第四章 水泥及其绿色化优秀PPT.ppt

第四章第四章 水泥及其绿水泥及其绿色化色化第一页，本课件共有63页教学目标教学目标掌握水泥的分类；熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，及矿物组成对水泥性能的影响；熟练掌握硅酸盐水泥等几种通用水泥的性能特点及选用原则；了解特性水泥和专用水泥的主要性能及使用特点；理解掌握水泥的绿色化途径以及绿色度评价内容和方法。第二页，本课件共有63页本章内容本章内容4.1 水泥基础知识水泥基础知识4.1.1 硅酸盐水泥4.1.2 水泥混合材料4.1.3 其他通用水泥4.1.4 专用水泥和特性水泥4.2 水泥生产工艺水泥生产工艺4.3 水泥工业发展现状及存在的问题水泥工业发展现状及存在的问题4.4 水泥工业绿色化的途径水泥工业绿色化的途径4.5 水泥绿色度评价水泥绿色度评价第三页，本课件共有63页一般土木建筑工程通常采用的如：硅酸盐水泥；矿渣硅酸盐水泥通用水泥适应专门用途的水泥专用水泥如：中、低热水泥；道路水泥；砌筑水泥具有某种性能比较突出的水泥特性水泥如：快硬硅酸盐水泥；抗硫酸盐水泥r定义定义：水泥是能与水发生物理化学作用，使其由可塑性浆体硬：水泥是能与水发生物理化学作用，使其由可塑性浆体硬化成坚硬的人造石材的一种粉末状水硬性胶凝材料。化成坚硬的人造石材的一种粉末状水硬性胶凝材料。r水泥按水泥按其其用途和性能用途和性能分为：分为：4.1 水泥基础知识水泥基础知识第四页，本课件共有63页r通用水泥通用水泥按成分不同可按成分不同可分为：分为：硅酸盐硅酸盐水泥水泥 P和和P 普通普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥 PO 矿渣矿渣硅酸盐水泥硅酸盐水泥 PS 火山灰火山灰质硅酸盐水泥质硅酸盐水泥 PP 粉煤灰粉煤灰硅酸盐盐水泥硅酸盐盐水泥 PF 复合复合硅酸盐水泥硅酸盐水泥PC 石灰石石灰石硅酸盐水泥硅酸盐水泥 PL 第五页，本课件共有63页r定义定义：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、05的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成的水硬性的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成的水硬性胶凝材料，也称波特兰水泥。胶凝材料，也称波特兰水泥。r当硅酸盐水泥中不掺混合材料时，称为当硅酸盐水泥中不掺混合材料时，称为型型硅酸硅酸盐水泥，代号盐水泥，代号P.。当硅酸盐水泥中混合材料掺量不超过当硅酸盐水泥中混合材料掺量不超过5%时，称为时，称为型型硅酸盐水泥，代号硅酸盐水泥，代号P.。4.1.1 硅酸盐水泥硅酸盐水泥第六页，本课件共有63页r硅酸三钙硅酸三钙(简称简称C3S)其矿物组成为其矿物组成为3CaOSiO2，含量约，含量约50%左右。左右。r硅酸二钙硅酸二钙(简称简称C2S)其矿物组成为其矿物组成为2CaOSiO2，含量约，含量约20%左左右。右。r铝酸三钙铝酸三钙(简称简称C3A)其矿物组成为其矿物组成为3CaOAl2O3，含量，含量7%15%。r铁铝酸四钙铁铝酸四钙(简称简称C4AF)其矿物组成为其矿物组成为4CaOAl2O3Fe2O3，含量，含量10%18%。r其它矿物组成其它矿物组成还含有少量的游离氧化钙和游离氧化镁及少量还含有少量的游离氧化钙和游离氧化镁及少量的碱的碱(氧化钠和氧化钾氧化钠和氧化钾)。它们可能对水泥的质量及应用带来不利。它们可能对水泥的质量及应用带来不利影响。影响。硅酸盐水泥熟料组成硅酸盐水泥熟料组成第七页，本课件共有63页 熟料矿物组成对水泥性能的影响熟料矿物组成对水泥性能的影响矿物简称矿物特性强度发展水化热耐化学腐蚀能力干缩凝结快慢早 期 后期C3S大大中中中快C2S小大小稍大小慢C3A大小大小大快C4AF小中小大小中水化热水化热：在水泥硬化过程中，水泥与水作用不断放出的热量称为水化热。第八页，本课件共有63页熟料矿物组成对早期强度及水化热的影响：熟料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。案例分析分析答案矿物组成C3S/C2S/C3A/C4AF/A水泥6015169B水泥47281015第九页，本课件共有63页某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有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，试分析其原因和防治措施。该多道贯穿型的纵向裂缝，试分析其原因和防治措施。该工程使用某立窑水泥厂生产的工程使用某立窑水泥厂生产的42.5型硅酸盐水泥，型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：其熟料矿物组成如下：C3S 61C2S14C3A14C4AF11 分析答案案例分析第十一页，本课件共有63页 国家标准国家标准GB 175-1999GB 175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。