第三章水泥
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水泥工艺学(第三章)
(A/F≥0.64) (A/F﹤0.64)
意义：熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（C3S+C2S） 所需的氧化钙含 量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比 值，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。 石灰饱和系数与矿物组成的关系为：
KH C3 S 0.8838C2 S C3 S 1.3256C2 S
第三章 硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算
3.1 硅酸盐水泥熟料的矿物组成 3.2 熟料的率值 3.3 熟料矿物组成的计算 3.4 熟料矿物组成的选择 3.5 配料计算
3.1 硅酸盐水泥熟料的矿物组成
一、化学组成：
主要化学成分：CaO 62%~67% SiO2 20%~24% Al2O3 4%~ 7% Fe2O3 2.5%~6%
化学成分计算
鲍格法（代数法）
一、石灰饱和系数法 C3S=3.80(3KH-2)SiO2 C2S=8.60(1-KH) SiO2 C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3) C4AF=3.04Fe2O3 二、鲍格法 C3S=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SO3 C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C =2.87S-0.754C3S C3A=2.65A-1.69F C4AF=3.04F CaSO4=1.70SO3
（二）硅酸二钙（C2S） 矿物特性： （1）含量20%左右，硅酸盐水泥熟料的主要矿物之一； （2）纯C2S在1450℃ 以下存在多晶转变：
1425℃ 1160℃ 630～680℃ ﹤500℃ H L ' ' 690℃
混凝土和砂浆
（三）混凝土的耐久性 道路与桥梁用水泥混凝土的耐久性首要为抗冻性，其次有耐磨性、 对海水污水的腐蚀性、对气体的耐蚀性、碱﹣集料反应等。 1、抗冻性 混凝土抗冻性是指混凝土在饱水作用状态下，能经受多次冻融循 环作用而不破坏的性能，一般以抗冻标号表示。 混凝土的抗冻标号为：D10、D15、D25、D50、D100、D150、 D200、D250、D300等。 2、耐磨性 耐磨性是路面和桥梁用混凝土的重要性能之一，作为高级路面的 水泥混凝土，必须具有抵抗车辆轮胎磨耗和磨光的性能。 3、碱﹣集料反应 水泥混凝土中水泥的碱与某些碱活性集料发生化学反应，可引起 混凝土产生膨胀、开裂，甚至破坏，这种化学反应称为碱 ﹣集料反 应。 我国《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204－2002） 规定对水泥混凝土耐久性的控制，主要用“最大水灰比”和“最小 水泥用量”两项指标来进行限制。
2、有害杂质含量
粗集料中常含有一些有害杂质，如粘土、淤泥、硫酸盐及 硫化物和有机物等，其含量不应超过表中的规定。
技术指标 碎石压碎值指标（%） 卵石压碎值指标（%） 针片状颗粒含量（%） 含泥量（%） 泥块含量（%） 有机物含量 ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ 技术要求
I级
10 12 5 0.5 0 合格
II级
水泥是混凝土的胶结材料，混凝土的性 能很大程度上取决于水泥的质量和数量，在 保证混凝土性能的前提下，应尽量节约水泥， 降低工程造价。 选用水泥强度等级应与要求配制的混凝 土强度等级相适应。水泥强度等级选用过高， 则混凝土中水泥用量过低，影响混凝土的易 性和耐久性；水泥强度等级选用过低，则混 凝土中水泥用量太多，影响混凝土的某些技 术品质（如收缩率增大等），且不经济。
3、砂的粗细程度和颗粒级配
砂的粗细程度和颗粒级配应使所配制混凝土达到设计强度 等级和节约水泥的目的。混凝土用砂的级配根据《建筑用砂》 （GB/T 14684－2001）规定的级配范围应符合下表。 筛孔尺寸（mm）
(完整版)湖北二师专升本工程管理试题(三)答案
第三章水泥自测题一、填空题1.早期强度要求高、抗冻性好的混凝土应选用___硅酸盐______水泥；抗淡水侵蚀强、抗渗性高的混凝土应选用___火山灰硅酸盐_______水泥。
2.硅酸盐水泥强度等级是根水泥28天抗压强度值来划分的。
