铝酸盐水泥要点课件

胶凝材料学/17:57:11胶凝材料学/13:15:521第三章水泥各类水泥构成世界上第二大产品（按重量）；大多数人的生活依赖于各类水泥的性能；污染的控制取得明显进步，粉尘排放降低到0.2-0.3g/kg水泥；/17:57:11第三章水泥各类水泥构成世界上第二大产品（按重量）；/13:2一、水泥的特点

水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。二、水泥适用范围不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。三、水泥的分类第一节绪论/17:57:11一、水泥的特点第一节绪论/13:15:523/17:57:11/13:15:524水泥通用水泥专用水泥特性水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等三、水泥的分类（一）按用途和性能分/17:57:11水泥通用水泥专用水泥特性水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥5（二）按主要水硬性物质分水泥种类主要水硬性物质主要品种硅酸盐水泥硅酸钙绝大多数通用水泥、专用水泥和特性水泥铝酸盐水泥铝酸钙高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高强铝酸盐水泥等。硫铝酸盐水泥无水硫铝酸钙硅酸二钙有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥等铁铝酸盐水泥铁相、无水硫铝酸钙、硅酸二钙有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸盐水泥等以火山灰或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥活性二氧化硅活性氧化铝石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、低热钢渣矿渣水泥等/17:57:11（二）按主要水硬性物质分水泥种类主要水硬性物质主要品6铝酸盐水泥/17:57:11铝酸盐水泥/13:15:527以矾土、含铝废渣、工业氧化铝等为主要原料，烧制而成的以铝酸盐矿物或复合矿物为基本组成的水泥。分类：铝酸盐水泥（含以前的高铝水泥）快硬高强铝酸盐水泥、低钙铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥/17:57:11以矾土、含铝废渣、工业氧化铝等为主要原料，烧制而成的以铝酸盐8第一节：铝酸盐水泥（矾土水泥）原料：石灰石矾土（或工业氧化铝）烧结熔融粉磨一、化学组成和矿物组成主要矿物：CA铝酸一钙CA2二铝酸一钙等/17:57:11第一节：铝酸盐水泥（矾土水泥）原料：石灰石矾土（或工业氧9主要品种CA-50、CA－60、CA-70、CA-80快硬高强及特快硬调凝铝酸盐水泥化学组成：Al2O3CaOSiO2Fe2O3TiO2MgO其他/17:57:11主要品种CA-50、CA－60、CA-70、CA-80化学组10化学成分对水泥性能的影响Al2O336%－55%含量低C12A7高ＣＡ2CA6CaO32%－42%高C12A7低ＣＡ2SiO2＜9%4%－5%均匀烧结多C2AS增加

Fe2O3＜3.0%CFC2F胶凝性弱熔融法：Fe2O3降低液相温度小于15%，烧结法时4%易生烧TiO2＜3.0%CaO·TiO2惰性矿物控制4%以下MgO＜2.0%MgO·AlO惰性矿物控制2%以下其他碱降低熔融温度，超过0.5%快凝强度下降P2O5大于1%强度下降/17:57:11化学成分对水泥性能的影响Al2O336%－55%含11表7-1各类型铝酸盐水泥化学成分（%）类型Al2O3SiO2Fe2O3R2O（Na2O+0.658K2O）S1）（全硫）C1）CA-50≥50，<60≤8.0≤2.5≤0.40≤0.1≤0.1CA-60≥60，<68≤5.0≤2.0CA-70≥50，<77≤1.0≤0.7CA-80≥77≤0.5≤0.51）当用户需要时，生产厂应提供结果。/17:57:11表7-1各类型铝酸盐水泥化学成分（%）类型Al2O3SiO12