不溶物不溶物型硅酸盐水泥中不溶物不得超过型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%0.75%；型硅酸盐水泥中不溶物不得超过型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%1.50%。不溶物是指经盐酸处理后的残渣，再以氢氧化钠溶液处理，经盐酸中和过滤后所得的残渣经不溶物是指经盐酸处理后的残渣，再以氢氧化钠溶液处理，经盐酸中和过滤后所得的残渣经高温灼烧所剩的物质。高温灼烧所剩的物质。不溶物含量高对水泥质量有不良影响。烧失量烧失量型硅酸盐水泥中烧失量不得超过型硅酸盐水泥中烧失量不得超过3.0%3.0%，型硅酸盐水泥中烧失量不得超过型硅酸盐水泥中烧失量不得超过3.5%3.5%。烧失量是用来限制石膏和混合材中杂质的，以保证水泥质量。氧化镁氧化镁水泥中氧化镁的含量不宜超过水泥中氧化镁的含量不宜超过5.0%5.0%。如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化。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镁的含量允许放宽到6.0%6.0%。因氧化镁水化生成氢氧化镁，体积膨胀，而其水化速度慢，须以压蒸的方法加快其水化，方可判因氧化镁水化生成氢氧化镁，体积膨胀，而其水化速度慢，须以压蒸的方法加快其水化，方可判断其安定性。断其安定性。硅酸盐水泥的技术要求硅酸盐水泥的技术要求第十三页，本课件共有63页 三氧化硫三氧化硫水泥中三氧化硫的含量不得超过水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%3.5%。水泥中过量的三氧化硫会与铝酸三钙形成较多的钙矾石，体积膨胀，危害安定性。细度细度硅酸盐水泥比表面积大于硅酸盐水泥比表面积大于300m300m2 2/kg/kg。水泥颗粒过粗既不利于水泥活性的发挥，又影响了其保水成浆的性能。水泥颗粒过粗既不利于水泥活性的发挥，又影响了其保水成浆的性能。凝结时间凝结时间硅酸盐水泥初凝时间不得早于硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min45min，终凝时间不得迟于，终凝时间不得迟于6h30min6h30min。初凝初凝为水泥加水拌合时起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；为水泥加水拌合时起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝终凝为水泥加水拌为水泥加水拌和时起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。和时起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。为使水泥混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，为使水泥混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，水泥初凝时间不能过短。当施工完成，则要求尽快硬化，具有强度，故。当施工完成，则要求尽快硬化，具有强度，故终凝时间不能太长。第十四页，本课件共有63页 安定性安定性用用沸煮法沸煮法检验必须合格。检验必须合格。安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生了不均安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生了不均匀的体积变化，会导致水泥石膨胀开裂、翘曲，即安定性不良。安定性不良的水泥会降低建匀的体积变化，会导致水泥石膨胀开裂、翘曲，即安定性不良。安定性不良的水泥会降低建筑物质量，甚至引起严重事故。引起水泥安定性不良的原因有三个：筑物质量，甚至引起严重事故。引起水泥安定性不良的原因有三个：熟料中游离氧化镁过多。熟料中游离氧化镁过多。水泥中的氧化镁（水泥中的氧化镁（MgO）在水泥凝结硬化后，会与水生成）在水泥凝结硬化后，会与水生成Mg(OH)2。该反应比过烧的氧化钙与水的反应更加缓慢，且体积膨胀，会在水泥硬化几个月后导致水泥石开裂。该反应比过烧的氧化钙与水的反应更加缓慢，且体积膨胀，会在水泥硬化几个月后导致水泥石开裂。石膏掺量过多。石膏掺量过多。当石膏掺量过多时，水泥硬化后，在有水存在的情况下，它还会继续与固态当石膏掺量过多时，水泥硬化后，在有水存在的情况下，它还会继续与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙（俗称钙矾石，简写成的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙（俗称钙矾石，简写成AFt），体积约增大），体积约增大1.5倍，引起水倍，引起水泥石开裂。