3.硅酸盐水泥中对抗折强度起重要作用的矿物是__C4AF__，耐磨蚀性差的矿物是___C3A_____。
4.水泥细度越细，水化放热量越大，凝结硬化后____体积变形_________越大。
5.作为水泥活性混合材料的激发剂，主要有___碱性__激发剂和___硫酸盐__激发剂。
6.各种掺较多活性混合材料的硅酸盐水泥，它们抗碳化能力均___差_____，其原因是___水泥中碱度较低___。
7.与普通水泥相比，矿渣水泥具有抗碳化能力__差__、耐热性__好_的特点。
8.硅酸盐水泥控制CI—的指标主要是控制混凝土中钢筋的锈蚀；控制碱含量是防止碱骨料反应。
9.与普通水泥相比，火山灰水泥石中氢氧化钙含量___低___，抗软水腐蚀能力___强___。
10.火山灰水泥对温度的敏感性较__强_，当养护温度达到70°C以上时，其硬化速度可超过__硅酸盐____水泥。
11.普通水泥的细度要求为在__0.08____mm方孔筛上的筛余不得超过___10___%。
12.硅酸盐水泥熟料矿物组成中，__C3S____是决定水泥早期强度的组分，__C2S____是保证水化后期强度的组分，_ C3A _____矿物凝结硬化速度最快。
13.硅酸盐水泥产生硫酸盐腐蚀的原因是由于其水化产物中的__氢氧化钙及水化铝酸钙____与环境介质中的__SO42-____发生了化学反应，生成了__钙矾石____。
14.生产硅酸盐水泥时，必须掺入适量石膏，其目的是_调节凝结时间_，当石膏掺量过多时，会造成_水泥安定性不良_。
15.矿渣硅酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀能力比普通硅酸盐水泥__强___，其原因是矿渣水泥水化产物中__氢氧化钙__含量少。
第三章 水泥制造成本核算
第一章水泥生产的特点及工艺流程水泥是现代工程中普遍采用的建筑材料，它为人类社会进步和经济发展做出厂巨大的贡献。
作为水泥企业财会人员及时了解水泥有关基本知识、行业概况、生产特点、工艺流程，对做好本职工作，发挥财务专业管理在企业经营管理中不可替代的核心作用是十分有益的。
第一节基本知识水泥的概念是什么?水泥是一种粉状矿物质胶凝材料，与水拌合后能在空气中或水中逐渐硬化。
也有专业人员这样具体描述水泥：它是利用地壳丰度前五名的氧、硅、铝、铁、钙元素，通过检验尺度为70”m的均化和1 400t高温处理，以低廉成本生产出来的机械和化学性能堪与天然石材媲美的可塑性建筑材料，广泛应用于土木建筑等工程中。
水泥行业属于资源依赖性强、资金密集型、工艺专一的窑炉下业。
，按原料及生产方式的不同，水泥可分为许多品种，主要的有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、特种水泥等；特种水泥又分为：快凝快硬水泥系列、油井水泥系列、膨胀水泥及自应力水泥系列、水工水泥系列、有机和无机相结合的水泥系列(塑料水泥、橡胶水泥、水玻璃耐酸水泥等)、其他品种水泥(硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、高铝水泥、道路水泥、砌筑水泥、防潮水泥、白水泥、彩色水泥等)。
按抗折抗压物理性能的不同，水泥又分为不同的强度等级。
如硅酸盐水泥分为42．5，42．5R，52．5，52．5B，62．5，62．5R六种强度等级；普通硅酸盐水泥(简称普通水泥)分为32．5，32．5R，42．5，42．5R，52．5，52．5R六种强度等级。
矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥等也都根据3d、28d不同的物理强度分为不同的强度等级。
第二节行业概况水泥生产在中国已有180年的发展历史，全国现有水泥企业5 042家。
随着国家改革开放大环境的不断完善，社会需求的不断增加，水泥生产技术的不断进步，水泥产量从1949年的66万t增长到2005年的10．5亿t，近20年来产量连续位居世界第一。
硅酸盐水泥的强度等级划分为
可降等级使用。
五、水泥石的腐蚀与防止
(一) 水泥石腐蚀的种类
1. 软水侵蚀(溶出型侵蚀)
当水泥石受到蒸馏水、天然的雨水、雪水以及含重碳酸 盐很少的河水、湖水等软水作用时，水泥石中的氢氧化钙不 断溶解流失，特别是处于流水或有压力的水中时，氢氧化钙 的溶解使得水泥石的密实度下降，强度和耐久性也降低；而 且由于氢氧化钙浓度的下降，还引起了水泥石中的其它水化 产物的分解。
CO2+CaCO3+H2OCa(HCO3)2
4. 强碱腐蚀
硅酸盐水泥基本是耐碱的，碱类溶液浓度不高对水泥石是 无害的。但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱 (NaOH 、 KOH) 时，强碱会与水泥进行如下反应： 3CaO· Al2O3 +6NaOH→3Na2O· Al2O3+3Ca(OH)2 铝酸钠是易溶于水的，从而造成水泥石的腐蚀。 当水泥石被NaOH浸透后又在空气中干燥，与空气中的CO2
