第10章 硅酸盐水泥的制成 特性水泥和专用水泥-1

第10章水泥第5节

硅酸盐水泥的制成第6节特性水泥和专用水泥硅酸盐水泥的生产技术概述绪论特性水泥和专用水泥本章内容硅酸盐水泥熟料及其煅烧硅酸盐水泥的制成硅酸盐水泥的水化和硬化硅酸盐水泥生料及其制备水泥混合材料硅酸盐水泥的制成影响水泥粉磨产、质量的因素本讲内容石灰石硅酸盐水泥水泥粉磨工艺过程水泥的存储与均化通用硅酸盐水泥快硬和特快硬水泥特性水泥和专用水泥装饰水泥膨胀和自应力水泥油井水泥砌筑水泥抗硫酸盐、中低热及道路水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料混合料矿渣矿渣硅酸盐水泥石灰石石灰石硅酸盐水泥火山灰火山灰硅酸盐水泥粉煤灰粉煤灰硅酸盐水泥第5节硅酸盐水泥的制成5.1水泥混合材料混合料活性混合材料炉渣火山灰粉煤灰非活性混合材料具有火山灰性或潜在的水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料主要起填充作用而又不损害水泥性能的矿物质材料，包括活性指标达不到活性材料要求的矿渣、火山灰、粉煤灰等火山灰性：一种材料磨成细粉，单独不具有水硬性，但在常温下与石灰一起和水后能形成具有水硬性化合物的性能一、粒化高炉矿渣

高炉冶炼生铁时，所得以硅酸钙和铝酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣。天然二、火山灰质混合材料

凡天然或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与石灰混合后，再加水拌和，则不但能在空气中硬化，而且还能在水中硬化，成为火山灰质混合材料。火山灰凝灰岩沸石岩浮石硅藻土（石）人工煤矸石烧页岩烧粘土煤渣硅质渣三、粉煤灰粉煤灰从煤粉炉烟道中收集的粉末称为粉煤灰。F类：由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰C类：由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰水泥混合材料硅酸盐水泥的制成影响水泥粉磨产、质量的因素石灰石硅酸盐水泥水泥粉磨的工艺过程水泥的存储与均化通用硅酸盐水泥5.2通用硅酸盐水泥定义：

以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料称为通用硅酸盐水泥。矿渣硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥一、定义及分类1、硅酸盐水泥2、普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、小于或等于5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，代号P.I；掺加混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。凡由硅酸盐水泥熟料、大于5%且小于或等于20%的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号P.O。

掺活性混合材料时，最大掺量不得超过20%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材料来代替。3、矿渣硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料和高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥）。矿渣硅酸盐水泥分为A型和B型。A型矿渣水泥中高炉矿渣掺加量按质量百分数计为大于20%且小于或等于50%，代号P.S.A；B型矿渣水泥中高炉矿渣掺加量按质量百分数计为大于50%且小于或等于70%，代号P.S.B。

矿渣水泥中的矿渣应符合GBlT203或GB/T18046的技术要求，其中允许用不超过水泥质量8%的其他活性混合材料、非活性混合材料或窑灰中的任何一种材料代替。5、粉煤灰硅酸盐水泥4、火山灰硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号P.P。水泥中火山灰质混合材料应符合GB/T2847的要求，掺加量按质量百分数计为大于20%且小于或等于40%。凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号P.F。水泥中粉煤灰应符合GB/T1596的要求，掺加量按质量百分数计为大于20%且小于或等于40%。6、复合硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、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数计为大于20%且小于或等于50%。水泥中允许用不超过8%的符合JC/T742要求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。1、熟料以适当成分的生料，烧至部分熔融，所制得以硅酸钙成分为主的产物称为硅酸盐水泥熟料。二、通用硅酸盐水泥的组分2、石膏调节水泥的凝结时间和提高水泥的强度，一般用作缓凝剂。满足GB5483。3、活性混合料符合GB1596的粉煤灰；GB2847的火山灰；符合GB203的炉渣。4、非活性混合料活性指标符合GB1596，GB2847，GB203，Al2O3≤2.5%。5、窑灰回转窑粉尘品质指标符合JC/T742。6、助磨剂<0.5%，符合JC/T667三、通用硅酸盐水泥的强度等级硅酸盐水泥的强度等级

