第4章水泥
水泥的起源
• 最早采用具有水硬性胶凝材料制备混凝土的是中国人，而不是多少年来一直误认 为的古罗马人。
– 据甘肃省考古研究所于1980年和1983年考察，在该省秦安 县的大地湾（西安以西约600公里处）先后发掘出两个大 型住宅遗址，该遗址的地坪系用混凝土建造，经测算距今 已有5千年，相当于“新石器时代”。从大地湾发掘出的 混凝土是用水硬性的水泥所制成。这种水泥以礓石——一 种富含碳酸钙的粘土为原料煅烧而成。
– 导致混凝土不均匀膨胀而破坏。
6.水化热
• 每克硅酸盐水泥能放出达大约500J的热量。 • 为了选择适于特定的目的最适宜的水泥， 就需知道水泥的放热性能。
– 对大体积混凝土工程，如大型基础、大坝、桥 墩等，水化热大是不利的，常使内部温度高达 50～60℃。 – 冬季施工时，水化热有利于水泥的正常凝结硬 化。
硅酸盐水泥各龄期的强度要求
• 各强度等级、各类型水泥的各龄期强度不得低于表中的数值，如有一 项指标低于表中数值，则应降低强度等级使用。 抗压强度MPa 抗折强度MPa
强度等级 42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R
3d
17.0 22.0 23.0 27.0 28.0 32.0
2.硅酸盐水泥的原料和生产
• 原料主要有：石灰质原料（如石灰石、白 垩等，主要提供氧化钙）和粘土质原料 （如粘土、页岩等，主要提供氧化硅及氧 化铝与氧化铁），还有少量辅助原料，如 铁矿石。
• 硅酸盐水泥的生产工艺概括起来就是“二 磨一烧”，如图所示：
• 从窑内出来的水泥熟料经 冷却后加入3～5％石膏 (控制水泥中SO3≤3.5％)， 在磨机内研细，制成硅酸 盐水泥。 • 加入石膏的目的是调节水 泥的凝结时间，使之不发 生急凝现象。 • 水泥粉常用纸袋包装，但 近年来已大量改用散装船、 散装车输送，提高了装运 效率，降低了成本。
• 为调节水泥凝结时间而掺入的少量石膏， 与水化铝酸钙作用，生成水化硫铝酸钙， 也称钙矾石：
3CaO•Al2O3•6H2O+3(CaSO4•2H2O)+19H2O =3CaO•Al2O3•3CaSO4•+31H2O
水泥浆扫描电镜照片（ 7d 钙矾石 龄期）
C-S-H
• 硅酸盐水泥主要水化产物有：水化硅酸钙 凝胶、水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙晶体、 水化铝酸钙晶体、水化硫铝酸钙晶体。 • 在完全水化的水泥中：
强度
后期
表中所列各种矿物的放热量和强度，是指全部放热量和最终强度。
矿物组成对早期强度及水化热的影响
• 以下是A、B两种硅酸盐水泥熟料矿物组成百分比含量，请分析A、B 两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。
矿物组成 A水泥 B水泥
C3S/％ 60 47
C2S/％ 15 28
C3A/％ 16 10
– 水泥中氧化镁含量不得超过5.0%，如果水泥经压蒸安 定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放宽到 6.0%。 – 三氧化硫含量不得超过3.5%。
• 水泥安定性必须合格。安定性不良的水泥应作废 品处理，不得用于工程中。
4.强度
• 将水泥、标准砂及水按 规定比例拌制成塑性水 泥胶砂，并按规定方法 制成4×4×16cm的试件， 在标准温度 （20℃±1℃）的水中 养护，测定其抗折及抗 压强度。
• 硅酸盐水泥的凝结硬化过程可分为：初始反应期、 潜伏期、凝结期、硬化期4个阶段。
a.分散在水中未水化的水泥颗粒； b.在水泥颗粒表面形成水化物膜层； c.膜层长大并互相连接（凝结）； d.水化物进一步发展，填充毛细孔 （硬化）； 1－水泥颗粒；2－水份； 3－凝胶；4－晶体； 5－水泥颗粒的未水化内核； 6－毛细孔
– – – – 水化硅酸钙约占70% 氢氧化钙约占20% 水化铝酸钙约占3％ 钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%
