硅酸盐水泥的生产及工艺过程-第一讲

1、2硅酸盐工艺部分硅酸盐工艺部分2.1硅酸盐水泥国家标准及其生产硅酸盐水泥国家标准及其生产2.1.1硅酸盐水泥国家标准硅酸盐水泥国家标准(GB175 2007) 代替代替GB175-1999，GB1344-1999，GB12958-1999pGB175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥pGB1344-1999矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥pGB12958-1999复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥2.1.1.1定义：定义：通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及

2、规定的混合材料制成的水和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。硬性胶凝材料。2.1.1.2分类分类：通用硅酸盐水泥按混合材料的品种：通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。各品种煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。各品种的组分和代号应符合表的组分和代号应符合表1的规定。的规定。 活性混合材料活性混合材料具有火山灰性或潜在水硬性，或兼有火山灰性和水具有火山灰性或潜在水硬性，或兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料，在激发剂

3、与水作用下发生反应硬性的矿物质材料，在激发剂与水作用下发生反应产生强度。产生强度。非活性混合材料非活性混合材料在水泥中主要起填充作用，而又不损害水泥性能的在水泥中主要起填充作用，而又不损害水泥性能的矿物质材料。矿物质材料。补充补充2.1.1.3 通用硅酸盐水泥的组分通用硅酸盐水泥的组分品种品种代号代号组组 分分熟料熟料+石膏石膏粒化高炉粒化高炉矿渣矿渣火山灰质火山灰质混合材料混合材料粉煤灰粉煤灰石灰石石灰石硅酸盐水泥硅酸盐水泥PI100-PII955-95-5普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥PO80且且955 混合材混合材20a-矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥PSA50且且20且且50b-PSB30

4、且且50且且70b-火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥PP60且且20且且40c-粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥PF60且且20且且40d-复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥PC50且且20且且50ea本组分材料为符合本标准本组分材料为符合本标准5.2.3的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准且符合本标准5.2.4的非的非活性混合材料或不超过水泥质量活性混合材料或不超过水泥质量5%且符合本标准且符合本标准5.2.5的窑灰代替。的窑灰代替。b本组分材料为符合本组分材料为符合GB/T203或或GB/T18046的活性混合材料，其中允许用不超过

5、水泥质量的活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标且符合本标准第准第5.2.3条的活性混合材料或符合本标准第条的活性混合材料或符合本标准第5.2.4条的非活性混合材料或符合本标准第条的非活性混合材料或符合本标准第5.2.5条的窑灰中的任条的窑灰中的任一种材料代替。一种材料代替。c本组分材料为符合本组分材料为符合GB/T2847的活性混合材料。的活性混合材料。d本组分材料为符合本组分材料为符合GB/T1596的活性混合材料。的活性混合材料。e本组分材料为由两种（含）以上符合本标准第本组分材料为由两种（含）以上符合本标准第5.2.3条的活性混合材料或条的活性混合材料或/和符合本标准第和

6、符合本标准第5.2.4条的非活条的非活性混合材料组成，其中允许用不超过水泥质量性混合材料组成，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准第且符合本标准第5.2.5条的窑灰代替。掺矿渣时混合材料掺条的窑灰代替。掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。( (允许用允许用8%8%的非活性混合材料的非活性混合材料或或5%5%的窑灰代替的窑灰代替) )(1) 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 由主要含由主要含CaOCaO、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3的的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸原料，按适当比例磨成细粉烧至部分

7、熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿物不小于物不小于66%66%，氧化钙和氧化硅质量比不小于，氧化钙和氧化硅质量比不小于2.02.0。(2) 石膏石膏 天然石膏或工业副产石膏天然石膏或工业副产石膏(采用前应经过试验证明对采用前应经过试验证明对水泥性能无害水泥性能无害)。(3) 活性混合材料活性混合材料 符合符合GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。粉煤灰、火山灰质混合材料。(4) 非活性混

8、合材料非活性混合材料 活性指标分别低于活性指标分别低于GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的粒化高标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料；石灰石和砂岩，其中石灰石中的三氧化二铝含量料；石灰石和砂岩，其中石灰石中的三氧化二铝含量应不大于应不大于2.5%。 2.1.1.4 组分材料组分材料(5)窑灰窑灰 符合符合JC/T742的规定。的规定。(6) 助磨剂助磨剂 水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量应不大于水泥质量的大于水泥质量的0.5%，助磨剂应符

9、合，助磨剂应符合JC/T667的规定。的规定。2.1.1.4 强度等级强度等级(1) 硅酸盐水泥：硅酸盐水泥：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级。六个等级。(2) 普通硅酸盐水泥：普通硅酸盐水泥：42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。四个等级。(3) 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥：盐水泥、复合硅酸盐水泥：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个等级。六个等级。2.1.1.5 技术要求技术要求(1)化学指标化学指标 应符合表应符合表

