第四章 水泥及其綠色化

第四章水泥及其綠色化第1頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三教學(xué)目標(biāo)⑴掌握水泥的分類；⑵熟悉硅酸鹽水泥的礦物組成，及礦物組成對(duì)水泥性能的影響；⑶熟練掌握硅酸鹽水泥等幾種通用水泥的性能特點(diǎn)及選用原則；⑷了解特性水泥和專用水泥的主要性能及使用特點(diǎn)；⑸理解掌握水泥的綠色化途徑以及綠色度評(píng)價(jià)內(nèi)容和方法。第2頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三本章內(nèi)容4.1水泥基礎(chǔ)知識(shí)4.1.1硅酸鹽水泥4.1.2水泥混合材料4.1.3其他通用水泥4.1.4專用水泥和特性水泥4.2水泥生產(chǎn)工藝4.3水泥工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題4.4水泥工業(yè)綠色化的途徑4.5水泥綠色度評(píng)價(jià)第3頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三一般土木建筑工程通常采用的如：硅酸鹽水泥；礦渣硅酸鹽水泥通用水泥適應(yīng)專門用途的水泥專用水泥如：中、低熱水泥；道路水泥；砌筑水泥具有某種性能比較突出的水泥特性水泥如：快硬硅酸鹽水泥；抗硫酸鹽水泥定義：水泥是能與水發(fā)生物理化學(xué)作用，使其由可塑性漿體硬化成堅(jiān)硬的人造石材的一種粉末狀水硬性膠凝材料。水泥按其用途和性能分為：4.1水泥基礎(chǔ)知識(shí)第4頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三通用水泥按成分不同可分為：

硅酸鹽水泥P·Ⅰ和P·Ⅱ

普通硅酸鹽水泥P·O

礦渣硅酸鹽水泥P·S

火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P·P

粉煤灰硅酸鹽鹽水泥P·F

復(fù)合硅酸鹽水泥P·C

石灰石硅酸鹽水泥P·L第5頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三定義：凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主的水泥熟料，摻入適量石膏、0～5％的石灰石或?；郀t礦渣磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，也稱波特蘭水泥。當(dāng)硅酸鹽水泥中不摻混合材料時(shí)，稱為Ⅰ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P.Ⅰ。當(dāng)硅酸鹽水泥中混合材料摻量不超過5%時(shí)，稱為Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號(hào)P.Ⅱ。4.1.1硅酸鹽水泥第6頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三硅酸三鈣(簡(jiǎn)稱C3S)——其礦物組成為3CaO·SiO2，含量約50%左右。硅酸二鈣(簡(jiǎn)稱C2S)——其礦物組成為2CaO·SiO2，含量約20%左右。鋁酸三鈣(簡(jiǎn)稱C3A)——其礦物組成為3CaO·Al2O3，含量7%～15%。鐵鋁酸四鈣(簡(jiǎn)稱C4AF)——其礦物組成為4CaO·Al2O3·Fe2O3，含量10%～18%。其它礦物組成——還含有少量的游離氧化鈣和游離氧化鎂及少量的堿(氧化鈉和氧化鉀)。它們可能對(duì)水泥的質(zhì)量及應(yīng)用帶來不利影響。

硅酸鹽水泥熟料組成第7頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三熟料礦物組成對(duì)水泥性能的影響礦物簡(jiǎn)稱礦物特性強(qiáng)度發(fā)展水化熱耐化學(xué)腐蝕能力干縮凝結(jié)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小中小大小中水化熱：在水泥硬化過程中，水泥與水作用不斷放出的熱量稱為水化熱。

第8頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三熟料礦物組成對(duì)早期強(qiáng)度及水化熱的影響：以下是A、B兩種硅酸鹽水泥熟料礦物組成百分比含量，請(qǐng)分析A、B兩種硅酸鹽水泥的早期強(qiáng)度及水化熱的差別。案例分析分析答案礦物組成C3S/％C2S/％C3A/％C4AF/％A水泥6015169B水泥47281015

第9頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三分析硅酸鹽水泥熟料礦物各具特性。

C3S在最初四個(gè)星期內(nèi)強(qiáng)度發(fā)展迅速，它實(shí)際上決定著硅酸鹽水泥四個(gè)星期以內(nèi)的強(qiáng)度；C3S的水化熱較多，其含量也最多，故它放出的熱量最多；但其耐腐蝕性較差。