各种矿物的特性
熟料矿物 性能指标 C3S 水化速率 凝结硬化速率 放热量 早期 快 快 多 高 高 C2S 慢 慢 少 低 高 C3A 最快 快 最多 低 低 C4AF 快，仅次于C3A 快 中 低 低
• • 古罗马水泥：用含有一定比例粘土成分的石灰石煅烧而成，如古罗马“庞贝”城 遗址。 Portland Cement：1824年，英国泥瓦工约瑟夫.阿斯普丁（Joseph Aspdin）申报波 特兰水泥专利：把粘土和焙烧过的石灰石混合，经煅烧至二氧化碳释放，将所得 到的产物磨细成粉末。由于它硬化后外观象波特兰的石头，就起名为波特兰水泥。
• 水泥凝结硬化过程的各个阶段不是彼此截 然分开，而是交错进行的。
4.影响凝结硬化的主要因素
• (1)水泥的熟料矿物组成及细度
– 水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点不同，当水泥中个矿物的相 对含量不同时，水泥的凝结硬化特点就不同。 – 水泥磨得愈细，水化时与水的接触面大，水化速度快，凝结硬化 快，早期强度就高。
硅酸盐水泥的技术要求
• 1.细度 • 水泥的细度既可用筛析法和比表面积法检验。 – 筛析法：采用边长为0.080mm的方孔筛对水泥试样进行筛析试验 ，用筛余百分数表示。筛析法有负压筛法、水筛法及干筛法。当 试验结果发生争议时，以负压筛法为准。 – 比表面积法：根据一定量空气通过一定空隙率和厚度的水泥层时 所受阻力不同而引起流速的变化测定水泥的比表面积。比表面积 即单位重量水泥颗粒的总表面积（m2/kg）。比表面积越大，表明 水泥颗粒越细。 • 国家标准（GB175—1999）规定，硅酸盐水泥细度以比表面积表示， 其比表面积须大于300m2/kg；普通水泥细度用筛析法检验，要求在 0.080毫米方孔筛余量不得超过10.0%。 • 凡水泥细度不符合规定者为不合格品。
3.硅酸盐水泥的化学和矿物组成
• 熟料的化学成分见表4.2 ①硅酸三钙(简称C3S) ——3CaO· SiO2，含量36～60%。 ②硅酸二钙(简称C2S) ——2CaO· SiO2，含量15～37%。 ③铝酸三钙(简称C3A) ——3CaO· Al2O3，含量7%～15%。 ④铁铝酸四钙(简称C4AF) ——4CaO· Al2O3· Fe2O3，含量 10%～18%。 • 前两种矿物称硅酸盐矿物，一般占总量的75～82%。后两 种矿物称溶剂矿物，一般占总量的18％～25％。 • 还含有少量的游离氧化钙和游离氧化镁及少量的碱(氧化 钠和氧化钾)。 • • • •
• 原因分析：由于该工程所使用的水泥C3A和 C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在 浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以 后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产 生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。 • 防治措施：对大体积的混凝土工程宜选用 低水化热，即C3A和C3S的含量较低的水泥。
5.硅酸盐水泥的凝结硬化
电镜下的水泥水化产物图
CH Crystal 氢氧化钙晶体
C-S-H
水化硅酸钙凝胶
Construction14 Materials
(2)硅酸二钙
• 硅酸二钙与水作用时，反应慢，水化放热小，生成水化硅酸钙，也有 氢氧化钙析出： 2C2S+4H2O= C3S2H3 +CH • 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别， 故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。
28d
42.5 42.5 52.5 52.5 62.5 62.5
3d
3.5 4.0 4.0 5.0 5.0 5.5
28d
6.5 6.5 7.0 7.0 8.0 8.0
