第一篇:超细粉体在水泥中的应用
沈阳理工大学学士学位论文
超细粉体在水泥中的应用
学院:材料科学与工程学院 专业:粉体材料科学与工程
学号:1105050109
姓名:罗雪
2014年04月14日
I
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摘 要
使水泥高性能化成为了今后发展的趋势,而超细粉体改性技术是水泥高性能 化的主要途径之一。本文主要介绍了超细粉体(CaCO3)对水泥的影响。超细粉体加入水泥之后可以加强水泥的强度,填充水泥中的孔隙率,使水泥的性能大大提高。而且CaCO3作为最廉价的纳米材料,应用率更高。
关键字:水泥;超细CaCO3;改性;超细粉体
II
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目录
1.引言.........................................................1 2.超细粉体的简介...............................................1 3.水泥.........................................................1 3.1水泥简介..................................................................................................1 3.2水泥改性效应..........................................................................................1 4.超细粉体在水泥中的应用.......................................2 5.用于水泥的超细粉体材料.......................................2 6.安徽海螺水泥股份有限公司及其工艺流程.........................3 6.1公司简介..................................................................................................3 6.2水泥生产工艺..........................................................................................3 6.3超细CaCO3的生产流程.........................................................................5 7.致谢.........................................................6
III
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超细粉体在水泥中的应用
1.引言
近年来,随着城市建设的发展,高层建筑的不断增多,混凝土的性质最近收到了极大的关注。其中,水灰比越小,即颗粒的含量越多,水泥的强度越高,粒度应越细。但水泥粒度越细对生产水泥的设备以及原料的要求就越高,生产成本就越高,不能在实际中大规模的生产和应用。
如何在低水灰比下提高水泥的强度以及其他性能成了现代混凝土材料技术发展的一个重要方向。
2.超细粉体的简介
超细粉体从广义上讲是从微米级到纳米级的一系列超细材料,在狭义上讲是从微米级、亚微米级到100纳米以上的一系列超细材料。材料被破碎成超细粉体后由于粒度细、分布窄、质量均匀,因而具有比表面积大、表面活性高、化学反应速度快、溶解速度快、烧结体强度大以及独特的电性、磁性、光学性等特性。
由于超细粉体材料具有特殊的性能,因此进入21世纪以后,超细粉体材料的应用领域不断扩大,机械领域约占40.3%,热能领域占34.6%,电磁领域占12.9%,生物医学领域占8.9%,光学领域占2.4%,其它方面占0.9%。
3.水泥
3.1水泥简介
水泥基材料是应用最为广泛的建筑材料之一。水泥基材料是一种高度无序、多相、多孔的非均质复合体系,在水泥凝胶体凝结硬化过程中,由于收缩、泌水等原因,凝胶体内部不可避免会形成一些孔隙、微裂缝等结构缺陷,使水泥基材料的性能降低。水泥基材料结构的密实性降低。
水泥硬化浆体(水泥石)是一种多相体系,结构中存在大量由空气、水组成的微孔及非均相之间的界面,这种高度无序、多孔的非均质结构体系对水泥基材料的抗渗性、耐久性和强度均有很大的影响。
3.2水泥改性效应
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从粉体材料紧密堆积理论上分析,在微观及亚微观范围内,使胶凝材料形成良好的级配,提高固体颗粒混合物体系的密实度,必将有效地降低水泥凝胶体的孔隙率,且微观结构更加均匀密实,从而改善水泥基材料的性能。颗粒混合物具有高的堆积密实度已成为水泥基复合材料获得超高性能的关键,例如高性能混凝土(HPC)。
4.超细粉体在水泥中的应用
超细粉体在水泥中的微颗粒效应主要表现为填充作用、级配调节作用和调节水化产物分布的“晶核作用”(即微颗粒在系统中均匀分散)。填充作用是由于微细颗粒的粒径远小于水泥粒子,所以前者可填充在后者的空隙中提高水泥石的密实度,降低用水量。调节级配作用是指超细粉体与水泥熟料组分存在粒径上的差异,可改善胶凝材料系统的颗粒粒径分布,导致系统的颗粒堆积更紧密,更合理。
超细粉体作为水泥基复合材料的活性掺合料,可降低水化热和水化热释放速率,改善工作性,增强后期强度,改善内部结构,提高抗腐蚀能力。这是因为超细粉体能够使多孔的水泥基材料中的孔结构变细且不连通,降低孔隙率,而且使水泥水化产物中的不利成分氢氧化钙减少,生成更多有利的水化硅酸钙,从而提高水泥基材料的性能掺合料对水泥基材料强度增长系数的影响至关重要,掺和料的不同比例以及掺和料的不同种类对强度增长速度的快慢有着很大的影响。