C2S的硬化速度慢，在大約4個(gè)星期后才發(fā)揮其強(qiáng)度作用，約一年左右達(dá)到C3S四個(gè)星期的發(fā)揮程度；而其水化熱少；耐腐蝕性好。

C3A硬化速度最快，但強(qiáng)度低，其對(duì)硅酸鹽水泥在1～3d或稍長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)的強(qiáng)度起到一定作用；C3A的水化熱多；耐腐蝕性最差。

C4AF的硬化速度也較快，但強(qiáng)度低，其對(duì)硅酸鹽水泥的強(qiáng)度貢獻(xiàn)?。黄渌療岷湍透g性均屬中等。

A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期強(qiáng)度及水化熱都較高，故A硅酸鹽水泥的早期強(qiáng)度與水化熱高于B水泥。

第10頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三某大體積的混凝土工程，澆注兩周后拆模，發(fā)現(xiàn)擋墻有多道貫穿型的縱向裂縫，試分析其原因和防治措施。該工程使用某立窯水泥廠生產(chǎn)的42.5Ⅱ型硅酸鹽水泥，其熟料礦物組成如下：

C3S

61％

C2S

14％

C3A

14％

C4AF

11％

分析答案

案例分析第11頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三原因：由于該工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，導(dǎo)致該水泥的水化熱高，且在澆注混凝土中，混凝土的整體溫度高，以后混凝土溫度隨環(huán)境溫度下降，混凝土產(chǎn)生冷縮，造成混凝土貫穿型的縱向裂縫。

防治措施：首先，對(duì)大體積的混凝土工程宜選用低水化熱，即C3A和C3S的含量較低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需適當(dāng)控制。分析第12頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175-1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》。

⑴不溶物

Ⅰ型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過0.75%；Ⅱ型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過1.50%。

不溶物是指經(jīng)鹽酸處理后的殘?jiān)?，再以氫氧化鈉溶液處理，經(jīng)鹽酸中和過濾后所得的殘?jiān)?jīng)高溫灼燒所剩的物質(zhì)。不溶物含量高對(duì)水泥質(zhì)量有不良影響。⑵燒失量

Ⅰ型硅酸鹽水泥中燒失量不得超過3.0%，Ⅱ型硅酸鹽水泥中燒失量不得超過3.5%。燒失量是用來限制石膏和混合材中雜質(zhì)的，以保證水泥質(zhì)量。⑶氧化鎂

水泥中氧化鎂的含量不宜超過5.0%。如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗(yàn)合格，則水泥中氧化鎂的含量允許放寬到6.0%。

因氧化鎂水化生成氫氧化鎂，體積膨脹，而其水化速度慢，須以壓蒸的方法加快其水化，方可判斷其安定性。硅酸鹽水泥的技術(shù)要求第13頁，共63頁，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過3.5%。

水泥中過量的三氧化硫會(huì)與鋁酸三鈣形成較多的鈣礬石，體積膨脹，危害安定性。⑸細(xì)度

硅酸鹽水泥比表面積大于300m2/kg。

水泥顆粒過粗既不利于水泥活性的發(fā)揮，又影響了其保水成漿的性能。⑹凝結(jié)時(shí)間

硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45min，終凝時(shí)間不得遲于6h30min。

初凝為水泥加水拌合時(shí)起至標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿開始失去可塑性所需的時(shí)間；終凝為水泥加水拌和時(shí)起至標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。為使水泥混凝土和砂漿有充分的時(shí)間進(jìn)行攪拌、運(yùn)輸、澆搗和砌筑，水泥初凝時(shí)間不能過短。當(dāng)施工完成，則要求盡快硬化，具有強(qiáng)度，故終凝時(shí)間不能太長(zhǎng)。第14頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三⑺安定性

用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。

安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性。當(dāng)水泥漿體硬化過程發(fā)生了不均勻的體積變化，會(huì)導(dǎo)致水泥石膨脹開裂、翹曲，即安定性不良。安定性不良的水泥會(huì)降低建筑物質(zhì)量，甚至引起嚴(yán)重事故。引起水泥安定性不良的原因有三個(gè)：

①熟料中游離氧化鎂過多。水泥中的氧化鎂（MgO）在水泥凝結(jié)硬化后，會(huì)與水生成Mg(OH)2。該反應(yīng)比過燒的氧化鈣與水的反應(yīng)更加緩慢，且體積膨脹，會(huì)在水泥硬化幾個(gè)月后導(dǎo)致水泥石開裂。

