水泥基本知識(shí)1

1、,水泥工藝基礎(chǔ)知識(shí),交流材料,18101825年，用人工配合原料經(jīng)煅燒成燒結(jié)塊后加石膏磨細(xì)制造成的水硬性膠凝材料，其顏色與當(dāng)時(shí)的英國波特蘭島出產(chǎn)的石灰石相似，因而稱之為波特蘭水泥（Portland Cement),我國稱其為硅酸鹽水泥。 1824年英國J.Aspdin取得了硅酸鹽水泥產(chǎn)品的專利權(quán)，18251843年首批大規(guī)模使用硅酸鹽水泥于泰晤士河隧道工程。 第一部分 水泥的定義及種類 一、水泥的定義 所謂水泥，是指加水拌和成塑性漿體后，不僅能在空氣中硬化，而且能在水中硬化，并能把砂、石等膠結(jié)在一起形成堅(jiān)固的石狀體的水硬性膠凝材料。,二、水泥的種類,水泥的種類有100多種。 （一）按水泥的用途

2、及性能分 1、通用水泥 一般土木建筑工程通常采用的水泥。如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥等七大品種。 2、專用水泥 專門用途的水泥。如油井水泥、道路水泥、大壩水泥、澆筑水泥等。 3、特性水泥 某種性能比較突出的水泥。如快硬硅酸鹽水泥、自應(yīng)力鋁酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥。 通常把專用水泥、特性水泥合稱為特種水泥。,（二）按水泥的組成分 1、硅酸鹽水泥系列 以硅酸鈣（C3S、C2S）為主要成分的水泥熟料所配制的各種水泥。如通用水泥及大部分特種水泥。 2、鋁酸鹽水泥系列 以鋁酸鈣為主要成分的水泥熟料所

3、配制的各種水泥。鋁酸鹽膨脹水泥、鋁酸鹽自應(yīng)力水泥和鋁酸鹽耐火水泥等。 3、氟鋁酸鹽水泥系列 快凝快硬氟鋁酸鹽水泥、型砂水泥、錨固水泥。 4、硫鋁酸鹽水泥系列 快硬硫鋁酸鹽水泥、高強(qiáng)硫鋁酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥、自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、低堿硫鋁酸鹽水泥等。 5、鐵鋁酸鹽水泥系列 快硬鐵鋁酸鹽水泥、高強(qiáng)鐵鋁酸鹽水泥、膨脹鐵鋁酸鹽水泥、自應(yīng)力鐵鋁酸鹽水泥。 6、其他 耐酸水泥、氧化鎂水泥、少熟料和無熟料水泥。,第二部分 六種通用水泥國家標(biāo)準(zhǔn),（根據(jù)1999年制定的六種水泥的國家標(biāo)準(zhǔn)） 一、六種通用水泥定義及代號(hào) 1、硅酸鹽水泥 凡是以硅酸鹽水泥熟料、05%石灰石或粒化高爐礦渣、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬

4、性膠凝材料。分為型、型兩種。 型硅酸鹽水泥：不摻混合材料。代號(hào) P 型硅酸鹽水泥：摻加不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料。代號(hào) P 2、普通硅酸鹽水泥 凡是以硅酸鹽水泥熟料、6%15%混合材料、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。代號(hào) PO 允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量10%的非活性混合材料。非活性混合材料的最大摻量不得超過水泥質(zhì)量10%。,3、礦渣硅酸鹽水泥 凡是以硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。代號(hào) PS 水泥中?；郀t礦渣摻入量按質(zhì)量百分比計(jì)為20%70%。 允許用不超過水泥質(zhì)量8%的石灰石、窯灰、粉煤灰和火山灰質(zhì)混合材料

5、的一種材料代替礦渣，但水泥中?；郀t礦渣摻量不得少于（水泥質(zhì)量）20%。 4、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥 凡是以硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。代號(hào) PP 水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻入量按質(zhì)量百分比計(jì)為20%50%。,5、粉煤灰硅酸鹽水泥 凡是以硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。代號(hào) PF 水泥中粉煤灰摻入量按質(zhì)量百分比計(jì)為20%40%。 6、復(fù)合硅酸鹽水泥 凡是以硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。代號(hào) PC 水泥中混合材料總摻入量按質(zhì)量百分比計(jì)為15%50%。 允許用不超過水泥質(zhì)量8%的窯灰