泥石开裂。熟料中游离氧化钙过多。熟料中游离氧化钙过多。水泥熟料中含有游离氧化钙，其中部分过烧的氧化钙水泥熟料中含有游离氧化钙，其中部分过烧的氧化钙CaO在水泥在水泥凝结硬化后，会缓慢与水生成凝结硬化后，会缓慢与水生成Ca(OH)2。该反应体积膨胀，使水泥石发生不均匀体积变化。因为氧。该反应体积膨胀，使水泥石发生不均匀体积变化。因为氧化镁和三氧化硫已作定量限制，而游离氧化钙对安定性的影响不仅与其含量有关，还与水泥的煅烧化镁和三氧化硫已作定量限制，而游离氧化钙对安定性的影响不仅与其含量有关，还与水泥的煅烧温度有关，故难以定量。沸煮可加速氧化钙的熟化，故需用沸煮法检验水泥的体积安定性，测试方温度有关，故难以定量。沸煮可加速氧化钙的熟化，故需用沸煮法检验水泥的体积安定性，测试方法可以用试饼法也可用雷氏法。法可以用试饼法也可用雷氏法。第十五页，本课件共有63页 强度强度水泥等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，按水泥胶砂强度检验方法（ISOISO法法）测定其强度，各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表中数值。强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d 28d3d 28d42.542.5R52.552.5R62.562.5R17.022.023.027.028.032.042.542.552.552.562.562.53.54.04.05.05.05.56.56.57.07.08.08.0F带R的为早强型。硅酸盐水泥各龄期的强度要求硅酸盐水泥各龄期的强度要求第十六页，本课件共有63页 碱碱水泥中碱含量按水泥中碱含量按Na2O0.653K2O计算值来表示。若使用活性骨料，用户要求提供低计算值来表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。或由供需双方商定。国家标准国家标准GB 175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥还规定：还规定：r凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为废品废品。r凡细度、终凝时间中的任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最凡细度、终凝时间中的任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品不合格品。r水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品不合格品。第十七页，本课件共有63页某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，水泥浆体在短时间内迅速凝结。后经剧烈搅拌，水泥浆体在短时间内迅速凝结。后经剧烈搅拌，水泥浆体又恢复塑性，随后过三小时才凝结。请水泥浆体又恢复塑性，随后过三小时才凝结。请讨论形成这种现象的原因。讨论形成这种现象的原因。分析答案案例分析第十八页，本课件共有63页某立窑水泥厂生产的普通水泥游离氧化钙含某立窑水泥厂生产的普通水泥游离氧化钙含量较高，加水拌和后初凝时间仅量较高，加水拌和后初凝时间仅40 min，本，本属于废品。但后放置属于废品。但后放置1个月，凝结时间又恢个月，凝结时间又恢复正常，而强度下降，请分析原因。复正常，而强度下降，请分析原因。分析答案案例分析第二十页，本课件共有63页4.1.2 水泥混合材料水泥混合材料r 在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加到水泥中去的人工的和天然泥强度等级而加到水泥中去的人工的和天然的矿物材料，称为水泥混合材料。的矿物材料，称为水泥混合材料。活性混合材料 非活性混合材料 窑灰第二十二页，本课件共有63页r活性混合材料活性混合材料：具有火山灰性或潜在水硬性，以及兼有火山灰性和：具有火山灰性或潜在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料。水硬性的矿物质材料。含有大量活性氧化硅（SiO2）与活性氧化铝（Al2O3）。与水调和后，它们本身不会硬化或硬化极为缓慢，强度很低。但在氢氧化钙溶液中，就会发生显著的水化，特别是在饱和的氢氧化钙溶液中及有石膏存在的条件下水化更快。粒化高炉矿渣：凡在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，简称矿渣。粉煤灰：从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。