②石膏摻量過多。當(dāng)石膏摻量過多時(shí)，水泥硬化后，在有水存在的情況下，它還會(huì)繼續(xù)與固態(tài)的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成高硫型水化硫鋁酸鈣（俗稱鈣礬石，簡(jiǎn)寫成AFt），體積約增大1.5倍，引起水泥石開裂。

③熟料中游離氧化鈣過多。水泥熟料中含有游離氧化鈣，其中部分過燒的氧化鈣CaO在水泥凝結(jié)硬化后，會(huì)緩慢與水生成Ca(OH)2。該反應(yīng)體積膨脹，使水泥石發(fā)生不均勻體積變化。因?yàn)檠趸V和三氧化硫已作定量限制，而游離氧化鈣對(duì)安定性的影響不僅與其含量有關(guān)，還與水泥的煅燒溫度有關(guān)，故難以定量。沸煮可加速氧化鈣的熟化，故需用沸煮法檢驗(yàn)水泥的體積安定性，測(cè)試方法可以用試餅法也可用雷氏法。第15頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三⑻強(qiáng)度

水泥等級(jí)按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來劃分，按水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）測(cè)定其強(qiáng)度，各強(qiáng)度等級(jí)水泥的各齡期強(qiáng)度不得低于表中數(shù)值。

強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度（MPa）抗折強(qiáng)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帶R的為早強(qiáng)型。硅酸鹽水泥各齡期的強(qiáng)度要求第16頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三⑼堿

水泥中堿含量按Na2O＋0.653K2O計(jì)算值來表示。若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中堿含量不得大于0.60%或由供需雙方商定。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175-1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》還規(guī)定：凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時(shí)間、安定性中任一項(xiàng)不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，均為廢品。凡細(xì)度、終凝時(shí)間中的任一項(xiàng)不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限量和強(qiáng)度低于商品強(qiáng)度等級(jí)的指標(biāo)時(shí)為不合格品。水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)、生產(chǎn)者名稱和出廠編號(hào)不全的也屬于不合格品。第17頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三某工地使用某廠生產(chǎn)的硅酸鹽水泥，加水拌和后，水泥漿體在短時(shí)間內(nèi)迅速凝結(jié)。后經(jīng)劇烈攪拌，水泥漿體又恢復(fù)塑性，隨后過三小時(shí)才凝結(jié)。請(qǐng)討論形成這種現(xiàn)象的原因。分析答案

案例分析第18頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三此為水泥假凝現(xiàn)象。假凝是指水泥的一種不正常的早期固化或過早變硬現(xiàn)象。假凝與快凝不同，前者放熱量甚微，且經(jīng)劇烈攪拌后漿體可恢復(fù)塑性，并達(dá)到正常凝結(jié)，對(duì)強(qiáng)度無不利影響。

假凝現(xiàn)象與很多因素有關(guān)，一般認(rèn)為主要是由于水泥粉磨時(shí)磨內(nèi)溫度較高，使二水石膏脫水成半水石膏的緣故。當(dāng)水泥拌水后，半水石膏迅速水化為二水石膏，形成針狀結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而引起漿體固化。另外，某些含堿較高的水泥，硫酸鉀與二水石膏生成鉀石膏迅速長(zhǎng)大，也會(huì)造成假凝。分析第19頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三某立窯水泥廠生產(chǎn)的普通水泥游離氧化鈣含量較高，加水拌和后初凝時(shí)間僅40min，本屬于廢品。但后放置1個(gè)月，凝結(jié)時(shí)間又恢復(fù)正常，而強(qiáng)度下降，請(qǐng)分析原因。

分析答案

案例分析第20頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三①該立窯水泥廠的普通硅酸鹽水泥中游離氧化鈣含量較高，該氧化鈣相當(dāng)部分的煅燒溫度較低。加水拌和后，水與氧化鈣迅速反應(yīng)生成氫氧化鈣，并放出水化熱，使?jié){體的溫度升高，加速了其它熟料礦物的水化速度。從而產(chǎn)生了較多的水化產(chǎn)物，形成了凝聚－結(jié)晶網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所以短時(shí)間凝結(jié)。

②水泥放置一段時(shí)間后，吸收了空氣中的水汽，大部分氧化鈣生成氫氧化鈣，或進(jìn)一步與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸鈣。故此時(shí)加入拌和水后，不會(huì)再出現(xiàn)原來的水泥漿體溫度升高、水化速度過快、凝結(jié)時(shí)間過短的現(xiàn)象。但其它水泥熟料礦物也會(huì)和空氣中的水汽反應(yīng)，部分產(chǎn)生結(jié)團(tuán)、結(jié)塊，使強(qiáng)度下降。