6、代替部分混合材料；摻粒化高爐礦渣時(shí)混合材料摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù),二、通用水泥組分材料,1、硅酸鹽水泥熟料 凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的產(chǎn)物。 2、石膏 天然石膏，應(yīng)符合GB/T 5483中規(guī)定的G類或A類二級(jí)（含）以上的石膏和硬石膏。 工業(yè)副產(chǎn)石膏，即工業(yè)生產(chǎn)中以硫酸鈣為主要成分的副產(chǎn)品。采用工業(yè)副產(chǎn)石膏時(shí)，必須經(jīng)過試驗(yàn)，證明對(duì)水泥性能無害。,3、水泥混合材料,在水泥生產(chǎn)過程中，為了改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號(hào)而加到水泥中的礦物質(zhì)材料稱為水泥混合材料。 （1）活性混合材料 系指具有火山灰性或潛在水硬性、或兼有火山灰性和水硬性的礦物質(zhì)材料。 水泥活性混合材料有如

7、下幾種： 符合GB/T203的粒化高爐礦渣； 符合GB/T1596的粉煤灰； 符合GB/T2847的火山灰質(zhì)混合材料； 符合JC/T417的粒化精煉鉻鐵渣； 符合JC/T454的粒化增鈣液態(tài)渣； 新開辟的活性混合材料，如化鐵爐渣等。,（2）非活性混合材料,在水泥中主要起填充作用而又不損害水泥性能的礦物質(zhì)材料。 活性指標(biāo)低于GB/T203、 GB/T1596、 GB/T2847、GB/T1596 、JC/T417、 JC/T454的?；郀t礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料、?；珶掋t鐵渣、?；鲡}液態(tài)渣，符合JC/T417的?；妓劂t鐵渣，符合JC/T418的?；郀t鈦礦渣，石灰石（Al2O32.

8、5%）和砂巖以及新開辟的非活性混合材料。,4、窯灰 從水泥回轉(zhuǎn)窯尾廢氣中收集下來的粉塵，其質(zhì)量必須符合JC/T 742的規(guī)定。 5、助磨劑 水泥粉磨時(shí)加入的起助磨作用而又不損害水泥性能的外加劑。其加入量不得超過水泥質(zhì)量的1%，助磨劑必須符合JC/T 667的規(guī)定。,三、六種通用水泥技術(shù)要求,硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)及其要求,普通水泥、復(fù)合水泥強(qiáng)度等級(jí)及其要求,礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥強(qiáng)度等級(jí)及其要求,第三部分 硅酸鹽水泥熟料的組成,一、硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)組成 CaO 6267% SiO2 2024% Al2O3 47% Fe2O3 2.56% MgO SO3 TiO2 P2O5 35% K

9、2O Na2O 其他,二、熟料的礦物組成,熟料的礦物組成有： C3S、C2S、C3A、C4AF、f-CaO、方鎂石、含堿礦物及玻璃體。 其中： C3S+C2S 占 75%左右， C3A+C4AF 占 22%左右。,（一）硅酸三鈣C3S的性能,1、含量： C3S在熟料中含量在50%左右，有時(shí)達(dá)60%以上。 2、晶體形態(tài)： 白色，形狀為六方板狀或片狀，在反光顯微鏡下觀察呈六角形、棱柱狀。有三個(gè)晶系，七種變形。 R、M、M、M、T、T、T。 R型是高溫型，T型是低溫形。由于雜質(zhì)存在，形成C3S固溶體，通常熟料中含有M、R型。稱為阿里特。 3、水化特性及對(duì)水泥性能影響： 磨細(xì)加水調(diào)和后，凝結(jié)時(shí)間正常。

