华南理工大学水泥工艺学第1章.ppt

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1、水泥与混凝土工艺课程性质：必修专业课课程性质：必修专业课 课程编号：课程编号：1124331011243310任课教师：殷素红任课教师：殷素红 教师编号：教师编号：112077112077课课程程内内容容水泥工艺水泥工艺硅酸盐水泥的组成、硅酸盐水泥的组成、煅烧和质量控制煅烧和质量控制混凝土工艺混凝土工艺水泥的水化水泥的水化硬化和性能硬化和性能其它通用水泥其它通用水泥专用水泥与专用水泥与特性水泥特性水泥重点重点掌握工艺控制和改善性能掌握工艺控制和改善性能着重介绍工艺、水化着重介绍工艺、水化和性能方面的特点和性能方面的特点混凝土组成材料混凝土组成材料混凝土拌合物工作性能混凝土拌合物工作性能硬化混凝

2、土的性能硬化混凝土的性能混凝土配合比设计混凝土配合比设计学学时时安安排排共共4848学学时时学学分分共共3 3学学分分授授课课方方式式系统讲授为主，自学为辅系统讲授为主，自学为辅穿插水泥和混凝土实验穿插水泥和混凝土实验结合实际问题举例及解答思考题结合实际问题举例及解答思考题完成水泥配料计算与混凝土配合比计算作业完成水泥配料计算与混凝土配合比计算作业水泥部分水泥部分2424学时，学时，混凝土部分混凝土部分1212学时学时授课授课36学时学时实验实验12学时学时现场教学现场教学6学时学时6 6个实验个实验第第2020周生产实习周生产实习课课程程考考核核闭闭卷卷笔笔试试课课程程成成绩绩范围范围水泥工

3、艺部分水泥工艺部分7070题型题型内容构成内容构成知识构成知识构成平时成绩平时成绩15实验成绩实验成绩15考试成绩考试成绩70混凝土工艺部分混凝土工艺部分3030课堂讲授内容及实验课堂讲授内容及实验基本知识基本知识4040应用知识应用知识6060填空题、判断题、简答题、计算题和论述题填空题、判断题、简答题、计算题和论述题上课出勤、回答问题和作业情况上课出勤、回答问题和作业情况实验出勤和实验报告实验出勤和实验报告特别提醒特别提醒l每次课由范修栋负责统计出勤情况；每次课由范修栋负责统计出勤情况；l无故缺课无故缺课4 4次取消考试资格。次取消考试资格。有机胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料无机胶凝材料

4、沥青、各种树脂沥青、各种树脂石灰、石膏石灰、石膏水泥水泥按按硬硬化化条条件件水水硬性硬性气硬性气硬性第一章第一章 绪论绪论一、胶凝材料的定义和分类一、胶凝材料的定义和分类1.1.定义：定义：凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料，又称胶结料。称为胶凝材料，又称胶结料。2.2.分类：分类：古罗马万神殿古罗马万神殿 The Pantheon Rome万神殿：公元万神殿：公元128年年Hadrin大帝时期建造的一座建筑物，它的圆形大帝时期建造的

5、一座建筑物，它的圆形壁厚壁厚6.1m;穹顶的直径穹顶的直径43.3m、高、高21.6m，使用了使用了12000吨混凝土。吨混凝土。罗马圆形剧场圆形剧场圆形剧场 Opus Caementitium砂子、石灰和粘土砂子、石灰和粘土 水泥水泥窑炉 罗马圆形大剧场罗马圆形大剧场二、水泥二、水泥1.1.水泥发展由来水泥发展由来时间时间社会发展社会发展及需要及需要材料材料例证例证公元前公元前400010000年年石器工具进步石器工具进步挖穴建室挖穴建室粘土粘土(无抗水能力，强度低无抗水能力，强度低)或掺稻草、壳皮等植物纤维或掺稻草、壳皮等植物纤维用天然姜石夯实的柱用天然姜石夯实的柱基及铺墁的地面基及铺墁的