分析第21頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三4.1.2水泥混合材料在生產(chǎn)水泥時(shí)，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級(jí)而加到水泥中去的人工的和天然的礦物材料，稱為水泥混合材料?；钚曰旌喜牧戏腔钚曰旌喜牧细G灰第22頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三活性混合材料：具有火山灰性或潛在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的礦物質(zhì)材料。含有大量活性氧化硅（SiO2）與活性氧化鋁（Al2O3）。與水調(diào)和后，它們本身不會(huì)硬化或硬化極為緩慢，強(qiáng)度很低。但在氫氧化鈣溶液中，就會(huì)發(fā)生顯著的水化，特別是在飽和的氫氧化鈣溶液中及有石膏存在的條件下水化更快。粒化高爐礦渣：凡在高爐冶煉生鐵時(shí)，所得以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒后，即為?；郀t礦渣，簡(jiǎn)稱礦渣。粉煤灰：從煤粉爐煙道氣體中收集的粉末稱為粉煤灰?；鹕交屹|(zhì)混合材料：凡天然的或人工的以氧化硅、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，但與氣硬性的石灰混合后，再加水拌和，則不單能在空氣中硬化，而且能在水中繼續(xù)硬化的，稱為火山灰混合材料。第23頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三非活性混合材料：活性指標(biāo)低于GB1596、GB2847和GB203標(biāo)準(zhǔn)要求的粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料和?；郀t礦渣以及石灰石和砂巖。石灰石中的三氧化二鋁含量不得超過2.5%。它們與水泥成分起的化學(xué)作用很小，非活性混合材料摻入硅酸鹽水泥中起提高水泥產(chǎn)量和降低水泥強(qiáng)度等級(jí)，減少水化熱等作用，并起到降低成本及改善砂漿或混凝土和易性的作用。窯灰：從水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣中收集的粉塵。第24頁，共63頁，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，如硅酸鹽水泥。除硅酸鹽水泥外，其它通用水泥為普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥等。⑴普通硅酸鹽水泥

以硅酸鹽水泥熟料為主，加入6％～15％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(jiǎn)稱普通水泥)，代號(hào)P.O。⑵礦渣硅酸鹽水泥

由硅酸鹽水泥熟料和20％～70％的?；郀t礦渣及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，稱為礦渣硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱礦渣水泥)，代號(hào)P.S。

4.1.3其他通用水泥第25頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三⑶火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥

由硅酸鹽水泥熟料和20％～50％的火山灰質(zhì)混合材料及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱火山灰水泥)，代號(hào)P.P。⑷粉煤灰硅酸鹽水泥

由硅酸鹽水泥熟料和20％～40％的粉煤灰及適量石膏混合磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱粉煤灰水泥)，代號(hào)P.F。⑸復(fù)合硅酸鹽水泥

由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料和適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱復(fù)合水泥)，代號(hào)P.C。第26頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三要求指標(biāo)硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥P.O礦渣硅酸鹽水泥P·S

火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥P·P

粉煤灰硅酸鹽水泥P·PP·ⅠP·Ⅱ不溶物含量≤0.75％≤1.50％－燒失量≤3％≤3.5％≤5％－細(xì)度比表面積>300m2/kg80μm方孔篩的篩余量<10％終凝時(shí)間<390min<10h初凝時(shí)間>45minMgO含量水泥中MgO含量不宜超過5.0％；若水泥經(jīng)蒸壓安定性試驗(yàn)合格，MgO含量可放寬至6.0％以下。熟料中MgO含量不宜超過5.0％；若水泥經(jīng)蒸壓安定性試驗(yàn)合格，熟料中MgO含量可放寬至6.0％以下。SO3含量≤3.5％≤3.5％(礦渣水泥可放寬到≤4.0％)安定性沸煮法合格強(qiáng)度水泥強(qiáng)度等級(jí)按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來劃分，各強(qiáng)度等級(jí)水泥的各齡期強(qiáng)度不得低于一定的數(shù)值。堿含量水泥中堿含量按Na2O+0.658K2O計(jì)算值來表示。若使用活性集料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中堿含量不得大于0.60％或由供需雙方商定。幾種通用水泥的技術(shù)要求第27頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥的各齡期強(qiáng)度品種強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)度3d28d3d28d硅酸鹽水泥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頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥的各齡期強(qiáng)度強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)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頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三

硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥特性早期強(qiáng)度高；水化熱較大；抗凍性較好；耐蝕性差；干縮較小與硅酸鹽水泥基本相同早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快；水化熱較低；耐熱性好；耐蝕性較強(qiáng)；抗凍性差；干縮性較大；泌水較多早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快；水化熱較低；耐蝕性較強(qiáng)；抗抗?jié)B性好；抗凍性差；干縮性大早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度才長(zhǎng)較快；水化熱較低；耐蝕性較強(qiáng)；干縮性較??；抗裂性較高；抗凍性差適用范圍一般土建工程中鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；受反復(fù)冰凍作用的結(jié)構(gòu)；配制高強(qiáng)混凝土與硅酸鹽水泥基本相同高溫車間和有耐熱耐火要求的混凝土結(jié)構(gòu)；大體積混凝土結(jié)構(gòu)；蒸汽養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件；有抗硫酸鹽侵蝕要求的工程地下、水中大體積混凝土結(jié)構(gòu)和有抗?jié)B要求的混凝土結(jié)構(gòu)；蒸汽養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件；有抗硫酸鹽侵蝕要求的工程地上、地下及水中大體積混凝土結(jié)構(gòu)；蒸汽養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件；抗裂性要求較高的構(gòu)件；有抗硫酸鹽侵蝕要求的工程不適用范圍大體積混凝土結(jié)構(gòu)；受化學(xué)及海水侵蝕的工程與硅酸鹽水泥基本相同早期強(qiáng)度要求高的工程；有抗凍要求的混凝土工程處在干燥環(huán)境中的混凝土工程；其他同礦渣水泥有抗碳化要求的工程；其他同礦渣水泥通用水泥的性能特點(diǎn)及應(yīng)用第30頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥的主要特點(diǎn)為水化熱低，適用于大壩和大體積混凝土工程。中熱硅酸鹽水泥是由適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏磨細(xì)而成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料，簡(jiǎn)稱中熱水泥。低熱礦渣硅酸鹽水泥是由適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料加入礦渣和適量石膏磨細(xì)而成具有低水化熱的水硬性膠凝材料，簡(jiǎn)稱低熱礦渣水泥。其礦渣摻量為水泥質(zhì)量的20％～60％，允許用不超過混合材總量50％的磷渣或粉煤灰代替礦渣。4.1.4專用水泥和特性水泥第31頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三道路硅酸鹽水泥是由較高鐵鋁酸鈣含量的硅酸鹽道路水泥熟料、0％～10％活性混合材和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，簡(jiǎn)稱道路水泥。對(duì)道路水泥（Portlandcementforroad）的性能要求是：耐磨性好、收縮小、抗凍性好、抗沖擊性好，有高的抗折強(qiáng)度和良好的耐久性。道路水泥的上述特性，主要依靠改變水泥熟料的礦物組成、粉磨細(xì)度、石膏加入量及外加劑來達(dá)到。第32頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三高鋁水泥生產(chǎn)所用的原料為礬土和石灰石。CA是高鋁水泥的主要礦物，有很高的水硬活性，凝結(jié)時(shí)間正常，水化硬化迅速；CA2水化硬化慢，后期強(qiáng)度高，但早期強(qiáng)度卻較低，具有較好的耐高溫性能。高鋁水泥的特點(diǎn)是強(qiáng)度發(fā)展非常迅速，24h內(nèi)幾乎可達(dá)到最高強(qiáng)度；另一特點(diǎn)是在低溫（5～10℃）也能很好硬化，而在高溫（>30℃）養(yǎng)護(hù)時(shí)強(qiáng)度劇烈下降。因此高鋁水泥養(yǎng)護(hù)溫度不得超過30℃，更不宜采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。高鋁水泥抗硫酸鹽性能好，對(duì)碳酸和稀酸（pH不小于4）也有很好的穩(wěn)定性，但對(duì)濃酸和濃堿的耐蝕性不好。高鋁水泥有一定耐高溫性，在高溫下仍能保持較高強(qiáng)度，特別是低鈣鋁酸鹽水泥，可作各種高溫爐內(nèi)襯。目前高鋁水泥主要用于配制膨脹水泥、自應(yīng)力水泥和耐熱混凝土。