火山灰质混合材料：凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性的石灰混合后，再加水拌和，则不单能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化的，称为火山灰混合材料。第二十三页，本课件共有63页r非活性混合材料非活性混合材料：活性指标低于活性指标低于GB 1596GB 1596、GB 2847GB 2847和和GB GB 203203标准要求的粉煤灰、火山灰质混合材料和粒化高标准要求的粉煤灰、火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣以及石灰石和砂岩。石灰石中的三氧化二铝含炉矿渣以及石灰石和砂岩。石灰石中的三氧化二铝含量不得超过量不得超过2.5%2.5%。它们与水泥成分起的化学作用很小，非活性混合材料掺入硅酸盐水泥中起提高水泥产量和降低水泥强度等级，减少水化热等作用，并起到降低成本及改善砂浆或混凝土和易性的作用。r窑灰窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘。：从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘。第二十四页，本课件共有63页 通用水泥是指用于一般土木建筑工程的水泥，如硅酸盐水泥。除硅酸通用水泥是指用于一般土木建筑工程的水泥，如硅酸盐水泥。除硅酸盐水泥外，其它通用水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰盐水泥外，其它通用水泥为普通硅酸盐水泥、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等。质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 以硅酸盐水泥熟料为主，加入以硅酸盐水泥熟料为主，加入6 61515的混合材料和适量石膏磨细的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥(简称普通水泥简称普通水泥)，代号，代号P.OP.O。矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料和由硅酸盐水泥熟料和20207070的粒化高炉矿渣及适量石膏混合磨细而的粒化高炉矿渣及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥简称矿渣水泥)，代号，代号P.SP.S。4.1.3 其他通用水泥其他通用水泥第二十五页，本课件共有63页 火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料和由硅酸盐水泥熟料和2050的火山灰质混合材料及适量石膏混合磨细的火山灰质混合材料及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥而成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥(简称火山灰水泥简称火山灰水泥)，代号，代号P.P。粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料和由硅酸盐水泥熟料和2040的粉煤灰及适量石膏混合磨细而成的的粉煤灰及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥简称粉煤灰水泥)，代号，代号P.F。复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量的石膏磨细由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥(简称复合水泥简称复合水泥)，代号，代号P.C。第二十六页，本课件共有63页要求指标硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥P.O矿渣硅酸盐水泥PS火山灰质硅酸盐水泥PP粉煤灰硅酸盐水泥PPPP不溶物含量 0.751.50烧失量 33.55细度比表面积300 m2/kg80 m方孔筛的筛余量10终凝时间390 min45 minMgO含量 水泥中MgO含量不宜超过5.0；若水泥经蒸压安定性试验合格，MgO含量可放宽至6.0以下。熟料中MgO含量不宜超过5.0；若水泥经蒸压安定性试验合格，熟料中MgO含量可放宽至6.0以下。SO3含量 3.53.5(矿渣水泥可放宽到4.0)安定性沸煮法合格强度 水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各强度等级水泥的各龄期强度不得低于一定的数值。碱含量水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示。若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60或由供需双方商定。