第10章 硅酸鹽水泥的制成 特性水泥和專用水泥-1

第10章水泥第5節(jié)

硅酸鹽水泥的制成第6節(jié)特性水泥和專用水泥硅酸鹽水泥的生產(chǎn)技術(shù)概述緒論特性水泥和專用水泥本章內(nèi)容硅酸鹽水泥熟料及其煅燒硅酸鹽水泥的制成硅酸鹽水泥的水化和硬化硅酸鹽水泥生料及其制備水泥混合材料硅酸鹽水泥的制成影響水泥粉磨產(chǎn)、質(zhì)量的因素本講內(nèi)容石灰石硅酸鹽水泥水泥粉磨工藝過程水泥的存儲與均化通用硅酸鹽水泥快硬和特快硬水泥特性水泥和專用水泥裝飾水泥膨脹和自應(yīng)力水泥油井水泥砌筑水泥抗硫酸鹽、中低熱及道路水泥硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料混合料礦渣礦渣硅酸鹽水泥石灰石石灰石硅酸鹽水泥火山灰火山灰硅酸鹽水泥粉煤灰粉煤灰硅酸鹽水泥第5節(jié)硅酸鹽水泥的制成5.1水泥混合材料混合料活性混合材料爐渣火山灰粉煤灰非活性混合材料具有火山灰性或潛在的水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的礦物質(zhì)材料主要起填充作用而又不損害水泥性能的礦物質(zhì)材料，包括活性指標(biāo)達(dá)不到活性材料要求的礦渣、火山灰、粉煤灰等火山灰性：一種材料磨成細(xì)粉，單獨不具有水硬性，但在常溫下與石灰一起和水后能形成具有水硬性化合物的性能一、?；郀t礦渣

高爐冶煉生鐵時，所得以硅酸鈣和鋁酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒后，即為?；郀t礦渣。天然二、火山灰質(zhì)混合材料

凡天然或人工的以氧化硅、氧化鋁為主要成分的礦物質(zhì)材料，本身磨細(xì)加水拌和并不硬化，但與石灰混合后，再加水拌和，則不但能在空氣中硬化，而且還能在水中硬化，成為火山灰質(zhì)混合材料?；鹕交夷?guī)r沸石巖浮石硅藻土（石）人工煤矸石燒頁巖燒粘土煤渣硅質(zhì)渣三、粉煤灰粉煤灰從煤粉爐煙道中收集的粉末稱為粉煤灰。F類：由無煙煤或煙煤煅燒收集的粉煤灰C類：由褐煤或次煙煤煅燒收集的粉煤灰水泥混合材料硅酸鹽水泥的制成影響水泥粉磨產(chǎn)、質(zhì)量的因素石灰石硅酸鹽水泥水泥粉磨的工藝過程水泥的存儲與均化通用硅酸鹽水泥5.2通用硅酸鹽水泥定義：

以硅酸鹽水泥熟料和適量的石膏及規(guī)定的混合材料制成的水硬性膠凝材料稱為通用硅酸鹽水泥。礦渣硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥火山灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥通用硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥一、定義及分類1、硅酸鹽水泥2、普通硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料、小于或等于5%的石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。不摻加混合材料的稱I型硅酸鹽水泥，代號P.I；摻加混合材料的稱Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號P.Ⅱ。凡由硅酸鹽水泥熟料、大于5%且小于或等于20%的混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥（簡稱普通水泥），代號P.O。

摻活性混合材料時，最大摻量不得超過20%，其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量8%的非活性混合材料來代替。3、礦渣硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和高爐礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為礦渣硅酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥）。礦渣硅酸鹽水泥分為A型和B型。A型礦渣水泥中高爐礦渣摻加量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為大于20%且小于或等于50%，代號P.S.A；B型礦渣水泥中高爐礦渣摻加量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為大于50%且小于或等于70%，代號P.S.B。