5.碱含量
– 水泥中碱含量按Na2O＋0.653K2O计算值来表示 。当用户要求时，由供需双方协商，但指定低 碱水泥时，标准规定碱含量不得大于0.6％。
(3)铝酸三钙
• 铝酸三钙与水作用时，反应极快，水化放 热甚大，生成水化铝酸三钙（水石榴石）： C3A+6H2O=C3AH6 • 水化铝酸三钙为立方晶体，它易溶于水。
(4)铁铝酸四钙
• 铁铝酸四钙为水作用时，反应也较快，水 化放热中等，生成水化铝酸三钙及水化铁 酸钙：
C4AF+7H2O =C3AH6+CFH
4.影响凝结硬化的主要因素
– 一般在28天内强度发展最快，28天后显著减慢。 – 提高温度可加速硅酸盐水泥的早期水化，使早期 强度能较快发展，但对后期强度反而可能有所降 低。 – 环境湿度大，水泥的水化及凝结硬化就能够保持 足够的化学用水。如果环境干燥，当水份蒸发完 后，水化作用将无法进行，硬化即行停止，还会 在制品表面产生干缩裂缝。 – 保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的养护。
2.凝结时间
• 水泥的凝结时间分初凝和终凝。
– 初凝时间为自水泥加水拌合时起，到水泥浆（标准稠度）开始失 去可塑性为止所需的时间。 – 终凝时间为自水泥加水拌合时起，至水泥浆完全失去可塑性并开 始产生强度所需的时间。
• 初凝的时间不宜过快。终凝时间又不宜过迟。 • 水泥凝结时间的测定，是以标准稠度的水泥净浆，在规定 温度和温度条件下，用凝结时间测定仪进行。国家标准 （GB175—1999）规定，硅酸盐水泥的初凝时间不得早于 45分钟，终凝时间不得迟于6.5小时。 • 凡初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者 为不合格品。
安定性的测定方法
• 安定性的测定方法可以用雷氏法和试饼法。 当试饼法与雷氏法有争议时以雷氏法为准。
• 游离氧化钙引起的安定性不良，必须采用沸煮法 检验。游离氧化镁引起的安定性不良，必须采用 压蒸法才能检验出来，因为游离氧化镁的水化比 游离氧化钙更缓慢。三氧化硫造成的安定性不良， 则需长期浸在常温水中才能发现。 • 国家标准规定：
洞 庭 湖 大 桥
C4AF/％ 9 15
A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期强度 及水化热都较高，故A硅酸盐水泥的早期强度与水化 热高于B水泥。
挡墙开裂与水泥的选用
• 现象：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯 穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产42.5Ⅱ型硅酸盐水泥， 其熟料矿物组成如下： C3S： 61％ ； C2S： 14％ C3A： 14％； C4AF： 11％
建筑材料第4章水泥复习题及答案.
第4章水泥复习思考题参考答案一、填空题1.建筑工程中通用水泥主要包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥六大品种。
2. 硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、规定的混合材料、适量石膏经磨细制成的水硬性胶凝材料。
按是否掺入混合材料分为I型硅酸盐水泥和Ⅱ型硅酸盐水泥，代号分别为P·I和P·Ⅱ。
3. 硅酸盐水泥熟料的矿物主要有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。
其中决定水泥强度的主要矿物是硅酸三钙和硅酸二钙。
4. 国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝不早于45 min，终凝不迟于390 min。
5. 硅酸盐水泥的强度等级有42.5 、42.5R 、52.5 、52.5R 、62.5和62.5R六个级别。
其中R型为早强型，主要是其3 d强度较高。
