水泥材料學(xué)51特種水泥定義種類課件

第5章特性水泥特性水泥定義和特點(diǎn)具有特殊性能：快凝、快硬、耐火等滿足特殊用途：搶修工程、裝飾工程等包括了三個(gè)系列特性水泥1、快硬高強(qiáng)水泥2、抗硫酸鹽型硅酸鹽水泥3、油井水泥4、白色水泥5、彩色水泥6、道路水泥7、補(bǔ)償收縮水泥8、砌筑水泥9、防輻射水泥10、耐高溫水泥抗硫酸鹽型硅酸鹽水泥（1）特點(diǎn)：有較強(qiáng)的抵抗硫酸根離子腐蝕的能力、水化熱低（2）組成：硅酸鹽系列改變熟料礦物組成（降低硅酸三鈣≤50%和鋁酸三鈣含量≤5%）（3）用途：水利工程、地下工程、海港工程、隧道工程、橋梁基礎(chǔ)等油井水泥（1）特點(diǎn)：流動(dòng)性好、快凝初凝、終凝時(shí)間間隔短在高溫高壓環(huán)境中凝結(jié)硬化（2）組成：硅酸鹽系列改變礦物比例（3）用途：用于油田固井白色水泥（1）特點(diǎn)：顏色為白色，白度是重要的性能指標(biāo)（2）組成：控制Fe含量（3）用途：建筑裝飾道路水泥（1）性能特點(diǎn)：耐磨性好、抗凍性好、抗沖擊性好、收縮小、彈性好（2）組成：硅酸鹽系列水泥中增加含鐵礦物（3）用途：公路路面補(bǔ)償收縮水泥（1）特點(diǎn)：具有微膨脹性（2）組成：CSA系列（3）用途：防止混凝土開裂砌筑水泥（1）特點(diǎn)：強(qiáng)度要求不高，流動(dòng)性好（2）組成：硅酸鹽系列（3）用途：用于砌筑和抹灰耐高溫水泥（1）特點(diǎn)：耐高溫、耐腐蝕（2）組成：主要為鋁酸鹽系列另外還有磷酸鹽系列（3）用途：窯爐內(nèi)襯（電力、石化、冶金、建材）硫鋁酸鹽水泥第一系列水泥：以C3S礦物為主的各種硅酸鹽水泥。第二系列水泥：以CA礦物為主的各種鋁酸鹽水泥。第三系列水泥：以C4A3?礦物為主的各種硫鋁酸鹽水泥。20世紀(jì)70年代初，中國發(fā)明了普通硫鋁酸鹽水泥水泥的種類從無水硫鋁酸鈣C4A3?復(fù)合礦物研究中已開發(fā)出硫鋁酸鹽水泥系列。這個(gè)系列包括普通硫鋁酸鹽水泥和高鐵硫鋁酸鹽水泥（又稱鐵硫酸鹽水泥）。硫鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝完全一樣，區(qū)別僅在于兩者的鐵相礦物含量高低不同。

硫鋁酸鹽水泥的種類快硬鐵鋁酸鹽水泥R·FAC高強(qiáng)鐵鋁酸鹽水泥H·FAC膨脹鐵鋁酸鹽水泥E·FAC自應(yīng)力鐵鋁酸鹽水泥S·FAC高鐵硫鋁酸鹽水泥快硬硫鋁酸鹽水泥R·SAC高強(qiáng)硫鋁酸鹽水泥H·SAC膨脹硫鋁酸鹽水泥E·SAC自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥S·SAC低堿度快硬硫鋁酸鹽水泥普通硫鋁酸鹽水泥我國硫鋁酸鹽水泥應(yīng)用市場用量及品種硫鋁酸鹽水泥的原燃材料原材料：鋁質(zhì)原料（主要提供Al2O3，也提供SiO2和Fe2O3）石灰質(zhì)原料（主要提供CaO）硫系原料（主要提供SO3）燃料：煙煤原料和燃料要求礬土：Al2O3＞60%，SiO2

＜15%石灰石：CaO＞50%，SiO2＜3.5%二水石膏：SO3＞38%。硬石膏：SO3＞38%工業(yè)煙煤：發(fā)熱量＞23826kJ/kg，灰分＜3.5%，揮發(fā)分＞25%原料總有害成分：R2O＜0.5%硫鋁酸鹽水泥熟料礦物組成相圖鋁硫比P：表示熟料中氧化鋁含量與三氧化硫含量之比，反映了形成C4A3?的氧化鋁與三氧化硫的適當(dāng)比例。一般控制P＜3.86.

鋁硅比N：表示熟料中氧化鋁含量與氧化硅含量值比，也反映了熟料中C4A3?

、C2S的比例。一般控制N＞3。

CaO的配入量：在硫鋁酸鹽水泥中，形成熟料礦物所需要的CaO是按照不足來設(shè)計(jì)的，因?yàn)槿绻鸆aO的配入量過多，超出形成熟料礦物所需要的量，將會(huì)形成f-CaO,從而造成熟料的急凝、強(qiáng)度低；同時(shí)，高鈣條件下，C4A3?的水化速度會(huì)大大加快。