矿物质超细粉的掺人,一是起到了填充作用,降低孔隙率,并且细化孔径;二是提高了混合材的诱增活性,并可以降低了水化热。孔隙率的降低,是提高混凝土强度和耐久性的直接原因,混合材活性的提高则可以进一步改善混凝土微结构。孔隙率的降低、孔径的细化及微结构的改善,也使混凝土抗渗性提高,进而提高其耐久性能。
但是,粒径较小的部分,颗粒间存在着较强的吸附作用,致使颗粒团聚,形成粒径较大的“粒子团”,且粒径越小团聚越明显。
5.用于水泥的超细粉体材料
应用于水泥的超细粉体主要有超细CaCO3,硅灰和纳米SiO2三种。这里我们主要介绍安徽海螺水泥股份有限公司在生产过程中应用的超细CaCO3。
超细CaCO3指的是粒径处在微米、亚微米及纳米范围内的碳酸钙产品,它是
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20世纪20年代开发出的一种新型超细固体材料,由于其表面原子周围缺少相邻的原子,出现非化学平衡、非整数配位的化学价键,以致晶体结构和表面电子结构发生变化,大大增强了超细粒子的化学活性,在许多方面与普通粉体相比均显示出优越性能。
超细CaCO3是一种最廉价的纳米材料之一,经过微观表面及界面的处理后具有四大优势:
1)在性能上具有纳米材料的部分和大部分性能特点; 2)在综合成本价格上可以和普通粉体材料相竞争; 3)可节省资源并有显著的环保效益。
目前,超细CaCO3正朝着专用化、精细化、功能化方向发展。
我国碳酸钙资源储量世界第一。目前国内超细CaCO3主要应用于橡胶、塑料、油墨及涂料等行业,使这些高污染行业大为改观。该产品作为添加剂可部分代替进口造纸化学品,可以消除对环境的污染,还可节约大量木材。而利用超细CaCO3 对硫铝酸盐水泥进行改性,将不仅拓宽超细CaCO3 的应用范围,促进超细CaCO3 行业的发展,更重要的是为传统的水泥产业注入新的经济活力,提高我国水泥行业的产品质量,以适应高速发展的建筑现代化市场的需求。
6.安徽海螺水泥股份有限公司及其工艺流程
6.1公司简介
安徽海螺水泥股份有限公司采用世界先进的新型干法窑外分解技术,生产过程通过中央控制室的集散控制系统,实现了从矿石开采到码头装运的全程自动化控制。海螺水泥在生产技术上追求精益求精的同时,在产品生产的全过程高度重视环境保护,努力实践“为人类创造未来生活空间”的经营理念。
6.2水泥生产工艺
安徽海螺水泥股份有限公司生产线全部采用先进的新型干法水泥工艺技术,具有产量高、能耗低、自动化程度高、劳动生产率高、环境保护好等特点。
以下就是生产水泥的工艺流程图。
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石灰石0粘土铜矿渣砂页岩3无烟煤石膏矿山破碎破碎机预均化堆场1254破碎机联合预均化堆场7喂料机原料配料站6砂页岩8煤仓石膏仓辊式磨系统SP余热锅炉余气(热源)水蒸汽烘干机粉磨机选粉机14910、11、121317煤磨水余热发电系统增湿塔降温余热锅炉余气(235℃)生料均化库(空压机)1518动态选粉机细粉SP余热锅炉余气(热源)粗粉空气输送斜槽16水SP余热锅炉水蒸汽动能生料喂料口窑尾废气(340℃)五级旋风预热器TSD型分解炉60%煤粉煤粉仓24破碎机旋风除尘器冷凝水回用电能发电机汽轮机水蒸汽干法回转窑旋风除尘器窑头废气(120℃)1940%煤粉AQC余热锅炉窑头废气(360℃)充气梁式篦冷机20粉煤灰水熟料库2122、2325石灰石混合材库矿渣混合材26水泥粉磨调配站2728图例物流:气流:
29、30产尘点及除尘器编号:噪声点:固体废物:旋风除尘器:说明:设有除尘器的位置均产生固废,图中标注省略数字36石膏联合粉磨系统选粉机细粉粗粉31、32、3334、35、36水泥成品库40、41、42、4337、38、39水泥汽车散装机46、47汽车散装出厂汽车外运44、45回转式包装机袋装水泥成品库
图 6.2 1
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6.3超细CaCO3的生产流程
在这里水泥的主要生产流程就不一一说明,我们主要了解一下超细CaCO3的主要生产流程。
超细粉生产线工艺中,首先,堆场石料由铲车铲运至进料仓,然后经给料机均匀地送进颚式破碎机进行粗破,初破后的产品经斗式提升机运至中块石料中间仓,再经给料机均匀地送进反击式破碎机进行初步破碎,产成的细料由斗式提升机运至细料中间仓送至锤式破碎机进行进一步细碎,细碎后的石料由原料仓送入高细球磨机进行再次细碎,粉碎后的物料经振动筛筛分出不同规格的产品,不满足粒度要求的产品返料进高细球磨机再次破碎,合格料被斗式提升机运至粉料中间仓准备进行超微粉碎和选粉工序,被选粉机选出的合格料送进成品料仓。然后是散装或包装工序。
下面为加工超细粉体的工艺流程:
图6.3 1
要注意的是,粉体在粉碎的过程中会使颗粒团聚,产生较大的“颗粒”。为了避免这种情况的发生,粉碎过程中需要减水剂的加入。
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7.致谢
本论文是在黄佳木教授和卢忠远教授的精心指导和亲切关怀下完成的,在论文的完成过程中,导师严谨的治学态度、渊博的知识、敏锐严密的学术思维、积极进取的创新精神时时刻刻伴随并深深影响着我,将使我受益终身。在此,谨向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢!
同时,我还要向所有关心、支持和帮助过我的老师、同学和朋友表示最由衷的谢意!
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参考文献
[1]姜鲁华,杜芳林,等.纳米碳酸钙的制备及应用进展.中国粉体技术,2002,8(1):28-32.[2]胡庆福,胡晓波,等.纳米碳酸钙制造及其应用.非金属矿,2000,23(4):24-26.[3]吴中伟.高性能混凝土及其矿物细掺料.建筑技术,1999,30(3):160-163.[4]魏智强,王政军,乔宏霞.纳米技术在建筑材料中的发展与应用[J].中国粉体技术,2005,11(1):45-48.[5]冯乃谦.高性能混凝土的结构、性能与粉体效应[J].混凝土与水泥制品,1996,(2):6一13.
