致CPC界面性质、酸碱性、转化过程等发生变化, 从而对CPC凝结时间、力学性能等产生影响。CPC凝结时间和力学性能分别是衡量手术可操作性的重要指标和决定CPC应用范围的重要参数, 就药物载入后对CPC凝结时间、力学性能的影响进行了综述。
关键词：磷酸钙骨水泥,凝结时间,力学性能,药物,影响
0 前言
磷酸钙骨水泥 (CPC) 是将1种或几种磷酸钙粉末与水或磷酸盐缓冲液 (PBS) 或血清等液相均匀混合, 导致磷酸钙盐溶解沉积形成更难溶的磷酸钙盐。在溶解沉积过程中, 磷酸钙盐晶体生长转化为与骨无机成分类似的羟基磷灰石, 并相互缠结使磷酸钙骨水泥具有一定的力学强度。因此, 磷酸钙骨水泥具有优良的生物相容性, 可在生理条件下自固化和易塑型, 且具有自降解性、无需二次手术取出等优点, 被作为无机骨填充材料广泛研究[1]。
临床骨缺损在填充的同时往往需给予药物以治疗骨科疾病或加入抗生素以预防感染的发生。临床常通过口服或注射等给药方式经血液循环将药物传送至全身各部位, 但因受损部位血管受到严重损坏使药物不易通过血液循环到达受损部位, 难以达到预防感染或治疗骨科疾病所需的有效浓度, 加大给药剂量又易给其它部位造成毒副作用。局部给药则不仅可实现在受损部提供较高药物浓度以达到预防感染或治疗骨科疾病的目的, 而且可减小药物用量, 减轻其对机体其它部位的副作用[2]。
因此, 许多研究者常将骨填充材料作为药物载体。不同于磷酸钙陶瓷, CPC的制备过程避免了高温烧结, 在固化期间不会放热, 故药物可通过其粉相或液相中任一相载入CPC中, 使药物均匀分布于整个CPC中, 适合作为多种药物或生物活性物质的载体材料[3]。
药物的加入将对CPC凝结时间、力学性能、水化过程和微观结构等产生影响。而凝结时间和力学性能分别是衡量手术可操作性的重要指标和决定CPC应用范围的重要参数, 是CPC重要的理化性能, 对临床应用具有重要意义[4]。本文就各种药物加入后对CPC凝结时间、力学性能的影响作一综述。
1 药物对CPC凝结时间的影响
CPC的凝结时间一般包括初凝时间和终凝时间。初凝时间是指CPC浆体可以变形但固化浆体结构不被破坏的时间;终凝时间是指CPC已固化不再发生变形的时间[5], 它们代表CPC承受施加在其表面一定强度的时间, 是CPC重要的基本性能, 也是衡量手术可操作性的重要指标, 对临床应用具有重要意义。各种药物因其自身理化性质不同, 加入CPC后将对CPC凝结时间产生不同程度的影响。药物若是可溶性药物, 在CPC粉液相混合过程中可能会导致界面性质、酸碱性等发生变化而对凝结时间产生影响;而难溶于水的药物则不易产生这些效应。故将药物对CPC凝结时间的影响分为难溶性药物和可溶性药物两大类分别讨论。
1.1 难溶性药物对CPC凝结时间的影响
对于难溶于水的药物, 陈华江等[6]研究发现将羟基喜树碱、三氧化二砷、甲氨蝶呤这些难溶于水的药物载入CPC, 当载入量为5%时均未对CPC凝结时间产生明显影响;当载入量为8%时也仅有载羟基喜树碱的CPC凝结时间有了较明显的延长。这是因为常温下固-固界面作用非常弱, 一般不会发生强烈的吸附作用或化学反应, 因此当药物含量不太高时对CPC凝结时间的影响较小。Hofmann等[7]研究发现在CPC中加入2%难溶于水的环丙沙星也未对凝结时间产生明显影响, 他们将此归因于药物与CPC间没有发生相互作用。
1.2 可溶性药物对CPC凝结时间的影响
对于易溶于水的药物, 依据药物载入CPC后导致其凝结时间发生变化的不同作用机制分别进行讨论。而CPC类型不同时, 即使是同一药物也可能产生不同影响, 在此以CPC固相的主要成分为依据进行分类:以α-磷酸三钙为主要成分的CPC称为A型CPC, 以磷酸氢钙及磷酸三钙为主要成分的CPC称为B型CPC, 以无水磷酸氢钙和磷酸四钙为主要成分的CPC称为C型CPC, 以磷酸二氢钙和磷酸三钙为主要成分的CPC称为D型CPC。
(1) 导致CPC颗粒界面作用力变化。
郜成莹等[8,9]研究发现在B型CPC中载入质量分数小于1%的庆大霉素会使CPC凝结时间延长, 并将此归结为庆大霉素分子中含有羟基, 增强了CPC颗粒的亲水性, 吸附层在CPC颗粒周围形成的溶剂化膜能阻碍CPC颗粒的团聚, 因而在一定程度上延长了CPC的凝结时间。而当庆大霉素载入量增多时, CPC颗粒外包裹的庆大霉素药物层增厚, 使颗粒间相互吸引的范德华力大于颗粒之间的静电排斥力, 导致 CPC颗粒团聚, 浆体的分散性变差, 流动性降低, 粘度上升, 结果导致凝结时间缩短。黄粤等[10]研究发现CPC凝结时间随妥布霉素载入量的增加而延长, 认为这是由于妥布霉素所含大量极性基团 (如-OH、-NH2) 在固-液表面产生正吸附, 界面上的药物浓度增加, 表面自由能降低, 增加了体系的热力学稳定性, 使整个体系向分散稳定方向进行, 因此材料的凝结时间随药物含量的增加而延长。
(2) 导致CPC的pH值改变。
苗军等[11]研究发现在B型CPC中载入酸性药物去甲万古霉素会导致凝结时间缩短, 并且CPC凝结时间随去甲万古霉素添加量的增加而缩短。这是因为酸性去甲万古霉素使固化体pH值减小, 导致初期沉积加速。苗军等[12]研究发现随头孢他啶含量的增加, B型CPC的凝结时间缩短, 认为这也是因抗生素加入降低了CPC的pH值而导致初期沉积加速。而陈华江等[6]的研究却发现在 C型CPC中载入表柔比星使凝结时间延长, 并将此归因于表柔比星使CPC的pH值减小导致C型CPC中无水磷酸氢钙溶解度降低, 这与Bohner等[13]研究发现无水磷酸氢钙在pH值较小时较稳定是一致的。
(3) 导致部分反应活性中心被掩盖。
黄粤等[14]研究发现药物萘普生钠载入后使CPC凝结时间随药物含量的增加而延长, 认为该药物具有一定的极性, 其作用特别表现在浆体絮凝结构的改性上, 它能吸附在CPC粉末表面, 从而掩盖了水化反应的部分活性中心, 使材料的凝结时间随药物含量的增加而延长。Ratier等[15]研究发现四环素的加入也使CPC的凝结时间延长, 认为这是由于四环素对钙磷盐具有高的亲和性, 易吸附在钙磷盐表面而导致CPC凝结时间延长。Panzavolta等[16]研究发现在CPC中载入阿仑磷酸钠和帕米膦酸钠均使CPC凝结时间延长, 而且随浓度增高将进一步延长。浓度高至一定程度将使CPC无法凝结, 原因是这2种药物均与钙离子具有亲和力, 而阿仑磷酸钠比帕米膦酸钠对钙离子的亲和力更高, 故阿仑磷酸钠加入使凝结时间延长更明显。
(4) 抑制产物形成。
Tamimi等[17]研究发现强力霉素载入B型CPC会延长其凝结时间, 并将此归因于药物载入抑制了产物的沉积结晶。
(5) 特殊离子的作用。
Bohner等[18]研究发现载入庆大霉素导致D型磷酸钙骨水泥凝结时间延长, 并将其归因于药物中含有硫酸根。
当然也存在例外, 如张进军等[19]研究发现易溶于水的头孢哌酮钠载入量达到7.4%时其凝结时间才与空白对照产生显著性差异。Takechi等[20]研究发现在CPC中载入氟氧头孢钠达10%时, 其凝结时间也未与空白样产生显著性差异。Young 等[21]研究发现冼必太载入量达9%也没有明显影响磷酸钙骨水泥的凝结;而添加量达12%才导致凝结加速。
2 药物对CPC力学性能的影响
CPC是用于硬组织修复与替代的材料, 要求必须具备相应的力学性能, 因此力学性能是CPC的主要性能之一, 对临床应用具有重要意义。目前研究较多的是抗压强度, 有些文献研究的则是拉伸强度或硬度, 尽管它们是不同的力学性能指标, 但都表征了CPC固化后的力学性能, 在此一并讨论。而不同的药物可能因理化性质不同在载入后会对CPC力学性能产生不同影响。依据溶解度不同分别讨论了药物对CPC力学性能的影响。
2.1 难溶性药物对CPC力学性能的影响
对于难溶于水的药物, 陈华江等[6]研究发现羟基喜树碱、三氧化二砷、甲氨蝶呤这些难溶于水的药物, 当载入量较低时对抗压强度没有明显影响, 而当载入量较高时导致抗压强度明显下降, 认为抗压强度下降可能与材料孔隙率增加有关。
2.2 可溶性药物对CPC力学性能的影响
依据药物载入CPC后导致强度发生变化的作用机制不同分别进行讨论。
(1) 导致CPC颗粒界面作用力变化。