SO3的配入量：在硫鋁酸鹽水泥中，形成熟料礦物所需要SO3的量按照過足來設(shè)計(jì)的，由于在硫鋁酸鹽水泥熟料煅燒過程中，SO3總會(huì)有所揮發(fā)，如果SO3配入量不足，將會(huì)直接影響C4A3?的形成。在配料計(jì)算中SO3應(yīng)過量10%左右。硫鋁酸鹽水泥的配料原則硅酸二鈣2CaO?SiO2四種晶型形貌：不規(guī)則圓形，細(xì)小、破碎（工業(yè)熟料）尺寸：5~10μm鐵相4CaO·Al2O3·Fe2O32CaO·Fe2O3~6CaO·2Al2O3·Fe2O3固溶體斜方晶系，棱柱狀形成：2CaO·Fe2O3礦物隨溫度的升高，不斷固溶各類鋁酸鈣礦物少量礦物游離石膏（游離CaSO4）方鎂石（MgO）鈣鈦礦（CaO·TiO2）煅燒不正?；蚺淞喜划?dāng)時(shí)：鈣黃長石（2CaO·Al2O3·SiO2）硫硅酸鈣（4CaO·SiO2·CaSO4）游離石灰（游離CaO）硫鋁酸鹽水泥熟料微觀形貌水泥名稱熟料礦物組成w%普通硫鋁酸鹽水泥C4A3?C2SC4AF55-758-373-10高鐵硫鋁酸鹽水泥C4A3?C3AC6AF233-6314-3715-35鋁酸鹽水泥CAC2AC2AS40-4515-3020-36硅酸鹽水泥C3SC2SC3AC4AF42-6015-355-1410-16不同水泥熟料的礦物組成各種水泥熟料化學(xué)成分w%水泥名稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOSO3普通硫鋁酸鹽水泥熟料3-1330-381-338-458-15高鐵硫鋁酸鹽水泥熟料5-1325-355-1343-507-12鋁酸鹽水泥熟料＜1050-58＜332-36硅酸鹽水泥熟料21-254-82-464-67室溫-300℃：原料脫水干燥300-450℃：Ⅲ型無水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)棰蛐蜔o水石膏。450-600℃：礬土的水鋁石分解，形成α-Al2O3,物料總同時(shí)出現(xiàn)α-SiO2及Fe2O3。850-900℃：碳酸鈣分解，產(chǎn)生CaO,隨溫度升高分解反應(yīng)加快。950℃以上：C4A3?和C2AS開始形成。1050℃：C4A3?和C2AS增加，石灰吸收率達(dá)到1/2左右。生料中的α-Al2O3,α-SiO2、CaSO4和CaO的含量迅速減少。熟料的形成過程1150℃：出現(xiàn)β-C2S，石灰吸收率達(dá)到2/3.1250℃：

C4A3?繼續(xù)增加，C2AS消失，同時(shí)出現(xiàn)2C2S·CaSO4。除此之外，其它組分消失。物料主要礦物組成為：C4A3?,C2S,2C2S·CaSO4,f-CaSO4和少量鐵相(C6AF2)1300℃：2C2S·CaSO4消失。熟料主要礦物為：C4A3?,β-C2S,α′-C2S,鐵相及CaSO41300-1400℃：礦物無明顯變化。1400℃以上：C4A3?和CaSO4開始分解，熟料出現(xiàn)融塊。硫鋁酸鹽水泥熟料的燒成溫度為：(1350±50)℃。此時(shí)不但熟料形成反應(yīng)已經(jīng)完成，而且燒結(jié)情況也比較好。a.石膏在形成硫鋁酸鹽水泥熟料中的作用：導(dǎo)向化合和穩(wěn)定礦物

導(dǎo)向化合：石膏不僅能使最終產(chǎn)物中CA改變?yōu)镃4A3?，并使無活性的C2AS改變?yōu)镃4A3?和C2S。

穩(wěn)定礦物：阻止在高溫冷卻過程中發(fā)生向惰性的γ-C2S的晶型轉(zhuǎn)變

b.石膏在形成硫鋁酸鹽水泥中的作用：跟硅酸鹽水泥中的作用一樣，起到緩凝作用。石膏的作用導(dǎo)向作用鋁酸鹽水泥熟料形成反應(yīng)無活性引入石膏后的反應(yīng)反應(yīng)高活性硫鋁酸鹽水泥的水化主要水化產(chǎn)物：水化硫鋁酸鈣（Aft、AFm)鋁膠鐵膠水化硅酸鈣凝膠C4A3?水化—早期水化活性高試樣水灰比抗壓強(qiáng)度/MPa6h1d3d7d14d60d凈漿0.3915.336.640.530.734.634.6鐵相的水化---6CaO·2Al2O3·Fe2O3-?-

4CaO·Al2O3·Fe2O3——6CaO·Al2O3·2Fe2O3-??-4CaO·Al2O3·Fe2O3

A硫鋁酸鹽水泥熟料的相對(duì)密度比硅酸鹽水泥熟料低，一班波動(dòng)在2.87-2.92之間。B硫鋁酸鹽水泥水化產(chǎn)物主要由鈣礬石、鋁膠和鐵膠等組成。C硫鋁酸鹽水泥的初凝時(shí)間比硅酸鹽水泥快的多，一般在30-50min波動(dòng)，終凝在40-90min波動(dòng)D硫鋁酸鹽水泥總水化熱并不比硅酸鹽水泥總水化熱高，約45-50kJ/g，但是集中在8-48h釋放。硫鋁酸鹽水泥的技術(shù)性能

E硫鋁酸鹽水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)與硅酸鹽水泥的孔隙結(jié)構(gòu)有明顯差別：總孔隙率低＜15%；平均孔徑小，絕大部分孔徑小于30nm。最可級(jí)孔徑（1：1砂漿）為小于2.5nm，而且1.8nm左右的孔占很大的比例；孔的形狀多為墨水瓶孔。這樣的孔結(jié)構(gòu)是形成硫鋁酸鹽水泥抗?jié)B、抗凍、抗腐蝕、干縮小等優(yōu)良性能的關(guān)鍵。F硫鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥比較，水化液相堿度低。因此可以抑