6．硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其值应不小于300m2/kg。
7. 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的性能，国家标准规定：（1）细度：通过80µm的方孔筛，筛余量不超过10％；（2）凝结时间：初凝不早于45min ，终凝不迟于600min；（3）体积安定性：经过雷氏夹法法检验必须合格。
8．矿渣水泥与普通水泥相比，其早期强度较低，后期强度的增长较快，抗冻性较差，抗硫酸盐腐蚀性较好，水化热较低，耐热性较好。
9．普通水泥中由于掺入少量混合材料，其性质与硅酸盐水泥稍有区别，具体表现为：（1）早期强度较低；（2）水化热较大；（3）耐腐蚀性稍差；（4）耐热性较差；（5）抗冻性、抗碳化性能好。
10．混合材料按照其参与水化的程度，分为活性混合材料和和非活性混合材料。
二、选择题1. 有硫酸盐腐蚀的混凝土工程应优先选择（C）水泥A硅酸盐 B 普通 C 矿渣 D 高铝2. 有耐热要求的混凝土工程，应优先选择（B）水泥。
A硅酸盐 B 矿渣 C 火山灰 D 粉煤灰3. 有抗渗要求的混凝土工程，应优先选择（C）水泥。
第四章 硅酸盐水泥的水化
硅酸盐水泥的水化放热曲线与C3S的基本相同，图2-2-5-10 中出现了三个放热峰。第一个峰一般认为是由于AFt的形成，第 二个峰则是由于C3S水化形成C-S-H和CH相，第三个峰是由于石 膏消耗完后AFt向AFm相的转化。
多数研究者认为水化硅酸钙的组成随着水化反应的进程而改变，其C/S 比随龄期的增长而下降，例如从水化1天的1.9，到2,3年后可减少至1.4～1.6 左右。
C3S的水化过程的5个阶段：
I．初始水解期：加水后立即发生急剧反应，但该阶段时间 很短，在15min以内结束。又称诱导前期。 2．诱导期：这一阶段反应速率极其缓慢，又称静止期，一 般持续2～4h,是硅酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原 因。初凝时间基本上相当于诱导期的结束。 3．加速期：反应重新加快，反应速率随时间而增长，出现 第二个放热峰，在到达峰顶时本阶段即告结束（4～8h）。此 时终凝已过，开始硬化。 4．衰退期：反应速率随时间下降的阶段，又称减速期，约 持续12一24h，水化作用逐渐受扩散速率的控制。 5．稳定期：反应速率很低、基本稳定的阶段，水化作用完 全受扩散速率控制。
水化重新加速的第二放热峰，也足以说明由于石膏的 存在，水化延缓。所以，石膏的参量是决定C3A水化速率、 水化产物的类别及其数量的主要因素。但石膏的溶解速 率也很重要，如果石膏不能及时向溶液中供应足够的硫 酸根离子，就有可能在形成钙矾石之前，先生成单硫型 水化硫铝酸钙。所以，硬石膏、半水石膏等不同类型的 石膏，对于C3A水化过程的影响，就与通常所用的二水石 膏有着明显的差别。 按照一般硅酸盐水泥的石膏掺量，其最终的铝酸盐水 化物常为钙矾石与单硫型水化硫铝酸钙。同时在常用水 灰比的水泥浆体中，离子的迁移受到一定程度的限制， 较难充分地进行上述各种反应，因此钙矾石很有可能与 其它几种水化铝酸盐产物在局部区域同时并存。
第4章 水泥
➢ 凝结期：随着水化继续进行，自由水分逐渐减少， 水化产物不断增加，水泥颗粒表面的新生物厚度逐 渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小， 越来越多的颗粒相互连接形成网架结构，使水泥浆 体逐渐变稠，慢慢失去可塑性。
➢ 硬化期：水化反应进一步进行，水化产物不断生成 ，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，使结构更加 致密，水泥浆体逐渐硬化，形成具有一定强度的水 泥石，且强度随时间不断增长。水泥的硬化期可以 延续至很长时间，但28天基本表现出大部分强度。
• 工程意义 水泥初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长。
