第四章 水泥及其绿色化

第四章水泥及其绿色化第1页，共63页，2023年，2月20日，星期三教学目标⑴掌握水泥的分类；⑵熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，及矿物组成对水泥性能的影响；⑶熟练掌握硅酸盐水泥等几种通用水泥的性能特点及选用原则；⑷了解特性水泥和专用水泥的主要性能及使用特点；⑸理解掌握水泥的绿色化途径以及绿色度评价内容和方法。第2页，共63页，2023年，2月20日，星期三本章内容4.1水泥基础知识4.1.1硅酸盐水泥4.1.2水泥混合材料4.1.3其他通用水泥4.1.4专用水泥和特性水泥4.2水泥生产工艺4.3水泥工业发展现状及存在的问题4.4水泥工业绿色化的途径4.5水泥绿色度评价第3页，共63页，2023年，2月20日，星期三一般土木建筑工程通常采用的如：硅酸盐水泥；矿渣硅酸盐水泥通用水泥适应专门用途的水泥专用水泥如：中、低热水泥；道路水泥；砌筑水泥具有某种性能比较突出的水泥特性水泥如：快硬硅酸盐水泥；抗硫酸盐水泥定义：水泥是能与水发生物理化学作用，使其由可塑性浆体硬化成坚硬的人造石材的一种粉末状水硬性胶凝材料。水泥按其用途和性能分为：4.1水泥基础知识第4页，共63页，2023年，2月20日，星期三通用水泥按成分不同可分为：

硅酸盐水泥P·Ⅰ和P·Ⅱ

普通硅酸盐水泥P·O

矿渣硅酸盐水泥P·S

火山灰质硅酸盐水泥P·P

粉煤灰硅酸盐盐水泥P·F

复合硅酸盐水泥P·C

石灰石硅酸盐水泥P·L第5页，共63页，2023年，2月20日，星期三定义：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成的水硬性胶凝材料，也称波特兰水泥。当硅酸盐水泥中不掺混合材料时，称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ。当硅酸盐水泥中混合材料掺量不超过5%时，称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。4.1.1硅酸盐水泥第6页，共63页，2023年，2月20日，星期三硅酸三钙(简称C3S)——其矿物组成为3CaO·SiO2，含量约50%左右。硅酸二钙(简称C2S)——其矿物组成为2CaO·SiO2，含量约20%左右。铝酸三钙(简称C3A)——其矿物组成为3CaO·Al2O3，含量7%～15%。铁铝酸四钙(简称C4AF)——其矿物组成为4CaO·Al2O3·Fe2O3，含量10%～18%。其它矿物组成——还含有少量的游离氧化钙和游离氧化镁及少量的碱(氧化钠和氧化钾)。它们可能对水泥的质量及应用带来不利影响。

硅酸盐水泥熟料组成第7页，共63页，2023年，2月20日，星期三熟料矿物组成对水泥性能的影响矿物简称矿物特性强度发展水化热耐化学腐蚀能力干缩凝结快慢早期后期C3S大大中中中快C2S小大小稍大小慢C3A大小大小大快C4AF小中小大小中水化热：在水泥硬化过程中，水泥与水作用不断放出的热量称为水化热。

第8页，共63页，2023年，2月20日，星期三熟料矿物组成对早期强度及水化热的影响：以下是A、B两种硅酸盐水泥熟料矿物组成百分比含量，请分析A、B两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。案例分析分析答案矿物组成C3S/％C2S/％C3A/％C4AF/％A水泥6015169B水泥47281015

第9页，共63页，2023年，2月20日，星期三分析硅酸盐水泥熟料矿物各具特性。

C3S在最初四个星期内强度发展迅速，它实际上决定着硅酸盐水泥四个星期以内的强度；C3S的水化热较多，其含量也最多，故它放出的热量最多；但其耐腐蚀性较差。

C2S的硬化速度慢，在大约4个星期后才发挥其强度作用，约一年左右达到C3S四个星期的发挥程度；而其水化热少；耐腐蚀性好。

C3A硬化速度最快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1～3d或稍长的时间内的强度起到一定作用；C3A的水化热多；耐腐蚀性最差。