6、地面公元前公元前20003000年年火的火的发现发现煅烧石灰、石膏煅烧石灰、石膏古古埃及金字塔、埃及金字塔、中国长城中国长城公元初公元初有强度较高并有强度较高并能防止被水浸能防止被水浸蚀和冲毁蚀和冲毁石灰火山灰沉积物石灰火山灰沉积物碎砖、废陶器磨细石灰碎砖、废陶器磨细石灰煅烧粘土石灰煅烧粘土石灰古古罗马罗马“庞贝城庞贝城”及及圣庙圣庙中国古建筑中国古建筑“三合土三合土”18世纪世纪后半期后半期水硬性石灰；天然水泥岩水硬性石灰；天然水泥岩罗马水泥水泥制造雏形罗马水泥水泥制造雏形19世纪初世纪初硅酸盐水泥硅酸盐水泥(人工配料、煅人工配料、煅烧、磨细烧、磨细)1824年英国年英国J.A.spdin获

7、波特兰水泥专利获波特兰水泥专利20世纪初世纪初工程建筑的各工程建筑的各种需要种需要不同用途不同用途100多个水泥品种多个水泥品种2.2.水泥的定义与分类水泥的定义与分类l定义：凡细磨成粉末状，加入适量水后定义：凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。凝材料，通称为水泥。分类分类分类分类按按用用途途和和性性能能通用水泥通用水泥专用水泥专用水泥特性水泥特性水泥用于大量土木建用于大量土木建筑

8、工程一般用途筑工程一般用途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火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰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油井水泥油井水泥砌筑水泥砌筑水泥道路水泥道路水泥快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥膨胀硫铝酸盐水泥膨胀硫铝酸盐水泥自应力铝酸盐水泥自应力铝酸盐水泥有专门用途有专门用途某种性能较突出某种性能较突出按按组组成成熟料中主要矿物熟料中主要矿物少熟料或无熟料水泥少熟料或无熟料水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸

9、盐水泥硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥3.3.水泥工业发展概况水泥工业发展概况水泥生产过程水泥生产过程“两磨一烧两磨一烧”生料制备生料制备熟料煅烧熟料煅烧水泥磨制水泥磨制煅煅烧烧设设备备发发展展立窑立窑1826年间歇式土立窑年间歇式土立窑1910年机立窑年机立窑先进立窑先进立窑回转窑回转窑1885年年回转窑回转窑1928年年立波尔窑立波尔窑20世纪世纪50年代初年代初悬浮预热器窑悬浮预热器窑1971年年窑外分解窑窑外分解窑Joseph.A.spdinJoseph.A.spdin 时代的土立窑时代的土立窑现代带分解炉的旋风预热器干法回转窑现代带分解炉的旋风

10、预热器干法回转窑粉粉磨磨设设备备发发展展生料生料粉磨粉磨系统系统水泥水泥粉磨粉磨系统系统球磨机球磨机带带组合式高效选粉机组合式高效选粉机的钢球磨系统的钢球磨系统辊式磨系统辊式磨系统高效笼型选粉机高效笼型选粉机高效布袋收尘器管磨机高效布袋收尘器管磨机辊压机系统辊压机系统球磨机球磨机2.2m6.5m水泥磨设计产量水泥磨设计产量1414t/h。辊压机预粉磨系统工艺流程辊压机预粉磨系统工艺流程 2台辊压机台辊压机+3台台2.2m6.5m球磨机球磨机 +其它措施，产量提高到其它措施，产量提高到25.7 t/h。塔牌塔牌集团恒集团恒基建材公司基建材公司挤压半终水泥粉磨工艺流程挤压半终水泥粉磨工艺流程安庆白

11、鳍豚水泥有限公司：安庆白鳍豚水泥有限公司：辊压机辊压机打散机打散机选粉机选粉机2.2m7m球磨机球磨机产量：产量：28.05 t/h比表面积：比表面积：340-350 m2/kg电耗：电耗：22.7 kwh/t 煅烧和粉磨设备的发展煅烧和粉磨设备的发展降低能耗降低能耗提高产量提高产量自动控制技术自动控制技术原料均化技术原料均化技术环境保护环境保护提高质量提高质量我国水泥工业发展我国水泥工业发展最早的水泥厂最早的水泥厂解放前历史上解放前历史上最高年产量最高年产量1876年河北唐山年河北唐山启新洋灰公司启新洋灰公司1942年年229万吨万吨50年代年代苏联技术苏联技术70年代年代改革开放后改革开放