42.5、42.5R、52.5，52.5R，62.5，625R普通硅酸盐水泥的强度等级42.5、42.5R、52.5，52.5R，矿渣、火山灰质、粉煤灰、复合硅酸盐水泥的强度等级32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5，52.5R*R：快硬型

四、硅酸盐水泥的技术性质1、化学指标2、碱含量碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。水泥中碱含量应不大于0.6%，或供需双方协商。3、物理指标(1)凝结时间硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于390min。普通、矿渣、火山灰质、粉煤灰和复合硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min。(2)安定性用沸煮法检验必须合格。(3)强度(4)细度（选择性指标）硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥比表面积不小于300m2/Kg复合硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥80m方孔筛筛余不大于10%或45m方孔筛筛余不大于30%水泥混合材料硅酸盐水泥的制成影响水泥粉磨产、质量的因素石灰石硅酸盐水泥水泥粉磨的工艺过程水泥的存储与均化通用硅酸盐水泥5.3石灰石硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥10~25%石灰石硅酸盐水泥熟料适量石膏代号：P·L石灰石硅酸盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R生产和使用较少，未列入通用硅酸盐水泥范围石灰石硅酸盐水泥技术要求水泥熟料中氧化镁含量不得超过5.%，但如果蒸压安定性合格，含量允许放宽到6.0%。（1）氧化镁（4）凝结时间初凝时间不小于45min，终凝时间不大于10h。(2)三氧化硫水泥中三氧化硫含量不得超过3.5%。（5）安定性用沸煮法检验必须合格。（3）比表面积水泥比表面积不小于300m2/Kg（7）碱碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用活性骨料，需要限制水泥中碱含量，由供需双方协商。（6）强度水泥混合材料硅酸盐水泥的制成影响水泥粉磨产、质量的因素石灰石硅酸盐水泥水泥粉磨的工艺过程水泥的存储与均化通用硅酸盐水泥5.4、水泥粉磨的工艺过程1、开路系统2、闭路系统粉碎作业与分级组合使用，可控制粒度大小和分布，提高粉碎效率，降低能耗。——无分级的粉碎作业——有分级的粉碎作业粉磨料仓粉磨分级料仓粒度符合要求粒度不符合要求5.5影响水泥粉末产量、质量的因素1、入磨物料的粒度2、入磨物料水分入磨物料的粒度大小，是影响磨机产量的主要因素之一。入磨粒度小，可显著提高磨机产量，降低电耗。入磨物料水分对于磨机粉磨效率影响很大。当入磨物料平均水分较大时，磨内会产生细粉粘附在研磨体和衬板上，并容易堵塞隔仓板的篦缝，阻碍物料和气流流动，使粉磨效率降低。但是物料过于干燥也没必要，因为保持入磨物料中含少量水分，可以降低磨内温度，有利于减少静电效应，提高粉磨效率。因此，入磨物料平均水分一般控制在0.5-1.0%为宜。3、入磨物料的易磨性4、入磨物料的温度不同组成的熟料易磨性差别较大。熟料中C3S含量增加时，则熟料易磨性好，易于粉磨。当熟料中C2S和C4AF含量增加时，易磨性就差。水泥熟料的易磨性还与煅烧情况有关，如过烧料或黄心熟料，易磨性较差。