1、12023-5-1/11:15:5522023-5-1/11:15:56第三章第三章 水泥水泥p各类水泥构成世界上第二大产品（按重各类水泥构成世界上第二大产品（按重量）；量）；p大多数人的生活依赖于各类水泥的性能；大多数人的生活依赖于各类水泥的性能；p污染的控制取得明显进步，粉尘排放降低污染的控制取得明显进步，粉尘排放降低到到0.2-0.3g/kg水泥；水泥；32023-5-1/11:15:56p一、水泥的特点 水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，能够在干燥环境中凝结硬化，而且
2、能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。p二、水泥适用范围 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。环境及水中的工程部位。三、水泥的分类第一节第一节 绪论绪论42023-5-1/11:15:5752023-5-1/11:15:57水 泥通用水泥专用水泥特性水泥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质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等
3、三、水泥的分类三、水泥的分类（一）按用途和性能分（一）按用途和性能分62023-5-1/11:15:57p（二）按主要水硬性物质分（二）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、专用水泥和特性水泥绝大多数通用水泥、专用水泥和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、快硬高强铝酸高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高强铝酸盐水泥等。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、低碱度硫铝酸盐水泥、有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水
4、泥、快硬硫铝酸盐水泥等快硬硫铝酸盐水泥等铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥铁相、无水硫铝酸钙、铁相、无水硫铝酸钙、硅酸二钙硅酸二钙有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等快硬铁铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥等以火山灰或潜在水硬性材料以火山灰或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组以及其他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、低热钢渣矿石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、低热钢渣矿渣水泥等渣水泥等72023-5-1/11
5、:15:57铝酸盐水泥铝酸盐水泥82023-5-1/11:15:58p以矾土、含铝废渣、工业氧化铝等为主要原以矾土、含铝废渣、工业氧化铝等为主要原料，烧制而成的以铝酸盐矿物或复合矿物为料，烧制而成的以铝酸盐矿物或复合矿物为基本组成的水泥。基本组成的水泥。分类：分类：p铝酸盐水泥（含以前的高铝水泥）铝酸盐水泥（含以前的高铝水泥）p快硬高强铝酸盐水泥、低钙铝酸盐水泥快硬高强铝酸盐水泥、低钙铝酸盐水泥p硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥泥92023-5-1/11:15:58第一节：铝酸盐水泥（矾土水泥）第一节：铝酸盐水泥（矾土水泥）p原料：石灰石矾土（或工
6、业氧化铝）p烧结熔融p粉磨p一、化学组成和矿物组成p主要矿物：CA铝酸一钙CA2二铝酸一钙等102023-5-1/11:15:58主要品种主要品种pCA-50CA-50、CACA6060、CA-70CA-70、CA-80CA-80p快硬高强及特快硬调凝铝酸盐水泥快硬高强及特快硬调凝铝酸盐水泥化学组成：Al2O3 CaO SiO2 Fe2O3 TiO2 MgO 其他112023-5-1/11:15:58化学成分对水泥性能的影响化学成分对水泥性能的影响p Al2O336%55%含量低C12A7 高2 CA6p CaO32%42%高C12A7低2 p SiO29%4%5%均匀烧结多C C2 2ASA
