1、第二章第二章 通用硅酸盐水泥生产概述通用硅酸盐水泥生产概述 2.1 通用硅酸盐水泥的国家标准通用硅酸盐水泥的国家标准 水泥：凡磨细成粉状的材料，加入适量的水水泥：凡磨细成粉状的材料，加入适量的水后，即能在空气中硬化又能在水中硬化，并后，即能在空气中硬化又能在水中硬化，并能把砂石材料牢固的胶结在一起的水硬性胶能把砂石材料牢固的胶结在一起的水硬性胶凝材料。凝材料。 水泥适用范围水泥适用范围 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。水泥的分类水泥的分类 按性能和用途分水水 泥泥通用水泥通用水泥专
2、用水泥专用水泥特性水泥特性水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥、道路水泥、大坝水泥等等如弹力水泥、夜光水泥、如弹力水泥、夜光水泥、变色水泥、木质水泥、贮变色水泥、木质水泥、贮热水泥、自愈水泥热水泥、自愈水泥 按主要水硬性物质分水泥种类水泥种类主要水硬性物质主要水硬性物质主主 要要 品品 种种硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸钙硅酸钙绝大多数通用水泥、专用水泥和绝大多数通用水泥
3、、专用水泥和特性水泥特性水泥铝酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸钙铝酸钙高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高强铝酸盐水泥等。快硬高强铝酸盐水泥等。硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥无水硫铝酸钙无水硫铝酸钙硅酸二钙硅酸二钙有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥等泥等铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥铁相、无水硫铝铁相、无水硫铝酸钙、硅酸二钙酸钙、硅酸二钙有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等等氟铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥氟铝酸钙、硅酸氟铝酸钙、硅酸二钙二钙
4、氟铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥等以火山灰或潜在水以火山灰或潜在水硬性材料以及其他硬性材料以及其他活性材料为主要组活性材料为主要组分的水泥分的水泥活性二氧化硅活性二氧化硅活性氧化铝活性氧化铝石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、低热钢渣矿渣水泥等低热钢渣矿渣水泥等GB-国家标准GBJ-建筑工程国家标准JGJ-建设部行业标准JC-国家建材局行业标准YB-冶金部行业标准JTJ-交通部行业标准SD-水电行业标准ZB-国家级专业标准 ASA- American Standard Association 美国标准ASTM American Society for Testing Mate
5、rialsBS- British Standard 英国标准ISO-International Standard Organization 国际标准协会2.1.1 水泥标准水泥标准作用：指导生产、控制质量、加强管理、提高企业效益，质检机构、科作用：指导生产、控制质量、加强管理、提高企业效益，质检机构、科研设计、建设施工等监督部门进行质量检验、保证工程质量的技术依据研设计、建设施工等监督部门进行质量检验、保证工程质量的技术依据。标准号表示方法：标准号表示方法：GB175-1999硅酸盐水泥硅酸盐水泥标准名称制订或修订年份标准编号标准代号 通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥 Common Portlan
6、d Cement 以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。混合材料制成的水硬性胶凝材料。 通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸为硅酸盐水泥、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、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。盐水泥和复合硅酸盐水泥。2.1.2 硅酸盐水泥定义硅酸盐水泥定义硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，石灰石硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料，石灰石或粒化高炉矿渣适量石膏磨细制成的水硬或粒化高炉矿渣适