C4AF的硬化速度也较快，但强度低，其对硅酸盐水泥的强度贡献小；其水化热和耐腐蚀性均属中等。

A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期强度及水化热都较高，故A硅酸盐水泥的早期强度与水化热高于B水泥。

第10页，共63页，2023年，2月20日，星期三某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝，试分析其原因和防治措施。该工程使用某立窑水泥厂生产的42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：

C3S

61％

C2S

14％

C3A

14％

C4AF

11％

分析答案

案例分析第11页，共63页，2023年，2月20日，星期三原因：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。

防治措施：首先，对大体积的混凝土工程宜选用低水化热，即C3A和C3S的含量较低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需适当控制。分析第12页，共63页，2023年，2月20日，星期三

国家标准GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》。

⑴不溶物

Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%；Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。

不溶物是指经盐酸处理后的残渣，再以氢氧化钠溶液处理，经盐酸中和过滤后所得的残渣经高温灼烧所剩的物质。不溶物含量高对水泥质量有不良影响。⑵烧失量

Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得超过3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得超过3.5%。烧失量是用来限制石膏和混合材中杂质的，以保证水泥质量。⑶氧化镁

水泥中氧化镁的含量不宜超过5.0%。如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放宽到6.0%。

因氧化镁水化生成氢氧化镁，体积膨胀，而其水化速度慢，须以压蒸的方法加快其水化，方可判断其安定性。硅酸盐水泥的技术要求第13页，共63页，2023年，2月20日，星期三⑷三氧化硫

水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。

水泥中过量的三氧化硫会与铝酸三钙形成较多的钙矾石，体积膨胀，危害安定性。⑸细度

硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg。

水泥颗粒过粗既不利于水泥活性的发挥，又影响了其保水成浆的性能。⑹凝结时间

硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6h30min。

初凝为水泥加水拌合时起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝为水泥加水拌和时起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。为使水泥混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，水泥初凝时间不能过短。当施工完成，则要求尽快硬化，具有强度，故终凝时间不能太长。第14页，共63页，2023年，2月20日，星期三⑺安定性

用沸煮法检验必须合格。

安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生了不均匀的体积变化，会导致水泥石膨胀开裂、翘曲，即安定性不良。安定性不良的水泥会降低建筑物质量，甚至引起严重事故。引起水泥安定性不良的原因有三个：

①熟料中游离氧化镁过多。水泥中的氧化镁（MgO）在水泥凝结硬化后，会与水生成Mg(OH)2。该反应比过烧的氧化钙与水的反应更加缓慢，且体积膨胀，会在水泥硬化几个月后导致水泥石开裂。

②石膏掺量过多。当石膏掺量过多时，水泥硬化后，在有水存在的情况下，它还会继续与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙（俗称钙矾石，简写成AFt），体积约增大1.5倍，引起水泥石开裂。

③熟料中游离氧化钙过多。水泥熟料中含有游离氧化钙，其中部分过烧的氧化钙CaO在水泥凝结硬化后，会缓慢与水生成Ca(OH)2。该反应体积膨胀，使水泥石发生不均匀体积变化。因为氧化镁和三氧化硫已作定量限制，而游离氧化钙对安定性的影响不仅与其含量有关，还与水泥的煅烧温度有关，故难以定量。沸煮可加速氧化钙的熟化，故需用沸煮法检验水泥的体积安定性，测试方法可以用试饼法也可用雷氏法。第15页，共63页，2023年，2月20日，星期三⑻强度

水泥等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，按水泥胶砂强度检验方法（ISO法）测定其强度，各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表中数值。