高铝水泥的矿物组成矿物组成CACA2C12A7C2AS

CA6少量C2SCFC2FMgO·Al2O32CaO·MgO·2SiO2CaO·TiO2）/17:57:11高铝水泥的矿物组成矿物组成/13:15:5213熟料矿物的性能ＣＡ凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水泥强度的主要来源含量高，早期强度高，后期增进少（主要矿物）ＣＡ2凝结硬化慢，早期强度较低，后期强度高。含量高影响快凝，但可提高耐火性Ｃ12Ａ7水化极快、凝结迅速而强度不高C2AS（铝方柱石）水化慢，水硬性差CA6没有水硬性，但耐火性好。/17:57:11熟料矿物的性能ＣＡ凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水泥强度的主14二、生产方法：（1）熔融法:设备：电炉、高炉、化铁炉1300－1400℃熔融水泥和生铁（分层）不需细磨和预先混合，可用低品位原料热耗高，熟料硬，难磨（2）烧结法：设备：回转窑或立窑特点：烧成温度范围窄，不易控制；易过烧或生烧需细磨和预先混合，需用高品位原料热耗低，熟料易磨冷却：慢冷熟料粉磨时不掺石膏细度：80μm筛余小于10%/17:57:11二、生产方法：/13:15:5215三、高铝水泥的水化和硬化（1）水化（水化快）1.CA的水化其水化生成物随环境温度而发生变化当温度低于20℃时CA+10H2O——CAH10当温度为20～30℃时2CA+11H2O——C2AH8+AH3当温度高于30℃时3CA+12H2O——C3AH6+AH3水化铝酸钙水化铝酸二钙氢氧化铝凝胶水化铝酸三钙氢氧化铝凝胶/17:57:11三、高铝水泥的水化和硬化（1）水化（水化快）水化铝酸钙水化铝162.CA2的水化其水化生成物随环境温度而发生变化当温度低于20℃时2CA2+aq——2CAH10+2AH3当温度为20～30℃时2CA2+aq——C2AH8+3AH3当温度高于30℃时3CA2+aq——C3AH6+5AH5水化铝酸钙氢氧化铝凝胶水化铝酸二钙氢氧化铝凝胶水化铝酸三钙氢氧化铝凝胶区别？/17:57:112.CA2的水化水化铝酸钙水化铝酸二钙水化铝酸三钙区别？/117（2）硬化水化产物CAH10、C2AH8为针状或板状晶体（六方晶系），能相互交织成坚固的结晶合生体，使水泥石获得很高的强度；析出的氢氧化铝凝胶难溶于水，填充于晶体骨架的空隙中，形成致密的结构。经5～7d后，水化产物基本反应完毕，因此，高铝水泥的早期强度增长很快，强度很高，但后期强度增加不明显。经过1－2年，温热强度下降？/17:57:11（2）硬化水化产物CAH10、C2AH8为针状或板状晶体（18晶体的转化CAH10、C2AH8C3AH6当温度高于30°C时，转化为水化铝酸三钙（C3AH6）、氢氧化铝凝胶（AH3），析出游离水，增大了孔隙体积，同时由于C3AH6晶体本身缺陷多、强度较低、晶体间的结合较差，因而明显降低水泥石的强度。。因而铝酸盐水泥不宜在高于30℃的条件下养护。结晶水含量的比较CAH101CaO10H2OC2AH82CaO8H2OC3AH63CaO6H2O/17:57:11晶体的转化CAH10、C2AH8C3AH6/119/17:57:11/13:15:5220四、生产铝酸盐水泥的主要原料一、原料：矾土石灰石、工业氧化铝矾土主要化学成分：Al2O3（主要）SiO2Fe2O3TiO2碳酸盐等结构：层状层与层间质量有波动主要矿物：Al2O3·H2O一水硬铝石水铝石波美石Al2O3·3H2O三水铝石水铝土矾土我国Al2O3·H2O和Al2O3·2SiO2·2H2O高岭石质量评定：A/S质量系数比值大，质量好SiO2＜10%Al2O3＜70%TiO2＜5%Fe2O3＜1.5%A/S＞7石灰石：较纯CaO≥52%SiO2＜1%MgO＜2%/17:57:11四、生产铝酸盐水泥的主要原料一、原料：矾土石灰石、工业氧化21五、高铝水泥生产控制系数控制熟料中各主要矿物的含量1、铝酸盐硬度系数Am2、铝硅比系数A/S3、铝钙比系数A/C/17:57:11五、高铝水泥生产控制系数控制熟料中各主要矿物的含量/13:1221、铝酸盐硬度系数AmAm越高CA越多CA2越少Am越小CA越小CA2越多Am＝1只有CA没有CA2Am＝0.5只有CA2没有CA生产普通高铝水泥时Am＝0.75快硬高强矾土水泥Am＝0.7－0.8低钙铝酸盐耐火水泥Am＝0.55－0.65/17:57:111、铝酸盐硬度系数AmAm越高CA越多CA2越少/1232、铝硅比系数A/SA/S高熟料耐火度高强度也高3、铝钙比系数A/CA/C高水泥凝结硬化慢耐火度高/17:57:112、铝硅比系数A/S/13:15:5224六、高铝水泥配料计算AmA/S选定进行配料计算重油无灰分煤煤灰按无灰分、石灰石矾土设石灰石：矾土＝x:1/17:57:11六、高铝水泥配料计算AmA/S选定进行配料计算/13:125物料CaOSiO2Al2O3Fe2O3TiO2MgO矾土C1S1A1F1T1M1石灰石C2S2A2F2T2M2生料C0S0A0F0T0M0熟料CSAFTM/17:57:11物料CaOSiO2Al2O3Fe2O3TiO2MgO矾土C126七、高铝水泥的性质和应用一、性质1.质量密度、体积密度、表观密度3200-3250kg/m31000-1300kg/m31600-2000kg/m32.细度比表面积不小于240m2/kg或0.080mm筛余不大于10%。3.凝结时间初凝40min终凝10h4.强度(3d)强度发展迅速，放热量大，低温也能很好硬化，当高于30℃养护，强度剧烈下降。影响因素：温度、水灰比，海水或含CaCl2强度危害，掺加石灰石或粉煤灰，可缓和晶型转化湿度/17:57:11七、高铝水泥的性质和应用一、性质/13:15:5227表7—2铝酸盐水泥的凝结时间