7、量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥（即国外通称性胶凝材料称为硅酸盐水泥（即国外通称的的波特兰水泥波特兰水泥）2.1.3 组分材料组分材料：硅酸盐水泥熟料：硅酸盐水泥熟料：由主要含由主要含CaOCaO、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3的原料的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿物不小于物成分的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿物不小于66%66%，氧，氧化钙和氧化硅质量比不小于化钙和氧化硅质量比不小于2.02.0。 混合材料：混合材料：在粉磨水
8、泥时与熟料、石膏一起加入磨内用以改善水泥性能，调节水泥标号、提高水泥产量、降低成本的矿物质材料。石膏：石膏：调节凝结时间。 石膏：石膏：CaSO42H2O硬石膏：硬石膏：CaSO4天然石膏 工业副产石膏：经过煅烧的熟料和未粉磨的石膏经过煅烧的熟料和未粉磨的石膏熟料熟料石膏石膏密度：密度：3.15-3.20 g/cm3密度：约密度：约 2.30 g/cm344 细度细度（1 1）定义）定义: :水泥颗粒的粗细程度水泥颗粒的粗细程度. .（2）表示方法：）表示方法：筛余百分数，比表面积，颗粒级配筛余百分数，比表面积，颗粒级配a、筛余百分数、筛余百分数：水泥在一定孔径的筛子上的筛余量占水泥总质量百分
9、数，筛余百水泥在一定孔径的筛子上的筛余量占水泥总质量百分数，筛余百分数越小，水泥越细分数越小，水泥越细矿渣、火山灰、粉煤灰、复合硅酸盐水泥的细度通过矿渣、火山灰、粉煤灰、复合硅酸盐水泥的细度通过80um方孔筛方孔筛筛余不大于筛余不大于10%或或45um方孔筛筛余不大于方孔筛筛余不大于30%GB1752007，GB1344 1999、GB12958 1999规定规定b.b.比表面积比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和（是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和（cmcm2 2/g /g 或或 m m2 2/kg/kg）。）。水泥愈细，比表面积愈大。水泥愈细，比表面积愈大。一般常为一
10、般常为317317350350 m m2 2/kg/kg。硅酸盐水泥硅酸盐水泥300 300 m m2 2/kg/kgGB1752007规定：规定：型、型、型硅酸盐水泥型硅酸盐水泥300 m2/ kg C、颗粒积配：、颗粒积配： 水泥中不同粒径的质量百分数水泥中不同粒径的质量百分数 水泥强度检测水泥强度检测ISO法的实施，水泥颗粒级配对水泥强度和法的实施，水泥颗粒级配对水泥强度和强度的增进率影响尤为明显，逐渐应用于指导水泥生产强度的增进率影响尤为明显，逐渐应用于指导水泥生产 （3）控制指标）控制指标 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的细度为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的细度为 比表面积比表面积300
11、m2/ kg 矿渣、火山灰、粉煤灰、复合硅酸盐水泥的细度通过矿渣、火山灰、粉煤灰、复合硅酸盐水泥的细度通过80um方孔筛筛余不大于方孔筛筛余不大于10% 或或45um方孔筛筛余不大于方孔筛筛余不大于30% （4）影响因素：）影响因素： 熟料、混合材的易磨性、混合材掺量及粉磨条件熟料、混合材的易磨性、混合材掺量及粉磨条件 C3S含量高的熟料易磨，含量高的熟料易磨，C2S含量高难磨，混合材中火山含量高难磨，混合材中火山灰、粉煤灰易磨，矿渣难磨。灰、粉煤灰易磨，矿渣难磨。 （5）测定意义）测定意义 影响水泥性能的重要指标：影响水泥性能的重要指标： A. 颗粒越细，与水反应的表面积越大，水化反应速度加
12、快，颗粒越细，与水反应的表面积越大，水化反应速度加快，早期强度高，可改善水泥的安定性、泌水性、和易性及黏结性早期强度高，可改善水泥的安定性、泌水性、和易性及黏结性等，等，有利于施工有利于施工。但过细，水泥需水量增大，干缩性及。但过细，水泥需水量增大，干缩性及7天水天水化热增大，抗冻性降低。强度降低。易风化，不宜久存。化热增大，抗冻性降低。强度降低。易风化，不宜久存。 90um惰性，惰性，60慢，慢，40um快，占快，占65-75%， 10 um迅速，占迅速，占25-30%。 B. 水泥过细，产量水泥过细，产量，电耗及金属损耗，电耗及金属损耗，成本，成本。颗粒过粗，。颗粒过粗，不利于水泥活性发挥