强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d42.5

42.5R

52.5

52.5R

62.5

62.5R17.0

22.0

23.0

27.0

28.0

32.042.5

42.5

52.5

52.5

62.5

62.53.5

4.0

4.0

5.0

5.0

5.56.5

6.5

7.0

7.0

8.0

8.0带R的为早强型。硅酸盐水泥各龄期的强度要求第16页，共63页，2023年，2月20日，星期三⑼碱

水泥中碱含量按Na2O＋0.653K2O计算值来表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。

国家标准GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》还规定：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为废品。凡细度、终凝时间中的任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。第17页，共63页，2023年，2月20日，星期三某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，水泥浆体在短时间内迅速凝结。后经剧烈搅拌，水泥浆体又恢复塑性，随后过三小时才凝结。请讨论形成这种现象的原因。分析答案

案例分析第18页，共63页，2023年，2月20日，星期三此为水泥假凝现象。假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。假凝与快凝不同，前者放热量甚微，且经剧烈搅拌后浆体可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度无不利影响。

假凝现象与很多因素有关，一般认为主要是由于水泥粉磨时磨内温度较高，使二水石膏脱水成半水石膏的缘故。当水泥拌水后，半水石膏迅速水化为二水石膏，形成针状结晶网状结构，从而引起浆体固化。另外，某些含碱较高的水泥，硫酸钾与二水石膏生成钾石膏迅速长大，也会造成假凝。分析第19页，共63页，2023年，2月20日，星期三某立窑水泥厂生产的普通水泥游离氧化钙含量较高，加水拌和后初凝时间仅40min，本属于废品。但后放置1个月，凝结时间又恢复正常，而强度下降，请分析原因。

分析答案

案例分析第20页，共63页，2023年，2月20日，星期三①该立窑水泥厂的普通硅酸盐水泥中游离氧化钙含量较高，该氧化钙相当部分的煅烧温度较低。加水拌和后，水与氧化钙迅速反应生成氢氧化钙，并放出水化热，使浆体的温度升高，加速了其它熟料矿物的水化速度。从而产生了较多的水化产物，形成了凝聚－结晶网结构，所以短时间凝结。

②水泥放置一段时间后，吸收了空气中的水汽，大部分氧化钙生成氢氧化钙，或进一步与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钙。故此时加入拌和水后，不会再出现原来的水泥浆体温度升高、水化速度过快、凝结时间过短的现象。但其它水泥熟料矿物也会和空气中的水汽反应，部分产生结团、结块，使强度下降。

分析第21页，共63页，2023年，2月20日，星期三4.1.2水泥混合材料在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加到水泥中去的人工的和天然的矿物材料，称为水泥混合材料。活性混合材料非活性混合材料窑灰第22页，共63页，2023年，2月20日，星期三活性混合材料：具有火山灰性或潜在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料。含有大量活性氧化硅（SiO2）与活性氧化铝（Al2O3）。与水调和后，它们本身不会硬化或硬化极为缓慢，强度很低。但在氢氧化钙溶液中，就会发生显著的水化，特别是在饱和的氢氧化钙溶液中及有石膏存在的条件下水化更快。粒化高炉矿渣：凡在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，简称矿渣。粉煤灰：从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。火山灰质混合材料：凡天然的或人工的以氧化硅、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，但与气硬性的石灰混合后，再加水拌和，则不单能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化的，称为火山灰混合材料。第23页，共63页，2023年，2月20日，星期三非活性混合材料：活性指标低于GB1596、GB2847和GB203标准要求的粉煤灰、火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣以及石灰石和砂岩。石灰石中的三氧化二铝含量不得超过2.5%。它们与水泥成分起的化学作用很小，非活性混合材料掺入硅酸盐水泥中起提高水泥产量和降低水泥强度等级，减少水化热等作用，并起到降低成本及改善砂浆或混凝土和易性的作用。窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘。第24页，共63页，2023年，2月20日，星期三通用水泥是指用于一般土木建筑工程的水泥，如硅酸盐水泥。除硅酸盐水泥外，其它通用水泥为普通硅酸盐水泥、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泥等。⑴普通硅酸盐水泥