郜成莹等[8,9]研究发现在CPC中载入庆大霉素, 在颗粒表面形成一层溶剂化层, 使分散性得以改善, 有利于气泡的排出, 使CPC更均匀而致密;但当载入的庆大霉素浓度超过1%时, 随浓度增高颗粒周围药物层增厚, 阻碍了水化反应的进行, 使粘度增高、流动性降低, 不利于气泡的排出, 容易使骨水泥水化后形成大孔隙, 生成的细小针状羟基磷灰石不能充分地填充大孔, 使骨水泥结构变得较疏松, 抗压强度降低。黄粤等[10]研究发现妥布霉素载入CPC后, 使CPC强度降低, 并将其归因于妥布霉素含有大量极性基团 (如-OH、-NH2) , 会在固-液表面产生正吸附, 界面上的药物浓度增加, 表面自由能降低, 因而增加了体系的热力学稳定性, 使整个体系向分散稳定方向进行。当骨水泥颗粒的吸附活性中心全部被占满时, 吸附量达到饱和值, 就形成较完整的凝胶化单分子膜, 从而在一段时间内阻碍或破坏水泥粒子的凝聚作用并导致抗压强度降低, 而且妥布霉素含量越高则抗压强度越低。
(2) 导致CPC间接触点减小。
Otsuka等[22]研究发现消炎痛载入磷酸钙骨水泥后导致CPC 抗碎强度减小, 这是由于药物吸附在界面导致CPC间接触点减小。
(3) 导致固液比变化, 从而导致产物孔隙率和孔径发生变化。
Takechi等[20]研究发现在CPC中载入氟氧头孢钠会导致孔隙率和孔径增大, 从而导致CPC拉伸强度降低;固液比没有改变, 但药物算作固相的一部分, 而药物易溶于水, 实质是导致固液比减小, 从而导致产物孔隙率和孔径增大。
(4) 水化产物微观结构的变化。
Bohner等[18]研究发现, 庆大霉素载入D型CPC中会导致拉伸强度增高, 作者将此归因于硫酸根的出现导致形成粒径较小、较薄、较均匀的磷酸氢钙。Ginebra等[23]研究发现4-HMA (4-氨基水杨酸的衍生物) 载入CPC中使得CPC的抗压强度增高, 认为原因之一是形成的晶体较细小使孔隙率减小。任鹏宇等[24]研究发现丹红注射液与CPC复合后导致抗压强度降低, 认为可能是药物影响了CPC固化过程中的水化结合能力, 同时随着CPC载药剂量的增加, 孔隙率增大, 抗压强度也相应降低。宋志国等[25]研究发现盐酸四环素加入A型CPC水化生成的羟基磷灰石晶体以条状和板状为主, 晶体间形成相互交织, 构成了晶体的网络结构, 抗压强度能够相互增长;而未加药的CPC中晶体为细小的针状晶, 晶体间为晶簇搭接, 导致抗压强度相对较低。孙明林等[26]研究发现将骨形态蛋白加入CPC后其抗压强度下降, 并将此归结为添加药物后导致CPC孔隙率增大。
(5) 抑制骨水泥转化。
Takechi等[20]研究发现在CPC中载入氟氧头孢钠后导致CPC拉伸强度降低, 除上面提及的孔隙率和孔径增大外, 抑制磷酸钙骨水泥向HA的转化是导致强度减小的另一个因素。Ratier等[27]研究发现盐酸四环素大于1%会引起CPC抗压强度下降, 并将此现象归结为四环素对骨水泥具有强的亲和力, 易吸附在反应颗粒表面而阻碍水化反应的进行, 从而导致随四环素含量的增加形成的羟基磷灰石晶粒减少, 当加入药物量达5%时, 没有观察到羟基磷灰石晶体形成。Otsuka等[28]研究发现含有1%牛胰岛素和0.5%牛血清的CPC其硬度与空白样相比均降低, 认为这是由于在CPC凝结期间药物影响了羟基磷灰石的生长。
(6) 药物中特殊离子导致新物相的出现。
Ratier等[27]研究发现盐酸四环素大于1%会引起CPC强度下降, 而处理后的盐酸四环素在7%的范围内不会引起CPC强度明显变化, 认为导致此现象的原因之一为当加入经过处理的四环素时没有Cl-的出现, 从而形成了更强的中间相磷酸八钙, 保持了足够的机械强度。而有Cl-出现则观察不到磷酸八钙的出现。
(7) 药物与CPC发生络合反应。
Ginebra等[22]研究发现4-HMA (4-氨基水杨酸的衍生物) 载入CPC中使得CPC的抗压强度增高, 认为原因之一是4-HMA中含有羰基, 而羟基能与磷酸钙发生化学键接, 从而导致抗压强度提高。
3 结语
上述作用机制有的情况下可能是某一机制单独作用, 而有的情况下则可能是2种或多种机制共同作用对CPC性能产生影响。因此, 要弄清药物对CPC性能的影响, 需要从多角度进行分析研究。
药物对骨水泥性能的影响与药物溶解性、酸碱性、对骨水泥颗粒的亲和性以及药物中出现的特殊离子或基团等有关, 它们通过改变水泥颗粒的界面性质、酸碱性、微观结构等对CPC性能产生影响, 同时同一种药物对不同类型的骨水泥性能也会产生不同的影响。在加载药物时, 可事先根据药物的性质初步判断对CPC性能是否产生影响及影响程度, 有助于从具有相似疗效的药物中选择出合适的药物载入CPC中;如果无法找到合适的替代药物, 则可以考虑选择适宜的骨水泥类型或改变骨水泥固液比等减缓药物对骨水泥凝结时间、力学性能的影响。因此, 更多更深入地研究药物对CPC性能的影响, 将为制备既具有骨填充作用又可实现局部药物释放的符合临床应用要求的CPC提供科学依据。
硅酸钙骨水泥 篇2
水泥方向综合实验开题报告
题目：复合硅酸盐水泥的研制
环境与化学工程系 系别：_________________________ 10无机非金属材料（2）班 专业：_________________________ 姓名：_________________________ 朱晓丽 指导教师：_____________________ 李悦 辅导教师：_____________________
2013年6月17日
具体格式再改改按老师说的
一、复合硅酸盐水泥的概述
复合硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥）。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比应大于20%，不超过50%。
水泥中允许用不超过8%的窑灰代替部分混合材料；掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。
性能：水化热低、抗渗性好、耐腐蚀性强，后期强度增进率高。适用范围：适用于地下、水中、地上各种建筑，配制沙浆等。
技术及材料要求
1、氧化镁：熟料中氧化镁的含量不得超过5.0%。如水泥经压蒸安定性试验合格，则熟料中氧化镁的含量允许放宽到6.0%。
2、三氧化硫：水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。
3、细度：80μm方孔筛筛余不得超过10%。
4、凝结时间：初凝不得早于45min,终凝不得迟于10h。
5、安定性：用沸煮法检验必须合格。
6、强度：425和525号水泥按早期强度分两种类型。
7、碱：水泥中碱含量按Na2O＋0.658K2O计算值来表示。硅酸盐水泥熟料与GB175的规定相同。活性混合材料
系指符合GB203规定的粒化高炉矿渣，符合GB2847规定的火山灰质混合材料和符合GB1596规定的粉煤灰，以及按照附录A新开辟的活性混合材料，如化铁炉渣、精炼铬铁渣等。
非活性混合材料
系指活性指标不符合标准要求的潜在水硬性或火山灰性的水泥混合材料和石灰石、砂岩，以及按照附录A新开辟的非活性混合材料，如钛渣等。采用石灰石时其中的三氧化二铝含量不得超过2.5%。
石膏、窑灰、助磨剂、外加剂等与GB175的要求相同。
二、复合硅酸盐水泥的经济效益与社会效益 水泥行业运行分析报告
2013年1-4月全国固定资产投资累计完成91319万元，同比名义增长20.6%；全国房地产开发投资19180亿元，同比名义增长21.1%。1-4月，全国累计水泥产量6.41亿吨，同比增长8.4%。4月份随着天气转暖工程开工量出现明显增长，水泥出货量明显提升，同时水泥价格也出现明显回升。1-4月全国商品混凝土产量3.1亿立方米，同比增长21.53%。1-4月全国投产水泥熟料生产线10条，合计熟料年产能1264.8万吨。
2012年中国水泥及熟料出口总量为1199.68万吨，其中水泥出口量为924.01万吨，熟料出口量为275.67万吨；水泥及熟料出口总金额价值6.8亿美元，其中水泥出口金额5.6亿美元，熟料出口金额1.2亿美元；出口量与出口金额与去年相比分别有13%、10%的上涨。2012年我国混凝土与水泥制品出口总量为270.2万吨，同比增加24.3%。
按照2011年工信部和中国建材联合会6月29日颁布的《建材工业“十二五”发展指导意见》和《建材工业“十二五”科技发展规划》的要求，到2015年中国水泥产量达到要达到22亿吨，也就意味着熟料产量达到15亿吨，新型干法水泥要占95%以上的比重，在《建材工业“十二五”科技发展规划》中同时指出将降低水泥工业粉尘和二氧化碳的排放，作为建材行工业尤其是水泥工业推行清洁生产的重要手段。因此，在“十二五”水泥工业必须要降低粉尘和氮氧化物的排放[1]。