水泥的初凝时间太短，则在施工前即已失去流动 性和可塑性而无法施工；水泥的终凝时间过长， 则将延长施工进度和模板周转期。
（4）体积安定性 水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积
变化的均匀程度。如果这种体积变化是轻微的均匀 的，则对建筑物的质量没什么影响，但是如果混凝 土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水 泥石内部产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会 在建筑物内部产生破坏应力，导致建筑物的强度降 低。若破坏应力发展到超过建筑物的强度，则会引 起建筑物开裂、崩塌等严重质量事故，这种现象称
>5且≤20
—
P·S·A ≥50且<80 >20且≤50
—
—
—
矿渣硅酸盐水泥
P·S·B ≥30且<50 >50且≤70
—
—
—
火山灰质硅酸盐 水泥
P·P ≥60且<80
—
>20且≤40
—
—
粉煤灰硅酸盐水泥 P·F ≥60且<80
—
—
>20且≤40
—
复合硅酸盐水泥 P·C ≥50且<80
第四章：水泥
第四章：水泥一、填空：1、水泥按其矿物组成，可分为水泥、水泥及水泥等；按水泥的特性和用途，又分为、和。
建筑工程中使用最多的水泥为类水泥，属于。
2、生产硅酸盐水泥的主要原料是和，有时为调整化学成分还需加入少量。
为调节凝结时间，熟料粉磨时还要掺入适量的。
3、硅酸盐水泥分为两种类型，未掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，代号为；掺加不超过5%的混合材料的称型硅酸盐水泥，代号为。
4、硅酸盐水泥的生产工艺可概括为四个字，即。
5、硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成的分子式是、、及；它们相应的简写式是、、及。
6、硅酸盐水泥的主要水化产物是、、、及；它们的结构相应为体、体、体、体及体；7、水泥加水拌合后，最初是具有可塑性浆体经过一定时间，水泥逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为；随着时间的增长产生强度，强度逐渐提高并形成坚硬的石状物体，这一过程称为。
8、硅酸盐水泥熟料矿物组成中，是决定水泥早期强度的组分，是保证水泥后期强度的组分，矿物凝结硬化速度最快。
9、水泥浆越稀，水灰比，凝结硬化和强度发展，且硬化后的水泥石中毛细孔含量越多，强度。
10、生产硅酸盐水泥时，必须掺入适量石膏，其目的是，当石膏掺量过多时，会造成，同时易导致。
11、引起水泥体积安定性不良的原因，一般是由于熟料中所含的游离过多，也可能是由于熟料中含的游离过多或掺入的过多。
体积安定性不合格的水泥属于，不得使用。
12、硅酸盐水泥中矿物含量高时，水泥水化及凝结硬化快，且早期强度高，而矿物含量高时，则水化热小，但后期强度高。
13、硅酸盐水泥的水化热，主要由其和矿物产生，其中矿物的单位放热量最大。
14、硅酸盐水泥根据其强度大小分为、、、、、六个强度等级。
15、影响硅酸水泥凝结硬化的主要因素有、、、、等。
16、硅酸盐水泥的凝结硬化过程，按水化反应速度和水泥浆体结构的变化特征，可分为、、、四个阶段。
17、硅酸盐水泥硬化后的水泥石的结构是由、、等组成。
18、硅酸盐水泥的技术要求主要包括、、、、等。
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5．水泥体积安定性
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答：水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。如果水泥硬化
后产生不均匀的体积变化，会使水泥混凝土构筑物产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量，甚
至引起严重事故，此即体积安定性不良。