12、后开发预分解窑开发预分解窑引进预分解窑引进预分解窑成套生产设备成套生产设备试制湿法回转窑试制湿法回转窑试制干法立波尔窑试制干法立波尔窑自行开发自行开发天津水泥工业设计院天津水泥工业设计院南京水泥工业设计院南京水泥工业设计院合肥水泥工业设计院合肥水泥工业设计院成都水泥工业设计院成都水泥工业设计院近近20年水泥产量居世界首位年水泥产量居世界首位2002年年7.25亿吨，亿吨，2003年年8.63亿吨，亿吨，2004年年9.7亿吨亿吨产量大产量大企业数量大企业数量大职工队伍大职工队伍大消耗大消耗大污染大污染大大而不强大而不强劳动生产率低劳动生产率低立窑水泥立窑水泥70以上以上回转窑水泥少于回转窑水泥

13、少于30低标号水泥多，低标号水泥多，掺混合材的多掺混合材的多由大变由大变强，靠新出强强，靠新出强水水泥泥工工业业面面临临的的问问题题消耗大量资源消耗大量资源严重污染环境严重污染环境消耗大量能源消耗大量能源高纯高纯石灰石石灰石粘土粘土C级以上石灰石储量级以上石灰石储量仅够使用仅够使用40年年每吨每吨水泥耗标准水泥耗标准煤煤183245公斤公斤1吨水泥熟料吨水泥熟料产生产生1吨吨CO2产生产生SO2、NOx形成酸雨、形成酸雨、加剧温室效应加剧温室效应充分利用资源，开发新型胶凝材料充分利用资源，开发新型胶凝材料常温下生成胶凝材料常温下生成胶凝材料煅烧淤泥、生活垃圾煅烧淤泥、生活垃圾生产水泥生产水泥碱

14、碱胶凝材料胶凝材料土壤聚合物水泥土壤聚合物水泥利用工业废渣：粉煤灰、利用工业废渣：粉煤灰、矿渣、磷渣、赤泥矿渣、磷渣、赤泥 高岭土煅烧成为偏高岭土高岭土煅烧成为偏高岭土资源资源 环境环境三、混凝土三、混凝土三、混凝土三、混凝土1.1.混凝土的发展混凝土的发展第三次飞跃第三次飞跃第一次飞跃第一次飞跃第二次飞跃第二次飞跃水泥的出现水泥的出现1850年法国人发明钢筋加强混凝土船年法国人发明钢筋加强混凝土船1928年法国人发明预应力钢筋混凝土施工工艺年法国人发明预应力钢筋混凝土施工工艺解决自重大解决自重大克服收缩开裂克服收缩开裂有机、无机复合有机、无机复合提高抗裂能力提高抗裂能力1913年美国人发明页

15、岩陶粒轻集料混凝土年美国人发明页岩陶粒轻集料混凝土利用膨胀水泥生产收缩补偿混凝土和自应力混凝土利用膨胀水泥生产收缩补偿混凝土和自应力混凝土聚合物水泥混凝土聚合物水泥混凝土纤维增强混凝土纤维增强混凝土1960年前后混凝土年前后混凝土外加剂出现外加剂出现第五组分第五组分改善混凝土性能改善混凝土性能90年代初高性能年代初高性能混凝土出现混凝土出现使用矿物掺合料使用矿物掺合料第六组分第六组分高高性性能能混混凝凝土土高耐久性能高耐久性能高工作性能高工作性能高强度高强度高体积稳定性高体积稳定性2.2.混凝土的定义和分类混凝土的定义和分类l定义：是以胶凝材料、水和粗、细集料按适当比例拌定义：是以胶凝材料、水

16、和粗、细集料按适当比例拌合均匀，经浇筑成型后硬化而成的人造石材。合均匀，经浇筑成型后硬化而成的人造石材。l通常所称的混凝土，是指水泥、水和砂、石子所组成通常所称的混凝土，是指水泥、水和砂、石子所组成的普通混凝土。的普通混凝土。水泥水泥水水砂砂石石分类：有各种不同的分类方法分类：有各种不同的分类方法按按胶结料胶结料无机胶结料无机胶结料水泥混凝土水泥混凝土石灰混凝土石灰混凝土石膏混凝土石膏混凝土碱矿渣混凝土碱矿渣混凝土有机胶结料有机胶结料按按用途用途按按集料集料沥青混凝土沥青混凝土聚合物水泥混凝土聚合物水泥混凝土树脂混凝土树脂混凝土聚合物浸渍混凝土聚合物浸渍混凝土水工混凝土、海工混凝土水工混凝土、