10、水化較快，粒徑為4050m的C3S顆粒加水后28天，可以水化70%。所以C3S強(qiáng)度發(fā)展較快，早期強(qiáng)度較高，且強(qiáng)度增進(jìn)率較大，28天強(qiáng)度可達(dá)一年強(qiáng)度的7080%，28d1y強(qiáng)度是四種礦中最高的。 C3S水化熱較高，抗水性差。 4、密度 3.143.25g/cm3,（二）硅酸二鈣C2S的性能,1、含量： C2S在熟料中含量在20%左右。 2、晶體形態(tài)： 白色，形狀為棱柱狀或板狀。有、 H、 L、 、幾種變形。由于雜質(zhì)存在，通常熟料中含有型，稱為貝里特。在熟料形成過程中由于型棱角溶進(jìn)液相，在反光顯微鏡下觀察型C2S呈圓粒狀，正常急冷條件下形成的有交叉雙晶紋，慢冷時(shí)呈平行雙晶紋。型是高溫型， 型是低溫

11、形。如果煅燒溫度低，還原氣氛嚴(yán)重，液相不足， C2S含量過多，冷卻較慢， C2S在低于500條件下，容易由密度為3.28g/cm2的型轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水硬性的型，體積膨脹10%，導(dǎo)致熟料粉化，水泥強(qiáng)度降低。 3、水化特性及對(duì)水泥性能影響： C2S磨細(xì)加水調(diào)和后，水化較慢，加水后28天，僅水化20%左右。凝結(jié)硬化緩慢。但28天以后強(qiáng)度仍能較快增長，一年后強(qiáng)度可趕上C3S。 C2S水化熱較少，抗水性好。 4、密度: 型3.04、 型 3.40、 型3.28、型2.97g/cm3,（三）中間相,熟料從高溫冷卻的過程中，液相部分結(jié)晶，形成C3A、C4AF及方鎂石等晶體，部分形成玻璃體。鋁酸鹽、鐵酸鹽、玻璃體及

12、含堿化合物等稱為中間相。 1、鋁酸三鈣C3A （1）含量：在熟料中含量在614%，一般為9%左右 （2）晶形：慢冷結(jié)晶的C3A有立方、斜方、四方、假四方和單斜五種晶型，通常是立方或斜方晶型，無色透明，一般溶入液相或呈不規(guī)則的微晶析出。在反光鏡下觀察，快冷呈點(diǎn)滴狀，慢冷呈矩形或柱狀。由于反光能力差，呈暗灰色，稱為黑色中間相。 （3）水化特性及對(duì)水泥性能影響： 水化迅速，放熱多，凝結(jié)很快，如不加石膏易使水泥急凝。硬化很快，強(qiáng)度在三天內(nèi)就發(fā)揮出來，早期強(qiáng)度高，但絕對(duì)值不高，后期幾乎不再增長，甚至倒縮。干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。 （4）密度：3.04g/cm3,2、鐵鋁酸四鈣C4AF又稱為才里特(C

13、elite),（1）含量： 在熟料中含量在818%。 （2）晶體形態(tài): C4AF屬斜方晶系呈棱柱狀和圓粒狀。反射能力強(qiáng)，呈亮白色，稱為白色中間相。 （3）水化特性及對(duì)水泥性能影響 水化速度早期介于C3A與C3S之間，隨后發(fā)展不如C3S。早期強(qiáng)度類似于C3A，后期還能不斷增長，類似于C2S?？箾_擊性能和抗硫酸鹽性能好。水化熱較C3A低。 （4）密度： 3.77g/cm3,(四)游離CaO和方鎂石,1、游離CaO（f-CaO） f-CaO指沒有被吸收的以游離狀態(tài)存在的氧化鈣。 f-CaO呈圓粒狀，有明顯解理。反光鏡下用蒸餾水浸蝕后呈彩虹色。 在燒成溫度下，死燒狀態(tài)f-CaO結(jié)構(gòu)致密，水化很慢，加水3天后水化才比較明顯。水化生成Ca(OH)2體積膨脹97.9%。在硬化水泥石，內(nèi)部產(chǎn)生局部膨脹應(yīng)力。因此，隨著f-CaO含量增加，水泥抗拉、抗折強(qiáng)度降低，進(jìn)而3天以后強(qiáng)度倒縮，嚴(yán)重時(shí)引起安定性不良。一般回轉(zhuǎn)窯熟料控制f-CaO在小于1.5%，立窯控制f-CaO小于2.8%。,