以硅酸盐水泥熟料为主，加入6％～15％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。⑵矿渣硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料和20％～70％的粒化高炉矿渣及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥)，代号P.S。

4.1.3其他通用水泥第25页，共63页，2023年，2月20日，星期三⑶火山灰质硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料和20％～50％的火山灰质混合材料及适量石膏混合磨细而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。⑷粉煤灰硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料和20％～40％的粉煤灰及适量石膏混合磨细而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。⑸复合硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量的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)，代号P.C。第26页，共63页，2023年，2月20日，星期三要求指标硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥P.O矿渣硅酸盐水泥P·S

火山灰质硅酸盐水泥P·P

粉煤灰硅酸盐水泥P·PP·ⅠP·Ⅱ不溶物含量≤0.75％≤1.50％－烧失量≤3％≤3.5％≤5％－细度比表面积>300m2/kg80μm方孔筛的筛余量<10％终凝时间<390min<10h初凝时间>45minMgO含量水泥中MgO含量不宜超过5.0％；若水泥经蒸压安定性试验合格，MgO含量可放宽至6.0％以下。熟料中MgO含量不宜超过5.0％；若水泥经蒸压安定性试验合格，熟料中MgO含量可放宽至6.0％以下。SO3含量≤3.5％≤3.5％(矿渣水泥可放宽到≤4.0％)安定性沸煮法合格强度水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各强度等级水泥的各龄期强度不得低于一定的数值。碱含量水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示。若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60％或由供需双方商定。几种通用水泥的技术要求第27页，共63页，2023年，2月20日，星期三硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的各龄期强度品种强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0普通水泥32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0第28页，共63页，2023年，2月20日，星期三矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥的各龄期强度强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0第29页，共63页，2023年，2月20日，星期三

硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥特性早期强度高；水化热较大；抗冻性较好；耐蚀性差；干缩较小与硅酸盐水泥基本相同早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较低；耐热性好；耐蚀性较强；抗冻性差；干缩性较大；泌水较多早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较低；耐蚀性较强；抗抗渗性好；抗冻性差；干缩性大早期强度较低，后期强度才长较快；水化热较低；耐蚀性较强；干缩性较小；抗裂性较高；抗冻性差适用范围一般土建工程中钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构；受反复冰冻作用的结构；配制高强混凝土与硅酸盐水泥基本相同高温车间和有耐热耐火要求的混凝土结构；大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程地上、地下及水中大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；抗裂性要求较高的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程不适用范围大体积混凝土结构；受化学及海水侵蚀的工程与硅酸盐水泥基本相同早期强度要求高的工程；有抗冻要求的混凝土工程处在干燥环境中的混凝土工程；其他同矿渣水泥有抗碳化要求的工程；其他同矿渣水泥通用水泥的性能特点及应用第30页，共63页，2023年，2月20日，星期三中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥的主要特点为水化热低，适用于大坝和大体积混凝土工程。中热硅酸盐水泥是由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏磨细而成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，简称中热水泥。低热矿渣硅酸盐水泥是由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入矿渣和适量石膏磨细而成具有低水化热的水硬性胶凝材料，简称低热矿渣水泥。其矿渣掺量为水泥质量的20％～60％，允许用不超过混合材总量50％的磷渣或粉煤灰代替矿渣。4.1.4专用水泥和特性水泥第31页，共63页，2023年，2月20日，星期三道路硅酸盐水泥是由较高铁铝酸钙含量的硅酸盐道路水泥熟料、0％～10％活性混合材和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，简称道路水泥。对道路水泥（Portlandcementforroad）的性能要求是：耐磨性好、收缩小、抗冻性好、抗冲击性好，有高的抗折强度和良好的耐久性。道路水泥的上述特性，主要依靠改变水泥熟料的矿物组成、粉磨细度、石膏加入量及外加剂来达到。第32页，共63页，2023年，2月20日，星期三高铝水泥生产所用的原料为矾土和石灰石。CA是高铝水泥的主要矿物，有很高的水硬活性，凝结时间正常，水化硬化迅速；CA2水化硬化慢，后期强度高，但早期强度却较低，具有较好的耐高温性能。高铝水泥的特点是强度发展非常迅速，24h内几乎可达到最高强度；另一特点是在低温（5～10℃）也能很好硬化，而在高温（>30℃）养护时强度剧烈下降。因此高铝水泥养护温度不得超过30℃，更不宜采用蒸汽养护。高铝水泥抗硫酸盐性能好，对碳酸和稀酸（pH不小于4）也有很好的稳定性，但对浓酸和浓碱的耐蚀性不好。高铝水泥有一定耐高温性，在高温下仍能保持较高强度，特别是低钙铝酸盐水泥，可作各种高温炉内衬。目前高铝水泥主要用于配制膨胀水泥、自应力水泥和耐热混凝土。