13、。不利于水泥活性发挥。 （6 6）测定方法）测定方法 要求要求: :国家标准国家标准GB/T 1345 -2005GB/T 1345 -2005规定，水筛法、负压筛法。规定，水筛法、负压筛法。水泥细度检验方法（水泥细度检验方法（8080um筛筛析法）筛筛析法）。 GB/T 8074-1987GB/T 8074-1987水泥比表面积测定方法（勃氏法）水泥比表面积测定方法（勃氏法）。水泥凝结时间是水泥的重要建筑性质之一，在建筑施工中有重要意义水泥凝结时间是水泥的重要建筑性质之一，在建筑施工中有重要意义。初凝时间太短，混凝土、砂浆将来不及搅拌、运输、浇捣或砌筑，影初凝时间太短，混凝土、砂浆将来不及搅
14、拌、运输、浇捣或砌筑，影响工程质量。响工程质量。终凝时间过长，将延长脱模及养护时间，影响施工进度。终凝时间过长，将延长脱模及养护时间，影响施工进度。 （10）水泥强度等级）水泥强度等级 水泥强度水泥强度是水泥试体硬化后在单位面积上所能承受的外是水泥试体硬化后在单位面积上所能承受的外力。力。 强度是评价硅酸盐水泥质量的一个重要指标。水泥的强强度是评价硅酸盐水泥质量的一个重要指标。水泥的强度是按照度是按照GB/T17961-1999GB/T17961-1999水泥胶砂强度检验方法（水泥胶砂强度检验方法（ISOISO）法）法的标准方法制作的水泥胶砂试件，在的标准方法制作的水泥胶砂试件，在20201
15、1C C温度的水中，养护到规定龄期时检测的强度值温度的水中，养护到规定龄期时检测的强度值。 其中标准试件尺寸为其中标准试件尺寸为4cm4cm4cm4cm16cm16cm 胶砂中水泥与标准砂之比为胶砂中水泥与标准砂之比为 1 1：3 3 （W/C=0.5W/C=0.5），标准），标准试验龄期分别为试验龄期分别为 d d和和28d28d分别检验其抗压强度和抗分别检验其抗压强度和抗折强度。折强度。 作用：作用：a、确定水泥强度等级，对比水泥质量确定水泥强度等级，对比水泥质量 b、根据水泥强度设计砼的组成，合理使用水泥，、根据水泥强度设计砼的组成，合理使用水泥，保证工程质量保证工程质量 在标准中规定的
16、等级时，往往有几个龄期的在标准中规定的等级时，往往有几个龄期的指标指标 某一等级符合标准要求，是指各龄期的抗折某一等级符合标准要求，是指各龄期的抗折、抗压强度值符合规定值，否则，降低等级、抗压强度值符合规定值，否则，降低等级或不合格。或不合格。 按照测定结果，按照测定结果，将硅酸盐水泥分为将硅酸盐水泥分为42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R52.5R、62.562.5、62.5R62.5R六个六个强度等级强度等级 PO PO 42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R52.5R PS PP PF PS PP PF 32.532.5、32
17、.5R32.5R 42.542.5、42.5R42.5R、52.552.5、52.5R52.5R、六个、六个强度等级强度等级 R R表示早强型水泥表示早强型水泥技术技术细度细度比表比表面积面积/(m/(m2 2/ /kg)kg)凝结时间凝结时间/min/min安定安定性性不溶物不溶物/(%)/(%)MgOMgOSOSO3 3烧失量烧失量(%)(%)氯离子氯离子性质性质( (沸煮沸煮法）法）含量含量/ /含量含量 (%)(%)（质量（质量分数）分数）初凝初凝终凝终凝型型型型(%)(%)型型型型指标指标300300454539390 0必须必须合格合格0.0.75751.501.505.05.03
18、.53.53.03.03.53.50.060.06强度强度抗压强度抗压强度/MPa/MPa抗折强度抗折强度/MPa/MPa等级等级3d3d28d28d3d3d28d28d42.542.517.0 17.0 42.5 42.5 3.5 3.5 6.5 6.5 42.5R42.5R22.0 22.0 42.5 42.5 4.0 4.0 6.5 6.5 52.552.523.0 23.0 52.5 52.5 4.0 4.0 7.0 7.0 52.5R52.5R27.0 27.0 52.5 52.5 5.0 5.0 7.0 7.0 62.5R62.5R32.0 32.0 62.5 62.5 5.5 5
19、.5 8.0 8.0 （11）包装）包装 水泥可以散装或袋装，袋装水泥每袋净含量为水泥可以散装或袋装，袋装水泥每袋净含量为50kg，且应不，且应不少于标志质量的少于标志质量的99%；随机抽取；随机抽取20袋总质量（含包装袋）应袋总质量（含包装袋）应不少于不少于1000kg。其它包装形式由供需双方协商确定，但有关。其它包装形式由供需双方协商确定，但有关袋装质量要求，应符合上述规定。水泥包装袋应符合袋装质量要求，应符合上述规定。水泥包装袋应符合GB9774的规定。的规定。 标志标志 水泥包装袋上应清楚标明：水泥包装袋上应清楚标明：执行标准执行标准、水泥品种水泥品种、代号代号、强强度等级度等级、生产