金属耐磨材料发展简史随着现代工业的发展,百余年来金属耐磨材料经历了三个阶段。第一阶段是以高锰钢为代表的第一代耐磨材料。它是由英国人RobertHadfied在1882年9月发明的,1883年获得英国专利。其特点是韧性好,在强冲击条件下发生加工硬化。1892年在铁道又上试用成功。至今仍在高冲击、强磨损工况条件下得到广泛应用,如圆锥破碎机轧臼壁和破碎壁、大型颚式破碎机颚板、大型锤式破碎机锤头等[2]。
随着地下工程的快速发展和注浆材料的大量使用,注浆材料的耐久性及其评估理论的研究已经成为当前该领域的研究热点和核心之一。提高注浆材料的耐久性能,加强注浆帷幕的加固与防渗功能,可以为地下工程结构提供一道抵抗侵蚀的屏障,从根本上保障地下工程结构的安全运营,延长结构的服役期限,这不仅具有重要的社会经济意义,也具有重大的现实工程价值。承蒙国家863高科技项目(2007AA11Z134)“地下工程承压地下水防治与控制技术研究”基金的资助,本文以青岛胶州湾海底隧道为工程背景,在广泛收集并分析国内外研究成果的基础上,深入研究了水泥类注浆材料的固结原理和结石体强度的影响因素,分析总结了注浆材料的侵蚀因素和破坏机理,对注浆材料的耐久性进行了试验研究,对其服役寿命进行了预测和评估[3]。
新型干法水泥技术之利用镁渣制复合硅酸盐水泥技术
炼镁排放出的废渣作原料和水泥活性混合材料进行生产复合硅酸盐水泥，用于砌筑道路建设及装修工程。利用炼镁废渣与石灰石、粘土、铁矿石配制水泥生料，经煅烧成硅酸盐水泥熟料后再加入适量沸石、镁渣、石膏磨细制得细制得复合水泥。镁渣作原料一次掺入量10—15%，作混合材料二次掺入量20—25%，两次合计掺入量为30—40%。利用该炼镁废渣生产的镁渣复合硅酸盐水泥，产品经国家质检中心检查，各项技术指标符合GB12958—1991《复合硅酸盐水泥》标准要求。主要技术指标：
效益：建设一条700t/d新型干法水泥生产线，项目达产后水泥年产量共计35．84万砘。年可实现纯利润1908万元，生产期平均投资利润率为19．26%，与同类项目相比是非常先进的，投资回收期为税后6．29年，税前5．15年利用消化了30—40%的炼镁工业废渣，为镁业的持续发展解除了后顾之忧。为保护环境、造福人类提供工一项新的创新技术。另外，本项目在上马时应采用综合性的防治措施，环保设计与工程设计进行，建成后在正常情况下各种污染物的排放均能达到国家标准[4]。
通过P.0及P.C水泥及砼相关性能的对比试验,说明P.C复合硅酸盐水泥所配制的砼,可以满足结构工程要求,它的应用可取得良好的经济和环境效益[5]。
三、复合硅酸盐水泥的理论技术分析与发展趋势
按照2011年工信部和中国建材联合会6月29日颁布的《建材工业“十二五”发展指导意见》和《建材工业“十二五”科技发展规划》的要求，到2015年中国水泥产量达到要达到22亿吨，也就意味着熟料产量达到15亿吨，新型干法水泥要占95%以上的比重，在《建材工业“十二五”科技发展规划》中同时指出将降低水泥工业粉尘和二氧化碳的排放，作为建材行工业尤其是水泥工业推行清洁生产的重要手段。因此，在“十二五”水泥工业必须要降低粉尘和氮氧化物的排放。
国务院总理温家宝在中国国务院9月27日召开的全国节能减排工作电视电话会议上，部署了“十二五”节能减排工作。温家宝对此提出五点要求，并强调要把节能减排作为促进科学发展的硬任务，转变经济发展方式的硬举措。可见节能减排是“十二五”工业发展中的重中之重。水泥工业“十二五”要实行“清洁”生产。因此，环保企业在未来将面临很大的发展机遇。
在这样的大背景下，为了能够集中大家的智慧，共同解决关键性的装备存在问题，实行技术上的突破。共同助力中国水泥工业“十二五”的清洁生产，中国水泥网举办了第四届（2011）中国水泥环保大会——暨水泥脱硝、除尘研讨会[6]。
近日，山西大同水泥集团有限公司利用炉渣、粉煤灰为主要原料生产的强度等级为32.5R（含32.5）复合硅酸盐水泥，经国家水泥质量监督检验中心检验，产品质量合格，再次被认定为山西省资源综合利用产品，并享受国家税收政策性优惠。在我国水泥生产中，目前能利用的工业废渣有40种以上，在上述文件列出的36种废渣目录中绝大多数都可以被利用。2012年，我国水泥熟料产量13.4亿吨，产出水泥总量22.1亿吨，按单位水泥平均含5%石膏矿计算，石膏用量1.1亿吨，水泥工业年消纳固体废渣已达：22.1-13.4-1.1=7.6亿吨。如果考虑石膏用量中采用2.5%的电厂脱硫石膏，2012年水泥工业实际消纳固废在8亿吨，水泥产品固废利用率达8/22.1=36.2%。
“十一五”期间，我国水泥熟料总产量47.34亿吨，加废渣和石膏共生产出水泥75.3亿吨，消纳固废26.08吨，水泥产品固废利用率为35%。在工业和信息化部发布的《大宗工业固体废物利用“十二五”规划》中表示，“十一五”期间我国大宗工业固体废物总产生量118亿吨，总利用量36亿吨。可见，水泥工业消纳的固废占我国利用总量的70%以上。
利用对水泥企业的资源综合利用增值税政策进行调整，采取差别税率，国家没有增加新的退税额，废渣利用率还有所提高，尤其对行业转型升级，淘汰落后水泥产能，化解产能过剩起到了非常好的作用。
当然，调整后政策操作层面还需做一些技术完善[7]。
中国是水泥生产大国，目前全国共有水泥生产企业5000余家，水泥总产量连续20多年一直居世界第一位。32年来，中国的水泥产量以超过年均10%的高速度持续增长。
(1)国内水泥制造理论及技术分析
①新型干法水泥生产技术窑外预分解技术是新型干法水泥技术的核心，也是当代新型干法水泥煅烧技术发展的主流技术，它是在悬浮预热器窑的基础上进一步发展而成。“三传一反”过程变成了悬浮态气固间的“三传一反”过程，大大地提高了各过程的效率和速率，达到了提高回转窑生产能力的目的，降低了单位熟料的各种物资消耗，最终实现了提高经济效益的目的。
②回转窑生产技术水泥按生料制备的方法可分为干法生产和湿法生产，与生产方法相适应的回转窑分为干法回转窑和湿法回转窑两类。干法将生料制成生料干粉，水分一般小于1％，因此它比湿法减少了蒸发水分所需的热量。中空式窑由于废气温度高，所以热耗不低。干法生产将生料制成干粉，其流动性比泥浆差。所以原料混合不好，成分不均匀。
（2）复合硅酸盐水泥的现状及技术发展趋势
复合水泥标准自实施以来，我国已在其生产研究方面取得了较大进展。不仅出现了众多新体系的复合水泥，而且在其水化机理及性能研究上也取得了较大的进展。企业通过生产复合水泥，也取得了很好的经济利益，减少了资源与能源的消耗，这对维护生态环境非常有利。
复合水泥是一种发展很快的新型通用水泥，它适合我国的国情，不论立窑、回转窑、大厂、小厂、干法或湿法工艺均可生产，所以在我国具有很强的生命力。特别是在原材料价格不段上涨的今天，生产复合水泥已成为水泥企业在寻求新产品、降低成本等方面一种良好的选择。
中国水泥的产能产量连续多年出现大规模增长，完全得益于国家经济的高速发展和基础建设投资的持续增长。中国经济的增长，主要依靠投资建设拉动，特别是大规模的城市化进程，以及大量的铁路、公路等交通设施的建设，这些都需要水泥的支撑。一言以蔽之，是中国经济的持续高速发展，导致了水泥产业的长期繁荣。
2012年上半年，国内GDP、消费、出口和工业生产增幅同比都有不同程度的回落，唯有投资依旧微幅增长。中央一直在积极推进经济增长由投资拉动转向消费拉动，但从数据上看，在短期内可能无法实现。上半年，中央提出“稳增长”的口号，让外界认为中央在这个问题上态度是否有所转向。并且，今年发改委陆续批复的重点项目，也说明经济和政府对投资的依赖程度。在2013年，依赖投资拉动经济的局面可能也无法得到改善。对于水泥行业而言，投资将依旧是需求的重点。
2012年，全球经济发展依旧低迷，从经济增长指标来看，国内外发展形势均低于预期。2013年，国际经济局势或略有改观，但依然复杂多变；国内经济发展仍然存在诸多困难和不确定性，但恢复局面已经初步形成。总体来看，我国经济有望走上“柳暗花明”的新征程[8]。
四、复合硅酸盐水泥实验的实施方案
（一）原材料的准备 1．主要原料的分析检验
①将需要的主要原料备齐，如高炉矿渣、石灰石、粘土、校正原料等。②对所备齐的原料进行采样与制样，进行CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和烧失量等分析。
③对某些原料做易碎性和易磨性实验、强度、粒度、比表面积等物性检验。2．主要原料的加工
一些经上述物性检验（粒度、比表面积等）不合格的原料也要进行加工处理。3．石膏与混合材料的制备