第二篇:超细粉在砼中应用(模版)
超细粉在砼中的应用
一、超细粉及其在国内外的应用情况
矿渣粉是水淬粒化高炉矿渣经粉磨后达到规定细度的一种粉体材料。自从1862年德国人发现水淬粒化高炉矿渣具有潜在活性后,矿渣长期作为水泥混合材使用。2000年以前,矿渣在作为水泥混合材使用上国内外存在差异,国外除将矿渣和水泥熟料混磨生产矿渣水泥外,还有将矿渣单独磨细,然后与磨细后的熟料混合,生产矿渣水泥,而国内只是通过混磨生产矿渣水泥。由于矿渣较熟料难磨细,混磨时水泥中矿渣的细度较熟料小的多,水泥细度控制在300m2/kg左右的情况下,矿渣粉的细度仅能达到200~250m2/kg左右,因而不但水泥中矿渣粉的活性不能充分发挥,而且矿渣用过高时,使混凝土的粘聚性很差,混合料容易离析和泌水,混凝土抗渗性能降低。这样矿渣在水泥中的掺量受到了较大限制,一般不超过30%。
随着国际上对矿粉研究的不断深入和大规模的开发利用,我国20世纪80年代改革开发的力度不断加大,预拌混凝土的崛起与发展以及政府日益注重环境保护,自 20世纪90年代起,我国开始了矿粉的特点及应用研究。清华大学对矿粉在高强混凝土的应用进行了研究,在其编写的《高强混凝土结构设计与施工指南》一书中,特别提出矿粉在配制高强混凝土方面的巨大潜力。冶金部建筑研究总院在搜集大量国内外有关资料,尤其是在日本资料的基础上,立项进行矿粉成套技术的开发研究工作,在产品性能、矿粉混凝土性能等方面获得了大量数据,完成了“宝钢高炉矿渣微粉在混凝土中应用研究”课题的第一阶段工作,上海建筑材料科学研究院和上海宝钢企业开发总公司共同完成了该课题。此课题的完成为1998年上海市地方标准《混凝土和砂浆用粒化高炉矿渣微粉》,1999年《粒化高炉矿渣微粉在混凝土中应用技术规程》的制定颁布创造了条件。2000年国家标准《用于水泥和混凝土的粒化高炉矿渣粉》(GB18046-2000)颁布实施。
随着矿渣磨细技术的不断发展,矿渣被磨至相应细度的能耗越来越低,并且细度也很容易达到400m2/kg以上,为矿渣粉的大量应用打下了良好基础。2000年11月上海宝钢率先从日本引进的年产60万吨矿粉立磨生产线投产。随后的几年内,武钢、鞍钢、宝钢二线、唐钢、首钢、安徽朱家桥等大型矿粉立磨生产线相继投产,另外还有不少生产线在建。这样矿粉的应用已在全国范围内广泛展开。因此我国混凝土,特别是商品混凝土胶凝材料体系正由“水泥”、“水泥+粉煤灰”向“水泥+粉煤灰+矿粉”体系转变,由于理论研究和应用技术开发都存在着不足之处,大量应用势必出现这样或那样的问题,特别是我国地域辽阔,应用环境存在很大差别,技术水平也很不均衡,业内人士加强定期交流,总结经验,吸取教训,少走歪路是非常必要的。
二、矿粉对混凝土性能的影响
矿粉对混凝土性能的影响的研究可以由“矿粉+水泥浆体”到“矿粉+水泥胶砂”再到“矿粉混凝土”逐步进行。但对于普通应用单位,如商品混凝土搅拌站,就不必遵循此规律,可借鉴有关研究成果,直接进行混凝土试验,找出特定条件下的合理配合比。
1.矿粉对混凝土工作性能和力学性能的影响
矿粉比表面积在430m2/kg~520m2/kg之间,掺量在30%~40%范围,增强效应表现得最为显著。
单掺矿粉会使混凝土的粘聚性提高,凝结时间有所延长,泌水量有增大的迹象,可能对混凝土泵送带来一定的不利影响;
矿粉和Ⅰ级粉煤灰复配配制混凝土,可以充分发挥二者的“优势互补效应”,使混凝土的坍落度增加,和易性好,粘聚性好,泌水得到改善。同时混凝土成本可显著降低。
针对水泥-粉煤灰-矿粉胶凝材料体系,在等量取代的前提下,粉煤灰的掺量以不超过20%为宜,粉煤灰和矿粉掺量以不超过40%为宜,同时建议采用60d或90d强度作为混凝土评定标准,以充分利用混凝土的后期强度。2.矿粉对混凝土耐久性的影响
(1)混凝土水化热。
掺加矿粉,可降低浆体水化热,单掺量小于50%时,水化热降低不明显。当达到70%掺量时,3d和7d水化热分别降低约36%和29%;矿粉和粉煤灰复配,可显著降低浆体3d、7d水化热,采用20%矿粉和20%粉煤灰复配,浆体3d和7d水化热分别降低38%和20%,对要求严格控温的大体积混凝土,矿粉和粉煤灰复配是理想的矿物掺合料组合,可以有效减少混凝土早期温缩裂缝的危险。(2)抗渗性能。混凝土中掺加矿粉或矿粉和粉煤灰复配,发挥掺合料的微集料效应和二次水化反应,可以使混凝土孔径细化,连通孔减少,混凝土密实性提高,从而大幅提高混凝土的抗渗性能。采用库仑电量方法评价,矿粉、粉煤灰和引气剂均能降低混凝土的渗透性,矿粉越细、掺量越大,特别是矿粉与粉煤灰和引气剂复合使用时,均能显著降低混凝土的渗透性;采用NEL方法评价,对于C30的混凝土,矿粉掺量、细度、复掺等措施均不能显著降低混凝土中的氯离子扩散系数,适当的引气剂则能明显降低混凝土的渗透性。对于C50的混凝土,矿粉及其与粉煤灰的复合掺和料,特别是引气剂均能显著降低混凝土的渗透性。(3)抗碳化能力。
在达到相同强度的条件下掺矿粉混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土具有相同的抗碳化作用能力。(4)抗冻融能力。
掺加矿粉,对混凝土的抗冻融性能有一定的改善作用,随混凝土标号的不同提高的幅度在25~50次范围。矿粉混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土在强度和含气量相同的条件下抗冻融能力基本相同;适当掺加引气剂,适当的含气量和间距系数对混凝土的抗冻融十分必要。矿粉混凝土含气量达到3-4%,混凝土抗冻融循环次数可达250次以上,而且用矿粉取代部分普通硅酸盐水泥,并不影响引气剂效率,无须增加引气剂的掺量。(5)混凝土收缩。