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3．硅酸盐水泥中，水化速度最快的矿物组分是（ ）。
A．硅酸二钙
B．硅酸三钙
C．铝酸三钙
D．铁铝酸四钙
【答案】C
【解析】各项水泥熟料矿物性能指标如表 4-1 所示。
表 4-1 硅酸盐水泥熟料矿物水化、凝结硬化特性
4．六大通用硅酸盐水泥的初凝时间均不得早于 。硅酸盐水泥的终凝时间不得迟 于。
【答案】45min；390min 【解析】六大通用硅酸盐水泥的初凝时间均不得早于 45min。硅酸盐水泥的终凝时间 不得迟于 390min，其他五类水泥的终凝时间不得迟于 600min。
5．水泥国家标准中规定， 、 、 中任一项不符合标准规定时为不合格品。 【答案】细度；终凝时间；烧矢量 【解析】水泥国家标准中规定，细度、终凝时间、烧矢量中任一项不符合标准规定时为 不合格品。
三、选择题 1．我国颁布的硅酸盐水泥标准中，符号“P·C”代表（ ）。 A．普通硅酸盐水泥
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B．硅酸盐水泥
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C．粉煤灰硅酸盐水泥
D．复合硅酸盐水泥
【答案】D
【解析】D 项，根据《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）中的相应规定，复合硅酸
3．水硬性胶凝材料 答：水硬性胶凝材料是指加水拌成浆体后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的无机 胶凝材料。这类材料又通称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐 水泥等。广泛用于工业与民用建筑、地下、海洋、原子能工程及国防工程等。
建筑材料 第四章 水泥 教案
章节名称 第四章 水泥授课目标了解水泥的分类、矿物成分及性能教学过程设计新课教学要点第一节硅酸碱水泥和普通水泥硅酸盐水泥（波特兰水泥）定义及代号熟料 →P •Ⅰ 组成 石膏掺料 （0-5%）石灰石或粒化高炉矿渣→P •Ⅱ （6-15%）混合材料→P ·0一、硅酸盐水泥的生产石灰石 原料 粘 土 −−−−→安比例混合磨细生料−−−→煅烧熟料−−−→磨细水泥成品（二磨一烧） 铁矿石石 膏石灰石 CaO; 粘土Al 2O 3和SiO 2 ;铁矿石 Fe 2O 3 ;石膏 CaSO 4水泥性能−−−→取决熟料−−−→取决矿物成分及含量比例 二、熟料的矿物成分及特性水化 凝结 硬化 产生强度 发展强度 保护强度水化热 初凝、终凝 护养：温度、湿度 水化速度 凝结硬化速度 强度发展速度 C 3A>C 3S>C 4AF>C 2S水化热初凝、终凝早期、后期强度性质C3S C2S C3A C4AF凝结硬化速度快慢最快较快水化时放热量高低最高中高低高早期低、后期高低中强度发展快慢快较快水化速度：C3A>C4AF>C3S>C2S三、凝结硬化过程调节水泥凝结----适量石膏过少：起不到缓凝作用过多：水泥腐蚀水化产物：水化硅酸钙、水化铁酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。
凝结标志着水泥浆市区流动性而具有一定的塑性强度，硬化则表示水泥浆固化后所建立的网状结构具有一定的机械强度。
四、技术性质决定水泥能否使用的条件：合格品、不合格品、废品含义、标准、意义（为什么、目的）过细能耗大、硬化收缩大、易开裂可能性小1.细度：粗细程度--- 适中不得大于某粒径过粗能耗小、使用受影响可能性大*细:表面积↑与水基础面积↑水化反应↑早期强度↑*国标规定：硅酸盐水泥细度--比表面积大于300m2/kg;普通水泥细度---0.08mm方孔筛筛余量不得超过10.0%否则为不合格品2.标准稠度用水量--------指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的用水量（以占水泥重量的百分数表示）。