17、海工混凝土防水混凝土、耐热混凝土防水混凝土、耐热混凝土耐酸混凝土、防辐射混凝土耐酸混凝土、防辐射混凝土重混凝土重混凝土(铁矿石铁矿石)普通混凝土普通混凝土轻集料混凝土轻集料混凝土大孔混凝土大孔混凝土(无细集料无细集料)细颗粒混凝土细颗粒混凝土(无粗集料无粗集料)按按施工工艺施工工艺现浇类现浇类普通现浇混凝土普通现浇混凝土喷射混凝土喷射混凝土泵送混凝土泵送混凝土灌浆混凝土灌浆混凝土真空吸水混凝土真空吸水混凝土按按性能性能按按配筋配筋预制类预制类振压混凝土振压混凝土挤压混凝土挤压混凝土离心混凝土离心混凝土素混凝土素混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土钢丝网混凝土钢丝网混凝土纤维混凝土纤维混凝土预应力混凝土预

18、应力混凝土高强混凝土高强混凝土早强混凝土早强混凝土无收缩混凝土无收缩混凝土膨胀混凝土膨胀混凝土高性能混凝土高性能混凝土250 250 m High Rise Buildingm High Rise BuildingROPPONGI HILLS:TOKYO,ROPPONGI HILLS:TOKYO,2001,MORI TRUST Ltd.2001,MORI TRUST Ltd.BJ TV CentreBJ TV Centre北京电视中心工程北京电视中心工程北京电视中心工程北京电视中心工程施工现场试验：施工现场试验：扩展度：扩展度：720*730mm 和易性很好，和易性很好，无离析，泌水现象。无离

19、析，泌水现象。工作性能良好无离析现象工作性能良好无离析现象3.3.混凝土工业混凝土工业现场人工操作的现场人工操作的生产方式生产方式现场机械化操作现场机械化操作的生产方式的生产方式工厂集中预拌的工厂集中预拌的生产方式生产方式商品化工厂预拌商品化工厂预拌的生产方式的生产方式节能节能保证质量保证质量改善施工环境改善施工环境有效利用外有效利用外加剂和掺合料加剂和掺合料便于现代化管理便于现代化管理商品混凝土搅拌站（单线）商品混凝土搅拌站（单线）商品混凝土搅拌站（双线）商品混凝土搅拌站（双线）四、水泥和混凝土的重要性四、水泥和混凝土的重要性四、水泥和混凝土的重要性四、水泥和混凝土的重要性混凝土是建筑工业的

20、粮食，建筑工业三大基本材料之一。混凝土是建筑工业的粮食，建筑工业三大基本材料之一。“Concrete”Concrete”来源于拉丁文术语来源于拉丁文术语“ConcretusConcretus”，其意思是共同生存。其意思是共同生存。“混凝土在工程领域发挥着其他材料无法替代的作用，已经混凝土在工程领域发挥着其他材料无法替代的作用，已经成为现在社会文明的基石。是人类社会文明史发展的见证。成为现在社会文明的基石。是人类社会文明史发展的见证。”“混凝土已经成为现代社会的基础，在日常生活混凝土已经成为现代社会的基础，在日常生活中几乎各个方面都直接或间接地涉及到混凝土。中几乎各个方面都直接或间接地涉及到混凝

21、土。”世界上建筑工程中使用量最大、使用范围最广的工程材料。世界上建筑工程中使用量最大、使用范围最广的工程材料。全球水泥年产量约全球水泥年产量约2020亿吨，亿吨，混凝土（包括砂浆）年用量约混凝土（包括砂浆）年用量约6060亿米亿米3 3，中国占此数量的中国占此数量的1/31/3以上。以上。使用量使用量使用范围使用范围水利水利农林农林城市建设城市建设交通交通宇航宇航海港海港核核工业工业工业与民用建筑工业与民用建筑混混凝凝土土优优点点原料来源广，价格低原料来源广，价格低使用方便，可浇使用方便，可浇筑成任何形状筑成任何形状加工方便加工方便用途广，适应各种用途广，适应各种不同要求和使用环境不同要求和使用环境