①石膏首先对石膏进行化学成分分析
②混合材混合材有粒状高温炉渣、粉煤灰、火山灰等。本实验中则主要为粒状高温炉渣。4．燃料分析
气、液体燃料(如油类、煤气)或固体燃料(如焦炭、煤粉等)都须了解其性质与质量。
（二）合格生料的制备
1．配料计算
①根据实验要求确定实验组数与生料量。
②确定生料率值。
③以各原料的化验报告单作依据进行配料计算。2．配制生料
①按配料称量各种原料，放在研钵中研磨。直至全部通过0.080 mm的方孔筛。
②将混磨好的粉料加入5～7%的水，放入成型摸具中，置于压力机机座上以30～35 MPa的压力压制成块，压块厚度一般不大于25 mm。
③将块状试样在105～110℃下缓慢烘干。3．生料质量的检验
①测定生料中碳酸钙的含量。
②生料化学全分析。
③生料细度、表面积测定。
（三）试烧(生料易烧性测定)1.试烧所需仪器、设备及器具
①电炉试烧用电炉有硅碳棒电炉与硅钼棒电炉，根据最高烧成温度决定使用哪一种。
②试烧用坩埚的选择坩埚在试烧过程中不能与熟料起化学反应，因此要根据生料成分、所确定的最高煅烧温度及范围来选用坩埚。
③辅助设备及器具为了给熟料冷却、炉子降温，需要吹风装置或电风扇。此外，还需要取熟料用的长柄钳子、石棉手套、干燥器等。
2．试烧
①将生料块放进坩埚或匣钵中，按预定的烧成温度制度进行试烧。试烧结束后，戴上石棉手套和护目镜，用坩埚钳从电炉中拖出匣钵或坩埚，稍冷后取出试样，置于空气中自然冷却。并观察熟料的色泽等。
②将冷却至室温的熟料试块砸碎磨细（要求全部通过0.080 mm的筛），装在编号的样品袋中，置于干燥器内。取一部分样品，用甘油乙醇法测定游离氧化钙，以分析水泥熟料的煅烧程度。
3．如果游离氧化钙高，易烧性不好，就应按上述步骤反复进行试烧(生料易烧性测定)，直到满意为止。
（四）水泥熟料的煅烧（熟料的制备）
根据试烧(生料易烧性实验)的结果，对生料及烧成制度等进行调整。首先根据各原料成分及生料化验分析单提供的数据，进行熟料率值的修改、熟料矿物组成的再设计与再计算。此外，为获得优质高产低能耗的熟料。
1．按调整后的参数，配制新的生料。
2．将生料块放进坩埚或匣钵中，按预定的烧成温度制度进行煅烧。3．将冷却至室温的熟料试块砸碎磨细，装在编号的样品袋中，置于干燥器内。
（五）水泥熟料性能试验
将制备好的熟料作如下实验: 1．熟料成分全分析并提供分析报告单。
2．根据化验单上的数据进行熟料矿物组成等计算以检查配料方案是否达到预期效果。
3．取部分熟料作岩相检验。4．熟料游离氧化钙的测定。5．细度测定。
6．掺适量石膏和混合材于熟料中，磨细至要求的细度后，作水泥强度检验。
五、参考文献
[1]中国水泥网信息中心 袁燕萍
[2] 合肥水泥研究设计院(230051)李茂林 [3]中南大学，交通运输工程，2012，博士 [4]水泥网
[5]崔庆怡； 和立新； 钟佳墙； 田少芃； 陕西省建筑科学研究院； 秦岭水泥公司； 盛泰砼公司； 陕西省建五公司
硅酸钙骨水泥 篇3
关键词：磷酸钙骨水泥,抗压强度,增强,机理
0 引言
磷酸钙骨水泥 (CPC) 是将一种或一种以上磷酸钙粉末与水或磷酸盐缓冲液 (PBS) 或血清等液相均匀混合, 导致磷酸钙盐溶解沉积形成更难溶的磷酸钙盐。在溶解沉积过程中, 磷酸钙盐晶体生长转化为与骨无机成分类似的羟基磷灰石或透钙磷灰石, 并相互缠结使磷酸钙骨水泥具有一定的力学强度。因此, CPC具有优良的生物相容性, 可在生理条件下自固化和易塑型, 且具有自降解性无需二次手术取出等优点, 被作为无机骨填充材料广泛研究[1]。
对于骨填充材料, 抗压强度是最重要的性质之一[2]。但CPC抗压强度较低, 仅能用于非负重骨区域, 严重制约了其应用[3]。因此为扩大CPC应用范围, 增强CPC抗压强度是目前国内外研究热点之一。国内外研究者通过多种方式提高CPC抗压强度, 主要包括: (1) 增强CPC颗粒间的键接; (2) 改变CPC产物晶体形貌或结晶度, 或促进晶体形成, 或形成强度更高的物相成分; (3) 改变CPC孔隙率、孔隙结构等; (4) 其它。
本文就导致CPC水化产物发生变化而导致抗压强度增加的各种方法及相关机理进行综述。
1 增强CPC内部颗粒键接
影响材料抗压强度的因素是多方面的, 材料抗压强度的本质是内部质点的结合力[4], 所以增强CPC内部颗粒键接是增强CPC的一种常用方法。在提高CPC抗压强度的研究中, 可加入具有能与钙离子发生键接的基团的有机化合物, 导致内部颗粒键接力增大而增强CPC[5,6,7,8,9,10,11,12]。也有研究者通过改善原材料物理性能和改变组分比例而导致键接增强, 使CPC抗压强度增大[13,14]。另外还有其它一些方式通过增强CPC颗粒间键接而提高CPC抗压强度。
1.1 添加有机物增强键接
采用在CPC中加入含有能与钙离子发生结合的基团的有机物, 增强内部颗粒键接而提高抗压强度, 这是大多数研究者采用的增强CPC的方式。如Wang等[5]研究发现, 在CPC中添加磷酸化壳聚糖, 因磷酸化壳聚糖中存在氨基、羟基等吸电子基团使磷酸根酸性进一步增强, 使得磷酸化壳聚糖与钙更易于键接。磷酸化壳聚糖上的磷酸根基团使形成的羟基磷灰石 (HA) 晶体通过聚合链相互连接, 从而提高CPC抗压强度。张亮等[6]在CPC中添加聚乳酸-羟基乙酸 (PLGA) , 发现PLGA的加入可提高CPC抗压强度, 认为乳酸基团与钙离子结合加速了CPC固化, 从而导致抗压强度提高。Qi等[7]将PLGA微球加入CPC中, 根据扫描电镜观察发现, PLGA微球与CPC之间紧密结合, 提高了CPC抗压强度。PLGA微球与CPC之间紧密结合的内在因素文献[7]中未提及, 推测可能也是同乳酸基团与钙离子的结合有关。Yokoyama等[8]以含有柠檬酸的溶液作液相, 研究发现柠檬酸与钙离子鏊合, 使得柠檬酸浓度为45%的CPC早期抗压强度显著高于20%的。但后期浸泡后, 柠檬酸浓度为45%的反而比20%的CPC抗压强度低, 这是由于柠檬酸钙的溶解所致, 表明含柠檬酸CPC的早期抗压强度较高是柠檬酸钙的形成导致的。Liu等[9]也有类似发现。Matsuya等[10]在CPC液相中加入浓度不超过30%的聚甲基乙烯马来酸酯, 与未添加的空白CPC相比, 其抗压强度提高, 研究结果发现聚甲基乙烯马来酸酯中的羧酸基团与钙离子发生键接是CPC抗压强度增加的主要原因。Santos等[11]研究发现在CPC中添加海藻酸钠和聚丙烯酸钠可提高CPC的抗压强度, 这是因为海藻酸钠和聚丙烯酸钠均为具有羧基的大分子, 能与钙离子结合形成不可溶的三维网络, 从而提高CPC的抗压强度。Chewa等[12]研究发现, 羟基多壁碳纳米管 (MWCNTs-OH) /CPC的抗压强度高于未羟基化的MWC-NTs/CPC的抗压强度, 这主要是因为在CPC基质和MWC-NTs-OH之间形成了强的界面键接, 便于荷载的传输, 可明显提高CPC的抗压强度。
综上所述, 在CPC中添加的有机物主要是一些含有磷酸根、羧酸基等酸性基团而呈酸性的物质。而磷酸钙骨水泥固相主要是一些含有钙离子的弱酸强碱盐。因此这些有机物能够与钙离子发生酸碱中和反应而发生键接, 从而增大CPC抗压强度。
1.2 改善原料物理性能和改变组分比例
通过改善CPC原材料物理性能和改变组分比例而增强CPC水化颗粒之间的键接, 也是提高CPC抗压强度的可行方法之一。如Wang等[13]研究发现因CPC的粉/液 (P/L) 比太高, 导致低键接是CPC抗压强度降低的原因之一, 只有P/L比适宜才利于获得较高抗压强度的CPC。Liu等[14]研究发现在一定范围内原材料磷酸四钙 (TeCP) 粒径减小, 提高了水化产物粒子间键接, 从而提高CPC抗压强度。因此, 通过改变CPC的P/L比, 或原材料粉末粒径大小等也能改变粒子间键接而提高CPC抗压强度。
1.3 其它增强键接的方式
此外, 也可通过一些特殊处理工艺或添加物增强CPC内部颗粒的键接从而提高抗压强度。如Grover等[15]研究发现通过冷冻方式减弱CPC早阶段水化产物的破坏, 增强CPC颗粒之间的键接, 从而提高CPC的抗压强度。Shen等[16]研究发现在CPC中加入HA晶须不超过5%时, 可显著提高CPC抗压强度, 并认为抗压强度的提高归因于晶须和基质间机械连接的提高。
2 改变产物数量、结晶度或晶体形貌等
迄今, 已有一些研究报道采用不同方法改变CPC水化产物的晶体形貌、晶粒大小、结晶度和数量等, 提高CPC抗压强度, 主要有掺入其它元素和采用一些特殊制备工艺。