第33页，共63页，2023年，2月20日，星期三高贝利特水泥指硅酸二钙含量大于40%的水泥，属低钙硅酸盐体系。特点：CaO含量降低，烧成温度可降低100℃以上，石灰石用量减少，相应的CO2、NOx、SO2等有害气体的排放量减少。性能：C2S，水化热低，最终强度高，耐久性好。中国建筑材料科学研究总院“高贝利特水泥的制备及应用”从节能、降耗及提高混凝土耐久性出发，解决了高硅酸二钙矿物活化和高活性晶型的常温稳定两大国际难题，荣获2006年国家技术发明二等奖。第34页，共63页，2023年，2月20日，星期三快硬硅酸盐水泥

凡以硅酸盐水泥熟料和石膏磨细制成，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。

快硬硅酸盐水泥生产方法与硅酸盐水泥基本相同，只是要求C3S和C3A含量高些。

快硬硅酸盐水泥水化放热速率快，水化热较高，早期强度高，但干缩率较大。主要用于抢修工程、军事工程、预应力钢筋混凝土构件，适用于配制干硬混凝土，水灰比可控制在0.40以下。快硬硫铝酸盐水泥

凡以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物，加入适量石膏磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥。

快硬硫铝酸盐水泥的主要矿物为无水硫铝酸钙和β-C2S

。第35页，共63页，2023年，2月20日，星期三抗硫酸盐水泥以适当成分的硅酸盐水泥熟料，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，称为中抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称中抗硫水泥。代号P.MSR。以适当成分的硅酸盐水泥熟料，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凝材料，称为高抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称高抗硫水泥，代号P·HSR。抗硫酸盐水泥适用于一般受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、隧涵、道路和桥梁基础等工程设施。第36页，共63页，2023年，2月20日，星期三膨胀和自应力水泥

使水泥产生膨胀的反应主要有三种：Ca0水化生成Ca(OH)2、MgO水化生成Mg(OH)2以及形成钙矾石，因为前两种反应产生的膨胀不易控制，目前广泛使用的是以钙矾石为膨胀组分的各种膨胀水泥。油井水泥

油井水泥（Oilwellcement）专用于油井、气井地固井工程，又称堵塞水泥。它的主要作用是将套管与周围的岩层胶结封固，封隔地层内油、气、水泥，防止互相窜扰，以便在井内形成一条从油层流向地面。隔绝良好的油流通道。白色水泥和彩色水泥

装饰水泥指白色水泥（WhitePortlandcement）和彩色水泥（ColoredPortlandcement）。在水泥生料中加入少量金属氧化物着色剂直接烧成彩色熟料，也可制得彩色水泥。第37页，共63页，2023年，2月20日，星期三1.有硫酸盐腐蚀的混凝土工程应优先选择