7、S增加增加p Fe2O3 3.0%CF CCF C2 2F F 胶凝性弱胶凝性弱熔融法：熔融法：Fe2O3 降低液相温度小于15%，烧结法时4%易生烧p TiOTiO2 2 3.0%CaOTiOCaOTiO2 2惰性矿物控制4%以下p MgO 2.0%MgOAlOMgOAlO惰性矿物控制2%以下p 其他碱降低熔融温度，超过0.5%快凝强度下降p P2O5 大于1%强度下降122023-5-1/11:15:58表7-1 各类型铝酸盐水泥化学成分（%）类型Al2O3SiO2Fe2O3R2O（Na2O+0.658K2O）S1）（全硫）C1）CA-5050，608.02.50.400.10.1CA-6
8、060，685.02.0CA-7050，3500Usual Values典型值典型值Limit values保证值保证值Al2O3(%)68.7 70.568.5CaO(%)28.5 30.531.0SiO2(%)0.2 0.60.8Fe2O3(%)0.1 0.30.4MgO(%)0.5-TiO2(%)0.4-SO3(%)0.3-K2O+Na2O(%)60 初凝时间初凝时间(mins)190-240 165 终凝时间终凝时间(mins)200-250 1024 hours Mpa40-55 30典型值代表的是产品的一般波动范围典型值代表的是产品的一般波动范围 保证值为质量保证书上的数值。它们是
9、建保证值为质量保证书上的数值。它们是建立在立在ISO 3951标准之上，质量的可接受水标准之上，质量的可接受水平为平为2.5%.流动值流动值 凝结时间凝结时间常温耐压强度常温耐压强度EN 196 砂浆组成砂浆组成:水泥：水泥：450g；国际标准砂：；国际标准砂：1350g;水：水：225g；水灰比；水灰比=0。5362023-5-1/11:16:01Secar 71 的粒度分布粒度分布曲线粒度分布曲线6034122,51,5D90D75D50D25D10372023-5-1/11:16:02水泥的比表面积对浇注料强度发展的影响水泥的比表面积对浇注料强度发展的影响试验配方试验配方:硬质耐火粘土骨
10、料硬质耐火粘土骨料 75%/，水泥，水泥 25%，温度温度 20?C0204060801001202000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500SSBCCS:MPa4hr6hr24hr110C382023-5-1/11:16:02 耐火浇注料根据耐火浇注料根据CaO含量和施工方式的不同分类含量和施工方式的不同分类CaO 含量含量配方原则配方原则CAC 水泥水泥Filler微粉微粉Additive添加剂添加剂Aggregate 耐火骨料耐火骨料5 4 3 2,5 2 1 0水泥结合浇注料水泥结合浇注料超低水泥超低水泥浇注料浇注料低水泥低水泥浇注
11、料浇注料中等水泥中等水泥浇注料浇注料反絮凝体系反絮凝体系施工方式施工方式Self flow自流浇注自流浇注Rodding 捣打捣打Vibration振动振动Gunning dry/wet干法干法/湿法喷涂湿法喷涂392023-5-1/11:16:02传统的中等传统的中等水泥浇注料水泥浇注料反絮凝浇注料反絮凝浇注料从应用角度的技术定位从应用角度的技术定位震动浇注，自流浇注以及湿法喷涂震动浇注，自流浇注以及湿法喷涂2%addition 5%水泥加入量水泥加入量 8%水泥加入量水泥加入量MCCLCC浇注料中浇注料中CaO 含量含量 0,5%1%1,5%2%2,5%3%ULCC8-20%的水泥加入量的
12、水泥加入量传统的干法喷涂传统的干法喷涂402023-5-1/11:16:03 提高高温性能提高高温性能 降低降低SiO2含量含量 高温相为高温相为CA6 提高高温性能提高高温性能 降低降低CaO含量含量高温相为高温相为A3S2莫来石相莫来石相从浇注料产品的矿物相组成的角度定位从浇注料产品的矿物相组成的角度定位C=CaO A=Al2O3 S=SiO2C-A-S标准低水泥浇注料标准低水泥浇注料C-AA-SSecar 715%加入量加入量纯氧化铝低水泥浇注料纯氧化铝低水泥浇注料超低水泥浇注料超低水泥浇注料Secar 71 在两种体系中均可以表现出优良性能在两种体系中均可以表现出优良性能412023-