2.1 掺入其它元素或非水泥组分
Juliena等[17]研究发现在CPC中添加掺杂F离子的无定形磷酸钙作原材料, F离子促进了更大更难溶晶体的生长而提高CPC抗压强度。王志强等[18]研究发现在CPC中添加硅灰石, 适量的针状硅灰石可以促进针状甚至是纤维状HA的生成, 在扩展裂纹尖端应力场中, 纤维状的HA会导致裂纹发生弯曲和偏转, 起到阻止裂纹发展的作用, 使得CPC抗压强度提高。Guo等[19]研究发现当n (Sr) / (n (Sr) +n (Ca) ) 为5%时提高了CPC抗压强度, 这是因为添加适量的Sr改善了晶体微观结构, 减少了晶体缺陷。Makoto等[20]研究发现随液相中柠檬酸浓度增大, CPC抗压强度增大, 水化产物晶体变细, 认为晶体变细是导致其抗压强度增大的主要原因之一。Yang等[21]研究发现掺入HA晶种的CPC抗压强度高于未添晶种的CPC, 添加HA晶种形成的片状或棒状产物说明了强度的增长。Schumacher等[22]则研究发现, 通过在CPC中添加碳酸锶引入锶离子, 若添加的碳酸锶作为CPC部分原料的替代物加入CPC原材料中, 则可形成晶须状物质对CPC起增强作用。而碳酸锶若是作为添加物加入CPC中, 则因形成棒状结构, 导致其抗压强度降低。
2.2 采用特殊工艺
除添加非水泥组分外, 还可采用特殊工艺改善CPC水化产物晶体形貌、晶粒大小和结晶度等提高CPC抗压强度。如叶建东等[23]研究发现对CPC进行等静压处理, 使水化之前CPC更加致密, 避免了CPC基体内有较大的孔隙存在, 同时微孔孔隙尺寸的减小使得孔隙内离子过饱和度增大, 这更利于成核析晶, 从而提高CPC抗压强度。Zhou等[24]研究发现原料用微波处理过的磷酸镁骨水泥 (MPC) 与原料未用微波处理的MPC相比抗压强度更高。研究者认为这是因为原料是用微波制得的MPC经过破碎后与水混合, 经历了人工过程重构网络结构, 减少了无定形相的形成, 是导致抗压强度提高的主要因素之一。邱添等[25]研究发现, 物理共混法所合成的MWCNTs/HA复合粉末能促进CPC中纳米级HA晶体的转化和生长, 使针状HA含量提高, 其抗压强度明显高于空白CPC抗压强度。
目前, 对于CPC水化产物晶粒大小对抗压强度的影响存在两种截然不同的观点, 有研究者[17]认为晶粒尺寸大有利于提高抗压强度, 也有研究者[25]认为晶粒尺寸小利于提高抗压强度。在关振铎等[4]的著作中认为, 对于多晶材料, 晶粒越细, 强度越高。由于晶界比晶粒内部弱, 所以多晶材料破裂多是沿晶界破裂, 细晶粒晶界比例大, 沿晶界破坏时, 裂纹的扩展要走迂回曲折的道路。晶粒越细, 此路径越长。多晶材料中初始裂纹尺寸与晶粒度相当, 晶粒越细, 初始裂纹越小, 这样就提高了临界应力。而Boskey[26]通过比较青年人的骨骼和老年人的骨骼, 发现粗细颗粒搭配适宜将有利于抗压强度的提高。可能因CPC既不是标准的多晶材料, 也和实际骨之间存在一些差异, 所以晶粒大小对抗压强度的影响并不完全相同。在哪些情况下, 晶粒大有利于抗压强度提高, 哪些情况下, 晶粒小有利于抗压强度提高, 还有待进一步深入研究。
3 改变孔隙率和孔隙结构等
杨彦克等[27]指出, 对于同种材料来说, 一般情况下, 孔隙率较小、孔径较小时, 材料强度较高, 这主要与应力集中有关。因此通过各种方式减小CPC孔隙率、改善孔隙结构来提高CPC强度, 也是研究者常用的方法。
3.1 添加具有表面活性的物质
通过添加一些表面活性物质可提高CPC抗压强度。如Konishi等[28]添加6-磷酸肌醇, Fernandez等[29]添加高效减水剂, Gbureck等[30]添加柠檬酸等具有表面活性的物质均可提高CPC抗压强度。当不添加这些表面活性物质时, 为满足CPC凝结固化正常操作所需的P/L比不得不低于CPC发生水化反应实际所需的P/L比, 从而导致CPC具有较高的孔隙率, 抗压强度较低。而上述表面活性物质的添加, 会使固体颗粒带上同种电荷, 增强颗粒间的排斥作用, 减小聚集的发生, 可实现在较高P/L比下仍能正常制备CPC, 最终获得孔隙率较低的CPC而提高其抗压强度。
3.2 添加可以填充孔隙的物质
赵澎等[31]研究发现纳米级的纤维避免了填充过程在CPC基体中引入新缺陷, 同时纤维贯穿于CPC晶体间, 一定程度上缩短了颗粒之间的间距, 使颗粒之间相互搭接而产生结晶并接, 结晶并接点的增多使颗粒间结合强度提高, 颗粒间结合得更加紧密, 孔隙率随之明显降低, 抗压强度急剧增大, 但应注意纤维添加量不应超过一定范围。张亮等[6]研究发现PLGA与CPC形成的复合材料中, CPC水化产物HA晶体的聚集形态也发生了相应改变, 使CPC水化颗粒堆垛更加紧密, 这是抗压强度增大的主要原因之一。Bigi等[32]研究发现在CPC液相中加入明胶, 改善了均匀性, 减小了孔隙率, 导致抗压强度提高。Huan等[33]研究发现原料为磷酸三钙 (β-TCP) 和一水二磷酸二氢钙 (MCPM) 的CPC, 添加硅酸三钙 (C3S) 可提高其抗压强度。这是因为添加C3S后, 导致CPC具有较低的凝结速率和较密实的微观结构。另外Si抑制了HA的晶粒生长, 沉积形成的缺钙磷灰石是纳米尺寸的, 形成更密实的结构。Engstrandn等[34]研究发现CPC水化后残留的少许过量β-TCP可提高CPC抗压强度, 这是因为β-TCP非常坚硬, 可作为增强填充剂而导致CPC抗压强度提高。Wu等[35]研究发现磷酸镁钙 (MCPC) 具有较高的抗压强度, 认为这是因为CPC水化形成具有微孔结构的相互连接的网络结构, MPC干凝胶则填充了CPC微孔, 使MCPC孔隙率降低。Yu等[36]研究发现通过两步反应, 二水磷酸氢钙逐步溶解进入已水化的CPC结构中, 使CPC结构更致密, 这是提高CPC抗压强度的主要原因之一。
3.3 改变原料特征
Han等[37]研究发现以甘油和聚乙二醇作CPC的液相, 减少无水液相的用量, 可使抗压强度提高, 这可能是因为块体更密实, 即孔隙率更低。Makoto等[20]研究发现在液相中添加聚乙烯醇和柠檬酸, 随聚乙烯醇和柠檬酸浓度增加CPC抗压强度增大, 这可能是因为聚乙烯醇或柠檬酸浓度增加导致CPC更密实。Engstrand等[34]研究发现MCPM和β-TCP的粒径分布明显影响了CPC的抗压强度, 原材料为小粒径MCPM的抗压强度大于大粒径MCPM的抗压强度, 这主要是归因于以小粒径MCPM为原材料的CPC水化后具有较低的孔隙率。Volkmer等[38]研究发现溶液燃烧合成法可制备出比传统固态反应法纯度更高的TCP, 由此TCP制备的CPC抗压强度有一定的提高。通过对溶液燃烧合成法合成的TCP进行球磨处理, 随球磨时间延长, TCP粒子尺寸越小, 以其作原料制备出的CPC孔隙率越低, 从而具有更高的抗压强度。但Hoshikawa等[39]研究发现太细的起始原料粒子, CPC低的堆积密度, 导致了弱的可加工性和低的抗压强度。Ginebra等[40]研究发现在CPC中, 小粒径原料粉水化形成小的沉积晶体利于形成更加密实的微结构, 但形成的粒子却不能很好地填充原料粒子本身所占据的空间;而较大粒径的原料粉, 虽水化后填充不密实, 但能很好地填充原料本身所占据的空间, 因此微观结构更均一, 导致抗压强度并不比小粒径原料CPC的低。从上述文献中可看出, CPC抗压强度与微观结构均一性有关, 而不仅是取决于原料颗粒粒径大小。
3.4 采用特别工艺
叶建东等[23]研究发现对CPC进行等静压处理, 使水化之前颗粒更加致密, 避免了CPC基体内有较大孔隙的存在, 从而提高抗压强度。Barralet等[41]研究发现对CPC加压, 可使CPC抗压强度增大。他们将这归因于加压减小了CPC孔隙率, 但要注意加压对CPC抗压强度的增长是有一定范围的, 压力太大反而导致抗压强度降低。Zhou等[24]研究发现微波制得的MPC前驱体与水混合人工加工, 有利于网络重组, 导致其孔隙率减小也是抗压强度提高的主要原因之一。
4 其它增强磷酸钙骨水泥的方式