水泥。2.有耐热要求的混凝土工程，应优先选择

水泥。3.有抗渗要求的混凝土工程，应优先选择

水泥。4.下列材料中，

属于非活性混合材料。5.为了延缓水泥的凝结时间，在生产水泥时必须掺入适量。A、硅酸盐B、普通C、矿渣A、硅酸盐B、矿渣C、火山灰D、粉煤灰A、硅酸盐B、矿渣C、火山灰D、粉煤灰A、石灰石粉B、矿渣C、火山灰D、粉煤灰A、石灰B、石膏C、助磨剂D、水玻璃课堂练习第38页，共63页，2023年，2月20日，星期三6.对于通用水泥，下列性能中

不符合标准规定为废品。A、终凝时间B、混合材料掺量C、体积安定性D、包装标志7.通用水泥的储存期不宜过长，一般不超过

。10.有抗冻要求的砼工程，应优先选择下列

硅酸盐水泥。8.对于大体积混凝土工程，应选择

水泥。9.硅酸盐水泥熟料矿物中，水化热最高的是

。A、一年B、六个月C、一个月D、三个月A、硅酸盐B、普通C、矿渣A、C3SB、C2SC、C3AD、C4AFA、矿渣B、火山灰C、粉煤灰D、普通第39页，共63页，2023年，2月20日，星期三

生产硅酸盐水泥的原料主要有：石灰质原料（如石灰石、白垩等，主要提供氧化钙）和黏土质原料（如黏土、页岩等，主要提供氧化硅及氧化铝与氧化铁），还有少量辅助原料（校正原料），如铁矿石。煅烧所得的熟料还要加入作缓凝剂用的石膏磨制水泥。

生产工艺“二磨一烧”：生料磨制、煅烧和粉磨。

水泥生产工艺流程示意图

4.2水泥生产工艺第40页，共63页，2023年，2月20日，星期三干法生产：将原料同时烘干并粉磨，或先烘干经粉磨成生料粉后喂入干法窑内煅烧成熟料的方法。也有将生料粉加入适量水制成生料球，送入立波尔窑内煅烧成熟料的方法，称之为半干法，仍属干法生产之一种。主要优点是热耗低（如带有预热器的干法窑熟料热耗为3140～3768焦/千克），缺点是生料成分不易均匀，车间扬尘大，电耗较高。近年来，由于在原料预均化、生料粉的均化输送和收尘等方面采用了新技术和新设备，尤其是窑外分解技术的出现，采用干法生产的熟料质量不亚于湿法生产，电耗也有所降低，已成为各国水泥工业发展的趋势。湿法生产：将原料加水粉磨成含水为32%~40%的生料浆后，喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。也有将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧成熟料的方法，称为半湿法，仍属湿法生产之一种。具有操作简单，生料成分容易控制，产品质量好，料浆输送方便，车间扬尘少等优点，缺点是热耗高（熟料热耗通常为5234～6490焦/千克）。

生产方法第41页，共63页，2023年，2月20日，星期三第42页，共63页，2023年，2月20日，星期三球磨：利用下落的研磨体（如钢球、鹅卵石等）的冲击作用以及研磨体与球磨内壁的研磨作用而将物料粉碎并混合。

圆筒球磨、锥形球磨和管磨；优点：可用于干磨或湿磨；操作条件好密闭，无尘灰；运转可靠，研磨体便宜，便于更换；可间歇操作，也可连续操作；粉碎易爆物料时，磨中可充入惰性气体以代替空气；缺点：体积庞大笨重；运转时有强烈的振动和噪声，须有牢固的基础；工作效率低，消耗能量较大；研磨体与机体的摩擦损耗很大，并会沾污产品。

立磨：辊磨。磨辊沿水平圆形轨迹在磨盘上运动，通过外部施加在磨辊上的垂直压力，使磨盘上物料受到挤压和剪切的共同作用，并得以粉碎。优点：效率高；可通风，烘干能力强；入磨粒度大；可有效控制生料化学成分和细度控制；占地面积小，占用空间小，噪声低。缺点：对磨蚀性适应差，硬度较高的物料用球磨。粉磨第43页，共63页，2023年，2月20日，星期三立窑：窑筒体立置不转动的称为立窑。分普通立窑和机械化立窑。