13、5-1/11:16:037.2快硬高强铝酸盐水泥p熟料石膏熟料石膏p初凝时间初凝时间25min25min终凝终凝3h3hp标号：标号：625625725725825825925925p早期强度高，后期强度增加早期强度高，后期强度增加422023-5-1/11:16:037.3特快硬调凝铝酸盐水泥pCACA为主的熟料，石膏和促硬剂为主的熟料，石膏和促硬剂p初凝初凝2min 2min 终凝终凝10min10minp强度标号：以强度标号：以2h2h抗压强度确定抗压强度确定225225p抢修抢建堵漏喷射、低温施工抢修抢建堵漏喷射、低温施工432023-5-1/11:16:037.4 快硬氟铝酸盐水泥
14、以矾土、石灰石、萤石（或再加石膏）经配以矾土、石灰石、萤石（或再加石膏）经配料煅烧得到的以氟铝酸钙（料煅烧得到的以氟铝酸钙（C11A7CaF2）为主要为主要矿物的熟料，再与石膏一起磨细而成的水泥为快矿物的熟料，再与石膏一起磨细而成的水泥为快硬氟铝酸盐水泥。硬氟铝酸盐水泥。442023-5-1/11:16:031、快硬氟铝酸盐水泥矿物组成主要矿物为氟铝酸钙、阿利特、贝利特和铁铝主要矿物为氟铝酸钙、阿利特、贝利特和铁铝酸钙固溶体。酸钙固溶体。2、快硬氟铝酸盐水泥配料 先设计水泥熟料的矿物组成，然后计算出熟料先设计水泥熟料的矿物组成，然后计算出熟料的化学成分，再用试配法进行配料。的化学成分，再用试配
15、法进行配料。452023-5-1/11:16:033、快硬氟铝酸盐水泥生产工艺 烧成温度一般控制在烧成温度一般控制在1250125013501350，火焰温度控制在，火焰温度控制在1350135014001400，温度过高，易结大块，易结圈；温度过低，容易产生生烧。，温度过高，易结大块，易结圈；温度过低，容易产生生烧。熟料要求急冷。水泥粉磨细度要求较高，一般比表面积控制在熟料要求急冷。水泥粉磨细度要求较高，一般比表面积控制在500500600m600m2 2/kg/kg。4、快硬氟铝酸盐水泥性能与用途 快硬氟铝酸盐水泥凝结很快，硬化很快快硬氟铝酸盐水泥凝结很快，硬化很快。快硬氟铝酸盐水泥可用于
16、抢修工程，用作喷锚用的喷射水泥。由快硬氟铝酸盐水泥可用于抢修工程，用作喷锚用的喷射水泥。由于其水化产物钙矾石在高温迅速脱水分解，它可用作铸造业用的型砂于其水化产物钙矾石在高温迅速脱水分解，它可用作铸造业用的型砂水泥。水泥。462023-5-1/11:16:037.5 快硬铁铝酸盐水泥 以适当成分的生料，经煅烧所得以铁相、无水硫铝酸钙和以适当成分的生料，经煅烧所得以铁相、无水硫铝酸钙和硅酸钙为主要矿物的熟料，加入适量石灰石和石膏，磨细制硅酸钙为主要矿物的熟料，加入适量石灰石和石膏，磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料。成的早期强度高的水硬性胶凝材料。项项 目目 技术要求技术要求 比表面积（比表面
17、积（m m2 2/kg/kg）不小于不小于380380凝结时凝结时间（间（minmin）初凝初凝 不早于不早于2525 终凝终凝 不迟于不迟于180180 游离氧化钙（游离氧化钙（%）不大于不大于0.40.4472023-5-1/11:16:032、快硬铁铝酸盐水泥生产工艺（1）熟料的化学成分及矿物组成）熟料的化学成分及矿物组成主要化学成分分为主要化学成分分为CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2、SO3，主要矿物为，主要矿物为C4A3、-C2S、C4AF。（2）原料、燃料）原料、燃料配料采用三组分配料：石灰石、铁矾土、石膏。配料采用三组分配料：石灰石、铁矾土、石膏。（3）煅烧）煅烧煅烧设备
18、为回转窑。烧成温度一般为煅烧设备为回转窑。烧成温度一般为12501350，。，。（4）粉磨）粉磨在水泥粉磨过程中，比表面积应控制在在水泥粉磨过程中，比表面积应控制在350m2/kg以上，一般以上，一般为为350400m2/kg的范围。的范围。482023-5-1/11:16:043、快硬铁铝酸盐水泥的特性和用途（1 1）早强高强。）早强高强。（2 2）抗冻性。）抗冻性。（3 3）耐蚀性能好。）耐蚀性能好。（4 4）高抗渗性能。）高抗渗性能。快硬铁铝酸盐水泥适合于冬季施工工程、抢修工程、配快硬铁铝酸盐水泥适合于冬季施工工程、抢修工程、配制喷射混凝土及生产预制构件等。制喷射混凝土及生产预制构件等。
19、492023-5-1/11:16:048.2 快硬硫铝酸盐水泥 以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏和二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏和0 010%10%的石灰的石灰石，磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料，称为快硬硫石，磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥，代号铝酸盐水泥，代号R RSACSAC。快硬硫铝酸盐水泥的标号以。快硬硫铝酸盐水泥的标号以3d3d抗抗压强度表示，分压强度表示，分425425、525525、625625、725725四个标号。四个标号。50202