10、2规定。规定。品种品种代号代号不溶物不溶物（质量（质量分数）分数）烧失量烧失量（质量分（质量分数）数）三氧化硫三氧化硫（质量分（质量分数）数）氧化镁氧化镁（质量分（质量分数）数）氯离子氯离子（质量（质量分数）分数）硅酸盐水泥硅酸盐水泥PI0.753.03.55.0a 0.06c P1.503.5普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 PO-5.0矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥PSA-4.06.0bPSB-火山灰质硅酸盐水火山灰质硅酸盐水泥泥PP-3.5 6.0b粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥PF-复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥PC-a如果水泥压蒸试验合格，则水泥中氧化镁的含量（质量分数）允许放宽至如果水泥

11、压蒸试验合格，则水泥中氧化镁的含量（质量分数）允许放宽至6.0%。b如果水泥中氧化镁的含量（质量分数）大于如果水泥中氧化镁的含量（质量分数）大于6.0%时，需进行水泥压蒸安定性试验并合格。时，需进行水泥压蒸安定性试验并合格。c当有更低要求时，该指标由买卖双方协商确定。当有更低要求时，该指标由买卖双方协商确定。表表2 2 通用硅酸盐水泥的化学指标通用硅酸盐水泥的化学指标p 凝结时间凝结时间 硅酸盐水泥初凝不小于硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大，终凝不大于于390min；普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水灰

12、质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于泥初凝不小于45min，终凝不大于，终凝不大于600min。p 安定性安定性 沸煮法合格。沸煮法合格。p 强度强度 不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其不不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其不同同 各龄期的强度应符合表各龄期的强度应符合表3的规定。的规定。(3)物理指标物理指标 p细度细度（选择性指标）（选择性指标）硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于表面积表示，不小于300m2/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥灰质硅酸盐水泥

13、、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示，以筛余表示，80m方孔筛筛余不大于方孔筛筛余不大于10%或或45m方孔方孔筛筛余不大于筛筛余不大于30%。(2) 碱含量碱含量（选择性指标）（选择性指标）水泥中碱含量按水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。或由买卖双方协商确定。品品 种种强度等级强度等级抗抗 压压 强强 度度抗抗 折折 强强 度度3d28d3d28d硅酸盐水泥硅酸盐水泥42.517.042.53.56.

14、542.5R2222.04 4.052.523.052.54.07.052.5R27.05.062.528.06 62.55.08.062.5R32.05.5普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R2222.04 4.052.523.052.54.07.052.5R27.05.0矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥32.510.032.52.55.532.5R15.03.542.515.042.53.56.542.5R19.04.052.521.052.54.07.052.5R

15、23.04.5表表3 不同品种、不同龄期的强度要求不同品种、不同龄期的强度要求单位：单位：MPa2.1.1.6 废品与不合格品的判定规则废品与不合格品的判定规则p不合格品判定中取消了细度和混合材料掺量的规不合格品判定中取消了细度和混合材料掺量的规定定pGB175-2007标准中取消了废品的规定。标准中取消了废品的规定。p合格品：检验结果符合合格品：检验结果符合7.1、7.3.1、7.3.2、7.3.3的规定为合格品。（化学指标、凝结时间、安定的规定为合格品。（化学指标、凝结时间、安定性、强度）性、强度）p不合格品：检验结果不符合不合格品：检验结果不符合7.1、7.3.1、7.3.2、7.3.3

16、中的任何一项技术要求为不合格品。（化学中的任何一项技术要求为不合格品。（化学指标、凝结时间、安定性、强度）指标、凝结时间、安定性、强度）总结总结凝结时间、安定性及强度是通用硅酸盐水泥的凝结时间、安定性及强度是通用硅酸盐水泥的三项重要建筑性质指标。三项重要建筑性质指标。p凝结时间影响施工：凝结时间影响施工：凝结时间过短，使砂浆与混凝土在浇灌前即已失凝结时间过短，使砂浆与混凝土在浇灌前即已失去流动性而无法使用；去流动性而无法使用；时间过长，则降低施工速度与模板周转率；时间过长，则降低施工速度与模板周转率；通常，加入适量石膏以调节凝结时间，来达到标通常，加入适量石膏以调节凝结时间，来达到标准所规定的

17、要求。准所规定的要求。注：石膏的掺量必须适宜，必须同时满足凝结时间、注：石膏的掺量必须适宜，必须同时满足凝结时间、水泥中水泥中SOSO3 3的极限含量的要求。的极限含量的要求。p安定性不良，降低建筑物质量，甚至发生崩安定性不良，降低建筑物质量，甚至发生崩溃：（熟料中游离氧化钙、氧化镁含量过高以溃：（熟料中游离氧化钙、氧化镁含量过高以及水泥中石膏掺加量过多）及水泥中石膏掺加量过多）在烧成温度下，在烧成温度下，过烧过烧的游离氧化钙结构比较致密，的游离氧化钙结构比较致密，水化很慢，通常在加水水化很慢，通常在加水3d以后反应比较明显。以后反应比较明显。游离氧化钙水化生成氢氧化钙时，体积膨胀游离氧化钙水