20、者名称生产者名称、生产许可证标志（生产许可证标志（QS）及编号）及编号、出厂出厂编号编号、包装日期、包装日期、净含量净含量。 包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同的颜色印刷水泥名称包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同的颜色印刷水泥名称和强度等级，和强度等级，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣矿渣硅酸盐水泥采用绿色；硅酸盐水泥采用绿色；火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐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采用黑色或蓝色。水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。 散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。 运输
21、与贮存运输与贮存 水泥在运输与贮存时不得受潮和混入杂物，不同品种和强度水泥在运输与贮存时不得受潮和混入杂物，不同品种和强度等级的水泥在贮运中避免混杂。等级的水泥在贮运中避免混杂。合格与不合格品n1.凡细度、终凝时间、不溶物、烧矢量中任何一项不符合标准规定。n2.混合材料掺加量超过最大限量。n3.强度低于商品强度等级规定的指标。n4.水泥包装标志中水泥品种、强度等级、厂名、出厂编号不全的。 水泥的定义和分类 P.、P.的定义、组分材料、强度等级、技术指标 合格、不合格品的划分 硅酸盐水泥的技术指标有哪些？ 不合格品怎样划分？ 小小 结结 作作 业业2.2 通用硅酸盐水泥的生产工艺通用硅酸盐水泥的
22、生产工艺一、生产过程一、生产过程 硅酸盐水泥的生产过程通常可分为三个阶段： 生料制备 熟料煅烧 水泥制成及出厂两磨一烧两磨一烧硅酸盐水泥的生产过程硅酸盐水泥的生产过程原材料开采原材料开采所有的矿石首先被破碎为约所有的矿石首先被破碎为约125 mm125 mm大小大小, , 然后进一步破碎为约然后进一步破碎为约20mm20mm大小大小. .37原材料配料、粉磨、混合原材料配料、粉磨、混合干干法法湿湿法法38煅烧煅烧39熟料粉磨与储存熟料粉磨与储存4042 机械化立窑水泥厂生产工艺流程示意图机械化立窑水泥厂生产工艺流程示意图43破碎机破碎机 烘干机烘干机原料库原料库原煤库原煤库生料磨生料磨生料库生
23、料库成球盘成球盘立窑立窑碎煤机碎煤机熟料库熟料库烘干机烘干机混合材库混合材库水泥磨水泥磨水泥库水泥库包装机包装机干法中空回转窑干法中空回转窑湿法长窑机械化立窑机械化立窑立波尔窑立波尔窑悬浮预热器窑 新型干法回转窑水泥生产工艺流程二、生产方法的分类及其特点二、生产方法的分类及其特点 （一）按生料制备方法分： 立窑生产回转窑生产普通立窑机械化立窑干法回转窑湿法回转窑半干法回转窑湿法 干法n（二）按煅烧熟料窑的结构分： 湿法：料浆32-40%水分，操作简单，可省去原料干燥的费用和设备，料浆易混合，输送方便，扬尘少，生料成分容易控制，熟料质量高。热耗高。 干法：水分1%，热耗低。6295KJ/Kg 半
24、干法：12-15%水分，篦式加热机结构复杂，运转率低。 立窑：基本建设投资少，见效快。可就地取材就地使用。可利用零星资源，对劣质煤适应性大。窑内传热效率高，散热损失小，单位热耗低，设备需要动力小。生产规模小，熟料质量差，劳动生产率低，成本高，技术管理水平低。 5260KJ/Kg2.3 新型干法水泥生产的技术特征新型干法水泥生产的技术特征新型干法水泥生产新型干法水泥生产，就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最新成就广泛应用于水泥干法生产全过程，使水泥生产具有高效优质节能环保和大型化自动化科学管理特征的现代化水泥生产方法。 简言之，新型干法水泥生产技术就是以悬浮预热窑预分解窑
25、简言之，新型干法水泥生产技术就是以悬浮预热窑预分解窑用于生产水泥的最新技术用于生产水泥的最新技术 代表了当今水泥工业发展的基本方向和主流。代表了当今水泥工业发展的基本方向和主流。窑外分解窑干法水泥生产流程窑外分解窑干法水泥生产流程石灰石石灰石一级破碎一级破碎二级破碎二级破碎碎石库碎石库均化场均化场粘土粘土破碎机破碎机铁质校正原料铁质校正原料生料磨生料磨提升泵提升泵空气搅拌空气搅拌窑尾悬浮预热器窑尾悬浮预热器窑外窑外分解炉分解炉回转窑回转窑冷却机冷却机尾气排尘尾气排尘收尘器收尘器增湿塔增湿塔熟料库熟料库原煤原煤煤磨煤磨煤粉仓煤粉仓石膏石膏球磨机球磨机水泥水泥选粉机选粉机输送泵输送泵水泥库水泥库包