快冷的熟料易磨。磨制水泥时，掺人的混合材种类和含量不同，易磨性也不同。入磨熟料温度对磨机产量和水泥质量都有影响。人磨物料温度过高，磨内温度则高，易产生水泥粉粘附在研磨体表面，即包球现象，影响磨机的粉磨效率。磨内温度过高还会引起石膏脱水成半水石膏，甚至产生少量无水石膏，使水泥产生假凝，影响水泥的质量。5、产品细度6、磨机通风粉磨的物料要求细度越细，物料在磨内停留时间就越长。为使磨内物料充分粉磨，达到要求细度，就必须减少物料喂入量，以降低物料在磨内流速；另一方面，要求细度越细，磨内产生细粉越多，缓冲作用越大，粘附现象也较严重，这些都会使磨机的产量降低。因此，在满足水泥品种、标号、原料的性质和要求的前提下，要确定经济合理的粉磨细度指标。加强磨机通风，可将磨内微粉及时排出，减少过粉碎现象和缓冲作用，从而可提高粉磨效率；另外加强磨内通风，能及时排出磨内的水蒸气，减少粘附现象，防止隔仓板篦孔堵塞；加强磨内通风还可以降低磨内温度，防止磨头冒灰，改善环境卫生，减少设备磨损。7、分级效率与循环负荷率闭路粉磨系统选粉机的分级（选粉）效率的高低对磨机产量影响很大。选粉机的作用一定要与磨机的粉磨能力与循环负荷率相配合，才能提高磨机的产量。循环负荷率是指在闭路粉磨系统中，出磨机的物料在进入选粉机后分选为合格的产品和需要返回磨机重新粉磨的粗粉（回磨粉），在稳定操作后，回磨粉量保持稳定。这个稳定的回磨粉质量称为闭路粉磨系统的循环量。循环量与产品质量之比称为循环负荷率。循环负荷率愈大，进入磨机的物料总量也愈大，物料由喂料端向出料端的运动速度也增大，缩短了物料在磨内的被粉磨时间，大大减少了过粉磨现象，对提高磨机产量有好处。但如果循环负荷率过大，不但要增大出磨物料提升设备的负荷，而且会使选粉机的分级效率降低太多，所以一般将循环负荷率和分级效率控制在一定范围内。8、球料比及磨内物料流速球料比是指磨内研磨体的质量与物料质量之比。根据生产经验，对正常生产的磨机停磨检查，第一仓钢球大部分应露出料面半个球为宜。在第二仓，研磨体应埋于物料下面1-2cm。磨内物料流速是影响产质量、能耗的重要因素。磨内物料流速太快，容易跑粗料，难以保证产品细度；若流速太慢，易产生过粉碎现象，增加粉磨阻力，降低粉磨效率。快硬和特快硬水泥第6节特性水泥和专用水泥装饰水泥膨胀和自应力水泥油井水泥砌筑水泥抗硫酸盐、中低热及道路水泥6.1快硬和特快硬水泥1、定义凡以硅酸盐水泥熟料、适量的石膏磨细制成的以3天抗压强度表示的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥。一、快硬硅酸盐水泥2、技术要求a.提高C3S(50-60％)和C3A(8-14％)含量或只提高C3S(50-60％)含量。b.生料细度要求80m方孔筛筛余小于5%，比表面积控制在330-450m2/Kgc.适当增加石膏含量，以利于水泥强度的发展。3、特点水化热高、细度大、抗冻性抗渗性好，早期收缩较大。1、定义以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫酸铝钙和硅酸二钙为主要矿物成分的水泥熟料与石灰石、适量石膏共同磨细而成的，具有早期强度高的水硬性胶凝材料。二、快硬硫铝酸盐水泥2、技术要求a.C4A3Ś为36-44％、C2S为23-34％、C2F为10-27％、CaSO4为4-17%；b.熟料煅烧温度不宜超过1400℃；c.改变石膏掺量，可制得快硬不收缩、微膨胀、膨胀和自应力水泥。3、特点早期强度高，长期强度稳定，低温硬化性能好，水泥石致密，抗硫酸盐性能好，抗冻性和抗渗性好。1、定义采用矾土、石灰石、萤石(或加石膏)经配料煅烧得到以氟铝酸钙(C11A7.CaF2)为主要矿物的熟料，再与石膏一起磨细而成的水泥。