水泥工艺学第四章原料及配料
灼烧基准：
物料去掉烧失量（结晶水、二氧化碳与挥发物质）后， 生料处于灼烧状态，以灼烧状态质量所表示的计算单位，称 为灼烧基准。
灼烧基准用于计算灼烧原料的配合比和熟料的化学 成分；如果不考虑生产损失，在采用基本上无灰分掺入的 燃料时，则灼烧原料、灼烧生料与熟料三者质量应相等， 即： 灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧校正原料=灼烧生料=熟料 如果不考虑生产损失，在采用有灰分掺入(GA)的燃料 时，则灼烧生料与掺入的灰分之和应等于熟料的质量，即： 灼烧生料+灰分=熟料
第三节
熟料组成的选择
熟料的矿物组成即为配料方案或熟料的率值。熟 料组成的选择实际上是选择合理的生料配方，也就 是对熟料三个率值的确定。 一、水泥品种 快硬性水泥可提高C3S、C3A；低热水泥降低C3S、 C3A；抗硫酸盐水泥降低C3A，提高C4FA。 二、原料的品质 从简化原料种类、简化工艺、便于生产控制角度 考虑，应根据原料性质，选择合适的熟料组成。
第四章 硅酸盐水泥的原料及配料计算
水泥的质量主要取决于熟料的质量。煅烧优质熟 料必须制备适当成分的水泥生料。而生料的化学成分 是由原料提供的。只有当原料提供的成分符合要求， 加上良好的煅烧与粉磨，才能生产出优质水泥。因此， 水泥原料的开采和合理使用，是水泥生产首先需要解 决的问题。
•
自然界中很难找到一种单一原料，能完全满 足水泥生产的要求。因此需要采取几种不同的原 料，根据所生产水泥的种类和性能，进行合理搭 配，即通过配料，组成配合原料，再把它粉磨成 一定细度，才能制得适当成分的生料。因此，生 料配料是为了确定各原料各组分的数量比例，以 保证得到成分和质量合乎要求的水泥熟料。
三、燃料品质 固、液、气三种不同类型的燃料对熟料组成有 不同影响，应加以考虑。 四、生料成分的均匀性 生料的均匀性对熟料的煅烧和质量有重要影响。 均匀性差，KH就不能太高，不然使f-CaO增加。 为保证生料的均匀性，一方面应尽量采用品种简 单、质量均匀的原料；另一方面要加强原料的预均 化和生料的均化，并以碳酸钙的滴定值波动幅度来 表示其均匀性。
第四章 水泥
f压＝6.25×10-4Ｐ
式中
f压－－抗压强度，MPa; P－－破坏荷载，Ｎ。
（六）碱含量
Na2O＋0.658K2O＝R2O
R2O>0.6%为高碱水泥 R2O0.6%为低碱水泥
碱骨料反应：水泥中的碱和骨料中的活性二氧化硅发生
高碱水泥
化学反应，体积膨胀，造成混凝土破坏(水泥/混凝土癌症)。
碱骨料反应
试题
1.为调节水泥的硬化时间,应在熟料中加入( ). A.石灰 B.粒化高炉矿渣 C. 石膏 D.粉煤灰 2.硅酸盐水泥的初凝时间不得早于( )min. A.30 B. 45 C60 D.90 3.下列说法正确的是( ) A.水泥的初凝时间不合要求为不合格品,终凝时间 不合要求为废品 B.水泥体积安定性不合要求为不合格品 C. 水泥细度不合要求为不合格品 D.水泥抗折或抗压强度低于该品种水泥强度规定时 应报废
５）胶砂强度与强度等级：测定方法同普通水泥
６）碱含量：同普通水泥
３、特性：二次水化，早期强度低，但后期强度可赶上同 等级普通水泥。水化放热小，耐腐蚀能力好。
４、特特性：耐高温性强。保水性差，抗渗性差。 ５、矿渣水泥应用
蒸气及蒸压养护预制构件。 一般地上、地下及水工建筑。 大体积混凝土工程。 耐腐蚀作用的工程。
试题
4(多选).下列水泥的技术指标( )不合要求时,应报废. A. 初凝时间 B.终凝时间 C. 安定性 D.细度 E.强度 F. MgO含量
5(多选).水泥工业常用的活性材料是( ) A.石灰石粉 B. 硅藻土 C. 粒化高炉矿渣 D.块状高炉矿渣 E.粉砂
（五）胶砂强度与强度等级 １、胶砂强度：
（2）沸煮 用试饼法时，先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检 查原因、确证无外因时，试饼已属不合格品不必沸煮）， 在试饼无缺陷的情况下，将试饼放在沸煮箱的水中篦板 上，然后在(30±5）min内加热至沸，并恒沸3h±5min。