普通立窑是人工加料和人工卸料或机械加料，人工卸料；机械立窑是机械加料和机械卸料。水泥立窑技术存在环境污染大、资源消耗高等缺陷，已无法适应建设生态工业、建设资源节约型社会的需求。

回转窑：窑筒体卧置（略带斜度），并能作回转运动的称为回转窑。分煅烧生料粉的干法窑和煅烧料浆（含水量通常为35％左右）的湿法窑。干法窑又可分为中空式窑、余热锅炉窑、悬浮预热器窑和悬浮分解炉窑。湿法窑可分为湿法长窑和带料浆蒸发机的湿法短窑，长窑使用广泛，短窑目前已很少采用。为了降低湿法长窑热耗，窑内装设有各种型式的热交换器，如链条、料浆过滤预热器、金属或陶瓷热交换器。煅烧窑第44页，共63页，2023年，2月20日，星期三回转窑（旋窑）是一个有一定斜度的圆筒状物，斜度为3～3.5%，借助窑的转动来促进料在窑内搅拌，使料互相混合、接触进行反应。窑头喷煤燃烧产生大量的热，热量以火焰的辐射、热气的对流、窑砖(窑皮)传导等方式传给物料。物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。第45页，共63页，2023年，2月20日，星期三回转窑可消解可燃性废料和危险性废弃物：温度高（火焰1850℃，物料1450℃），热惯量大，稳定，气、料流在窑内滞留时间长，高温气体湍流强烈，碱性气氛──消解可燃性废料。废料、废渣、危险废弃物中绝大部分重金属元素可固定在熟料中，生成稳定的盐类矿物，没有二次废渣排出。填埋、焚烧。水泥工业对废弃物以及其他工业和生活垃圾的应用，赋予现代化水泥工业新内涵。第46页，共63页，2023年，2月20日，星期三窑外分解技术──二十世纪70年代前后，发展的一种可大幅度提高回转窑产量的煅烧工艺。其特点是采用了预分解窑，它以悬浮预热器窑为基础，在预热器与窑之间增设了分解炉。在分解炉中加入占总燃料用量50～60％的燃料，使燃料燃烧过程、生料的预热过程和碳酸盐的分解过程从窑内传热效率较低的地带移到分解炉中进行，生料在悬浮状态或沸腾状态下与热气流进行热交换，从而提高传热效率，使生料在入窑前的碳酸钙分解率达80％以上，达到减轻窑的热负荷、延长窑衬使用寿命和窑的运转周期、在保持窑的发热能力的情况下大幅度提高产量的目的。窑外分解技术第47页，共63页，2023年，2月20日，星期三指采用窑外分解干法新工艺生产的水泥。其生产以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，采用新型原料、燃料均化和节能粉磨技术及装备，全线采用计算机集散控制，实现水泥生产过程自动化和高效、优质、低耗、环保。

新型干法水泥第48页，共63页，2023年，2月20日，星期三

作为主要的建筑材料，水泥产量变化客观反映了建筑业的发展。在过去的100年中，中国的建筑业以惊人的速度发展，特别是近二十年来更是盛况空前，从表1中水泥产量的变化中可以得到充分证明。年19081949196219781990200320052006产量0.010.666.0065.2421082310691236我国水泥产量(106t)达到世界水泥总量的50％新型干法产量所占比例超过50％4.3水泥工业发展现状及存在的问题第49页，共63页，2023年，2月20日，星期三水泥工业产生的环境负荷燃料、电力、石灰石等资源、能源消耗；我国生产水泥熟料消耗能源4720kJ/kg比国外平均先进水平3344kJ/kg高41%；耗电量107.14kW·h/t比国际先进水平90-95kW·h/t高13%-19%。二氧化碳、粉尘、二氧化硫、氮氧化物排