Wang等[42]研究发现掺8%的碳酸锶, 形成了掺杂Sr的磷灰石, 从而导致CPC抗压强度提高。Pina等[43]以PEG (聚乙二醇) 和柠檬酸作液相, 含Mg的TCP的抗压强度比空白TCP略微高些。他们认为这是含镁的TCP对β-TCP有稳定作用而含有更多β-TCP的缘故。Nezafati等[44]研究发现低含量纤维提高CPC抗压强度的原因是纤维桥接裂缝, 抵制裂缝进一步增大和传递;基质的多重裂缝, 消耗了建立新表面的应用功;摩擦滑移阻止了裂缝的生长。Takahashi等[45]研究发现添加断裂强度较高的物质 (如多晶Al2O3、掺3%Y2O3的四方氧化锆 (3Y-TZP) 和无定形SiO2) 可提高CPC抗压强度, 这些物质对抗压强度具有不同的提高量, 主要是因分散粒子和水泥基质的亲和力的差异。
5 结语
通过增强CPC内部颗粒间键接, 改变CPC水化产物数量、结晶度或晶体形貌、CPC孔隙率和孔隙结构等均可提高CPC抗压强度。实现CPC上述改变可采用多种方式, 有时是通过一种方式对CPC抗压强度产生影响, 有时是通过两种或以上方式共同作用提高CPC抗压强度。当然, 有些因素对CPC抗压强度的影响还存在争议, 如CPC水化产物晶粒大小对CPC抗压强度的影响。对CPC抗压强度产生影响的主要因素和内在机理还有待进一步深入研究。
硅酸钙骨水泥 篇4
1 资料与方法
1.1 一般资料
2013年2月-2014年2月,本院30例胫骨慢性骨髓炎患者。其中,男性24例,女性6例;年龄10.4~47.3岁,平均(29.5±5.8)岁;病程3个月~5.5年,平均病程(9.5±2.0)个月;根据骨折部位划分,胫骨上1/3段5例、中段12例、下1/3段13例。X线检查显示均为胫骨骨折局部感染,创面面积5 cm×8cm~10 cm×17 cm,形成死骨或骨硬化,部分甚至出现空洞样骨缺损。创面细菌分离培养结果显示,18例金黄色葡萄球菌、6例阴沟杆菌、3例混合菌感染。
1.2 治疗方法
1.2.1 术前准备
术前进行创面细菌分离培养及药敏试验,敏感抗生素结果出来之前,根据经验应用抗生素,待敏感抗生素结果出来之后,应用敏感抗生素,做好营养支持等对症治疗。
1.2.2 手术方法
切开病灶外皮肤,取出存留的异物,彻底切除炎性窦道,清除死骨、炎性肉芽组织、瘢痕组织,充分暴露骨感染部位,骨皮质开窗后进入髓腔,切除死骨直至正常骨髓组织,钻通硬化封闭的骨髓腔,凿去硬化、无血供的骨质,直至骨面血供良好为止。病变组织送检,医用碘伏浸泡骨髓腔及伤口约5 min,双氧水、生理盐水冲洗伤口,使用髓腔冲洗器及庆大盐水(8万单位庆大霉素及500 ml生理盐水)彻底冲洗。清创完成后,无菌台上制备万古霉素骨水泥,40 g骨水泥粉加入4 g万古霉素,制成万古霉素骨水泥载药链珠,直径约5~10 mm,待其固化后,沿着骨窗均匀填充至髓内空腔。骨水泥填充后,根据切口大小、形态,设计、修剪负压封闭引流敷料,确保负压封闭引流敷料包裹所有引流管的端孔及侧孔。负压封闭引流敷料完全塞入清创后创面内,并与骨水泥填塞入口、窦口周围软组织紧密贴合,生物透性粘贴薄膜封闭整个创面。确保负压封闭引流正常,薄膜下没有液体积聚,术后1周拆除负压封闭引流敷料,若创面不新鲜、存在脓性渗出时,需重新清创、继续引流,直至创面肉芽组织新鲜,感染得到控制。根据病灶部位、软组织情况,选用腓肠神经营养血管皮瓣覆盖创面。
1.2.3 术后处理
根据窦道炎性渗出物细菌分离培养及药敏试验结果,应用敏感抗生素治疗。术后定期观察创面颜色、肉芽生长情况,以及炎性分泌物颜色与引流量,及时更换引流瓶,定期复查血常规、血沉及C反应蛋白等,平均随访12个月,一旦发生骨质缺损、骨不连等情况,进行自体骨植骨术的骨骼重建治疗。
1.3 观察指标
平均随访12个月,观察治疗的临床疗效,以及皮瓣修复及骨折愈合情况。临床疗效分为优:创面愈合良好,皮瓣成活,切口或皮瓣周围无渗出,局部无红肿热痛,窦道闭合,局部无压痛,X线检查显示无新病灶,无死骨残留,髓腔无变窄,血沉、C反应蛋白恢复正常;良:创面愈合较好,皮瓣成活,切口或皮瓣周围少许渗出,局部有压痛,但无红肿热痛,X线检查显示无新病灶,无死骨残留,髓腔无变窄,血沉、C反应蛋白恢复正常;差:创面愈合差,移植皮瓣部分发黑坏死,切口或皮瓣周围有脓性渗出,伴红肿热痛,窦道未闭合,X线检查显示病灶仍存在,有死骨形成,髓腔内有高密度影,血沉、C反应蛋白未恢复正常。优良率=(优+良)/总例数[4]。
2 结果
术后3个月随访,进行临床疗效评估,结果显示19例优、10例良、1例差,优良率为96.7%,1例由于骨缺损范围较大,伤口长时间渗液,皮瓣生长不佳,因此临床疗效较差,采取扩大范围清创,进行缩短复位植骨术治疗,最终治愈。平均随访12个月,皮瓣与周围皮肤色泽相似,皮瓣血运好,无肿胀,骨折均达到骨性愈合。
3 讨论
胫骨慢性骨髓炎的治疗以清除病灶、摘除死骨,清除增生瘢痕及坏死组织,待肉芽组织新鲜、感染控制后,再修复骨缺损,达到临床治愈为原则[5]。但是,胫骨慢性骨髓炎作为一种慢性迁延性疾病,治疗过程中会遇到抗生素冲洗引流容易造成引流不畅,并且无法完整清除致病菌及坏死物;单纯抗生素骨水泥植入无法保证病灶周围软组织套件,给软组织修复带来较大麻烦;开放性植骨多需要配合长期全身抗生素治疗,容易产生毒副作用,机体也会产生耐药性[6]。
封闭式负压引流是全方位、不留死腔的引流方式,通过持续负压引流,有效的清除渗出液及坏死组织,减少坏死组织及毒素的吸收,避免创面的二次打击,改善创面微循环,促进肉芽组织生长,加速腔隙闭合及创面愈合[7],另外,生物透性薄膜方便创面观察,有效避免交叉感染,这些不仅减少医护人员工作负担,还提高患者生活质量及术后恢复[8]。
万古霉素骨水泥中是从骨水泥载体中释放抗生素,局部可以达到长期、有效的杀菌作用,避免全身应用抗生素;骨水泥填充有效清除清创的空腔,恢复骨的内在力学结构,有效避免病理性骨折的发生;骨水泥能够刺激骨愈合、肉芽组织生长,为骨与软组织修复创造条件[9]。
胫骨慢性骨髓炎在软组织缺损、慢性炎症作用下,病灶局部血运较差,因而感染不易控制、骨折不易愈合。腓肠神经营养血管皮瓣具有4套供血系统,呈多源性、节段性分布,不存在与皮神经干全长完全一致的伴行血管,其节段动脉不仅供应皮神经,还分支至皮神经临近皮肤,并与临近皮肤血管网形成丰富的交通支,这种侧支吻合方式为神经营养血管皮瓣的成活,提供形态结构依据。腓肠神经营养血管皮瓣修复术不仅修复了皮肤软组织缺损创面,降低了感染几率,还提供丰富血运的软组织床,增加病灶局部血供及抗感染能力,为骨折愈合创造有利条件。
皮瓣设计要合理,确保腓肠神经位于皮瓣的轴心线,尽量包含营养皮神经及小隐静脉的营养血管。切取皮瓣时,应用锐性分离,避免钝性分离及电刀分离导致的血管损伤。皮瓣蒂部旋转角度应尽量小,长度应尽量短,皮瓣下注意止血,局部充分引流,避免皮瓣下血肿的发生。
彻底清创后,植入万古霉素骨水泥,局部达到高浓度杀菌作用,同时充分负压引流,及时清除坏死组织及脓性渗出,为创面肉芽组织生长提供有利条件,然后给予腓肠神经营养血管皮瓣修复术治疗。本研究临床疗效评估显示:其中,19例优、10例良、1例差,优良率为96.7%。平均随访12个月,皮瓣与周围皮肤色泽相似,皮瓣血运好,无肿胀,骨折均达到骨性愈合,结果表明腓肠神经营养血管皮瓣联合万古霉素硫酸钙骨水泥植入治疗胫骨慢性骨髓炎的疗效显著,尤其适用于伴软组织缺损的胫骨慢性骨髓炎,明显缩短治疗周期,减少全身抗生素应用量,这与上述文献报道结果一致。
参考文献
[1]黄金亮,唐辉,徐永清.骨髓炎流行病学[J].国际骨科学杂志,2011,32(2):94-95.
[2]王浩,张普柱.肌皮瓣和筋膜皮瓣加创面灌洗治疗创伤后胫骨慢性骨髓炎疗效研究[J].中国全科医学,2011,14(8):2758-2760.
[3]CAMPBELL R,BERRY M G,DEVA A.Aggressive management of tibial osteomyelitis shows good functional outcomes[J].Eplasty,2011,25(11):e3.
[4]赵春成,康彦忠,陈长春.载万古霉素磷酸钙治疗慢性跟骨骨髓炎疗效分析[J].陕西医学杂志,2014,43(9):1199-1200.
[5]赵刚,齐明,张伯松,等.慢性骨髓炎的分期治疗策略[J].中国骨与关节外科,2012,5(5):416-419.
[6]鲁玉来,张喜善,贾庆卫.迟发性骨髓炎及其发病机制和相关问题的探讨[J].中国矫形外科杂志,2012,20(5):474-477.
[7]赵生勤,覃万安.VSD联合抗生素骨水泥、皮瓣、外固定器治疗创伤性胫骨慢性骨髓炎并皮肤软组织缺损[J].中国实用医药,2012,7(32):135-136.
[8]陈肖健.负压引流术联合万古霉素骨水泥植入治疗慢性骨髓炎的临床疗效分析[J].中国慢性病预防与控制,2013,21(2):231-233.