第33頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三高貝利特水泥指硅酸二鈣含量大于40%的水泥，屬低鈣硅酸鹽體系。特點(diǎn)：CaO含量降低，燒成溫度可降低100℃以上，石灰石用量減少，相應(yīng)的CO2、NOx、SO2等有害氣體的排放量減少。性能：C2S，水化熱低，最終強(qiáng)度高，耐久性好。中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院“高貝利特水泥的制備及應(yīng)用”從節(jié)能、降耗及提高混凝土耐久性出發(fā)，解決了高硅酸二鈣礦物活化和高活性晶型的常溫穩(wěn)定兩大國(guó)際難題，榮獲2006年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。第34頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三快硬硅酸鹽水泥

凡以硅酸鹽水泥熟料和石膏磨細(xì)制成，以3d抗壓強(qiáng)度表示標(biāo)號(hào)的水硬性膠凝材料，稱為快硬硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱快硬水泥）。

快硬硅酸鹽水泥生產(chǎn)方法與硅酸鹽水泥基本相同，只是要求C3S和C3A含量高些。

快硬硅酸鹽水泥水化放熱速率快，水化熱較高，早期強(qiáng)度高，但干縮率較大。主要用于搶修工程、軍事工程、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件，適用于配制干硬混凝土，水灰比可控制在0.40以下?？煊擦蜾X酸鹽水泥

凡以適當(dāng)成分的生料，經(jīng)煅燒所得以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物，加入適量石膏磨細(xì)制成的早期強(qiáng)度高的水硬性膠凝材料，稱為快硬硫鋁酸鹽水泥。

快硬硫鋁酸鹽水泥的主要礦物為無水硫鋁酸鈣和β-C2S

。第35頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三抗硫酸鹽水泥以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，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，稱為中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱中抗硫水泥。代號(hào)P.MSR。以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，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凝材料，稱為高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱高抗硫水泥，代號(hào)P·HSR?？沽蛩猁}水泥適用于一般受硫酸鹽侵蝕的海港、水利、地下、隧涵、道路和橋梁基礎(chǔ)等工程設(shè)施。第36頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三膨脹和自應(yīng)力水泥

使水泥產(chǎn)生膨脹的反應(yīng)主要有三種：Ca0水化生成Ca(OH)2、MgO水化生成Mg(OH)2以及形成鈣礬石，因?yàn)榍皟煞N反應(yīng)產(chǎn)生的膨脹不易控制，目前廣泛使用的是以鈣礬石為膨脹組分的各種膨脹水泥。油井水泥

油井水泥（Oilwellcement）專用于油井、氣井地固井工程，又稱堵塞水泥。它的主要作用是將套管與周圍的巖層膠結(jié)封固，封隔地層內(nèi)油、氣、水泥，防止互相竄擾，以便在井內(nèi)形成一條從油層流向地面。隔絕良好的油流通道。白色水泥和彩色水泥

裝飾水泥指白色水泥（WhitePortlandcement）和彩色水泥（ColoredPortlandcement）。在水泥生料中加入少量金屬氧化物著色劑直接燒成彩色熟料，也可制得彩色水泥。第37頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三1.有硫酸鹽腐蝕的混凝土工程應(yīng)優(yōu)先選擇

水泥。2.有耐熱要求的混凝土工程，應(yīng)優(yōu)先選擇

水泥。3.有抗?jié)B要求的混凝土工程，應(yīng)優(yōu)先選擇

水泥。4.下列材料中，

屬于非活性混合材料。5.為了延緩水泥的凝結(jié)時(shí)間，在生產(chǎn)水泥時(shí)必須摻入適量。A、硅酸鹽B、普通C、礦渣A、硅酸鹽B、礦渣C、火山灰D、粉煤灰A、硅酸鹽B、礦渣C、火山灰D、粉煤灰A、石灰石粉B、礦渣C、火山灰D、粉煤灰A、石灰B、石膏C、助磨劑D、水玻璃課堂練習(xí)第38頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三6.對(duì)于通用水泥，下列性能中

不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為廢品。A、終凝時(shí)間B、混合材料摻量C、體積安定性D、包裝標(biāo)志7.通用水泥的儲(chǔ)存期不宜過長(zhǎng)，一般不超過

。10.有抗凍要求的砼工程，應(yīng)優(yōu)先選擇下列

硅酸鹽水泥。8.對(duì)于大體積混凝土工程，應(yīng)選擇

水泥。9.硅酸鹽水泥熟料礦物中，水化熱最高的是

。A、一年B、六個(gè)月C、一個(gè)月D、三個(gè)月A、硅酸鹽B、普通C、礦渣A、C3SB、C2SC、C3AD、C4AFA、礦渣B、火山灰C、粉煤灰D、普通第39頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三