礦渣水泥中的礦渣應(yīng)符合GBlT203或GB/T18046的技術(shù)要求，其中允許用不超過水泥質(zhì)量8%的其他活性混合材料、非活性混合材料或窯灰中的任何一種材料代替。5、粉煤灰硅酸鹽水泥4、火山灰硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（簡稱火山灰水泥），代號P.P。水泥中火山灰質(zhì)混合材料應(yīng)符合GB/T2847的要求，摻加量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為大于20%且小于或等于40%。凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥），代號P.F。水泥中粉煤灰應(yīng)符合GB/T1596的要求，摻加量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為大于20%且小于或等于40%。6、復(fù)合硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡稱復(fù)合水泥）。水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計為大于20%且小于或等于50%。水泥中允許用不超過8%的符合JC/T742要求的窯灰代替部分混合材料；摻礦渣時混合材料摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)。1、熟料以適當(dāng)成分的生料，燒至部分熔融，所制得以硅酸鈣成分為主的產(chǎn)物稱為硅酸鹽水泥熟料。二、通用硅酸鹽水泥的組分2、石膏調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間和提高水泥的強度，一般用作緩凝劑。滿足GB5483。3、活性混合料符合GB1596的粉煤灰；GB2847的火山灰；符合GB203的爐渣。4、非活性混合料活性指標(biāo)符合GB1596，GB2847，GB203，Al2O3≤2.5%。5、窯灰回轉(zhuǎn)窯粉塵品質(zhì)指標(biāo)符合JC/T742。6、助磨劑<0.5%，符合JC/T667三、通用硅酸鹽水泥的強度等級硅酸鹽水泥的強度等級

42.5、42.5R、52.5，52.5R，62.5，625R普通硅酸鹽水泥的強度等級42.5、42.5R、52.5，52.5R，礦渣、火山灰質(zhì)、粉煤灰、復(fù)合硅酸鹽水泥的強度等級32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5，52.5R*R：快硬型