26、装机包装机出厂出厂出厂出厂41新型干法水泥生产工艺流程新型干法水泥生产工艺流程 特点特点:优质、低耗、高效、环保、装备大型化、生产控制自优质、低耗、高效、环保、装备大型化、生产控制自动化、管理科学化动化、管理科学化 3300KJ/Kg 工序 （1）原料、燃料、材料入厂与选择 （2）原料、燃料、材料加工处理与预均化 （3）原材料配合 （4）生料粉磨 （5）生料调配、均化、储存 （6）熟料煅烧 （7）熟料、石膏、混合材的储备与准备 （8）熟料、石膏、混合材的配合及磨细 （9）水泥储存、包装及发运第三章第三章 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 3 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 硅酸盐水泥熟料，是一种由主
27、要含有硅酸盐水泥熟料，是一种由主要含有 CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例配合磨成细粉并烧至部分熔融所的原料，按适当比例配合磨成细粉并烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。 硅酸盐水泥熟料可用于通用硅酸盐水泥中、抗硫酸盐水泥硅酸盐水泥熟料可用于通用硅酸盐水泥中、抗硫酸盐水泥、中等水化热水泥中等。、中等水化热水泥中等。 硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的、结晶细小的硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的、结晶细小的人造岩人造岩石石,矿物结晶矿物结晶30-60um 。 矿物组成：矿物组成：具有一定化学成分和结构特征的稳定具
28、有一定化学成分和结构特征的稳定单质和化合物。单质和化合物。 材料中的元素和化合物以特定的矿物形式存在并决定着材料的许多重要性质3.1、矿物组成 主要矿物组成：主要矿物组成： 硅酸三钙：3CaOSiO2 (C3S) 硅酸二钙：2CaOSiO2 (C2S) 铝酸三钙： 3CaOAl2O3 (C3A) 铁铝酸四钙：4CaO Al2O3 Fe2O3 (C4AF) 硅酸盐矿物硅酸盐矿物75%22%97%其它： 游离氧化钙：f-CaO 方镁石：（即结晶氧化镁） 玻璃体：熔剂矿物熔剂矿物熟料矿物特性：熟料矿物特性：一、硅酸三钙一、硅酸三钙（505 ）（一）矿物特性： 1、纯C3S 白色.1800只几分钟可以
29、形成,16001小时基本形成, f-a1%,1450下要反复多次才可烧成. T 2065 不一致熔融为CaO与液相 T=20651250内稳定； T 1250 C3S C2S+CaO （反应慢，常温下C3S呈介稳状态） 2、熟料中C3S并不以纯的形式存在，而是形成固溶体，简称A矿（阿利特矿）工业生产中工业生产中3S晶体中总固溶有晶体中总固溶有Al2O3、Fe2O3、MgO 、R2O形成固溶体形成固溶体 3、固溶体反光显微镜下呈黑色多角形颗粒。3.14-3.25 （二）矿物水化特性（二）矿物水化特性1.水化较快，水化反应主要在水化较快，水化反应主要在28d内进行，约经一年后水化过内进行，约经一年
30、后水化过程基本完成。程基本完成。2.凝结时间正常，早期强度高，强度的绝对值和强度的增进凝结时间正常，早期强度高，强度的绝对值和强度的增进率大，居四种矿物之首，率大，居四种矿物之首，28d强度达一年强度的强度达一年强度的70%80%；3.水化热较高水化热较高500J/g；抗水性较差。；抗水性较差。 二、硅酸二钙（1535%）纯纯2S白色白色 （一）矿物特性：贝利特的显微结构： 反光显微镜下呈圆粒状，也可见其他不规则形状。正常熟料中具有黑白交叉双晶条纹；低温煅烧且慢冷熟料中常发现有平行双晶。（二）矿物水化特性（二）矿物水化特性1.水化反应慢，水化反应慢，28d水化水化20%，凝结硬化慢；，凝结硬化
31、慢；2.早期强度低，早期强度低， 28d后强度较快增长，一年后赶后强度较快增长，一年后赶超超A矿。矿。3.水化热小水化热小250J/g；抗水性好；抗水性好；措施：措施：快冷越过转变点快冷越过转变点配料增加配料增加C3S,减少减少2S,转化源少转化源少,可能性少可能性少有足够的液相量包裹有足够的液相量包裹2S,较高温度下烧成的较高温度下烧成的- C2S比较稳定比较稳定加一些氧化物形成固溶体加一些氧化物形成固溶体Al2O3、V2O5、BaO 、SrO等等烧成气氛要求是氧化气氛烧成气氛要求是氧化气氛 三、铝酸三钙三、铝酸三钙CaOAl2O3，其简写为，其简写为C3，约占水，约占水泥熟料总量泥熟料总量