按现行标准测试,在配制C30标号等级混凝土时,掺加40%细度为430m2/kg的矿粉混凝土的干缩值与基准混凝土相比变化不大;而在配制C50标号等级混凝土时,掺加40%细度为520m2/kg的矿粉,混凝土的干缩值有一定程度的增加,早期(3、7天)增幅较后期大。矿粉细度在430m2/kg~520m2/kg之间变化,对混凝土干缩值的影响不明显。矿粉与粉煤灰复掺与矿粉单掺相比,明显增加混凝土干缩值,混凝土标号越高增加幅度越大。考虑前3天的自收缩,无论是配制C30混凝土,还是配制C50混凝土,采用单掺矿粉,与基准混凝土相比,收缩值均无明显变化。
(6)混凝土抗裂性能。矿粉与粉煤灰复掺改善抗裂性效果优于矿粉单掺,这可能是由于复掺时的早期强度比单掺时低造成的。混凝土早期强度对混凝土早期抗裂性有重要影响,混凝土24小时强度越高,混凝土早期越易开裂。混凝土早期抗裂性与早期强度之间可能存在一个临界值,小于该强度值,混凝土不易开裂,大于该强度值,混凝土容易开裂。该值与环境条件及约束状态有关。
三、矿渣粉在商品混凝土搅拌站中的应用
近两年来,北京市矿粉在商品混凝土搅拌站中的应用随唐龙和首嘉两大矿粉生产线的投产而迅速发展。为了更好地应用矿粉,减少问题,避免事故,在此谈一些应用体会,供大家参考。
1.严格控制矿粉质量,特别是矿粉的细度。
目前,大型立磨矿渣粉生产线生产的矿渣粉细度均控制在400~500m2/kg的范围内。由于其先进的生产工艺,矿渣粉的细度非常稳定,给配制混凝土带来了很大方便。而球磨矿粉的细度较难达到400m2/kg以上,即使通过延长磨细时间,增加能耗,勉强达到400 m2/kg以上,也难以长期稳定。一旦其细度大幅度降低,会给混凝土带来诸多问题,如:粘聚性下降出现离析和泌水;凝结时间延长;早期强度降低,甚至28d强度也会不同程度降低等。这也是为什么在立磨矿粉之前矿粉的应用受到限制的原因之一。因此,在使用球磨矿粉时应加强检测。2.避免利益驱动下盲目提高掺量
单掺矿粉时,以30%~40%为宜。大体积混凝土可增至50%以上,以达到明显降低水化热的目的。
复掺时,总取代量不宜超过50%。粉煤灰控制在20%以内,矿粉控制在30%以内。
初期使用时,建议粉煤灰控制在10%以内,矿粉控制在20%以内,大体积混凝土可适当放宽。
尽管在试配时,矿粉掺量在70%以内对混凝土强度影响不大,但过大的掺量在实际应用中确存在很多问题。其中两个问题特别值得关注,一是混凝土凝结时间问题。掺量过高时,薄壁结构由于混凝土温度很快与环境温度相同,其混凝土的凝结时间会明显加长,不利于施工。对于竖向结构,由于混凝土长期处于塑性状态,会使混凝土发生较大沉降收缩,常常出现沿箍筋的环行裂缝。大体积混凝土的凝结时间则不然。由于它能积聚水化热,凝结时间往往比试验要短的多。因此采用大掺量矿粉或矿粉与粉煤灰复配可降低水化热,延缓凝结时间,对大体积混凝土是比较有利的。另一个是混凝土粘聚性问题。我们知道,随着混凝土强度等级提高,混凝土的粘聚性不断增加,这样配制混凝土就存在着两头难的问题。低强度等级混凝土粘聚性差,需要设法增加其粘度,减少混凝土离析泌水的可能;高强度等级混凝土粘聚性大,需要设法降低其粘度来保证施工性能。由于细度达到400 m2/kg以上的矿粉可增加混凝土粘度,因此它有利于低强度等级混凝土而不利于高强度等级混凝土配制。配制高强度混凝土时需要矿粉和可以降低混凝土粘度的优质Ⅰ级粉煤灰复合使用。
3.复掺时,针对不同等级粉煤灰,选择合适的复合比例。
矿渣粉在商品混凝土搅拌站使用时,常与粉煤灰复合使用。这是因为,其一,粉煤灰比矿粉更为廉价,单掺矿粉对混凝土成本不利。虽然单掺粉煤灰可以大幅度降低成本,但掺量受到较大限制;其二,充分利用二者的“优势互补”,改善混凝土性能。
(1)矿渣粉与Ⅱ级粉煤灰复合。
矿粉与Ⅱ级粉煤灰复合使用时,粉煤灰的取代量宜控制在15%以内,矿粉宜控制在30%以内。由于Ⅱ级粉煤灰的来源较Ⅰ级粉煤灰要广,供应量充足,因此在商品混凝土搅拌站大量使用。然而Ⅱ级粉煤灰的质量稳定性很差,使用Ⅱ级粉煤灰的搅拌站技术人员经常为此而发愁。矿粉的质量稳定性远好于Ⅱ级粉煤灰,给我们配制混凝土带来了很好的选择,只要通过试验找出合适的复配比例及合适的掺量,就可以配制出和易性好而成本有无明显增加的混凝土。在条件允许的情况下,应尽可能多用矿粉,降低Ⅱ级粉煤灰质量波动给混凝土带来的不利影响。其实这种配制混凝土的原则适应于任何原材料。也就是说,质量差或质量稳定性差的原材料不得不用时,应在充分试验的基础上,在条件允许的前提下尽可能少用。另外,由于Ⅱ级粉煤灰和矿渣粉同样具有增加混凝土粘度的趋势,因此不宜配制高强混凝土。
(2)矿渣粉与Ⅰ级粉煤灰复合。
矿粉与Ⅰ级粉煤灰复合使用应是最佳组合。粉煤灰可控制在20%以内,矿粉可以控制在40%以内,它们之间的比例可以根据不同强度等级,不同技术要求进行调整。从强度方面说,粉煤灰等量取代水泥时,28d强度基本都比空白混凝土强度低,而矿粉在合适的掺量下会使混凝土的28d强度稍有提高,这样二者有较好的“强度互补效应”。同时,二者复合使用兼顾混凝土早期强度与后期强度,早期发挥矿粉的火山灰效应,改善浆体和集料的界面结构,弥补由于粉煤灰的火山灰效应滞后于水泥熟料水化,从而使得火山灰反应生成物和水泥水化生成的凝胶数量不足导致与未反应的粉煤灰之间界面粘结不牢引起的早期强度损失(引自黄士元等编著《近代混凝土技术》);后期发挥Ⅰ级粉煤灰的火山灰效应所带来的孔径细化作用以及未反应的粉煤灰颗粒的“内核作用”,使混凝土后期强度持续得到提高。从混凝土粘聚性方面说,矿粉有增加混凝土粘聚性和泌水的趋势,Ⅰ级粉煤灰却能明显降低混凝土的粘聚性和减少混凝土泌水的趋势,二者的互补优势更为明显,适合于配制各种强度等级的混凝土。因此,条件允许的情况下,实际应用中,建议采用矿粉和Ⅰ级粉煤灰复配配制混凝土,以充分发挥二者的“优势互补效应”,配制性能更为优异同时成本更为经济的混凝土。4.矿粉(或矿粉和粉煤灰复掺)混凝土对养护条件要求更为苛刻。
因此商品混凝土搅拌站技术人员应加强与施工方沟通,确保混凝土的养护条件。