四、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)1、化學(xué)指標(biāo)2、堿含量堿含量按Na2O+0.658K2O計算值表示。水泥中堿含量應(yīng)不大于0.6%，或供需雙方協(xié)商。3、物理指標(biāo)(1)凝結(jié)時間硅酸鹽水泥初凝時間不小于45min，終凝時間不大于390min。普通、礦渣、火山灰質(zhì)、粉煤灰和復(fù)合硅酸鹽水泥初凝時間不小于45min，終凝時間不大于600min。(2)安定性用沸煮法檢驗必須合格。(3)強度(4)細(xì)度（選擇性指標(biāo)）硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥比表面積不小于300m2/Kg復(fù)合硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥80m方孔篩篩余不大于10%或45m方孔篩篩余不大于30%水泥混合材料硅酸鹽水泥的制成影響水泥粉磨產(chǎn)、質(zhì)量的因素石灰石硅酸鹽水泥水泥粉磨的工藝過程水泥的存儲與均化通用硅酸鹽水泥5.3石灰石硅酸鹽水泥石灰石硅酸鹽水泥10~25%石灰石硅酸鹽水泥熟料適量石膏代號：P·L石灰石硅酸鹽水泥的強度等級分為32.5、32.5R、42.5、42.5R生產(chǎn)和使用較少，未列入通用硅酸鹽水泥范圍石灰石硅酸鹽水泥技術(shù)要求水泥熟料中氧化鎂含量不得超過5.%，但如果蒸壓安定性合格，含量允許放寬到6.0%。（1）氧化鎂（4）凝結(jié)時間初凝時間不小于45min，終凝時間不大于10h。(2)三氧化硫水泥中三氧化硫含量不得超過3.5%。（5）安定性用沸煮法檢驗必須合格。（3）比表面積水泥比表面積不小于300m2/Kg（7）堿堿含量按Na2O+0.658K2O計算值表示。若使用活性骨料，需要限制水泥中堿含量，由供需雙方協(xié)商。（6）強度水泥混合材料硅酸鹽水泥的制成影響水泥粉磨產(chǎn)、質(zhì)量的因素石灰石硅酸鹽水泥水泥粉磨的工藝過程水泥的存儲與均化通用硅酸鹽水泥5.4、水泥粉磨的工藝過程1、開路系統(tǒng)2、閉路系統(tǒng)粉碎作業(yè)與分級組合使用，可控制粒度大小和分布，提高粉碎效率，降低能耗?！獰o分級的粉碎作業(yè)——有分級的粉碎作業(yè)粉磨料倉粉磨分級料倉粒度符合要求粒度不符合要求5.5影響水泥粉末產(chǎn)量、質(zhì)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，是影響磨機(jī)產(chǎn)量的主要因素之一。入磨粒度小，可顯著提高磨機(jī)產(chǎn)量，降低電耗。入磨物料水分對于磨機(jī)粉磨效率影響很大。當(dāng)入磨物料平均水分較大時，磨內(nèi)會產(chǎn)生細(xì)粉粘附在研磨體和襯板上，并容易堵塞隔倉板的篦縫，阻礙物料和氣流流動，使粉磨效率降低。但是物料過于干燥也沒必要，因為保持入磨物料中含少量水分，可以降低磨內(nèi)溫度，有利于減少靜電效應(yīng)，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%為宜。3、入磨物料的易磨性4、入磨物料的溫度不同組成的熟料易磨性差別較大。熟料中C3S含量增加時，則熟料易磨性好，易于粉磨。當(dāng)熟料中C2S和C4AF含量增加時，易磨性就差。水泥熟料的易磨性還與煅燒情況有關(guān)，如過燒料或黃心熟料，易磨性較差?？炖涞氖炝弦啄?。磨制水泥時，摻人的混合材種類和含量不同，易磨性也不同。入磨熟料溫度對磨機(jī)產(chǎn)量和水泥質(zhì)量都有影響。人磨物料溫度過高，磨內(nèi)溫度則高，易產(chǎn)生水泥粉粘附在研磨體表面，即包球現(xiàn)象，影響磨機(jī)的粉磨效率。磨內(nèi)溫度過高還會引起石膏脫水成半水石膏，甚至產(chǎn)生少量無水石膏，使水泥產(chǎn)生假凝，影響水泥的質(zhì)量。5、產(chǎn)品細(xì)度6、磨機(jī)通風(fēng)粉磨的物料要求細(xì)度越細(xì)，物料在磨內(nèi)停留時間就越長。為使磨內(nèi)物料充分粉磨，達(dá)到要求細(xì)度，就必須減少物料喂入量，以降低物料在磨內(nèi)流速；另一方面，要求細(xì)度越細(xì)，磨內(nèi)產(chǎn)生細(xì)粉越多，緩沖作用越大，粘附現(xiàn)象也較嚴(yán)重，這些都會使磨機(jī)的產(chǎn)量降低。