CaSO4· 2H2O+3CaO· Al2O3+H2O→3CaO· Al2O3· 3CaSO4· 31H2O
高硫型水化硫铝酸钙晶体
当石膏消耗完后 ，部分高硫型水化硫铝酸 钙 ( 又称钙矾石 AFt) 转变为低硫型水化硫铝酸钙晶体 AFm(3CaO· Al2O3· CaSO4· 12H2O ，即 )。 C 3AS H12
强度
高
早低后高
低
低
三、硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化
(一) 熟料矿物的水化反应
硅酸三钙
3CaO· SiO2+H2O→3CaO· 2SiO2· 3H2O+Ca(OH)2
水化硅酸钙凝胶C3S2H3
氢氧化钙晶体CH
硅酸二钙 铝酸三钙
2CaO· SiO2+H2O→3CaO·2SiO2· 3H2O+Ca(OH)2 3CaO· Al2O3+H2O→3CaO· Al2O3· 6H2O
土木工程材料第三章水泥
水泥的品种很多，按化学成分可分为硅酸盐、 铝酸盐、硫铝酸盐等多种系列水泥，本章主要介 绍应用最广的硅酸盐系列水泥。硅酸盐系列水泥 按其性能和用途.
常用水泥
硅酸盐系列水泥 特种水泥
硅酸盐水泥 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥
3.1 常用水泥 3.1.1 常用水泥的生产 3.1.1.1 水泥熟料的烧成 烧制硅酸盐水泥熟料的原材料主要是提供CaO 的石灰质原料，如石灰石、白垩等，及提供Si02、 Al2O3和少量Fe2O3的粘土质原料，如粘土、页岩等。 此外，有时还配入铁矿粉等辅助原料。将上述几 种原材料按适当比例混合后在磨机中磨细，制成 生料，再将生料入窑进行煅烧，便烧制成黑色球 状的水泥熟料。
(2)水化热大 水泥的水化反应为放热反应，水化过程放出的 热量称为水泥的水化热。硅酸盐水泥的C3S和C3A含 量高，水化热大，放热周期长，一般水化3d的放 热量约为总水化热的50％，7d为75％，3个月达90 ％。硅酸盐水泥不宜在大体积工程中应用。
(3)耐腐蚀性差 硅酸盐水泥硬化后，在一般使用条件下有较 高的耐久性。可是，在淡水、酸与酸性水和硫酸 盐溶液等有害的环境介质中，则会发生各种物理 化学作用，导致性能改变，强度降低，甚至破坏。 引起整个工程结构的破坏。
(4)火山灰质硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟 料，20％～50％火山灰质混合材料和适量石膏组 成。
(5)粉煤灰硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料， 20％～40％粉煤灰和适量石膏组成。
(6)复合硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料， 15％～50％的两种或两种以上混合材料和适量石 膏组成。
3.1.2 常用水泥的特性 3.1.2.1硅酸盐水泥
水泥熟料颗粒水化，接着矿渣受熟料水化时析出的 Ca(OH)2及外掺石膏的激发，其玻璃体中的活性氧化 硅和活性氧化铝进入溶液，与Ca(OH)2反应生成新的 水化硅酸钙和水化铝酸钙，因为石膏存在，还生成 水化硫铝酸钙。
第三章 水泥分析
2、水泥终凝时间是指从水泥加水至水泥浆完全失
去可塑性并开始产生强度为止所需要的时间。
3、生产水泥的最后阶段还要加入石膏，主要
是为调整水泥的凝结时间。
4、水泥在加水后的3～7d内，水化速度很快， 强度增长较快，大致到了28d，水化过程全
部结束。
5、影响水泥石强度的主要因素是水泥熟料的 矿物组成与水泥的细度，而与拌和加水量 的多少关系不大。 6、硅酸盐水泥因其耐腐蚀性好，水化热高故 适宜建造混凝土桥墩。
)。
B． 化学腐蚀 D．软水腐蚀
23、制作水泥胶砂试件，其配合比为：水泥: B．1∶2∶0.5 D． 1∶2∶0.6
24、一般情况，水泥凝结硬化后，其体积 ( )。 A．膨胀 B．不变 C．收缩 D．不一定
25、硅酸盐水泥熟料的矿物组成中，以下哪 种熟料矿物不是主要成分？ A.硅酸二钙 B.硅酸三钙
9、国家标准规定，普通硅酸盐水泥的初凝时 间为（ ） 。
A．不早于30分钟 B．不迟于30分钟 C．不早于45分钟 D．不迟于45分钟
10、硅酸盐水泥的体积安定性用 （ 必须合格。 A．蒸压法
C．回弹法
） 检验
B．沸煮法
D．筛分析法
11、掺大量混合材料的硅酸盐水泥适合于 （ ）。 A．自然养护
C．标准养护
第三章 水泥
1.了解硅酸盐水泥的矿物组成及各组分对水泥
性质的影响；理解硅酸盐水泥的性能特点及影