32、6 12 （一）、矿物特性：（一）、矿物特性： （二）水化特性：（二）水化特性： 1、水化快，凝结快；、水化快，凝结快； 2、早强较高，但绝对值不高。、早强较高，但绝对值不高。3d发挥出大发挥出大部分强度，以后不增长，甚至倒缩。部分强度，以后不增长，甚至倒缩。 3、水化热高，干缩变形大，脆性大，耐磨、水化热高，干缩变形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐性能差。性差，抗硫酸盐性能差。 四、铁铝酸四钙四、铁铝酸四钙 （一）、矿物特性：一）、矿物特性：CaOAl2O3Fe2O3，其简写为，其简写为 4AF，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的812。称称C矿矿（二）、水化特性：（二）、水化特性：1、水
33、化速度：早期介于、水化速度：早期介于C3A、C3S间，后期的发间，后期的发 展不如展不如C3S；2、早期强度似、早期强度似C3A，后期能增长，似，后期能增长，似C2S3、水化热较、水化热较C3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能 较好较好,耐磨性能好。耐磨性能好。矿物名称矿物名称硅酸三钙硅酸三钙硅酸二硅酸二钙钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙含量范围含量范围（质量）（质量）376715307151018水化反应速水化反应速度度快快慢慢最快最快快快强强 度度高高早期低，早期低，后期高后期高低低低（含量多时低（含量多时对抗折强度有对抗折强度有利）利）水水 化化 热热较高较
34、高低低最高最高中中种种 类类产产 生生 原原 因因特特 点点对水泥安对水泥安定性的影定性的影响响欠烧游离氧化钙欠烧游离氧化钙（欠烧（欠烧f-CaO）熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在在11001200低温下形成低温下形成结构疏松多结构疏松多孔、孔、不大不大一次游离氧化钙一次游离氧化钙（一次（一次f-CaO）因配料不当、生料过粗或煅烧不因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与良，尚未与S、A、F反应而残留反应而残留的的CaO呈呈“死烧状死烧状态态”，结构，结构致密，致密，大大二次游离氧化钙二次游离氧化钙（二次（二次f-CaO）熟料慢冷或还原气氛下，熟料慢冷或还原气氛下，C3
35、S分分解而形成的解而形成的经过高温，经过高温，水化较慢水化较慢较大较大五、游离氧化钙（五、游离氧化钙（f-CaO) 回转窑熟料f-CaO1.5%，立窑熟料 f-CaO3.0% 配料不当温度不够,保温时间不够 冷却慢 熟料中碱含量高 生料均匀性差 煅烧制度不稳 燃料质量差 细磨、加混合材、熟料出窑时洒水 放置一段时间 六、玻璃体 七、方镁石七、方镁石多角形多角形,粉红色有黑边粉红色有黑边3.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料的组成熟料的组成一、化学组成一、化学组成：化学组成化学组成:构成材料的化学元素及化合物种类和数量构成材料的化学元素及化合物种类和数量 主要化学成分主要化学成分：CaO 62%67%
36、 SiO2 20%24% Al2O3 4% 7% Fe2O3 2.5%6% 其它氧化物其它氧化物：MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等 95%5% 3.2.1 CaO CaO3S水泥强度高，标号高，但是水泥强度高，标号高，但是 CaO会使得会使得f- CaO影响安定性影响安定性CaO3S2S水泥强度下降，熟料易粉化。水泥强度下降，熟料易粉化。 3.2.2 SiO2 SiO22S3S再者再者 Fe2O3 Al2O3少，溶剂少，溶剂矿物少，不利于煅烧。矿物少，不利于煅烧。SiO2溶剂矿物多，溶剂矿物多，水泥强度低，煅烧易结大块，结圈。水泥强度低，煅烧易结大块，结圈。 3.2.3
37、Al2O3 Al2O3 C3，水泥凝结硬化变快。，水泥凝结硬化变快。 Al2O3 料子不耐火，液相黏度大，易结大块料子不耐火，液相黏度大，易结大块。 Al2O3太少，烧成范围窄。太少，烧成范围窄。 3.2.4 Fe2O3 Fe2O3液相黏度小，能加速液相黏度小，能加速3S。 Fe2O3黏黏度较低易结大块。在立窑中形成夹心料，形度较低易结大块。在立窑中形成夹心料，形成料柱。成料柱。 Al2O3 Fe2O3综合控制。综合控制。 325其它氧化物其它氧化物 1氧化镁氧化镁 ：引起安定性不良。少量能降低液相出现温度和：引起安定性不良。少量能降低液相出现温度和黏度，有利于烧成，与黏度，有利于烧成，与4A