生產(chǎn)硅酸鹽水泥的原料主要有：石灰質(zhì)原料（如石灰石、白堊等，主要提供氧化鈣）和黏土質(zhì)原料（如黏土、頁巖等，主要提供氧化硅及氧化鋁與氧化鐵），還有少量輔助原料（校正原料），如鐵礦石。煅燒所得的熟料還要加入作緩凝劑用的石膏磨制水泥。

生產(chǎn)工藝“二磨一燒”：生料磨制、煅燒和粉磨。

水泥生產(chǎn)工藝流程示意圖

4.2水泥生產(chǎn)工藝第40頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三干法生產(chǎn)：將原料同時(shí)烘干并粉磨，或先烘干經(jīng)粉磨成生料粉后喂入干法窯內(nèi)煅燒成熟料的方法。也有將生料粉加入適量水制成生料球，送入立波爾窯內(nèi)煅燒成熟料的方法，稱之為半干法，仍屬干法生產(chǎn)之一種。主要優(yōu)點(diǎn)是熱耗低（如帶有預(yù)熱器的干法窯熟料熱耗為3140～3768焦/千克），缺點(diǎn)是生料成分不易均勻，車間揚(yáng)塵大，電耗較高。近年來，由于在原料預(yù)均化、生料粉的均化輸送和收塵等方面采用了新技術(shù)和新設(shè)備，尤其是窯外分解技術(shù)的出現(xiàn)，采用干法生產(chǎn)的熟料質(zhì)量不亞于濕法生產(chǎn)，電耗也有所降低，已成為各國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。濕法生產(chǎn)：將原料加水粉磨成含水為32%~40%的生料漿后，喂入濕法窯煅燒成熟料的方法。也有將濕法制備的生料漿脫水后，制成生料塊入窯煅燒成熟料的方法，稱為半濕法，仍屬濕法生產(chǎn)之一種。具有操作簡(jiǎn)單，生料成分容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量好，料漿輸送方便，車間揚(yáng)塵少等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是熱耗高（熟料熱耗通常為5234～6490焦/千克）。

生產(chǎn)方法第41頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三第42頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三球磨：利用下落的研磨體（如鋼球、鵝卵石等）的沖擊作用以及研磨體與球磨內(nèi)壁的研磨作用而將物料粉碎并混合。

圓筒球磨、錐形球磨和管磨；優(yōu)點(diǎn)：可用于干磨或濕磨；操作條件好密閉，無塵灰；運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，研磨體便宜，便于更換；可間歇操作，也可連續(xù)操作；粉碎易爆物料時(shí)，磨中可充入惰性氣體以代替空氣；缺點(diǎn)：體積龐大笨重；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，須有牢固的基礎(chǔ)；工作效率低，消耗能量較大；研磨體與機(jī)體的摩擦損耗很大，并會(huì)沾污產(chǎn)品。

立磨：輥磨。磨輥沿水平圓形軌跡在磨盤上運(yùn)動(dòng)，通過外部施加在磨輥上的垂直壓力，使磨盤上物料受到擠壓和剪切的共同作用，并得以粉碎。優(yōu)點(diǎn)：效率高；可通風(fēng)，烘干能力強(qiáng)；入磨粒度大；可有效控制生料化學(xué)成分和細(xì)度控制；占地面積小，占用空間小，噪聲低。缺點(diǎn)：對(duì)磨蝕性適應(yīng)差，硬度較高的物料用球磨。粉磨第43頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三立窯：窯筒體立置不轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為立窯。分普通立窯和機(jī)械化立窯。

普通立窯是人工加料和人工卸料或機(jī)械加料，人工卸料；機(jī)械立窯是機(jī)械加料和機(jī)械卸料。水泥立窯技術(shù)存在環(huán)境污染大、資源消耗高等缺陷，已無法適應(yīng)建設(shè)生態(tài)工業(yè)、建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的需求。