响性质的因素。
2.掌握硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的技术性
能；了解水泥石的腐蚀及防止措施。
3.掌握常用水泥品种及其应用与储运；了解其
它品种水泥的应用。
名词解释 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅
酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰
第三章-硅酸盐水泥
试饼法
雷氏夹法 检测方法：
6. 强 度
检验方法——软练胶砂法，分别测量抗压强度 和抗折强度。
试件尺寸：4040160mm 胶砂配比：
棱柱体；
水泥 : ISO标准砂 : 水= 1 : 3 : 0.5； 振动成型： 在频率为2800~3000次/min，振幅0.75mm的振实台 上成型。振动时间120s。 试件养护： 在20 C 1C，相对湿度不低于90%的雾室或养护 箱中24h，然后脱模在20C 1 C的水中养护至测试 龄期；
水泥强度发展规律
强度 早期增长快，随后逐渐减慢； （MPa） 28天，基本达到极限强度的80％以上； 在合适的温湿度条件下，强度增长可以持续 几十天 乃至几十年。
时间（d） 3d 28d
水泥石强度的影响因素
影响孔隙率的因素均影响水泥石的强度
水灰比 水灰比越大，孔隙率越大，强度越低
返回
§3.2.3 硅酸盐水泥的技术性质
密度与堆积密度 细度 标准稠度用水量 凝结时间 体积安定性 强度 水化热 不溶物和烧失量 碱含量
1.密度与堆积密度
密度
3.05~3.20，混凝土配合比计算时，一般取3.10。
堆积密度
1000~1600kg/m3，在工地计算水泥仓库时，一般取 1300 kg/m3 。
返回
A B C D
A——凝胶体（C－S－H凝胶，水化 硅酸钙凝胶）； B——晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、 水化硫铝酸钙）； C——孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔 等）； D——未水化的水泥颗粒
水泥石的结构
水化产物＋未水化熟料颗粒＋孔隙
① 水化产物组成(充分水化时) C-S-H＋Ca(OH)2＋水化(硫)铝酸钙 70% 20% 7％ ② 孔隙组成 ＝ 凝胶孔＋毛细孔＋气孔
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①铝酸钙
3 12
教材P188
•熟料中铝酸钙主要是C A，有时可能有C A •C A的晶型随原料和工艺条件的不同而各异 •Al O 含量高，慢冷——结晶完整粗大； •通常溶入玻璃体或呈不规则的微晶析出 •反光镜下，快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱
7 3 2 3
形；因反光能力差，呈暗灰色，称黑色中间相
•C A在熟料中的潜在含量为7～15％
•细度
•硅酸盐水泥比表面积大于300m /kg •普硅水泥80µm方孔筛筛余不得超
2
过10％
•凝结时间
setting time
•硅酸盐水泥初凝不得早于 45min ， 终凝不得迟于390min； •普硅水泥初凝不得早于45min，终
凝不得迟于10h
第三章：水泥——§3.1水泥标准
三、技术要求7
soundness
三、技术要求3、4
教材P185
•三氧化硫 •烧失量
水泥中SO3含量不得超过3.5％
ignition loss
•Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得 大于3.0％ •Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得 大于3.5％ •普硅水泥烧失量不得大于5.0％
第三章：水泥——§3.1水泥标准
三、技术要求5、6
教材P185
fineness
铝酸三钙(3CaO· Al2O3) 铁铝酸钙(4CaO· Al2O3 · Fe2O3)
水泥生产工艺流程
• • • • • • 两磨一烧 硅酸盐水泥生产方法分类 按生料的制备方法分类 １、湿法 ２、干法 按 窑型分类 1、回转窑 2、立窑
水泥的基本特性
• 水泥具有良好的 可塑性 ，与其他材料混合后的混合物 可拥有适宜的和易性 • 较强的适应性 • 较好的耐侵蚀、防辐射性能 • 硬化后的水泥浆体具有较高的强度，且强度随龄期的 延长而逐渐增长 • 良好的耐久性 • 通过改变水泥的组成，可适当调整水泥的性质 • 可与纤维、聚合物等多种有机、无机材料匹配得各种 水泥基复合材料，充分发挥材料的潜能
2、硅酸二钙(C2S, dicalcium silicate)