因此，在滿足水泥品種、標(biāo)號、原料的性質(zhì)和要求的前提下，要確定經(jīng)濟(jì)合理的粉磨細(xì)度指標(biāo)。加強磨機(jī)通風(fēng)，可將磨內(nèi)微粉及時排出，減少過粉碎現(xiàn)象和緩沖作用，從而可提高粉磨效率；另外加強磨內(nèi)通風(fēng)，能及時排出磨內(nèi)的水蒸氣，減少粘附現(xiàn)象，防止隔倉板篦孔堵塞；加強磨內(nèi)通風(fēng)還可以降低磨內(nèi)溫度，防止磨頭冒灰，改善環(huán)境衛(wèi)生，減少設(shè)備磨損。7、分級效率與循環(huán)負(fù)荷率閉路粉磨系統(tǒng)選粉機(jī)的分級（選粉）效率的高低對磨機(jī)產(chǎn)量影響很大。選粉機(jī)的作用一定要與磨機(jī)的粉磨能力與循環(huán)負(fù)荷率相配合，才能提高磨機(jī)的產(chǎn)量。循環(huán)負(fù)荷率是指在閉路粉磨系統(tǒng)中，出磨機(jī)的物料在進(jìn)入選粉機(jī)后分選為合格的產(chǎn)品和需要返回磨機(jī)重新粉磨的粗粉（回磨粉），在穩(wěn)定操作后，回磨粉量保持穩(wěn)定。這個穩(wěn)定的回磨粉質(zhì)量稱為閉路粉磨系統(tǒng)的循環(huán)量。循環(huán)量與產(chǎn)品質(zhì)量之比稱為循環(huán)負(fù)荷率。循環(huán)負(fù)荷率愈大，進(jìn)入磨機(jī)的物料總量也愈大，物料由喂料端向出料端的運動速度也增大，縮短了物料在磨內(nèi)的被粉磨時間，大大減少了過粉磨現(xiàn)象，對提高磨機(jī)產(chǎn)量有好處。但如果循環(huán)負(fù)荷率過大，不但要增大出磨物料提升設(shè)備的負(fù)荷，而且會使選粉機(jī)的分級效率降低太多，所以一般將循環(huán)負(fù)荷率和分級效率控制在一定范圍內(nèi)。8、球料比及磨內(nèi)物料流速球料比是指磨內(nèi)研磨體的質(zhì)量與物料質(zhì)量之比。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，對正常生產(chǎn)的磨機(jī)停磨檢查，第一倉鋼球大部分應(yīng)露出料面半個球為宜。在第二倉，研磨體應(yīng)埋于物料下面1-2cm。磨內(nèi)物料流速是影響產(chǎn)質(zhì)量、能耗的重要因素。磨內(nèi)物料流速太快，容易跑粗料，難以保證產(chǎn)品細(xì)度；若流速太慢，易產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象，增加粉磨阻力，降低粉磨效率?？煊埠吞乜煊菜嗟?節(jié)特性水泥和專用水泥裝飾水泥膨脹和自應(yīng)力水泥油井水泥砌筑水泥抗硫酸鹽、中低熱及道路水泥6.1快硬和特快硬水泥1、定義凡以硅酸鹽水泥熟料、適量的石膏磨細(xì)制成的以3天抗壓強度表示的水硬性膠凝材料，稱為快硬硅酸鹽水泥。一、快硬硅酸鹽水泥2、技術(shù)要求a.提高C3S(50-60％)和C3A(8-14％)含量或只提高C3S(50-60％)含量。b.生料細(xì)度要求80m方孔篩篩余小于5%，比表面積控制在330-450m2/Kgc.適當(dāng)增加石膏含量，以利于水泥強度的發(fā)展。3、特點水化熱高、細(xì)度大、抗凍性抗?jié)B性好，早期收縮較大。1、定義以適當(dāng)成分的生料，經(jīng)煅燒所得以無水硫酸鋁鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的水泥熟料與石灰石、適量石膏共同磨細(xì)而成的，具有早期強度高的水硬性膠凝材料。二、快硬硫鋁酸鹽水泥2、技術(shù)要求a.C4A3?為36-44％、C2S為23-34％、C2F為10-27％、CaSO4為4-17%；b.熟料煅燒溫度不宜超過1400℃；c.改變石膏摻量，可制得快硬不收縮、微膨脹、膨脹和自應(yīng)力水泥。3、特點早期強度高，長期強度穩(wěn)定，低溫硬化性能好，水泥石致密，抗硫酸鹽性能好，抗凍性和抗?jié)B性好。1、定義采用礬土、石灰石、螢石(或加石膏)經(jīng)配料煅燒得到以氟鋁酸鈣(C11A7.CaF2)為主要礦物的熟料，再與石膏一起磨細(xì)而成的水泥。三、快硬氟鋁酸鹽水泥2、技術(shù)要求a.熟料煅燒溫度控制在1250-1350℃，熟料快速冷卻；b.