回轉(zhuǎn)窯：窯筒體臥置（略帶斜度），并能作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的稱為回轉(zhuǎn)窯。分煅燒生料粉的干法窯和煅燒料漿（含水量通常為35％左右）的濕法窯。干法窯又可分為中空式窯、余熱鍋爐窯、懸浮預(yù)熱器窯和懸浮分解爐窯。濕法窯可分為濕法長(zhǎng)窯和帶料漿蒸發(fā)機(jī)的濕法短窯，長(zhǎng)窯使用廣泛，短窯目前已很少采用。為了降低濕法長(zhǎng)窯熱耗，窯內(nèi)裝設(shè)有各種型式的熱交換器，如鏈條、料漿過濾預(yù)熱器、金屬或陶瓷熱交換器。煅燒窯第44頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三回轉(zhuǎn)窯（旋窯）是一個(gè)有一定斜度的圓筒狀物，斜度為3～3.5%，借助窯的轉(zhuǎn)動(dòng)來促進(jìn)料在窯內(nèi)攪拌，使料互相混合、接觸進(jìn)行反應(yīng)。窯頭噴煤燃燒產(chǎn)生大量的熱，熱量以火焰的輻射、熱氣的對(duì)流、窯磚(窯皮)傳導(dǎo)等方式傳給物料。物料依靠窯筒體的斜度及窯的轉(zhuǎn)動(dòng)在窯內(nèi)向前運(yùn)動(dòng)。第45頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三回轉(zhuǎn)窯可消解可燃性廢料和危險(xiǎn)性廢棄物：溫度高（火焰1850℃，物料1450℃），熱慣量大，穩(wěn)定，氣、料流在窯內(nèi)滯留時(shí)間長(zhǎng)，高溫氣體湍流強(qiáng)烈，堿性氣氛──消解可燃性廢料。廢料、廢渣、危險(xiǎn)廢棄物中絕大部分重金屬元素可固定在熟料中，生成穩(wěn)定的鹽類礦物，沒有二次廢渣排出。填埋、焚燒。水泥工業(yè)對(duì)廢棄物以及其他工業(yè)和生活垃圾的應(yīng)用，賦予現(xiàn)代化水泥工業(yè)新內(nèi)涵。第46頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三窯外分解技術(shù)──二十世紀(jì)70年代前后，發(fā)展的一種可大幅度提高回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的煅燒工藝。其特點(diǎn)是采用了預(yù)分解窯，它以懸浮預(yù)熱器窯為基礎(chǔ)，在預(yù)熱器與窯之間增設(shè)了分解爐。在分解爐中加入占總?cè)剂嫌昧?0～60％的燃料，使燃料燃燒過程、生料的預(yù)熱過程和碳酸鹽的分解過程從窯內(nèi)傳熱效率較低的地帶移到分解爐中進(jìn)行，生料在懸浮狀態(tài)或沸騰狀態(tài)下與熱氣流進(jìn)行熱交換，從而提高傳熱效率，使生料在入窯前的碳酸鈣分解率達(dá)80％以上，達(dá)到減輕窯的熱負(fù)荷、延長(zhǎng)窯襯使用壽命和窯的運(yùn)轉(zhuǎn)周期、在保持窯的發(fā)熱能力的情況下大幅度提高產(chǎn)量的目的。窯外分解技術(shù)第47頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三指采用窯外分解干法新工藝生產(chǎn)的水泥。其生產(chǎn)以懸浮預(yù)熱器和窯外分解技術(shù)為核心，采用新型原料、燃料均化和節(jié)能粉磨技術(shù)及裝備，全線采用計(jì)算機(jī)集散控制，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程自動(dòng)化和高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、環(huán)保。

新型干法水泥第48頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三

作為主要的建筑材料，水泥產(chǎn)量變化客觀反映了建筑業(yè)的發(fā)展。在過去的100年中，中國(guó)的建筑業(yè)以驚人的速度發(fā)展，特別是近二十年來更是盛況空前，從表1中水泥產(chǎn)量的變化中可以得到充分證明。年19081949196219781990200320052006產(chǎn)量0.010.666.0065.2421082310691236我國(guó)水泥產(chǎn)量(106t)達(dá)到世界水泥總量的50％新型干法產(chǎn)量所占比例超過50％4.3水泥工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題第49頁，共63頁，2023年，2月20日，星期三水泥工業(yè)產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)荷燃料、電力、石灰石等資源、能源消耗；我國(guó)生產(chǎn)水泥熟料消耗能源4720kJ/kg比國(guó)外平均先進(jìn)水平3344kJ/kg高41%；耗電量107.14kW·h/t比國(guó)際先進(jìn)水平90-95kW·h/t高13%-19%。二氧化碳、粉塵、二氧化硫、氮氧化物排