硅酸钙骨水泥 篇5
1 资料和方法
1.1 临床资料
选择我科2013年1月-2014年6月有骨缺损存在的骨折患者48例, 其中男31例, 女17例, 年龄18~57岁, 平均年龄45岁。骨折类型包括桡骨远端骨折25例, 跟骨骨折23例, 随机分为磷酸钙组25例和硫酸钙组23例, 受伤至手术间隔时间为4~76h, 平均时间20h。两组患者在性别、年龄、骨折类型等方面无显著差异 (P<0.05) , 具有可比性。
1.2 手术方法
根据患者的骨折类型选择不同的手术和固定方式, 并在术前就预估骨缺损所需的填充材料用量, 准备好医用磷酸钙和硫酸钙材料。在手术过程中, 对开放复位的骨折, 直接进行填充, 而闭合复位则在外固定完成后再进行填充材料的注射, 两种材料均要尽量严密的填充。手术置入的合成材料在3~5ml左右, 不超过10ml。
1.3 疗效观察
记录两组患者的骨折愈合时间、替代物吸收时间及临床不良反应, 进行统计分析。
1.4 统计学方法
采用SPSS17.0统计软件进行分析, 应用fisher确切概率法检测, P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组各观察指标比较
术中两组使用磷酸钙或碳酸钙的量均为3~5ml, 无显著差异, 硫酸钙组在2个月内吸收80%, 3个月内完全吸收, 而磷酸钙组在4~6个月吸收率为70%, 10~12个月吸收90%, 硫酸钙组吸收速度明显快于磷酸钙组;两组均在1~2个月内出现骨痂。
2.2 两组不良事件发生情况比较
硫酸钙组有1例桡骨远端骨折术后2个月内出现下陷, 与调整外固定支架有关;磷酸钙组出现1例伤口渗出, 经换药处理未发生感染, 其余患者均恢复良好, 无不良反应发生。
3 讨论
骨的填充和移植是治疗骨折后骨缺损的重要手段, 由于自体骨的缺乏和异体骨、异种骨可能发生的过敏反应以及感染或继发性骨折的缺点, 人工替代骨材料的研究不断深入, 越来越多的人工材料应用于临床, 其中包括高分子材料、生物陶瓷以及含有BMP的具有骨诱导活性的材料。在骨缺损的骨替代治疗中, 其替代材料的选择主要考虑生物相容性、支撑强度、降解速度以及骨诱导活性等方面的因素。硫酸钙在上述各方面均优于磷酸钙[2]。
在缺损范围较大的骨折塌陷治疗中, 植骨的填充是最常用的方案, 在填充的过程中需要确保严密, 从而保证骨折的断端能够完全接合, 磷酸钙颗粒是常用的填充物, 但对于形态欠规整的缺损而言, 颗粒物对缺损部位常不能充分填充, 此时应用硫酸钙粉末就能够完全适应不规则的缺损区域, 凝固时间短, 承重快, 国外也有学者研究认为, 使用硫酸钙粉末进行填充对缩短手术时间, 减少感染的发生具有独特的优势[3]。硫酸钙在组织内的吸收要明显早于磷酸钙, 本文结果表明, 80%的硫酸钙材料在2个月内都能被吸收, 因此在外固定支架需要调整的患者中, 应尽量在2个月以内进行调整, 避免因为固定支架的调整而出现坍塌和移位。人工合成的硫酸钙和磷酸钙在生物相容性方面都具有良好的表现, 尚无文献报道发生生物排斥的案例, 本文中磷酸钙组出现1例磷酸钙伤口的渗出, 考虑与磷酸钙颗粒的流出对组织产生刺激作用, 导致炎症反应相关, 在进行积极的换药处理后愈合, 无严重不良事件的发生, 可见上述两者的安全性均较好。
另外, 是否具有骨诱导效应也是人工骨替代材料的重要素质之一。虽然没有明确的临床证据, 但国外学者在实验中发现硫酸钙对骨缺损部位多种新骨形成的生物因子具有促进作用, 包括BMP、IgG、PDGF和TGF-p, 可能具有一定的骨诱导作用, 能更好地促进骨折愈合[4]。
本文中两种人工合成材料在骨移植中均具有较好的填充效果, 两组均在1~2个月出现骨痂, 无明显差异。有研究认为, 骨填充材料的吸收、骨痂以及新骨的生成是同时发生的, 因此其稳定性可以得到保证[5]。
综上所述, 医用磷酸钙和硫酸钙在骨缺损治疗中都可以作为骨替代, 填充效果好, 配合辅助的内固定或外固定能够起到较好的固定作用, 使用安全, 副作用小, 两者都是对骨缺损进行骨替代的良好材料。
摘要：目的:探讨人工合成的医用硫酸钙和磷酸钙在骨缺损创伤中进行骨替代治疗的临床疗效。方法:选择我科2013年1月-2014年6月有骨缺损存在的骨折患者48例, 随机分为磷酸钙组25例和硫酸钙组23例, 进行手术固定治疗, 比较两组患者的骨折平均愈合时间、替代物吸收时间及不良反应。结果:术中两组使用磷酸钙或硫酸钙的量均为35ml, 硫酸钙组在2个月内吸收80%, 3个月内完全吸收, 而磷酸钙组在46个月吸收率为70%, 1012个月吸收90%, 硫酸钙组吸收速度明显快于磷酸钙组;两组均在12个月内出现骨痂;硫酸钙组出现1例桡骨远端骨折术后2个月内下陷, 与调整外固定支架有关;磷酸钙组出现1例伤口渗出, 经换药处理未发生感染, 其余患者均恢复良好, 无不良反应发生。结论:医用磷酸钙和硫酸钙在骨缺损治疗中都可以作为骨替代, 填充效果好, 配合辅助的内固定或外固定能够起到较好的固定作用, 使用安全, 副作用小, 两者都是对骨缺损进行骨替代的良好材料。
关键词：医用磷酸钙,医用硫酸钙,骨替代
参考文献
[1]李凯, 何东宁.比较两种骨替代材料修复兔胫骨种植体骨缺损的组织学变化实验研究〔J〕.中国医药指南, 2014, 12 (15) :68-69.
[2]聂洪罌, 陈艺新, 尹培荣, 等.医用硫酸钙OsteoSet-新型骨替代物的研究进展〔J〕.中国矫形外科杂志, 2000, 7 (8) :54-57.
[3]Suthorn B, Ian Harris, David L, et al.Distal radial fractures:Injectable calcium phosphate bone cement versus conventional treatment〔J〕.Chinese Journal of Orthopaedic Trauma, 2005, 7 (4) :368-373
[4]Walsh WR, Morberg P, Yu Y, et al.Response of a calcium sulfate bone graft substitute in a confined cancellous defect〔J〕.Clin Orthop, 2003, (406) :228-236.
硅酸钙骨水泥 篇6
我们都知道水泥进行加水工作后就会形成一定的浆体物, 能够有效地胶结一些材料比如沙石之类的。而且能够在空气中以及水中进行充分的硬化, 是我们的各项基础建设活动所用的主要材料。他有很多的优点, 比如原料易于得到、能够防火而且有很强大的适应能力, 使用起来特别的方便。因此他被很好的应用到我们的农业以及交通还有各类型的城建工作中去。有很好的经济优势, 能够有效地促进我国的经济建设以及提高广大群众的生活质量。我们发现水泥的种类有很多。我们一般将他们分为硅酸盐系、铝酸盐系、硫铝酸盐系等系列品种, 如果按照用途以及性能来划分的话就是有通用的、专用的以及特性的材料三种。每种的用法各不一样。本文重点的介绍其中的两种。硅酸盐类的以及铝酸盐类的。通过我们的介绍旨在更好地服务与我们的经济建设活动。
2 相关的对比因素
目前我们大量使用各水泥主要就是上述的这两种。因为他们的物理性质以及化学性质都存在很大的差异。因此他们的性能截然相反, 而且使用的范围更是不一样。
2.1 硅酸盐水泥
在所有的水泥材料中, 用的最多的就是这种。我们一般加水搅拌, 此时在水泥的表面就会产生一定的反映, 这种物质会有效地融到水里面, 然后颗粒材料又会再次出现新的表层, 在与水进行反映, 通过这种不断的进行反映, 这时溶液就会变为饱和溶液形式。当饱和后, 此时的产物就不会在进行溶解了, 此时形成的物质我们称为凝胶体。当水化工作不断进行, 就会有更多的新生胶粒, 此时的凝胶体就会不断的变浓, 泥浆就会发生凝结现象, 相应的物质变为结晶体。结晶贯穿于凝胶体中, 形成具有一定强度的水泥石, 随着硬化时间的延续, 水泥颗粒内部未能水化部分将继续水化, 使晶体逐渐增多, 凝胶体逐渐密实, 水泥石就具有越来越高的胶结力和强度。另外, 当水泥在空气中凝结硬化时, 其表面水化形成的氢氧化钙会与空气中的二氧化碳作用, 生成碳酸钙薄层。
通过上面的介绍我们发现, 他发生的水化活动是由材料的表层充分的融到内层的, 一般开始的时候很快, 然后慢慢地就会减缓。
通常来讲在刚开始的前三天一直到前七天之内, 速度是比较的快的, 而且强度也很快。一般在二十八天左右就能有效的完成。此后的速度就会变慢, 强度的增长也会变得很慢。通过实践, 我们发现要想充分的完成水化以及水解工作, 一般要很多年才可。
在我们经常使用的种类里面, 他的标号算是比较高的, 经常被用到重要的结构体系中。而且它的抗冻性能极佳, 特别的适合在冬季进行工作。除此之外, 他的干缩性能也很好, 而且极易耐磨、不会产生较严重的裂缝问题, 对于干燥的路面等较为实用。
除此之外, 他还有很多的缺陷, 下面一一介绍。第一点是当他发生硬化之后, 不能有效地对抗软水侵蚀以及应对化学腐蚀等, 不能有效的应用到含有二氧化碳较高的地方, 而且对于流动性质的软水以及有水压的工程都不太实用。第二点, 他在水化时会产生很多的热量, 因此不适合用到体积较大的混凝土建设活动中。第三点, 它不耐腐蚀。最后一点。他还极其的不耐热。因此不能用到对热有很高要求的建设中去。
2.2 铝酸盐水泥
铝酸盐水泥是以矾土或含铝废渣为主要原料、烧制成以铝酸盐矿物或铝酸盐复合矿物为基本组成的水泥, 代号为CA, 主要矿物组成为铝酸一钙和二铝酸一钙。铝酸盐水泥按Al2O3含量百分数可以分为四类:CA-50、CA-60、CA-70和CA-80。
(1) 当用户需要时, 生产厂应提供结果和测定方法
它的水化过程主要的是指其中的铝酸一钙物质的反映过程。这种过程随着温度的变化会有相应的变化。当温度低于二十度时, 其主要水化产物为Ca O·Al2O3·10H2O;温度在二十到三十之间的时候, 物质为, a O·Al2O3·8H2O;如果温度大于三十度, 主要水化产物为
3 Ca O·Al2O3·6H2O。
水化物CAH10或C2AH8为针状或片状晶体, 互相结成坚固的结晶连生体, 形成晶体骨架。同时所生成的氢氧化铝凝胶填塞于骨架空间, 结构致密, 使水泥初期强度能得到迅速增长, 而以后强度增长不显著。CAH10和C2AH8随着时间延长逐渐转化为较稳定的C3AH6, 此过程随着环境温度的上升而加速, 其结果游离水从水泥石内析出, 孔隙增大, 同时C3AH6本身强度较低, 晶体间结合差, 因而使水泥石的强度大为下降, 引起长期强度下降, 特别在湿热环境中, 强度降低显著。
因为这种材料的水化反映很独特, 所以他的性能也和其他材料有很多区别。第一是, 它的水化热比较的高, 放热的速度很快, 而且多是集中进行, 一般一天内就能放出总量的一大半。第二点是, 他能很好地对抗高温, 一般可以用到温度为一千度以下的结构中去。第三点是, 能很好的对抗腐蚀。第四点是, 当他发生硬化反应之后, 不会产生氢氧化钙物质, 而且结构会变得很紧密, 能有效地对抗侵蚀。最后一点, 是一种早强型的材料, 他一天产生的强度就能达到普通材料三天产生强度的百分之八十还要多。它的后期强度不会很明显的增长, 一般用在工期较紧的以及一些抢修的建设活动中。
3 结论
通过上述分析, 我们发现以上的两种材料在我们的工程建设中起到很重要的作用。但是因为他们的自身存在很多物理以及化学性质的差别, 因此他们的应用范围也很不同。前一种材料的标号较高、有很好的抗冻性能、而且比较耐磨、不会产生严重的裂缝。一般大量使用到结构较为重要的体系中。而且这种材料能有效地在冬季进行使用, 对抗环境的性能很好。后一种材料的特点也很明显, 具有很快的放热速度。而且能有效地抵抗高温, 能很好的抗腐蚀、能广泛的使用到一些腐蚀性的以及耐热的结构体系何总, 而且当工期很近的时候最为突出。通过研究我们发现, 材料不同, 他们的适用范围也不近相同, 因此我们在工作中, 要认真地选取材料。只有选择了正确的材料, 才能保证我们的施工工作能够顺利的开展, 如果只是随意的选择, 那么就会导致不抗腐蚀或者不耐高温等各种不利情况的产生, 对于我们的建设工作有很多不利的影响。因此我们必须要认真的分析好各种材料的特点, 只有做好了这项工作, 才能确保我们的工程质量, 才能真正的造福于民, 造福于社会。
摘要：工作中我们常常会发现水泥的材料多种多样, 常见的有硅酸盐类的以及铝酸盐类的两种不同的材料, 他们对具体的施工等都有重要的贡献, 今天笔者就重点分析一下这两种不同的材料。对于它们的相似性以及区分点进行简单的介绍对比, 以便我们更好的掌握材料。
关键词：硅酸盐水泥,铝酸盐水泥,应用
参考文献
[1]吴中伟, 廉惠珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社, 1999.[1]吴中伟, 廉惠珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社, 1999.