38、F形成固溶体，使水泥颜色变绿形成固溶体，使水泥颜色变绿黑色。黑色。 2碱：碱：（ Na2O + K2O）苛性碱、氯碱首先挥发，碳酸碱次）苛性碱、氯碱首先挥发，碳酸碱次之，硫酸碱较难。挥发到烟气中的碱向窑尾运动部分排入大之，硫酸碱较难。挥发到烟气中的碱向窑尾运动部分排入大气，温度降低重新冷凝，被物料吸收。碱在混凝土表面产生气，温度降低重新冷凝，被物料吸收。碱在混凝土表面产生白斑，引起碱集料反应。白斑，引起碱集料反应。0.6 %Na2O + 3C3N C83 + f-CaO K2O + 3C2S K C23 S12 + f-CaO 3三氧化硫三氧化硫：形成硫酸盐，循环留在熟料理里，增加窑气：形成硫
39、酸盐，循环留在熟料理里，增加窑气循环，安定性。循环，安定性。 4氧化钛氧化钛：来源于粘土，来源于粘土， 0.3%，矿化剂作用矿化剂作用0.5-1.0%，形成，形成固溶体，稳固固溶体，稳固- C2S，提高早期强度。过高降低强度。，提高早期强度。过高降低强度。 5 P2O5： 矿化剂作用矿化剂作用0.5-1.0%，1%P2O5：3S9.9% 2S10.9%，降低早强。，降低早强。 3.6 熟料的率值熟料的率值 硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比例关系的系数称为率值。例关系的系数称为率值。 控制生产的主要指标。控制生产的主要指标。 有些国家，如日本采用有些国
40、家，如日本采用 HM, SM 和和 IM 三三个个率值来控制熟料成分，结果还比较满意。我率值来控制熟料成分，结果还比较满意。我国从日本引进的冀东水泥厂也用此三个率值国从日本引进的冀东水泥厂也用此三个率值来控制生产。但不少学者认为水硬率的意义来控制生产。但不少学者认为水硬率的意义不明确，因此，又提出了不同的与石灰最大不明确，因此，又提出了不同的与石灰最大含量有关的计算公式，常见的有含量有关的计算公式，常见的有 KH 和和 LSF 。 水硬率是水硬率是 1868 年德国人米夏埃利斯年德国人米夏埃利斯 (W. Michaelis) 提出的提出的作为控制熟料适宜石灰含量的一个系数。它是熟料中氧化作为控
41、制熟料适宜石灰含量的一个系数。它是熟料中氧化钙与酸性氧化物之和的质量百分数的比值，常用钙与酸性氧化物之和的质量百分数的比值，常用 HM 表示表示，表达式：其计算式为：，表达式：其计算式为： 意义：说明氧化钙与酸性氧化物之和的比值。意义：说明氧化钙与酸性氧化物之和的比值。 一般范围：水硬率通常在一般范围：水硬率通常在 1.8-2.4 之间。之间。 水硬率假定各酸性氧化物所结合的氧化钙是相同的，实际水硬率假定各酸性氧化物所结合的氧化钙是相同的，实际上并非如此。当各酸性氧化物的总和不变而它们之间的比上并非如此。当各酸性氧化物的总和不变而它们之间的比例发生变化时，所需的氧化钙并不相同。因此只控制同样例
42、发生变化时，所需的氧化钙并不相同。因此只控制同样的水硬率，并不能保证熟料有相同的矿物组成。的水硬率，并不能保证熟料有相同的矿物组成。只有同时只有同时也控制各酸性氧化物之间的比例，才能保证熟料矿物组成也控制各酸性氧化物之间的比例，才能保证熟料矿物组成的稳定。因此后来库尔的稳定。因此后来库尔 (H. HAD 提出了控制熟料酸性氧化提出了控制熟料酸性氧化物之间的关系的率值：硅率和铝率。物之间的关系的率值：硅率和铝率。 361 石灰饱和系数石灰饱和系数：1表达式：古特曼与杰耳认为，酸性氧化物形成的碱性最高的表达式：古特曼与杰耳认为，酸性氧化物形成的碱性最高的矿物为矿物为 C3S,C2S,C4AF,C3
43、A ，从而提出了他们的石灰理论极限含量，从而提出了他们的石灰理论极限含量。为便于计算，将为便于计算，将C4AF 改写成改写成“C3A ” 和和“ CF” ，令，令 “CF” 与与C3A 相加，那么每相加，那么每 1 酸性氧化物所需石灰含量分别为：酸性氧化物所需石灰含量分别为： 1 A1 2 03 所需：所需： CaO= 3 56.08/101.96=1.65 1 %Fe203 所需所需 CaO=56.08/159.7=0.35 1 SiO2 形成形成 C 3 S 所需所需 CaO= 3 56.08/60.09=2.8 由每由每 1 酸性氧化物所需石灰量乘以相应的酸性氧化物含量，酸性氧化物所需石
44、灰量乘以相应的酸性氧化物含量，就可得石灰理论极限含量计算式：就可得石灰理论极限含量计算式： CaO 2. 8 SiO2 1. 65 A1203 0. 35 Fe2O3 金德和容克认为，在实际生产中，氧化铝和氧化铁始终为氧化金德和容克认为，在实际生产中，氧化铝和氧化铁始终为氧化钙所饱和，而钙所饱和，而Si02可能不完全饱和成可能不完全饱和成 C3S 而存在一部分而存在一部分C2S, 否则熟否则熟料就会出现游离氧化钙。因此就在料就会出现游离氧化钙。因此就在Si02 之前加一石灰饱和系数之前加一石灰饱和系数 KH 。故。故 Ca0=KH X 2. 8 SiO2 1. 65 A1203 0. 35 F