教材P188
②晶型及转变
1425℃
' 1160℃ H
' 630～680℃ L
<500℃
高温
低温
~500 C
780~860℃
C2 S C2 S V
③物性 纯C2S洁白，含Fe2O3棕黄色，贝利特 镜下常呈有交叉双晶纹的圆粒状
第三章：水泥
教材P184
• 硅酸盐水泥的生产方法
生料制备 石灰质原料、粘土质原料与少量校正料 经破碎后，按一定比例配合、磨细，并 配合成合适、均匀的生料 生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以 硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料
熟料煅烧
水泥粉磨
熟料加适量石膏，有时还加适量混合材 料或外加剂共同磨细为水泥
第三章：水泥——§3.1水泥标准
一、定义
教材P184
•普通硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料 和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料， 简称普通水泥，代号P•O 活性混合材掺量不得超过 15% ，允许用 不超过水泥质量的 5% 的窑灰或 不超过水 泥质量10%的非活性混合材料来代替
几种硅酸盐类水泥的特性 及使用范围
3
第三章：水泥— 二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 3、中间相
三、技术要求1、2
教材P185
•不溶物
Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超 过 0.75 ％；Ⅱ型硅酸盐水泥中不 溶物不得超过1.5％
水泥中氧化镁含量不得超过 5.0 ％， 如果水泥压蒸安定性试验合格, 则 氧化镁含量允许放宽到6.0％
•氧化镁
MgO H2O Mg (OH )2 V
第三章：水泥——§3.1水泥标准
CaO-SiO2-Al2O3系统中的水泥区
各主要氧化物对熟料的煅烧和水 泥性质的影响
• • • • 氧化钙 二氧化硅 氧化铝 氧化铁
第三章：水泥— §3.2硅酸盐水泥熟料的组成 二、熟料的矿物组成
教材P187
•硅酸三钙——3CaO•SiO ，简写为C S •硅酸二钙——2CaO•SiO ，简写为C S •铝酸三钙——3CaO • Al O ，简写为C A •铁相固溶体——通常以铁铝酸四钙4CaO • Al O •
第三章：水泥
教材P184
• 定义
加入水后可形成塑性浆体，既能在 空气中硬化又能在水中硬化，并能 将砂石等材料牢固地胶结在一起的 细粉状水硬性胶凝材料
什么叫混凝土？
• 水泥、沙子和碎石的混合物
• 分类
第三章：水泥
教材P184
•按用途和性能分
通用水泥 专用水泥 特性水泥
大量土木工程用水泥，如硅酸盐水泥， 普硅水泥,矿渣、粉煤灰质硅酸盐水泥
2 2 3 2 2 3 3
Fe2O3为代表式，简写为C4AF
璃体
2
3
•少量f-CaO，方镁石（结晶MgO），含碱矿物及玻
第三章：水泥— §3.2硅酸盐水泥熟料的组成 二、熟料的矿物组成
教材P187
•C S＋ C S含量约占75％左右——硅酸盐矿物 •C A＋ C AF约占22％左右＋碱等——熔剂矿物
河北省冀东水泥集团有限责任 公司
新型干法熟料生 产线
京唐港水泥出口码头
中国水泥工业明天更美好
• • • • • • • • • • 抚今追昔，我国水泥工业在过去的岁月里经历了曲折而 又辉煌的发展历程。 1892年，启新水泥厂在唐山建立，拉开了我国水泥工业 发展的序幕。但由于战乱不断和外来侵略，到1949年新 中国成立时，我国水泥生产技术仍非常落后 20世纪50～60年代，我国水泥工业的发展取得长足进步。 20世纪70～80年代，尤其是改革开放以来，国民经济的 稳步高速发展带动了我国水泥工业技术的快速进步和水泥 产量的迅猛增长。1985年产量达1.46亿吨，居世界第一 。 目前，我国水泥工业正沿着国际水泥工业的发展趋势是以 节能、降耗、环保、提高水泥质量和提高劳动生产率为中 心，走可持续发展的道路。
教材P188
②晶型及转变
1425℃
' 1160℃ H
' 630～680℃ L
<500℃
780~860℃ α型生成温度较高，且其主要稳定剂Na2O大多与 C3A形成固溶体；
2
高温
低温
• •α’ 型的主要稳定剂K O量也不多，且α’ 、β型 结构相似，很容易转变为β型； •所以α和α’ 型C S在水泥熟料中较少存在
│“十五”期间全国水泥产量
主要 原料
主要 反应 主要成分 设备 条件
主要 性能
硅 酸 盐 水 泥
粘土和 石灰石， 水泥 加适量 回转 高温 窑 石膏