比表面積控制在500-600m2/Kg；c.初凝時間僅幾分鐘，終凝時間不超過半小時。5-10min就可硬化，2~3h后抗壓強度可達(dá)20MPa；3、特點硬化極快，早期強度高。1、定義短時間就能發(fā)揮很高強度的水泥。四、特快硬水泥2、技術(shù)要求a.配料上，石灰飽和率更高，同時摻入少量CaF2、CaSO4、TiO2、BaO、P2O5、MnO、Cr2O3等；b.很高的比表面積，500-700m2/Kg；3、特點水化快、凝結(jié)快、抗壓強度特別是早期抗壓強度高。舉例日本的OnedayCement，英國的Swiftcrete水泥和德國的Dreifach水泥。我國目前尚無特快硬硅酸鹽水泥，只有特快硬調(diào)凝鋁酸鹽水泥。1、定義以鋁酸鈣為主的鋁酸鹽水泥熟料磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料。五、鋁酸鹽水泥2、技術(shù)指標(biāo)CA-5050%≤Al2O3<60%CA-6060%≤Al2O3<68%CA-6868%≤Al2O3<77%CA-7777%≤Al2O33、特點強度發(fā)展特別迅速，低溫下能很好硬化。使用時溫度不能超過30℃，不能以蒸汽養(yǎng)護(hù)，但是硬化后有一定的耐高溫性。6.2抗硫酸、中低熱及道路水泥一、抗硫酸鹽水泥1、中抗硫酸鹽水泥以特定礦物組成的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有抵抗中等濃度硫酸根離子侵蝕的水硬性膠凝材料，簡稱中抗硫酸鹽水泥，代號P.MSR2、高抗硫酸鹽水泥以特定礦物組成的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有抵抗較高濃度硫酸根離子侵蝕的水硬性膠凝材料，簡稱高抗硫酸鹽水泥，代號P.HSR產(chǎn)生原因二、中低熱水泥水化放熱采用低放熱量和低放熱速率的水泥內(nèi)部溫度達(dá)到60℃導(dǎo)熱率低產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致微裂縫，混凝土性能降低中低熱水泥中熱硅酸鹽水泥低熱礦渣硅酸鹽水泥低熱硅酸鹽水泥合理的熟料礦物組成合適的粉磨細(xì)度合適的摻入混合材料降低水泥的水化熱和放熱速率的措施三、道路水泥1、定義由較高鐵鋁酸四鈣(C4AF)含量的的硅酸鹽水泥熟料、0-10%活性混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥，簡稱道路水泥。2、技術(shù)要求耐磨性好、收縮小、抗凍性好、抗沖擊性好，有較高的抗折強度和良好的耐久性。6.3膨脹和自應(yīng)力水泥水泥硬化產(chǎn)生0.2-0.35%的體積收縮膨脹水泥混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫強度降低，抗?jié)B性和抗凍性下降鋼筋受拉伸長混凝土處于受壓狀態(tài)，“自應(yīng)力”膨脹水泥無收縮快硬硅酸鹽水泥自應(yīng)力硅酸鹽水泥自應(yīng)力鋁酸鹽水泥膨脹和自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥膨脹和自應(yīng)力鐵鋁酸鹽水泥6.4油井水泥我國將普通油井水泥分為9個級別、三個類型。（1）A、B、C、D、E、F級油井水泥是由水硬性硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，加入適量的石膏和助磨劑，磨細(xì)制成的產(chǎn)品。在粉磨混合D、E、F級水泥的過程中，允許摻加適量的促凝劑。（2）G、H級油井水泥是有水硬性硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，加入適量的石膏和水，磨細(xì)制成的產(chǎn)品，在混磨與混合過程中，不允許摻加任何其他外加劑。（3）J級油井水泥由水硬性硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，加入適量的硅質(zhì)材料和石膏，磨細(xì)制成的產(chǎn)品。

我國油井水泥分為A、B、C、D、E、F、G、H、J九個級別，包括普通型、中等抗硫酸鹽型和高抗硫酸鹽型三類。

（1）A級油井水泥

無特殊性能要求時，適應(yīng)于自地面至1830m井深的注水泥。僅有普通型。（2