20、3-5-1/11:16:042、快硬硫铝酸盐水泥生产工艺 原料。铝质原料（矾土）、石灰质原料（石灰石）和石原料。铝质原料（矾土）、石灰质原料（石灰石）和石膏。要求石灰石中膏。要求石灰石中CaOCaO52%52%。MgOMgO1.5%1.5%；矾土中；矾土中AlAl2 2O O3 350%50%65%65%，SiOSiO2 225%25%；二水石膏；二水石膏SOSO3 338%38%，MgOMgO3%3%，也可以使用，也可以使用相应质量的无水石膏。相应质量的无水石膏。512023-5-1/11:16:04熟料的组成与率值 熟料矿物：熟料矿物：无水硫铝酸钙（无水硫铝酸钙（CaOCaOAlAl2 2
21、O O3 3）CaSOCaSO4 4（简写为（简写为C C4 4A A3 3）和硅酸二钙和硅酸二钙-C-C2 2S S为主，还有少量的为主，还有少量的CaSOCaSO4 4、钙钛矿（、钙钛矿（CTCT）和含铁）和含铁相等。相等。熟料的化学组成：熟料的化学组成：CaO40%CaO40%44%44%，AlAl2 2O O3 318%18%22%22%，SiOSiO2 28%8%12%12%，FeFe2 2O O3 36%6%10%10%，SOSO3 312%12%16%16%，相应的矿物组成：相应的矿物组成：C C4 4A A3 336%36%44%44%，-C-C2 2S23%S23%34%34
22、%，C C2 2F10%F10%27%27%，CaSOCaSO4 44%4%17%17%。522023-5-1/11:16:04煅烧 生产生产C C4 4A A3 3-C-C2 2S S型水泥熟料，一般采用干法回转窑生产，型水泥熟料，一般采用干法回转窑生产，也可以用立窑生产。生料细度控制在也可以用立窑生产。生料细度控制在0.080mm0.080mm方孔筛筛余方孔筛筛余10%10%。熟料煅烧温度为熟料煅烧温度为1250125013501350，不宜超过，不宜超过14001400，否则，否则CaSOCaSO4 4分分解，解，C C4 4A A3 3也分解也分解。532023-5-1/11:16:0
23、4水化 C4A3和石膏形成钙矾石和和石膏形成钙矾石和Al（OH）3凝胶，石膏量少时，后凝胶，石膏量少时，后来生成低硫型硫铝酸钙。由于较低温度形成的来生成低硫型硫铝酸钙。由于较低温度形成的C2S水化较快，生成水化较快，生成C-S-H凝胶，而凝胶，而AH3和和C-S-H凝胶填充在水化硫铝酸钙之间，加固凝胶填充在水化硫铝酸钙之间，加固和致密水泥石的结构，故水泥早期强度高。改变水泥中石膏的掺和致密水泥石的结构，故水泥早期强度高。改变水泥中石膏的掺入量，可以制得快硬不收缩、微膨胀、膨胀和自应力水泥。入量，可以制得快硬不收缩、微膨胀、膨胀和自应力水泥。542023-5-1/11:16:043、快硬硫铝酸盐
24、水泥性能和用途 C C4 4A A3 3-C-C2 2S S型水泥的初凝时间型水泥的初凝时间0.50.51h1h，终凝时间，终凝时间1 11.5h1.5h；长期强度稳定，并有所增长。低温性能较好，气温；长期强度稳定，并有所增长。低温性能较好，气温在在-5-5以上时，不必采取任何特殊措施，就可以正常施工。以上时，不必采取任何特殊措施，就可以正常施工。可用于紧急抢修工程，如接缝、堵漏、锚喷、抢修飞可用于紧急抢修工程，如接缝、堵漏、锚喷、抢修飞机跑道、公路等，适合于冬季施工工程、地下工程、配制机跑道、公路等，适合于冬季施工工程、地下工程、配制膨胀水泥和自应力水泥以及玻璃纤维砂浆等，但不适应于膨胀水泥
25、和自应力水泥以及玻璃纤维砂浆等，但不适应于在在100100以上环境下使用。以上环境下使用。552023-5-1/11:16:04情景作业情景作业p 20人分二组，每组人分二组，每组10人。人。p 第一组（正方）：铝酸盐水泥在耐火浇注料第一组（正方）：铝酸盐水泥在耐火浇注料中的重要地位；中的重要地位；p 第二组（反方）：铝酸盐水泥对耐火浇注料第二组（反方）：铝酸盐水泥对耐火浇注料的不利影响。的不利影响。p 要求：要求：1每组做每组做30页以上页以上PPT，课堂上展，课堂上展示；示；2 展示完后，另一组第位组员对展示完后，另一组第位组员对PPT提提问，同时展示组的每位成员需作答。问，同时展示组的每位成员需作答。3 PPT主要由数据和图，及少量文字构成。主要由数据和图，及少量文字构成。