18、化生成氢氧化钙时，体积膨胀97.9%，在硬化水泥石内部造成局部膨胀应力。，在硬化水泥石内部造成局部膨胀应力。随着游离氧化钙含量的增加，试体抗拉、抗折强随着游离氧化钙含量的增加，试体抗拉、抗折强度降低，度降低，3d以后强度倒缩，严重时甚至引起安定性以后强度倒缩，严重时甚至引起安定性不良。不良。水泥制品变形或开裂。水泥制品变形或开裂。游离氧化钙：游离氧化钙：游离氧化钙的形貌游离氧化钙的形貌光学显微镜光学显微镜游离氧化镁：游离氧化镁：方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢，要几个方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢，要几个月甚至几年才明显起来。月甚至几年才明显起来。方镁石水化生成氢氧化镁时，体积膨胀方镁石水化

19、生成氢氧化镁时，体积膨胀148%，导致体积安定性不良。导致体积安定性不良。方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。都有关系。方镁石晶体小于方镁石晶体小于1m，含量，含量5%时，只引起轻时，只引起轻微膨胀；方镁石晶体微膨胀；方镁石晶体5-7m，含量，含量3%时，就会时，就会严重膨胀。严重膨胀。游离氧化镁的形貌游离氧化镁的形貌光学显微镜光学显微镜水泥中石膏掺加量水泥中石膏掺加量当石膏掺量过低时，不能阻止快凝；当石膏掺量过低时，不能阻止快凝；当石膏掺量增加过多时，不但对缓凝作用帮助不当石膏掺量增加过多时，不但对缓凝作用帮助不大，而且在后期继续形成钙矾

20、石，产生膨胀应力，大，而且在后期继续形成钙矾石，产生膨胀应力，从而使浆体强度削弱，严重的还会造成安定性不良从而使浆体强度削弱，严重的还会造成安定性不良的后果。的后果。人们在很早以前发现破坏的水泥混凝土中存在着人们在很早以前发现破坏的水泥混凝土中存在着大量的针状钙矾石，由此导致水泥混凝土膨胀开裂，大量的针状钙矾石，由此导致水泥混凝土膨胀开裂，所以钙矾石有所以钙矾石有“水泥杆菌水泥杆菌”之称。之称。钙矾石相的形成而引起膨胀的可能原因，一般认钙矾石相的形成而引起膨胀的可能原因，一般认为：当钙矾石结晶度小时，吸水肿胀占优势；钙矾为：当钙矾石结晶度小时，吸水肿胀占优势；钙矾石晶粒粗大，则会由于结晶而产生

21、较大的压力。石晶粒粗大，则会由于结晶而产生较大的压力。适宜的石膏掺量？适宜的石膏掺量？针状钙矾石针状钙矾石SEMp强度既是水泥的一个重要指标，又是设计混凝强度既是水泥的一个重要指标，又是设计混凝土配合比的必要数据。（早期强度、后期强度）土配合比的必要数据。（早期强度、后期强度）采用采用28d强度划分水泥的强度等级；强度划分水泥的强度等级；凡符合某一强度等级和某一类型的水泥，必须同时凡符合某一强度等级和某一类型的水泥，必须同时满足满足GB175-2007中规定的各龄期抗压、抗折强度的相中规定的各龄期抗压、抗折强度的相应值；应值；若任一龄期的抗压、抗折强度值达不到所要求强度若任一龄期的抗压、抗折强

22、度值达不到所要求强度等级的规定，则以龄期中最低的强度值确定该水泥的等级的规定，则以龄期中最低的强度值确定该水泥的强度等级。强度等级。思考题思考题思考题：思考题：1 1、通常，硅酸盐水泥熟料的初凝时间往往只有几、通常，硅酸盐水泥熟料的初凝时间往往只有几分钟，为什么？加入石膏进行调节，石膏的掺量分钟，为什么？加入石膏进行调节，石膏的掺量怎样进行控制？怎样进行控制？2 2、在水泥凝结硬化过程中，或多或少会发生一些、在水泥凝结硬化过程中，或多或少会发生一些体积变化。问：引起安定性不良的原因有哪些？体积变化。问：引起安定性不良的原因有哪些？2.2硅酸盐水泥的生产方法硅酸盐水泥的生产方法2.2.1 硅酸盐水泥的生产方法硅酸盐水泥的生产方法硅酸盐水泥生产过程：生料制备、熟料粉磨和水硅酸盐水泥生产过程：生料制备、熟料粉磨和水泥的制成，简称为泥的制成，简称为“两磨一烧两磨一烧”。生料制备：生料制备：石灰质原料、粘土质原料及少量的石灰质原料、粘土质原料及少量的校正材料经破碎后按一定的比例配合、细磨，校正材料经破碎后按一定的比例配合、细磨，并经均化调配为成分合适、分布均匀的生料。并经均化调配为成分合适、分布均匀的生料。熟料煅烧：熟料煅烧：将生料在水泥工业窑内煅烧至部分熔将生料在水泥工业窑内煅烧至部分熔融，经冷却后得到以硅酸钙为主要成分