水泥类型初凝时间/min.终凝时间／hCA--50CA--70CA--80不早于30不迟于6CA--60不早于60不迟于18表7—3铝酸盐水泥胶砂强度

水泥类型抗压强度/MPa抗折强度/MPa6h1d3d28d6h1d3d28dCA-50204050-3.05.56.5-CA-60-204585-2.55.010.0CA-70-2530--5.06.0-CA-80-2530--4.05.0-/17:57:11表7—2铝酸盐水泥的凝结时间水泥类型初凝时间/min.终285.水化热总量与硅酸盐水泥相近，但放热速度快6.耐蚀性耐硫酸盐和海水侵蚀性能好，当不耐碱7.耐热性铝酸盐水泥可作为耐热砂浆或耐热混凝土的胶结材料，能耐1300～1400℃高温。/17:57:115.水化热总量与硅酸盐水泥相近，但放热速度快/13:15:29铝酸盐水泥的性能早强耐热军事工程紧急抢修严寒冬季施工耐热混凝土窑炉内衬自应力水泥和膨胀水泥/17:57:11铝酸盐水泥的性能早强耐热/13:15:5230二、应用1.紧急抢修、抢建工程和需要早期强度的工程2.适用冬季及低温施工3.适用制作耐热和隔热混凝土及砂浆4.适用于含硫酸盐的地下水、矿物水侵蚀的工程5.适用于油井和气井工程6.制成膨胀水泥和自应力水泥不适于于：1.长期承重的结构工程－晶体转变引起的强度倒缩；2.大体积工程－温度过高引起强度倒缩。3.和硅酸盐水泥混用/17:57:11二、应用1.紧急抢修、抢建工程和需要早期强度的工程/13:131品种：高铝水泥－65Al2O3含量在65%CA2含量增加，少量CA6与高铝水泥相比，凝结时间较慢，早期强度较低，但耐火度较高高铝水泥－65标号525625高强高铝水泥－65标号725825925/17:57:11品种：高铝水泥－65Al2O3含量在65%CA2含量增加32Secar71水泥简介及使用特性纯铝酸钙水泥生产厂商：LafargeAluminates(Kernos)生产原料：工业氧化铝+石灰石生产方法：竖窑或电炉熔融用途：不定形耐火材料（耐火混凝土）/17:57:11Secar71水泥简介及使用特性纯铝酸钙水泥/13:15:33Secar71水泥的基本技术参数典型值代表的是产品的一般波动范围保证值为质量保证书上的数值。它们是建立在ISO3951标准之上，质量的可接受水平为2.5%. 化学成分Fineness细度/17:57:11Secar71水泥的基本技术参数化学成分Fineness34Secar71水泥的基本技术参数:EN196砂浆检验典型值代表的是产品的一般波动范围

保证值为质量保证书上的数值。它们是建立在ISO3951标准之上，质量的可接受水平为2.5%.

流动值

凝结时间常温耐压强度EN196砂浆组成:水泥：450g；国际标准砂：1350g;水：225g；水灰比=0。5/17:57:11Secar71水泥的基本技术参数:EN196砂浆35Secar71的粒度分布粒度分布曲线6034122,51,5D90D75D50D25D10/17:57:11Secar71的粒度分布粒度分布曲线60D90/13:136水泥的比表面积对浇注料强度发展的影响试验配方:硬质耐火粘土骨料75%/，水泥25%，温度

20ᆺC/17:57:11水泥的比表面积对浇注料强度发展的影响试验配方:硬质耐火粘土37

耐火浇注料根据CaO含量和施工方式的不同分类CaO含量配方原则CAC水泥Filler微粉Additive添加剂Aggregate耐火骨料5432,5210水泥结合浇注料超低水泥浇注料低水泥浇注料中等水泥浇注料反絮凝体系施工方式Selfflow自流浇注Rodding捣打Vibration振动Gunningdry/wet干法/湿法喷涂/17:57:11耐火浇注料根据CaO含量和施工方式的不同分类CaO含量配38传统的中等水泥浇注料反絮凝浇注料从应用角度的技术定位震动浇注，自流浇注以及湿法喷涂2%addition5%水泥加入量8%水泥加入量MCCLCC浇注料中CaO含量0,5% 1%1,5%2%2,5%3%ULCC8-20%的水泥加入量传统的干法喷涂/17:57:11传统的中等从应用角度的技术定位震动浇注，自流浇注以及湿法喷涂39提高高温性能