受施工进度、结构形式、养护手段和人员素质等方面因素的影响,混凝土的养护经常得不到重视。特别是竖向结构,如剪力墙、柱等,由于不便养护,一些单位常常是涂刷养护剂了事,而养护剂的效果很难在短期验证,使混凝土的养护出现不少问题。在矿粉或矿粉和粉煤灰复合掺加的情况下,更需要加强养护,只有充分养护才能发挥掺合料的作用。养护不好对表面混凝土的影响很大,曾经遇到过这样一个问题:C40墙体混凝土,矿粉取代水泥25%,Ⅱ级粉煤灰取代水泥15%,28d回弹值很低,推断强度只有C30左右,表面碳化很严重,一般在1.5~2.5mm之间,严重的高达4mm,而取芯检测混凝土强度很高,强度值在47~62MPa之间。这说明,尽管试验室的结果表明,矿粉或矿粉和粉煤灰复合掺加取代水泥在一定比例内不会对混凝土的碳化产生较大影响,但实际应用中由于养护条件等方面的影响,是否还能遵循这一规律就很值得怀疑。
当然在施工中也见到过较好的养护方法,其实方法很简单,实际效果确很好,值得借鉴。由于竖向结构不便蓄水养护,他们在拆模后就由专人负责一遍又一遍地用喷雾器在墙上喷水,这样既能长期保持混凝土表面的湿度,又节约用水,还减少了因养护用水四处流淌影响施工。
综上所述,大型立磨矿渣技术在我国的快速发展,使大量细度在400m2/kg的矿粉得到广泛应用。矿粉的大量应用,改变以往仅以粉煤灰为主要掺合料的局面。对于商品混凝土搅拌站而言,这种矿粉的出现给我们配制混凝土带来了很大的方便,随着矿粉研究和应用的不断深入,混凝土质量会逐步改善。同时,矿粉的应用,可以克服仅掺粉煤灰时取代水泥量有限的弱点,可以进一步降低水泥用量,不仅可以改善混凝土耐久性,同时降低混凝土成本,节约能源,改善环境。因此,我们应在加大研究力度的同时,积极推广应用,不断总结经验,扬长避短,使矿粉应用进一步扩大。
第三篇:变频器在水泥行业改造中的应用
一、机立窑供风系统系统变频改造装置
该水泥有限公司像其它的老水泥企业一样,机立窑供风系统是通过调节挡风板的开启角度的落后的机械调节方法来满足烧结时不同的用风量,这种操作方 式的缺点是明显的:
1、电能浪费严重;
2、调节精度差;
3、启动电流对电网冲击大;
4、电机及风机的转速高,负荷强度重;
5、起动时机械冲击大,设备使用 寿命低;
6、噪声大,粉尘污染严重等。
改造后的变频供风系统是在保留原供风系统的基础上增加一套变频回路与原回路并联,形成双回路可转换控制系统,并将变频器的调速装置安装在窑上,通过调节电机(风机)的转速来调节烧结时的用风量。其特点:
1、节电效果好(由于电机消耗的功率跟电机转速的三次方成正比,改造后电机大部分时间运行在 35-40Hz左右既可满足用风量,节电率大于百分之二十);
2、具有软起功能,降低负荷强度,延长设备使用寿命,启动电流小,相当于增加电网容量;
3、调节风量精度准确、方便;
4、无需旁通放风,减少水泥粉尘污染等。改造后的测试结果见表一。
二、成球供水系统
生料成球工序是影响水泥熟料烧结质量的关键工序之一,其中水、料比例直接影响成球好坏。应用变频器后能通过跟踪生料供给量对成球预加水泵的转速 进行无级调速,从而实现全自动化的闭环控制,料水配合稳定,成球效果良好,大大提高水泥烧结质量。此系统改造主要为提高自动化程度和制造工艺水平考虑,由 于功率较小省电效果还在其次。
三、生料均化给料系统
此系统用变频改造后,将所有送料口处的送料电机用变频器进行同步无机调速,等比例送料,提高均化效果,此点也是从制造工艺角度考虑。
四、水泥选粉系统
水泥选粉系统的工作原理是根据所生产的水泥的标号的不同,调节选粉机和选粉风机的转速,从而选出不同细度的水泥制品。老式选粉机要调整风机轴上 的扇叶的数量和角度,经过对比试验达到所要求的选粉细度;新式选粉系统分选粉机和选粉风机两部分,选粉机由滑差电机调速,选粉风机靠调节挡风板角度调节用 风量。这两种系统都存在操作工艺复杂、调节精度差、浪费电能严重的缺点,特别是滑差点机不但费电,由于水泥制造环境粉尘严重,因此滑差头骨胀率特别高,维 修困难。变频改造后,不管是老式系统还是新式系统,只要将电机调节到一个特定的转速就能选出所需要的细度的颗粒,在节约电能的同时还做到了连续化、自动化 生产,既提高了劳动效率,又降低了劳动强度,综合效益明显。
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第四篇:矿渣微粉在水泥混凝土中的应用
梅宝矿渣微粉的特性及在混凝土中的应用
杨静1,王磊2,徐玲玲1 南京工业大学材料学院,南京,210009 2 南京梅宝新型建材有限公司,南京,引言
矿渣及矿渣微粉的应用研究在国内外已有多年的历史,十九世纪在欧洲就得到了广泛的应用,但那时的应用主要是将矿渣用作水泥混合材,直到1958年,南非将水淬矿渣烘干磨细,克服了湿碾矿渣浆储存和运输的问题后,才首次将矿渣微粉用于商品混凝土。到60年代,随着现拌混凝土的发展,矿渣微粉作为混凝土的一个独立组分得到了广泛应用。在国内,矿渣在水泥混凝土中的利用一直是研究的热点,矿渣微粉可以直接掺入水泥中,也可以掺入混凝土中。当用传统的熟料和矿渣一起粉磨时,由于矿渣的易磨性差,矿渣不能得到充分地粉磨,从而矿渣的活性不能得到充分地发挥,目前,矿渣大多经过超细粉磨,使其细度大大超过熟料的细度。同时,在混凝土中掺加矿渣微粉具有更大的灵活性,可以容易地调整掺合料的配比,以达到混凝土的设计性能。
矿渣及矿渣微粉在水泥混凝土中的应用符合可持续发展的方针,据统计,全国每年生产生铁约1.6亿吨,每冶炼1吨生铁,大约产生矿渣0.3~1.0吨,且矿石品位越低,排渣量越大。因此,全国每年的矿渣的产量大约在0.5~1.6亿吨之间,如果全部用来代替水泥,则可少生产至少1亿吨水泥,由此就可节省不可再生的石灰石资源、煤炭资源,减少向环境排放大量的二氧化碳1亿吨,并改善混凝土的耐久性,建筑物的寿命也可大大延长,使混凝土工程技术走上可持续发展的道路。
2.梅宝矿粉的特性 2.1 化学组成