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙
铁铝酸钙
水 硬 性
烧结
煅烧
预热
高温
生产原料
加石膏磨细
水泥回转窑示意图
SiO2 ) 硅酸三钙(3CaO· SiO2) 主要成分 硅酸二钙(2CaO·
第三章：水泥— 二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 3、中间相
教材P188
•填充在Alite，Blite之间的铝酸盐、铁酸盐、组成
不定的玻璃体和含碱化合物统称为中间相
•中间相在熟料煅烧时，熔融成液相；冷却时部分
液相结晶，部分液相来不及结晶而凝结成玻璃体
第三章：水泥— 二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 3、中间相
3
3
•在硅酸盐水泥熟料中C S通常不以纯的形式存在，
总掺有少量的MgO,Fe2O3,Al2O3等氧化物形成固溶体， 称为Alite或A矿
第三章：水泥— 二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成
1、硅酸三钙(C3S, tricalcium silicate) ③物性
教材P188
•纯C S 为白色，密度为3.10g/cm3，晶体截面为六
有专门用途的水泥，如油井水泥、 砌筑水泥等 某种性能比较突出的水泥，如快硬硅 酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥
•按所含主要水硬性矿物划分
硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥等
第三章：水泥
§3.1硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的标准
教材P184
硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分的 熟料所制得的水泥的总称。如果掺入 混合材达到一定数量，则在硅酸盐水 泥前加上混合材的名称，如矿渣硅酸 盐水泥，粉煤灰质硅酸盐水泥等
第三章：水泥——§3.1水泥标准
四、废品与不合格品 废品
教材P186
凡MgO、SO3、初凝时间、安定性中的 任何一项不符合标准规定的，均为废品
不合格品
凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中 的任何一项不符合标准规定的，或混合 材掺加量超过最大限度和强度低于商品 标号规定的指标时，水泥包装标志中， 水泥品种、标号、工厂名称和出厂编号 不全，均为不合格品
Байду номын сангаас
第三章：水泥——§3.1水泥标准
一、定义
教材P184
•硅酸盐水泥
（波特兰水泥）
凡由硅酸盐水泥熟料、0~5% 石灰石 或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制 成的水硬性胶凝材料称——
Ⅰ型：不掺混合材（代号P • Ⅰ） Ⅱ型：在硅酸盐水泥熟料粉磨时，掺加不 超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣 混合材料 ，代号P•Ⅱ
非活性混合材 窑灰
石灰石中Al2O3含量不得超过2.5％ 从回转窑尾废气中收集的粉尘
第三章：水泥——§3.1水泥标准
二、标号
教材P184
•硅酸盐水泥
425R、525、525R、625、625R、725R
•普通硅酸盐水泥
325、425、425R、525、525R、625、625R
第三章：水泥——§3.1水泥标准
3 12
教材P188
•熟料中铝酸钙主要是C A，有时可能有C A •C A的晶型随原料和工艺条件的不同而各异 •Al O 含量高，慢冷——结晶完整粗大； •通常溶入玻璃体或呈不规则的微晶析出 •反光镜下，快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱
7 3 2 3
形；因反光能力差，呈暗灰色，称黑色中间相
•C A在熟料中的潜在含量为7～15％
•细度
•硅酸盐水泥比表面积大于300m /kg •普硅水泥80µm方孔筛筛余不得超
2
过10％
•凝结时间
setting time
•硅酸盐水泥初凝不得早于 45min ， 终凝不得迟于390min； •普硅水泥初凝不得早于45min，终
凝不得迟于10h
第三章：水泥——§3.1水泥标准
三、技术要求7
soundness
三、技术要求3、4
教材P185
•三氧化硫 •烧失量
水泥中SO3含量不得超过3.5％
ignition loss
•Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得 大于3.0％ •Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得 大于3.5％ •普硅水泥烧失量不得大于5.0％
第三章：水泥——§3.1水泥标准
三、技术要求5、6
教材P185
fineness
铝酸三钙(3CaO· Al2O3) 铁铝酸钙(4CaO· Al2O3 · Fe2O3)
水泥生产工艺流程
• • • • • • 两磨一烧 硅酸盐水泥生产方法分类 按生料的制备方法分类 １、湿法 ２、干法 按 窑型分类 1、回转窑 2、立窑
水泥的基本特性
• 水泥具有良好的 可塑性 ，与其他材料混合后的混合物 可拥有适宜的和易性 • 较强的适应性 • 较好的耐侵蚀、防辐射性能 • 硬化后的水泥浆体具有较高的强度，且强度随龄期的 延长而逐渐增长 • 良好的耐久性 • 通过改变水泥的组成，可适当调整水泥的性质 • 可与纤维、聚合物等多种有机、无机材料匹配得各种 水泥基复合材料，充分发挥材料的潜能
2、硅酸二钙(C2S, dicalcium silicate)
教材P188
②晶型及转变
1425℃
' 1160℃ H
' 630～680℃ L
<500℃
高温
低温
~500 C
780~860℃
C2 S C2 S V
③物性 纯C2S洁白，含Fe2O3棕黄色，贝利特 镜下常呈有交叉双晶纹的圆粒状
第三章：水泥
教材P184
• 硅酸盐水泥的生产方法
生料制备 石灰质原料、粘土质原料与少量校正料 经破碎后，按一定比例配合、磨细，并 配合成合适、均匀的生料 生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以 硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料
熟料煅烧
水泥粉磨
熟料加适量石膏，有时还加适量混合材 料或外加剂共同磨细为水泥
第三章：水泥——§3.1水泥标准
一、定义
教材P184
•普通硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料 和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料， 简称普通水泥，代号P•O 活性混合材掺量不得超过 15% ，允许用 不超过水泥质量的 5% 的窑灰或 不超过水 泥质量10%的非活性混合材料来代替
几种硅酸盐类水泥的特性 及使用范围
3
第三章：水泥— 二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 3、中间相
三、技术要求1、2
教材P185
•不溶物
Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超 过 0.75 ％；Ⅱ型硅酸盐水泥中不 溶物不得超过1.5％
水泥中氧化镁含量不得超过 5.0 ％， 如果水泥压蒸安定性试验合格, 则 氧化镁含量允许放宽到6.0％
•氧化镁
MgO H2O Mg (OH )2 V
第三章：水泥——§3.1水泥标准
CaO-SiO2-Al2O3系统中的水泥区
各主要氧化物对熟料的煅烧和水 泥性质的影响
• • • • 氧化钙 二氧化硅 氧化铝 氧化铁
第三章：水泥— §3.2硅酸盐水泥熟料的组成 二、熟料的矿物组成
教材P187
•硅酸三钙——3CaO•SiO ，简写为C S •硅酸二钙——2CaO•SiO ，简写为C S •铝酸三钙——3CaO • Al O ，简写为C A •铁相固溶体——通常以铁铝酸四钙4CaO • Al O •
第三章：水泥
教材P184
• 定义
加入水后可形成塑性浆体，既能在 空气中硬化又能在水中硬化，并能 将砂石等材料牢固地胶结在一起的 细粉状水硬性胶凝材料
什么叫混凝土？
• 水泥、沙子和碎石的混合物
• 分类
第三章：水泥
教材P184
•按用途和性能分
通用水泥 专用水泥 特性水泥
大量土木工程用水泥，如硅酸盐水泥， 普硅水泥,矿渣、粉煤灰质硅酸盐水泥
2 2 3 2 2 3 3
Fe2O3为代表式，简写为C4AF
璃体
2
3
•少量f-CaO，方镁石（结晶MgO），含碱矿物及玻
第三章：水泥— §3.2硅酸盐水泥熟料的组成 二、熟料的矿物组成
教材P187
•C S＋ C S含量约占75％左右——硅酸盐矿物 •C A＋ C AF约占22％左右＋碱等——熔剂矿物
河北省冀东水泥集团有限责任 公司
新型干法熟料生 产线
京唐港水泥出口码头
中国水泥工业明天更美好