几种通用水泥的技术要求几种通用水泥的技术要求第二十七页，本课件共有63页硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的各龄期强度各龄期强度品种强度等级抗压强度抗折强度3 d28 d3 d28 d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0普通水泥32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0第二十八页，本课件共有63页矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥的矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥的各龄期强度各龄期强度强度等级抗压强度抗折强度3 d28 d3 d28 d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0第二十九页，本课件共有63页硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥特性早期强度高；水化热较大；抗冻性较好；耐蚀性差；干缩较小与硅酸盐水泥基本相同早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较低；耐热性好；耐蚀性较强；抗冻性差；干缩性较大；泌水较多早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较低；耐蚀性较强；抗抗渗性好；抗冻性差；干缩性大早期强度较低，后期强度才长较快；水化热较低；耐蚀性较强；干缩性较小；抗裂性较高；抗冻性差适用范围一般土建工程中钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构；受反复冰冻作用的结构；配制高强混凝土与硅酸盐水泥基本相同高温车间和有耐热耐火要求的混凝土结构；大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程地上、地下及水中大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；抗裂性要求较高的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程不适用范围大体积混凝土结构；受化学及海水侵蚀的工程与硅酸盐水泥基本相同早期强度要求高的工程；有抗冻要求的混凝土工程处在干燥环境中的混凝土工程；其他同矿渣水泥有抗碳化要求的工程；其他同矿渣水泥通用水泥的性能特点及应用通用水泥的性能特点及应用第三十页，本课件共有63页r中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥的主要特中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥的主要特点为水化热低，适用于大坝和大体积混凝土工程。点为水化热低，适用于大坝和大体积混凝土工程。中热硅酸盐水泥是由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏磨细而成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，简称中热水泥。低热矿渣硅酸盐水泥是由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入矿渣和适量石膏磨细而成具有低水化热的水硬性胶凝材料，简称低热矿渣水泥。其矿渣掺量为水泥质量的2060，允许用不超过混合材总量50的磷渣或粉煤灰代替矿渣。4.1.4 专用水泥和特性水泥专用水泥和特性水泥第三十一页，本课件共有63页r道路硅酸盐水泥道路硅酸盐水泥是由较高铁铝酸钙含量的硅酸盐道是由较高铁铝酸钙含量的硅酸盐道路水泥熟料、路水泥熟料、010活性混合材和适量石膏磨活性混合材和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，简称道路水泥。细制成的水硬性胶凝材料，简称道路水泥。l对道路水泥（Portland cement for road）的性能要求是：耐磨性好、收缩小、抗冻性好、抗冲击性好，有高的抗折强度和良好的耐久性。l道路水泥的上述特性，主要依靠改变水泥熟料的矿物组成、粉磨细度、石膏加入量及外加剂来达到。第三十二页，本课件共有63页r高铝水泥高铝水泥生产所用的原料为矾土和石灰石。生产所用的原料为矾土和石灰石。CA是高铝水泥是高铝水泥的主要矿物，有很高的水硬活性，凝结时间正常，水化硬化迅的主要矿物，有很高的水硬活性，凝结时间正常，水化硬化迅速；速；CA2水化硬化慢，后期强度高，但早期强度却较低，具水化硬化慢，后期强度高，但早期强度却较低，具有较好的耐高温性能。有较好的耐高温性能。