《建筑材料》第九次课(第四章)
4.2.5 硅酸盐水泥的特点和应用
耐热性差 不适用于有耐热要求的混凝土 工程 水化热大 不适用于大体积混凝土工程， 但有利于低温季节畜热法施工 耐磨性好 适用于公路、地面工程 抗碳化性好 对钢筋的保护作用强，适合 CO2 浓度高的环境 干缩小 不易产生干缩裂纹，故适用于干 燥环境
4CaO Al 2 O 3 12 H 2 O 3CaSO4 20 H 2 O 3CaO Al 2 O3 3CaSO4 31H 2 O CaOH 2
结晶膨胀
镁盐侵蚀： 特点
以镁盐为介质的海水、地下水等
MgCl2+Ca(OH)2 = Mg(OH)2+CaCl2 MgSO4+ Ca(OH)2+H2O = Mg(OH)2+CaSO4· 2H2O 结晶膨胀
在硬水中会发生如下反应
Ca(OH)2 + Ca(HCO3) 2 CaCO3 + H2O
生成的碳酸钙几乎不溶于水，堆积在水泥石的 空隙中，形成密实的保护层
将与软水接触的混凝土，事 先在空气中碳化
人工碳化
2）、盐类侵蚀
硫酸盐侵蚀： 特点 以硫酸盐为介质的海水、地下水等 硫酸盐与水泥石中的成分反应生成膨胀性晶 体，使水泥石破坏 腐蚀过程举例：
《建筑材料》教案 第四章 水泥
4.2.4水泥石的腐蚀和防止
简介 腐蚀类型 水泥石腐蚀的原因 水泥石腐蚀的防止
简 介
水泥石硬化后，在正常的使用条件下，即 在潮湿环境中或水中，仍可以逐渐硬化并 不断增长强度。 水泥石的腐蚀 在一些腐蚀性介质中，水泥石的结构会 遭到破坏，强度和耐久性降低，甚至完 全破坏的现象。 腐蚀类型 软水侵蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀，酸 的腐蚀，碱的腐蚀
第四章 水泥生产工艺流程
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谢谢 再见
五、硅酸盐水泥生产的工序
1、原料、燃料、材料的选择及入厂
2、原料、燃料、材料的加工处理与准备
3、原材料的配合 4、生料粉磨
5、生料的调配、均化与储存
6、熟料在回转窑或立窑中煅烧 7、熟料、石膏、混合材料的储存、准备
8、熟料、石膏、混合材料的配合及粉磨
9、水泥储存、包装及发运
把来自矿山开采下来的石灰石、粘土经过两级破 碎分别储存于石灰石库和粘土库中，将石灰石和 粘土及少量校正原料按照一定的比例均化成均匀 的原料送往生料磨中进行烘干和粉磨，粉磨后的 生料用气力提升泵送入空气均化库，进一步用空 气搅拌均化生料和储存生料。均化库中的生料经 卸料、计量、提升、定量喂料后送至窑尾悬浮预 热器和分解炉，经过预热和分解后的物料进入回 转窑煅烧熟料。
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工艺流程简图
硅质原料 破碎 石灰石 锤式破碎机 预均化堆场 配料站 立式生料磨 化均库 预热器 分解炉 回转窑 冷却机 熟料库 水泥磨 水泥库 包装机 成品库 商品熟料出厂 水泥散装库 储库 储库 烘干 校正原料 储库 煤 破碎 均化堆场 煤磨 煤粉仓 破碎 破碎 石膏 混合材
袋装水泥出厂
散装水泥出厂
第四章 水泥生产工艺流程
新型干法水泥生产线全景
新型干法水泥生产线全景
一、硅酸盐水泥的生产方法简介 （新型干法生产技术）
新型干法水泥技术是以悬浮预热和预分解技术为核心，把 现代科学技术和工业生产的最新成果广泛地应用于水泥生 产的全过程，形成一套具有现代高科技特征和符合优质、 高产、节能、环保以及大型化、自动化的现代水泥生产方 法。
四、硅酸盐水泥生产工原煤经过烘干兼 粉磨后。制成煤粉并储存于煤粉仓中供给。熟料 经过蓖式冷却机后，由输送机、计量称、提升机 送入熟料库内储存。熟料、石膏经过定量喂料机 送入水泥磨中粉磨，粉磨时也可 根据产品要求加 入适量的混合材料与熟料、石膏一起粉磨，粉磨 后的水泥经过空气输送泵送至水泥库储存，一部 分水泥经包装机包装为袋装水泥，另一部分水泥 由散装专用车散装出厂。