降低SiO2含量 高温相为CA6提高高温性能

降低CaO含量高温相为A3S2莫来石相从浇注料产品的矿物相组成的角度定位C=CaOA=Al2O3S=SiO2C-A-S标准低水泥浇注料C-AA-SSecar71<3%加入量Secar71>5%加入量纯氧化铝低水泥浇注料超低水泥浇注料Secar71在两种体系中均可以表现出优良性能/17:57:11从浇注料产品的矿物相组成的角度定位C=CaOA=A407.2快硬高强铝酸盐水泥熟料＋石膏初凝时间>25min终凝≤3h标号：625725825925早期强度高，后期强度增加/17:57:117.2快硬高强铝酸盐水泥熟料＋石膏/13:15:52417.3特快硬调凝铝酸盐水泥CA为主的熟料，石膏和促硬剂初凝2min终凝10min强度标号：以2h抗压强度确定225抢修抢建堵漏喷射、低温施工/17:57:117.3特快硬调凝铝酸盐水泥CA为主的熟料，石膏和促硬剂/1427.4快硬氟铝酸盐水泥

以矾土、石灰石、萤石（或再加石膏）经配料煅烧得到的以氟铝酸钙（C11A7·CaF2）为主要矿物的熟料，再与石膏一起磨细而成的水泥为快硬氟铝酸盐水泥。/17:57:117.4快硬氟铝酸盐水泥以矾土、石灰石、萤石（或再加石431、快硬氟铝酸盐水泥矿物组成

主要矿物为氟铝酸钙、阿利特、贝利特和铁铝酸钙固溶体。2、快硬氟铝酸盐水泥配料

先设计水泥熟料的矿物组成，然后计算出熟料的化学成分，再用试配法进行配料。/17:57:111、快硬氟铝酸盐水泥矿物组成/13:15:5244

3、快硬氟铝酸盐水泥生产工艺

烧成温度一般控制在1250～1350℃，火焰温度控制在1350～1400℃，温度过高，易结大块，易结圈；温度过低，容易产生生烧。熟料要求急冷。水泥粉磨细度要求较高，一般比表面积控制在500～600m2/kg。

4、快硬氟铝酸盐水泥性能与用途

快硬氟铝酸盐水泥凝结很快，硬化很快。快硬氟铝酸盐水泥可用于抢修工程，用作喷锚用的喷射水泥。由于其水化产物钙矾石在高温迅速脱水分解，它可用作铸造业用的型砂水泥。

/17:57:113、快硬氟铝酸盐水泥生产工艺/13:15:52457.5快硬铁铝酸盐水泥

以适当成分的生料，经煅烧所得以铁相、无水硫铝酸钙和硅酸钙为主要矿物的熟料，加入适量石灰石和石膏，磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料。

项目技术要求比表面积（m2/kg）不小于380凝结时间（min）初凝不早于25终凝不迟于180游离氧化钙（%）

不大于0.4/17:57:117.5快硬铁铝酸盐水泥以适当成分的生料，经煅烧所46

2、快硬铁铝酸盐水泥生产工艺

（1）熟料的化学成分及矿物组成主要化学成分分为CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2、SO3，主要矿物为C4A3、β-C2S、C4AF。（2）原料、燃料配料采用三组分配料：石灰石、铁矾土、石膏。（3）煅烧煅烧设备为回转窑。烧成温度一般为1250～1350℃，。（4）粉磨在水泥粉磨过程中，比表面积应控制在350m2/kg以上，一般为350～400m2/kg的范围。

/17:57:112、快硬铁铝酸盐水泥生产工艺/13:15:52473、快硬铁铝酸盐水泥的特性和用途（1）早强高强。

（2）抗冻性。（3）耐蚀性能好。

（4）高抗渗性能。快硬铁铝酸盐水泥适合于冬季施工工程、抢修工程、配制喷射混凝土及生产预制构件等。/17:57:113、快硬铁铝酸盐水泥的特性和用途/13:15:52488.2快硬硫铝酸盐水泥以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏和0～10%的石灰石，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，代号R·SAC。快硬硫铝酸盐水泥的标号以3d抗压强度表示，分425、525、625、725四个标号。

/17:57:118.2快硬硫铝酸盐水泥以适当成分的生料，经煅烧所49

2、快硬硫铝酸盐水泥生产工艺

◆原料。铝质原料（矾土）、石灰质原料（石灰石）和石膏。要求石灰石中CaO＞52%。MgO＜1.5%；矾土中Al2O350%～65%，SiO2＜25%；二水石膏SO3＞38%，MgO＜3%，也可以使用相应质量的无水石膏。/17:57:112、快硬硫铝酸盐水泥生产工艺/13:15:5250

◆熟料的