高铝水泥的特点是强度发展非常迅速，24 h内几乎可达到最高强度；另一特点是在低温（510）也能很好硬化，而在高温（30）养护时强度剧烈下降。因此高铝水泥养护温度不得超过30，更不宜采用蒸汽养护。高铝水泥抗硫酸盐性能好，对碳酸和稀酸（pH不小于4）也有很好的稳定性，但对浓酸和浓碱的耐蚀性不好。高铝水泥有一定耐高温性，在高温下仍能保持较高强度，特别是低钙铝酸盐水泥，可作各种高温炉内衬。目前高铝水泥主要用于配制膨胀水泥、自应力水泥和耐热混凝土。第三十三页，本课件共有63页r高贝利特水泥高贝利特水泥指硅酸二钙含量大于指硅酸二钙含量大于40%的水泥，属的水泥，属低钙硅酸盐体系。低钙硅酸盐体系。特点：CaO含量降低，烧成温度可降低100以上，石灰石用量减少，相应的CO2、NOx、SO2等有害气体的排放量减少。性能：C2S，水化热低，最终强度高，耐久性好。中国建筑材料科学研究总院“高贝利特水泥的制备及应用”从节能、降耗及提高混凝土耐久性出发，解决了高硅酸二钙矿物活化和高活性晶型的常温稳定两大国际难题，荣获2006年国家技术发明二等奖。第三十四页，本课件共有63页r快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥凡以硅酸盐水泥熟料和石膏磨细制成，以凡以硅酸盐水泥熟料和石膏磨细制成，以3 d3 d抗压强度表示标号的水硬抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥（简称性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥快硬水泥）。）。快硬硅酸盐水泥生产方法与硅酸盐水泥基本相同，只是快硬硅酸盐水泥生产方法与硅酸盐水泥基本相同，只是要求要求C C3 3S S和和C C3 3A A含含量高些量高些。快硬硅酸盐水泥水化放热速率快，水化热较高，早期强度高，但干快硬硅酸盐水泥水化放热速率快，水化热较高，早期强度高，但干缩率较大。主要用于抢修工程、军事工程、预应力钢筋混凝土构件，适缩率较大。主要用于抢修工程、军事工程、预应力钢筋混凝土构件，适用于配制干硬混凝土，水灰比可控制在用于配制干硬混凝土，水灰比可控制在0.400.40以下。以下。r快硬硫铝酸盐水泥快硬硫铝酸盐水泥凡以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物，凡以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物，加入适量石膏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加入适量石膏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。泥。快硬硫铝酸盐水泥的主要矿物为快硬硫铝酸盐水泥的主要矿物为无水硫铝酸钙和无水硫铝酸钙和-C-C2 2S S。第三十五页，本课件共有63页r抗硫酸盐水泥抗硫酸盐水泥 以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的具有抵抗以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为中抗硫酸盐硅酸盐中等浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为中抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称水泥，简称中抗硫水泥中抗硫水泥。代号代号P.MSR。以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性凝材料，称为高抗硫酸有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性凝材料，称为高抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称盐硅酸盐水泥，简称高抗硫水泥高抗硫水泥，代号，代号 PHSR。r抗硫酸盐水泥适用于一般受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、隧涵、抗硫酸盐水泥适用于一般受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、隧涵、道路和桥梁基础等工程设施。道路和桥梁基础等工程设施。第三十六页，本课件共有63页r膨胀和自应力水泥膨胀和自应力水泥 使水泥产生膨胀的反应主要有三种：使水泥产生膨胀的反应主要有三种：Ca0水化生成水化生成Ca(OH)2、MgO水化生成水化生成Mg(OH)2以及形成钙矾石，因为前两种反应产生的膨胀不易控制，目前广泛使用以及形成钙矾石，因为前两种反应产生的膨胀不易控制，目前广泛使用的是以钙矾石为膨胀组分的各种膨胀水泥。的是以钙矾石为膨胀组分的各种膨胀水泥。r油井水泥油井水泥 油井水泥（油井水泥（Oil well cement）专用于油井、气井地固井工程，又称堵塞水）专用于油井、气井地固井工程，又称堵塞水泥。