梅宝矿粉的化学组分如表1中所示,主要是CaO、SiO2和Al2O3,MgO的含量也较高,分别为CaO 36.50%、SiO2 32.43%、Al2O3 14.99%和MgO 11.00%。
表1 梅宝矿渣的化学组成 组成含量/% LOSS-1.27 SiO2 32.43
CaO 36.50
MgO 11.00
Al2O3 14.99
Fe2O3 0.43
TiO2 0.80
SO3 0.06
MnO 0.46
2.2矿物组成
图1中的X-射线衍射分析图谱表明,矿渣微粉主要由玻璃体组成。
图1 梅宝矿粉的XRD图谱
2.3 颗粒形貌及粒径分布
扫描电子显微镜观察(见图2)可知,颗粒尺寸分布在10~40m,颗粒比较圆滑,大颗粒及带尖锐棱角的颗粒少。
图3中激光粒度分析结果表明,矿粉的颗粒度主要分布在1~50m,最可几分布粒径为10~30m,与扫描电子显微镜观察到的相一致。
图2 梅宝矿粉的SEM照片
part
icular size(m)
图2 梅宝矿粉的激光粒度分析 梅宝矿粉对水泥水化的影响 矿渣微粉在水泥混凝土中的作用有物理作用和化学作用。物理作用主要是矿渣微粉的微集料效应。微集料效应表现为自紧密堆积效应和形状因子效应。混凝土体系可以理解为连续级配的颗粒堆积体系,粗集料间隙由细集料填充,细集料间隙由水泥颗粒填充,水泥颗粒之间的间隙,则需更细的颗粒来填充。矿渣微粉的最可几粒径在10m左右,可起到填充水泥颗粒间隙的微集料作用,使混凝土形成细观层次的自紧密体系。实验结果表明,掺矿渣微粉混凝土容重较未掺加矿渣微粉的基准混凝土大。而且,矿渣颗粒的形状和表面粗糙度对紧密堆积及界面粘结强度有密切的关系。
由XRD图谱可知,梅宝矿粉的主要矿物组成是无定型玻璃体,因此我们更重视其化学作用。化学作用主要表现为矿渣微粉中的CaO、SiO2和Al2O3等组分与水泥水化产物Ca(OH)2反应形成C-S-Hgel等胶凝物质,不仅提高了硬化浆体中凝结物质的含量,而且形成的二次C-S-Hgel具有较低的硅钙比,水化产物更稳定,同时新形成的凝胶状水化产物可以填充水泥浆体中的毛细孔,降低孔隙率,并细化孔结构,这些都有利于水泥混凝土的力学强度和耐久性。DSC定量分析结果还表明,矿渣微粉+水泥”体系的Ca(OH)2含量明显低于纯水泥体系。SEM观察水化产物形貌,发现掺矿渣微粉的水泥石Ca(OH)2的晶体尺寸相对比较小。
但从表2中掺加不同量矿粉的水泥浆体的结合水量数据可以看出,其作用的发挥不在7d之前的早期,一般在28d后比较明显。表3中掺加不同量矿粉的水泥净浆试体的抗压强度值也证实了这点,在水化早期(如1d和3d),随着矿粉掺加量的增加水泥净浆试体的抗压强度降低,但到7d以后,水泥的抗压强度受矿粉掺入量的影响很小。
表2掺加不同量矿粉的水泥的化学结合水量
/% 试样 T15(100C)T1(70C+30S)T4(30C+70S)
表3 梅宝矿粉对硅酸盐水泥抗压强度的影响
试样 T1 T2 T3 T4 T5
表4 混凝土的立方体抗压强度
等级 普通混凝土配合比
/kg/m3 W 225 220 217 155 152 150 C 450 317 270 500 350 300 S 656 656 656 621 621 621
G 1069 1069 1069 1154 1154 1154
矿渣 /kg/m
3135(30%)180(40%)
150(30%)200(40%)
外加剂 坍落度 /kg/m3 /mm 7 7
115 115 40 40 40
抗压强度 /MPa 7d 31.4 30.1 29.1 46.1 45.1 43.8
28d 39.0 42.3 43.3 54.1 60.7 62.1
抗压强度比
/% 7d 100 96 93 100 98 95
28d 100 108 111 100 112 115 水泥(%)70 60 50 40 30
矿渣(%)30 40 50 60 70
抗压强度(MPa)
1d 16.75 15.18 12.88 11.99 10.99
3d 41.77 39.65 36.61 31.21 34.63
7d 43.62 42.30 45.46 41.26 39.40
28d 47.81 45.90 42.59 44.10 43.89
1d 11.60 7.47 7.46
3d 16.77 14.54 11.13
7d 20.15 17.62 13.57
28d 23.10 21.74 19.30
C30 C50 4 梅宝矿粉混凝土的配制
采用南京梅宝新型建材有限公司提供的天宝山牌P.O 42.5水泥(掺有11.28%的水渣)、梅宝矿粉配制混凝土,细集料为模数Mx=2.6的河砂,粗集料为5-20mm连续级配的石子,外加剂选用JM-VIII,配制混凝土强度等级分别为C30、C50的普通混凝土和掺加梅宝矿粉的混凝土(矿粉掺量分别为30%、40%),测定7d和28d的立方体抗压强度,结果列于表4。
从表4中数据可以看出,在普通混凝土中分别掺入30%和40%的矿渣后,混凝土的7d强度都比未掺矿粉混凝土的强度低,但是28d强度都比未掺矿粉混凝土的高。28d龄期时,掺加30%和40%矿粉的C30混凝土的抗压强度分别是未掺矿粉混凝土的108%和111%;而对于C50混凝土,则分别为112%和115%。可见,梅宝矿粉的掺加能有效地提高混凝土的抗压强度。结束语
综上所述,梅宝矿粉具有较高的水硬活性,就试验用原材料配制的混凝土看,可以有效地提高混凝土的立方体抗压强度。
参考文献
[1] 杨东生.水泥工艺实验[M].北京:中国建筑工业出版社.1986:107.[2] 沈威, 黄文熙, 闽盘荣.水泥工艺学[M].武汉:武汉工业大学出版社.2000:1.[3] W.切尔宁.水泥化学与物理性能[M].北京:中国建筑工业出版社.1991:140.[4] 王玉江,李建伟,任和平等. 高掺量矿渣粉煤灰复合水泥的研制[J]. 洛阳工业高等专科学校学报.1999(9):4.