[2]张亚苗.对硅酸盐水泥技术指标的几点分析[J].山西建筑, 2009, 12 (35) :169-170.[2]张亚苗.对硅酸盐水泥技术指标的几点分析[J].山西建筑, 2009, 12 (35) :169-170.
[3]袁润章.胶凝材料学 (第二版) [M].武汉:武汉理工大学出版社, 1996.[3]袁润章.胶凝材料学 (第二版) [M].武汉:武汉理工大学出版社, 1996.
[4]沈春林.聚合物水泥防水涂料[M].北京:化学工业出版社, 2003.[4]沈春林.聚合物水泥防水涂料[M].北京:化学工业出版社, 2003.
[5]李连生, 郭芳芳.硅酸盐水泥的主要性能和应用[J].应用能源技术, 2007 (4) :10-11.[5]李连生, 郭芳芳.硅酸盐水泥的主要性能和应用[J].应用能源技术, 2007 (4) :10-11.
硅酸钙骨水泥 篇7
1 原材料控制
制订了原材料采购标准及验收制度, 在提高生料SO3及方面, 优先选用SO3含量>35%的脱硫石膏和磷石膏 (合理均化) , 及含量>24%的铝矿尾渣。原材料化学分析见表1。
%
2 方案配比调整
1) 按照生料检验成分调整原料配比:石灰石:74.5%~76.5%, 铝矿尾渣:13.5%~14.5%, 砂岩:2.5%~3.5%, 工业废石膏:6%~8%。合理调整生料指标, 在配料中必须考虑熟料组成中硫铝酸钙的含量, 因为在硫铝酸钙改性硅酸盐水泥中提供早强的主要是硫铝酸钙, 合理地控制了S/A (SO3/Al2O3) 比, 及各项化学成分指标, 所以, 确定了生料中的SO3在2.8%~3.2%, Al2O3在4.4%~4.9%之间, 在熟料烧成和中控操作中密切配合, 合理地调整了预热器系统的各参数, 出现了良好的易烧性, 使窑头烧成温度由原来1 050℃降到980℃, 尾煤降低了3%、头煤降低了1.5%, 且熟料烧成结粒良好。
2) 确定生料中各成分指标在以下控制范围:
Fe2O3:1.2%~1.6%, Al2O3:4.4%~4.9%, SO3:2.8%~3.2%, Ca O:41.2%~41.8%, Si O2:11.8%~12%。
3 烧成系统参数调整
密切配合, 中控合理调整预热器系统参数, 适当降低C1出口温度, 由原来的控制 (300±10) ℃逐步调整为 (280±10) ℃, 合理调整C3A和C4B锥体的压力, C5温度由原来的 (860±10) ℃调整控制为 (840±10) ℃, 窑尾温度由 (1 000±10) ℃调整为 (970±10) ℃, 分解率由94%控制在92%, 避免预热器系统堵塞及窑内结蛋。篦冷机的篦速稳定控制在17~19Hz, 二、三次风温的波动小于30℃, 促进了煤粉的充分燃烧, 避免了长厚窑皮及窑内结圈的现象。
4 跟踪取样验证
化验室及时跟踪取样, 单独存放, 进行化学分析和小磨试验, 试验结果符合标准要求。熟料化学分析结果见表2。
水泥粉磨配料:熟料58%, 矿渣15%, 粉煤灰22%, 石膏5%, 比表面积控制在大于340m2/kg, 按照要求检验, 水泥物理性能见表3。
5 结束语
硅酸钙骨水泥 篇8
1 道路水泥的性能
道路水泥在路面混凝土的应用性能及使用效果归纳起来包括以下方面:拌和物和易性好, 不离析、不泌水, 凝结时间合理, 施工操作方便;早期强度高, 后期强度增长迅速, 可缩短拆模时间, 切缝时间提前, 加快了施工速度;高抗折强度是高等级公路、机场混凝土路面首选的优良水泥品种;低收缩性使得路面出现收缩裂缝的可能性降低;耐磨性好, 从已有路面使用情况看, 道路水泥混凝土路面密实性好, 耐磨性明显优于普通水泥混凝土路面;优良的性价比, 配制相同等级混凝土, 每立方米混凝土可少用30kg左右水泥, 经济效益明显。
2 道路硅酸盐水泥熟料的研制
基于道路水泥对耐磨性和干缩率两项指标的特殊要求, 《道路硅酸盐水泥》国家标准GB13693—2005要求粉磨水泥的熟料C3A≤5.0%、C4AF≥16.0%, 因此道路硅酸盐水泥熟料的配料必须实行低铝高铁的配料方案。于是我们生料配料取消了页岩, 采用灰石、砂岩、铁矿三组分配料。原材料的化学成分见表1。
由于取消了页岩采用砂岩配料, 而砂岩的硬度较大, 易磨性较差, 同时砂岩中有部分结晶的SiO2, 易烧性较页岩差, 对此, 我们采取严格控制生料细度、适当提高入窑物料分解率的措施来提高生料的易烧性, 控制出磨生料细度80μm筛筛余≤12.0%、0.2mm筛筛余≤1.5%, 控制入窑物料分解率在90%～95%。
道路水泥的两项关键性指标干缩率和耐磨性主要取决于熟料中的C3A和C4AF含量, 因此, 在配料方案确定后, 生产中要力求做到出磨和入窑生料的稳定, 以保证熟料三率值的稳定。我们控制熟料的三率值为:KH=0.92±0.02、SM=1.9±0.1、AM=0.85±0.1。在研制阶段我们根据现有原材料及煤灰分析情况控制相应的出磨生料三率值为:LSF=104±2.0、SM=1.9±0.1、AM=0.75±0.1。我们利用先进的X—荧光分析仪对出磨生料每小时检测一次, 做到了适时监控, 并根据检测结果由QCS率值配料系统进行计算, 得出新的生料配比, 并照此执行, 最大限度地做到了生料成分的稳定和均匀。
高铁熟料在煅烧过程中其液相出现温度较低, 烧结范围窄, 液相量在较窄的温度范围内急剧增加, 液相粘度低。这种情况一方面有利于硅酸盐矿物的生成和fCaO的吸收, 另一方面又容易造成窑内结圈、结球等不正常工况的出现, 给操作带来一定难度, 同时也会严重影响熟料质量, 因此, 熟料煅烧是研制道路水泥关键的一环。宜加大外风开度, 采用长火焰、薄料快转的煅烧方法, 在控制上适当提高窑尾和分解炉温度, 控制入窑物料分解率在90%～95%, 以减轻烧成带的热负荷, 在稳定窑速 (3.9r/min) 和喂料量 (80t/h) 的前提下, 通过加减煤量和一次风量, 稳定窑的热工制度, 控制熟料结粒细小均齐, 保持升重稳定 (1400g/L左右) , 控制f Ca O≤1.0%。由于窑速加快, 熟料产量比硅酸盐水泥熟料有所提高, 且煤耗有所下降。道路水泥熟料的化学成分、矿物组成及率值见表2。
对研制的道路水泥熟料进行了物理性能检验, 检验结果见表3。
3 道路硅酸盐水泥的磨制
石膏掺加量对道路水泥而言, 不仅可以调节水泥的凝结时间, 更重要的是适当增加水泥中SO3的含量能提高水泥早期强度和抗干缩性能。我们使用的是二水石膏, 成分比较稳定, 在道路水泥粉磨过程中我们控制石膏掺量在5.0%, 相应水泥中SO3的含量在2.6～3.0之间。使用的混合材为粒化高炉矿渣, 我们控制其掺量为8.0%。道路水泥的粉磨细度是一个重要参数, 细度太粗会导致早期强度低, 粉磨过细则会增加水泥制件的干缩, 因此我们在生产过程中严格控制出磨水泥细度, 80μm筛筛余≤2.5%, 比表面积控制在320～360m2/kg范围内。所生产的道路水泥完全满足52.5级道路水泥国家标准的要求。道路水泥的物理性能见表4。
4 结语
(1) 随着国家高等级公路的飞速发展, 对道路水泥的需求将会急剧增大, 而广大道路施工部门仍然使用普通水泥混凝土进行路面建设, 因此, 水泥生产企业应抓住这一有利契机, 及早开发生产出道路硅酸盐水泥, 以适应市场及客户的需要。
(2) 道路水泥的两项关键性指标干缩率和耐磨性主要取决于熟料中的C3A和C4AF含量, 因此, 在配料方案确定之后, 生产中要严格控制生料成分的均匀性, 以确保熟料三率值的稳定。