45、e2O3 公式：公式：KH=2、意义意义：石灰饱和系数石灰饱和系数 KH 是熟料中全部氧化硅生成硅是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（酸钙（C3S+C2S) 所需的氧化钙含量所需的氧化钙含量 与全部二氧化硅理论上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，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。熟料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。232328 . 235. 0065. 1SiOOFeAlCaO 3. 范围：范围：硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 KH 值在值在 0. 87-0. 96 之间，我国之间，我国回转窑回转窑 KH 值一般控
46、制在值一般控制在 0. 89 士士0. 01 左右。左右。 配料需要最低氧化钙的量：无配料需要最低氧化钙的量：无C3S， 只有只有C2S,C4AF,C3A A/F 0.64生成生成C2S需要需要CaO的量：的量：2*56/60.01 Si02 生成生成C3A + “C3A” 需要需要CaO的量：的量：3*56/60.01 A1203,生成生成”CF” 需要需要CaO的量的量:56/159.7 Fe2O3需要需要CaO的总量的总量:1.87 Si02 +1.65 A1203 + 0.35 Fe2O3 (最低值最低值)KH 2. 8 SiO2 1. 65 A1203 0. 35 Fe2O3=1.8
47、7 Si02 +1.65 A1203 + 0.35 Fe2O3KH=0.67A/F 0.640.67KH1, C3S,C2S,C4AF,C3AKH=1 无无C2S KH1无无C2S C3S, C4AF,C3A,f-CaOA/F 0.640.67KH1, C3S, C2S C2F, C4AFKH=1 无无C2S KH1无无C2S . C3S,C2F, C4AF ,f-CaO 362 硅硅 率率 1表达式表达式：硅率又称硅酸率， 它表示熟料中 Si02 的百分含量与A1203 和Fe2O3百分含量之比，用 SM（n）表示 2. 意义: 表示熟料的表示熟料的Si02与与A1203 和和Fe2O3 的
48、质量百分比的质量百分比 表示了熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系，相应地反反映了熟料的质量和易烧性映了熟料的质量和易烧性。 3.范围范围: 通常硅酸盐水泥的硅率在 1.7-2.7 之间。但白色硅酸盐水泥的硅率可达 4. 0 甚至更高。 4. 对生产的影响对生产的影响: 若熟料硅率过高，则由于高温液相量显著减少，熟料缎烧困难，硅酸三钙不易形成，如果氧化钙含量低，那么硅酸二钙含量过多而熟料易粉化。 硅率过低，则熟料因硅酸盐矿物少而强度低，且由于液相量过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑的操作。 5.矿物表达式：矿物表达式：SM（n）=( C3S+1.32
49、5 C2S)/(1.434C3A+2.048 C4AF)CaO：56 SiO2： 60.09 Al2O3 1010.96 Fe2O3 159.7C3S:228.35 C2S:172.25 C3A:270.2 C4AF:485.98C2S + CaO C3S172.25 228.35C2S C3S2CaO + SiO2 C2S60.09 172.25 SiO2 C2S+172.25/228.35 C3S SiO2 =60.09/172.25(C2S+172,25/228.35 C3S)4CaO + A1203, + Fe2O3 C4AF,4*56.08 101.96 159.7 485.98 A
50、1203 Fe2O3 C4AF,Fe2O3 =159.7/485.98 C4AF=0.32 C4AF3CaO + A1203, C3A 101.96 270.2A1203 0.64 Fe2O3 C3AA1203 0.64 Fe2O3=101.96/270.2 C3AA1203 = 0.37 C3A + 0.96 C4AF 363 铝铝 率率 1.表达式: 铝率或铁率铝率以 IM(P) 表示。 其计算式为： 2.意义: 铝率表示熟料中氧化铝与氧化铁的氧化铝与氧化铁的质量百分比质量百分比， 表示熟料中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例关系铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例关系， 因而也关系到熟料的凝结快慢。 同时