第五篇:6S管理在新型干法水泥企业中的推广和应用
6S管理在新型干法水泥企业中的推广和应用
文/赵新华 牟世波 山东山铝水泥有限公司(255072)
摘要:在当前新型干法水泥比重不断提高,行业快速发展,总量呈现过剩的态势下,如何引入切实有效的管理来提升企业竞争力显得尤为重要。本文结合6S管理工具在水泥企业中的推广应用,对6S管理进行深入浅出的介绍。
关键词: 6S管理 新型干法水泥..0 引言
现场管理是任何一个企业管理的工作重点,也是一个难点,一个整齐、规范的工作现场不仅会给客户留下深刻的印象、改善员工的工作环境,更重要的是可以提高工作效率、提升员工素养、保障安全生产。6S管理活动作为现场管理的一个行之有效工具,已在国内许多行业得到了很好的实践和论证。
6S活动作为企业现场管理的一个最基本方法,由于其操作步骤的具体性、实施成本的低廉性以及部署效果的明显性,正得到越来越多企业管理层的重视。近年来新型干法水泥增长迅速,由于受传统水泥行业粗放管理模式的影响,6S活动还尚未普及。水泥企业特别是新型干法水泥企业,自动化控制程度较高,产能规模大,生产区域大,岗位人员少,现场管理较他制造行业相比,具有较大的挑战性,同时也说明了开展6S活动具有很强的可操作性和对管理的重要性,本文结合6S现场管理在山东山铝水泥有限公司的推行应用情况进行一定的探讨。6S活动的概念和内容
1.1 6S活动的由来
6S活动由5S活动演变而来。5S活动最早在日本丰田公司开展,包括整理(Seiri)、整顿(Seiton)、清扫(Seiso)、清洁(Seiketsu)和素养(Seituske)。5S就是由这五个单词字母的首位S组成,是对现场的各种生产要素(主要是物的要素)不断进行整理、整顿、清扫、清洁等的活动。我国企业在导入推广中,结合国内实际加上了第六个S,即安全(Safety),这样就更全面、更适合我国企业,特别是水泥企业中的推广与应用。
1.2 6S活动的内容
(1)“整理”就是区分“要”与“不要”的东西,并将“不要”的东西处理。整理的目的在于腾出空间,防止误用,塑造清爽的工作场所。
(2)“整顿”就是将必需品按规定定置、定量摆放整齐,明确标识,置于任何人能立即取到和立即放回的状态。整顿的目的在于使工作场所一目了然,工作秩序井井有条,避免寻找的时间浪费。
(3)“清扫”就是清除工作场所内的脏污,对异常设备马上检修,消除污染源(跑冒滴漏等),使岗位干净整洁,设备保养完好。清扫的目的在于稳定产品品质,争取零故障,并保证员工良好的工作情绪。对水泥企业而言其真正意义为“设备巡检”,以发现问题为着眼点,对存在问题迅速处理,对有可能发生的问题“未雨绸缪”。清扫不等同于卫生清扫,要点是发现隐藏的问题。
(4)“清洁”就是将前面三个S的实施标准化、制度化,并维持效果。清洁的目的在于形成习惯,成为制度化的基础。强调贯彻实施,即“制度化、标准化、持续化”。要具备问题意识,追求完美永无止境。
(5)“素养”就是执行规定,按要求去做,并养成一种习惯。素养的目的在于“提升人的品质”,培养员工成为遵守规章制度、具备良好素质习惯的人才,凝聚团队精神。6S活动最终是为了提升员工的素养,通过行为规范来引导。
(6)“安全”就是指消除人的不安全行为和物的不安全状态。安全的目的在于保障员工的人身安全和生产的正常进行,防止各类事故的发生,减少经济损失,突出人性化管理。
1.3 6S活动的目的(1)改善和提高企业形象。(2)促成效率的提高。(3)改善零件在库周转率。
(4)减少至之消除故障,保障品质。(5)保障企业安全生产。(6)降低生产成本。(7)改善员工精神面貌。(8)缩短作业周期确保交货。
1.4 6S活动的实施技巧
6S活动开展起来不难,长久坚持却不易。许多企业开始轰轰烈烈,追求短期效果,不能持之以恒,造成“一紧、二松、三垮台、四重来”的现象。国内开展6S活动的企业,即使做得好的至少也要2-3年的时间才能受到成效,6S活动贵在坚持。为使6S活动扎实有效的开展,应注重以下技巧。
(1)统一认识,组织到位
一个企业要顺利开展6S现场管理活动,首先必须统一员工思想认识,从企业最高领导到每一名岗位人员,在思想意识上要消除6S活动是临时性的、是次要的错误认识,从思想上高度重视。其次要成立6S“推行委员会”及“推行办公室”,一把手挂帅,从组织上保障6S活动的推行。要自上而下建立组织机构,明确职责、责任到人、各司其职,做好活动的充分准备。
(2)措施有力,用好工具
6S活动开展以后,要有有力和有效的措施来保证活动的深入。对存在的问题和重点的要及时发现与整改,对整理整顿的效果检验尤为重要。正确是运用好“定点摄影,红牌作战,目视管理,看板管理”等工具可以取得明显的效果。
“定点摄影”,顾名思义就是将改善前后对比拍摄下来,作为经验成果向大家展示,鼓舞干劲。“红牌作战”是指在检查出的现场问题点悬挂红牌,让相关责任人知道问题所在并积极加以改善,从而达到整理整顿的目的。目视管理其定义为“一看便知”,重点在于标识的艺术。看板管理是通过揭示的方法来沟通交流,或者下达指令,以达到管理目的的一种手法。