它的主要作用是将套管与周围的岩层胶结封固，封隔地层内油、气、水泥。它的主要作用是将套管与周围的岩层胶结封固，封隔地层内油、气、水泥，防止互相窜扰，以便在井内形成一条从油层流向地面。隔绝良好的油流泥，防止互相窜扰，以便在井内形成一条从油层流向地面。隔绝良好的油流通道。通道。r白色水泥和彩色水泥白色水泥和彩色水泥 装饰水泥指白色水泥（装饰水泥指白色水泥（White Portland cement）和彩色水泥）和彩色水泥（Colored Portland cement）。在水泥生料中加入少量金属氧化物着色剂）。在水泥生料中加入少量金属氧化物着色剂直接烧成彩色熟料，也可制得彩色水泥。直接烧成彩色熟料，也可制得彩色水泥。第三十七页，本课件共有63页1.有硫酸盐腐蚀的混凝土工程应优先选择 水泥。2.有耐热要求的混凝土工程，应优先选择 水泥。3.有抗渗要求的混凝土工程，应优先选择 水泥。4.下列材料中，属于非活性混合材料。5.为了延缓水泥的凝结时间，在生产水泥时必须掺入适量。A、硅酸盐 B、普通 C、矿渣 A、硅酸盐 B、矿渣 C、火山灰 D、粉煤灰 A、硅酸盐 B、矿渣C、火山灰 D、粉煤灰 A、石灰石粉B、矿渣 C、火山灰 D、粉煤灰 A、石灰B、石膏 C、助磨剂 D、水玻璃 课堂练习第三十八页，本课件共有63页6.对于通用水泥，下列性能中 不符合标准规定为废品。A、终凝时间 B、混合材料掺量 C、体积安定性 D、包装标志 7.通用水泥的储存期不宜过长，一般不超过 。10.有抗冻要求的砼工程，应优先选择下列 硅酸盐水泥。8.对于大体积混凝土工程，应选择 水泥。9.硅酸盐水泥熟料矿物中，水化热最高的是 。A、一年 B、六个月 C、一个月 D、三个月 A、硅酸盐 B、普通 C、矿渣 A、C3S B、C2S C、C3A D、C4AF A、矿渣 B、火山灰 C、粉煤灰 D、普通 第三十九页，本课件共有63页生产硅酸盐水泥的原料主要有：生产硅酸盐水泥的原料主要有：石灰质原料石灰质原料（如石灰石、白垩等，（如石灰石、白垩等，主要提供氧化钙）和主要提供氧化钙）和黏土质原料黏土质原料（如黏土、页岩等，主要提供氧化（如黏土、页岩等，主要提供氧化硅及氧化铝与氧化铁），还有少量硅及氧化铝与氧化铁），还有少量辅助原料辅助原料（校正原料），如铁矿（校正原料），如铁矿石。煅烧所得的熟料还要加入作缓凝剂用的石膏磨制水泥。石。煅烧所得的熟料还要加入作缓凝剂用的石膏磨制水泥。生产工艺生产工艺“二磨一烧二磨一烧”：生料磨制、煅烧和粉磨。生料磨制、煅烧和粉磨。水泥生产工艺流程示意图水泥生产工艺流程示意图 4.2 水泥生产工艺水泥生产工艺第四十页，本课件共有63页r干法生产：干法生产：&将原料同时烘干并粉磨，或先烘干经粉磨成生料粉后喂入干法窑内煅烧成熟料的方法。也有将生料粉加入适量水制成生料球，送入立波尔窑内煅烧成熟料的方法，称之为半干法，仍属干法生产之一种。&主要优点是热耗低（如带有预热器的干法窑熟料热耗为31403768焦/千克），缺点是生料成分不易均匀，车间扬尘大，电耗较高。&近年来，由于在原料预均化、生料粉的均化输送和收尘等方面采用了新技术和新设备，尤其是窑外分解技术的出现，采用干法生产的熟料质量不亚于湿法生产，电耗也有所降低，已成为各国水泥工业发展的趋势。r湿法生产：湿法生产：将原料加水粉磨成含水为32%40%的生料浆后，喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。也有将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧成熟料的方法，称为半湿法，仍属湿法生产之一种。具有操作简单，生料成分容易控制，产品质量好，料浆输送方便，车间扬尘少等优点，缺点是热耗高（熟料热耗通常为52346490焦/千克）。生产方法生产方法第四十一页，本课件共有63页第四十二页，本课件共有63页r球磨球磨：利用下落的研磨体（如钢球、鹅卵石等）的冲击作用以及研：利用下落的研磨体（如钢球、鹅卵石等）的冲击作用以及研磨体与球磨内壁的研磨作用而将物料粉碎并混合。磨体与球磨内壁的研磨作用而将物料粉碎并混合。&圆筒球磨、锥形球磨和管磨；&优点：可用于干磨或湿磨；操作条件好密闭，无尘灰；运转可靠，研磨体便宜，便于更换；可间歇操作，也可连续操作；粉碎易爆物料时，磨中可充入惰性气体以代替空气；&缺点：体积庞大笨重；运转时有强烈的振动和噪声，须有牢固的基础；工作效率低，消耗能量较大；研磨体与机体的摩擦损耗很大，并会沾污产品。r立磨立磨：辊磨。磨辊沿水平圆形轨迹在磨盘上运动，通过外部施加在磨辊上的：辊磨。磨辊沿水平圆形轨迹在磨盘上运动，通过外部施加在磨辊上的垂直压力，使磨盘上物料受到挤压和剪切的共同作用，并得以粉碎。垂直压力，使磨盘上物料受到挤压和剪切的共同作用，并得以粉碎。优点：效率高；可通风，烘干能力强；入磨粒度大；可有效控制生料化学成分和细度控制；占地面积小，占用空间小，噪声低。缺点：对磨蚀性适应差，硬度较高的物料用球磨。粉粉 磨磨第四十三页，本课件共有63页r立窑立窑：窑筒体立置不转动的称为立窑。分普通立窑和机械化立窑。