• • • • • • • • • • 抚今追昔，我国水泥工业在过去的岁月里经历了曲折而 又辉煌的发展历程。 1892年，启新水泥厂在唐山建立，拉开了我国水泥工业 发展的序幕。但由于战乱不断和外来侵略，到1949年新 中国成立时，我国水泥生产技术仍非常落后 20世纪50～60年代，我国水泥工业的发展取得长足进步。 20世纪70～80年代，尤其是改革开放以来，国民经济的 稳步高速发展带动了我国水泥工业技术的快速进步和水泥 产量的迅猛增长。1985年产量达1.46亿吨，居世界第一 。 目前，我国水泥工业正沿着国际水泥工业的发展趋势是以 节能、降耗、环保、提高水泥质量和提高劳动生产率为中 心，走可持续发展的道路。
教材P188
②晶型及转变
1425℃
' 1160℃ H
' 630～680℃ L
<500℃
780~860℃ α型生成温度较高，且其主要稳定剂Na2O大多与 C3A形成固溶体；
2
高温
低温
• •α’ 型的主要稳定剂K O量也不多，且α’ 、β型 结构相似，很容易转变为β型； •所以α和α’ 型C S在水泥熟料中较少存在
│“十五”期间全国水泥产量
主要 原料
主要 反应 主要成分 设备 条件
主要 性能
硅 酸 盐 水 泥
粘土和 石灰石， 水泥 加适量 回转 高温 窑 石膏
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙
铁铝酸钙
水 硬 性
烧结
煅烧
预热
高温
生产原料
加石膏磨细
水泥回转窑示意图
SiO2 ) 硅酸三钙(3CaO· SiO2) 主要成分 硅酸二钙(2CaO·
第三章：水泥— 二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 3、中间相
教材P188
•填充在Alite，Blite之间的铝酸盐、铁酸盐、组成
不定的玻璃体和含碱化合物统称为中间相
•中间相在熟料煅烧时，熔融成液相；冷却时部分
液相结晶，部分液相来不及结晶而凝结成玻璃体
第三章：水泥— 二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 3、中间相
3
3
•在硅酸盐水泥熟料中C S通常不以纯的形式存在，
总掺有少量的MgO,Fe2O3,Al2O3等氧化物形成固溶体， 称为Alite或A矿
第三章：水泥— 二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成
1、硅酸三钙(C3S, tricalcium silicate) ③物性
教材P188
•纯C S 为白色，密度为3.10g/cm3，晶体截面为六
有专门用途的水泥，如油井水泥、 砌筑水泥等 某种性能比较突出的水泥，如快硬硅 酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥
•按所含主要水硬性矿物划分
硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥等
第三章：水泥
§3.1硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的标准
教材P184
硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分的 熟料所制得的水泥的总称。如果掺入 混合材达到一定数量，则在硅酸盐水 泥前加上混合材的名称，如矿渣硅酸 盐水泥，粉煤灰质硅酸盐水泥等
第三章：水泥——§3.1水泥标准
四、废品与不合格品 废品
教材P186
凡MgO、SO3、初凝时间、安定性中的 任何一项不符合标准规定的，均为废品
不合格品
凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中 的任何一项不符合标准规定的，或混合 材掺加量超过最大限度和强度低于商品 标号规定的指标时，水泥包装标志中， 水泥品种、标号、工厂名称和出厂编号 不全，均为不合格品
Байду номын сангаас
第三章：水泥——§3.1水泥标准
一、定义
教材P184
•硅酸盐水泥
（波特兰水泥）
凡由硅酸盐水泥熟料、0~5% 石灰石 或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制 成的水硬性胶凝材料称——
Ⅰ型：不掺混合材（代号P • Ⅰ） Ⅱ型：在硅酸盐水泥熟料粉磨时，掺加不 超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣 混合材料 ，代号P•Ⅱ
非活性混合材 窑灰
石灰石中Al2O3含量不得超过2.5％ 从回转窑尾废气中收集的粉尘
第三章：水泥——§3.1水泥标准
二、标号
教材P184
•硅酸盐水泥
425R、525、525R、625、625R、725R
•普通硅酸盐水泥
325、425、425R、525、525R、625、625R
第三章：水泥——§3.1水泥标准