红牌作战的实施要把握好切入时间,如果活动初期就大规模实行红牌作战,容易发现问题过多,造成“一片红”的尴尬局面,会严重打击积极性。因此,要做好宣传和引导,把被挂红牌作为一种资格,只有整改效果显著的区域,才有资格进入红牌作战。在规定时间内不能进入者,应受到处罚。挂红牌必须事实清楚,不可频率太高。挂红牌之后要关注改善进度,结合定点摄影,将改善前后的对比效果进行宣传。“目视管理”中标识的字体和大小会直接影响工作现场的观感。要重视标识的颜色管理,运用颜色产生视觉注意的效果达到管理的目的。看板制作中需要考虑张贴位置应选在离现场较近或员工必经道路附近,高度要适中,看板内容简明扼要,布局清晰、分类合理,一看便知。
(3)及时宣传,重视奖励
6S活动推进的过程同时也是宣传推进的过程,6S活动开展的好坏,离不开推行办公室对活动的大力宣传。通过进行全员宣贯和一系列的宣传活动,使6S观念深入人心,把员工从一开始的被动接受转变为主动参与。通过组织内部培训和6S管理知识竞赛等形式,加强员工头脑中的6S概念。
6S活动推进的过程同时也是奖励员工积极行为的过程。要制定实施员工改善提高奖励制度,鼓励全体员工积极参与公司改善活动。推行办公室可以根据现场改善提高的情况和员工提出的合理化建议提案确定当月奖励方案,通过发布会进行公开,表彰优秀的改善事例、提案人员等。
以上几点是6S活动部署的通用技巧,每个企业都有自己的实际情况,在实施中可充分发挥自主创新意识,以获得事半功倍的效果。下面就结合山东山铝水泥有限公司开展6S活动的案例展开进一步的分析。山东山铝水泥有限公司6S活动案例
山东山铝水泥有限公司前身是山东铝业公司水泥厂,始建于1958年,是我国第一家综合利用铝工业废渣——赤泥和石灰石尾矿生产高品质水泥的绿色环保型企业。2002年淘汰落后的湿法工艺生产线成立了山东山铝水泥有限公司,两条熟料生产线分别于2003年9月、2008年6月点火投产,同时建有1×12MW纯低温余热发电机组,年产水泥规模300万吨,发电8000万千瓦时。
山铝水泥从1958年投产到上世纪九十年代的40年间,产量规模始终位居全省第一。在以立窑为主的时代,山铝水泥凭借湿法旋窑的工艺优势,创下了山铝名牌。然而进入新世纪后,先进的新型干法水泥生产线在全国风起云涌,大型水泥集团迅速崛起,湿法、立窑被快速淘汰,水泥行业格局发生了天翻地覆的变化。山铝水泥百万吨规模在过去是“龙头老大”,但今天却成了“小老弟”。新型干法生产线的建成投产也只是获得短期的生存机会。没有了规模优势、没有了工艺优势、没有了质量优势,因此内部挖潜向管理要效益成为该公司的一致共识。2005年该公司将6S活动引入企业,并结合自身的特点加以创新,通过四年的推广应用取得了较好的效果。
活动中该公司认真筹划、细致准备,制定实施意见,以公司文件下发,分为宣传发动、整理规范、检查考核、强化提高四个阶段,按照PDCA循环的方法,每半年一个周期不断提升,逐步走上了整洁、有序、素养的良行发展轨道。下面将重点介绍该公司创新的一些方法和措施:
(1)严格6S活动考核,纳入公司绩效考核。设立推行“6S”管理专项基金,每人每月从薪酬中拿出200元作为专项基金,对达标岗位和有“改善,提高”岗位每月进行奖励,奖励在月度绩效考核中一并落实。
(2)标识牌色彩符合视觉识别系统,融入企业文化元素。现场各类标识牌、看板、定置管理图等按照企业视觉识别系统的色彩要求进行制作,整齐划一。所有上墙和悬挂的板牌在最下方均标注符合企业文化理念的格言、警示语,使企业文化元素进驻生产现场的各个角落,对员工形成潜移默化的影响。
(3)与创建省级现场管理样板企业相结合。推广6S活动的同时,积极创建山东省现场管理样板企业,调动员工的工作热情,形成广义现场管理的认识,并引入定置管理、质量管理、设备管理、成本管理的新理念,赋予6S活动新的内涵。
(4)开展查找“不规范行为”活动。广泛开展“推进6S管理,提升员工素养,查找身边不规范行为”活动。全体员工围绕设备维护、卫生清理、设备检修、巡回检查、安全生产、工艺操作、文明办公、言谈举止、着装仪表等方面,查找出不规范行为和不良习惯共计266条,分类整理编辑成册,使之成为员工学习明鉴,修正自身,提升素养的“镜子”。
(5)“一日一题”加强员工培训。针对近年来员工队伍扩大,人员变化大的情况,一刻不放松的狠抓员工培训,开展以《岗位作业指导书》和《现场管理操作指南》为重点的“一日一题”培训,促使员工天天学业务,班班学技能,养成学习的习惯,提高了员工对现场管理重要性的认识和技术技能。
(6)以人为本抓安全。该公司重视以人为本抓安全管理,每周一进行全员宣誓,增强安全意识。每月组织安全综合大检查,实施安全隐患排查治理,免费供应班中餐,两年一次为员工体检并建立健康档案,为岗位操作室安装空调。通过人性化管理举措,改善了员工工作环境,解决了职工的后顾之忧,同时消除了许多安全隐患。以上措施,表现了山铝水泥管理者将6S活动与企业自身实际结合的一些成功做法。只有将管理思想和工作措施落到实处,才能促进企业效益的提高。
结束语
6S活动是提高员工素养、提升企业形象的有效途径,取得成效并非一日之功,贵在坚持。6S活动是企业基础性管理的重点,是现场管理的关键,要上下同欲。6S活动外在的表现是企业现场面貌的改变,内在的目是员工的素质的提高,要注重“形神兼备”。
我国水泥行业已进入同质化、微利化的竞争时代,差异华、精细化是企业生存和发展的必然选择,追求卓越、精细化管理应从6S活动做起。..※ ※ ※
参考文献:
[1]周洪福、程琳等:《现场管理操作指南》,山东省企业联合会、山东省企业家协会,2006年。
[2]肖智军:《6S活动实践》,广东经济出版社,2005年。
[3]罗仕文聂云楚等:《6S督导师使用手册》,海天出版社,2007年。