三、快硬氟铝酸盐水泥2、技术要求a.熟料煅烧温度控制在1250-1350℃，熟料快速冷却；b.比表面积控制在500-600m2/Kg；c.初凝时间仅几分钟，终凝时间不超过半小时。5-10min就可硬化，2~3h后抗压强度可达20MPa；3、特点硬化极快，早期强度高。1、定义短时间就能发挥很高强度的水泥。四、特快硬水泥2、技术要求a.配料上，石灰饱和率更高，同时掺入少量CaF2、CaSO4、TiO2、BaO、P2O5、MnO、Cr2O3等；b.很高的比表面积，500-700m2/Kg；3、特点水化快、凝结快、抗压强度特别是早期抗压强度高。举例日本的OnedayCement，英国的Swiftcrete水泥和德国的Dreifach水泥。我国目前尚无特快硬硅酸盐水泥，只有特快硬调凝铝酸盐水泥。1、定义以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料磨细而成的水硬性胶凝材料。五、铝酸盐水泥2、技术指标CA-5050%≤Al2O3<60%CA-6060%≤Al2O3<68%CA-6868%≤Al2O3<77%CA-7777%≤Al2O33、特点强度发展特别迅速，低温下能很好硬化。使用时温度不能超过30℃，不能以蒸汽养护，但是硬化后有一定的耐高温性。6.2抗硫酸、中低热及道路水泥一、抗硫酸盐水泥1、中抗硫酸盐水泥以特定矿物组成的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，简称中抗硫酸盐水泥，代号P.MSR2、高抗硫酸盐水泥以特定矿物组成的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，简称高抗硫酸盐水泥，代号P.HSR产生原因二、中低热水泥水化放热采用低放热量和低放热速率的水泥内部温度达到60℃导热率低产生内应力，导致微裂缝，混凝土性能降低中低热水泥中热硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥低热硅酸盐水泥合理的熟料矿物组成合适的粉磨细度合适的掺入混合材料降低水泥的水化热和放热速率的措施三、道路水泥1、定义由较高铁铝酸四钙(C4AF)含量的的硅酸盐水泥熟料、0-10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。2、技术要求耐磨性好、收缩小、抗冻性好、抗冲击性好，有较高的抗折强度和良好的耐久性。6.3膨胀和自应力水泥水泥硬化产生0.2-0.35%的体积收缩膨胀水泥混凝土内部产生裂缝强度降低，抗渗性和抗冻性下降钢筋受拉伸长混凝土处于受压状态，“自应力”膨胀水泥无收缩快硬硅酸盐水泥自应力硅酸盐水泥自应力铝酸盐水泥膨胀和自应力硫铝酸盐水泥膨胀和自应力铁铝酸盐水泥6.4油井水泥我国将普通油井水泥分为9个级别、三个类型。（1）A、B、C、D、E、F级油井水泥是由水硬性硅酸钙为主要成分的水泥熟料，加入适量的石膏和助磨剂，磨细制成的产品。在粉磨混合D、E、F级水泥的过程中，允许掺加适量的促凝剂。（2）G、H级油井水泥是有水硬性硅酸钙为主要成分的水泥熟料，加入适量的石膏和水，磨细制成的产品，在混磨与混合过程中，不允许掺加任何其他外加剂。（3）J级油井水泥由水硬性硅酸钙为主要成分的水泥熟料，加入适量的硅质材料和石膏，磨细制成的产品。

我国油井水泥分为A、B、C、D、E、F、G、H、J九个级别，包括普通型、中等抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型三类。

（1）A级油井水泥

无特殊性能要求时，适应于自地面至1830m井深的注水泥。仅有普通型。（2