：窑筒体立置不转动的称为立窑。分普通立窑和机械化立窑。&普通立窑是人工加料和人工卸料或机械加料，人工卸料；&机械立窑是机械加料和机械卸料。&水泥立窑技术存在环境污染大、资源消耗高等缺陷，已无法适应建设生态工业、建设资源节约型社会的需求。r回转窑回转窑：窑筒体卧置（略带斜度），并能作回转运动的称为回：窑筒体卧置（略带斜度），并能作回转运动的称为回转窑。分煅烧生料粉的干法窑和煅烧料浆（含水量通常为转窑。分煅烧生料粉的干法窑和煅烧料浆（含水量通常为35左右）的湿法窑。左右）的湿法窑。干法窑又可分为中空式窑、余热锅炉窑、悬浮预热器窑和悬浮分解炉窑。湿法窑可分为湿法长窑和带料浆蒸发机的湿法短窑，长窑使用广泛，短窑目前已很少采用。为了降低湿法长窑热耗，窑内装设有各种型式的热交换器，如链条、料浆过滤预热器、金属或陶瓷热交换器。煅烧窑煅烧窑第四十四页，本课件共有63页回转窑（旋窑）是一个有一定斜度的圆筒状物，斜度为回转窑（旋窑）是一个有一定斜度的圆筒状物，斜度为33.5%，借助窑，借助窑的转动来促进料在窑内搅拌，使料互相混合、接触进行反应。窑头喷煤燃烧的转动来促进料在窑内搅拌，使料互相混合、接触进行反应。窑头喷煤燃烧产生大量的热，热量以火焰的辐射、热气的对流、窑砖产生大量的热，热量以火焰的辐射、热气的对流、窑砖(窑皮窑皮)传导等方式传传导等方式传给物料。物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。给物料。物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。第四十五页，本课件共有63页r 回转窑回转窑可消解可燃性废料和危险性废弃物：可消解可燃性废料和危险性废弃物：&温度高（火焰1850，物料1450），热惯量大，稳定，气、料流在窑内滞留时间长，高温气体湍流强烈，碱性气氛消解可燃性废料。&废料、废渣、危险废弃物中绝大部分重金属元素可固定在熟料中，生成稳定的盐类矿物，没有二次废渣排出。&填埋、焚烧。r 水泥工业对废弃物以及其他工业和生活垃圾的应用，赋水泥工业对废弃物以及其他工业和生活垃圾的应用，赋予现代化水泥工业予现代化水泥工业新内涵新内涵。第四十六页，本课件共有63页r窑外分解技术窑外分解技术二十世纪二十世纪70年代前后，发展的一种年代前后，发展的一种可大幅度提高回转窑产量的煅烧工艺。可大幅度提高回转窑产量的煅烧工艺。&其特点是采用了预分解窑，它以悬浮预热器窑为基础，在预热器与窑之间增设了分解炉。&在分解炉中加入占总燃料用量5060的燃料，使燃料燃烧过程、生料的预热过程和碳酸盐的分解过程从窑内传热效率较低的地带移到分解炉中进行，生料在悬浮状态或沸腾状态下与热气流进行热交换，从而提高传热效率，使生料在入窑前的碳酸钙分解率达80以上，达到减轻窑的热负荷、延长窑衬使用寿命和窑的运转周期、在保持窑的发热能力的情况下大幅度提高产量的目的。窑外分解技术窑外分解技术第四十七页，本课件共有63页r指采用窑外分解干法新工艺生产的水泥。指采用窑外分解干法新工艺生产的水泥。r其生产以其生产以悬浮预热器悬浮预热器和和窑外分解技术窑外分解技术为核心，采用为核心，采用新型原料、燃料均化和节能粉磨技术及装备，全线新型原料、燃料均化和节能粉磨技术及装备，全线采用计算机集散控制，实现水泥生产过程自动化和采用计算机集散控制，实现水泥生产过程自动化和高效、优质、低耗、环保。高效、优质、低耗、环保。新型干法水泥新型干法水泥第四十八页，本课件共有63页 作为主要的建筑材料，水泥产量变化客观反映了建筑业的发展。在过去作为主要的建筑材料，水泥产量变化客观反映了建筑业的发展。在过去的的100100年中，中国的建筑业以惊人的速度发展，特别是近二十年来更是盛况空前，从年中，中国的建筑业以惊人的速度发展，特别是近二十年来更是盛况空前，从表表1 1中水泥产量的变化中可以得到充分证明。中水泥产量的变化中可以得到充分证明。年19081949196219781990200320052006产量0.010.666.0065.2421082310691236我国水泥产量我国水泥产量(106 t)达到世界水泥总量的50新型干法产量所占比例超过504.3 水泥工业发展现状及存在的问题水泥工业发展现状及存在的问题第四十九页，本课件共有63页水泥工业产生的环境负荷水泥工业产生的环境负荷r燃料、电力、石灰石等资源、能源消耗；燃料、电力、石灰石等资源、能源消耗；&我国生产水泥熟料消耗能源4720kJ/kg比国外平均先进水平3344kJ/kg高41%；&耗电量107.14kWh/t比国际先进水平90-95kWh/t高13%-19%。r二氧化碳、粉尘、二氧化硫、氮氧化物排放等污染；二氧化碳、粉尘、二氧化硫、氮氧化物排放等污染；&二氧化碳排放主要来自于碳酸盐分解和燃料煤燃烧。r工业固体废物、危险废物及废水排放。工业固体废物、危险废物及废水排放。第五十页，本课件共有63页我国水泥工业存在的问题我国水泥工业存在的问题r 企业平均规模小，结构不合理；企业平均规模小，结构不合理；&20万吨以上大中型企业仅占6.8%；新型干法生产线的水泥产量不足10%。r 窑型比