【正文】 CaO、欠燒的 fCaO 三種，前兩種影響安定性 )有關(guān)，故難以定量。當(dāng)石膏摻量過(guò)多時(shí)，水泥硬化后，在有水存在的情況下，它還會(huì)繼續(xù)與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成高硫型水化硫鋁酸鈣 (鈣礬石，簡(jiǎn)寫成 AFt)，體積約增大 倍，引起水泥石開(kāi)裂。 引起安定性不良的原因有以下三個(gè)： ①．熟料中游離氧化鎂 (方鎂石 )過(guò)多。 定義：又稱體積安定性，是指水泥硬化后體積變化的均勻性。 硅酸鹽水泥初凝不小于 45min，終凝不大于 390min； 普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥初凝不小于 45min，終凝不大于 600min。 初凝為水泥加水拌合時(shí)起至標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿開(kāi)始失去可 塑性所需的時(shí)間；終凝為水泥加水拌合時(shí)起至標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿完全失去可塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中的堿含量應(yīng)不大于 %或由買賣雙方協(xié)商確定。 5）氯離子 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥：≤ ，當(dāng)有更低要求時(shí)，該指標(biāo)由買賣雙方協(xié)商確定。） 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥： ≤ % （ 4）氧化鎂 危害：氧化鎂經(jīng)高溫煅燒再冷卻后，轉(zhuǎn)變成方鎂石晶體，其水化 (與水生成 Mg(OH)2)速率慢 (幾個(gè)月，甚至幾年，此時(shí)水泥石早已凝結(jié)硬化 )。 3）三氧化硫 來(lái)源：主要是生產(chǎn)水泥時(shí)為調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間加石膏而帶入的。 由于混合料便宜，因此，不合格產(chǎn)品大多混合料過(guò)多，造成燒失量超標(biāo)，從而影響水泥的結(jié)構(gòu)質(zhì)密性，輕微表現(xiàn)就是水泥地墻表面起粉。 因而該指標(biāo)反映了熟料煅燒好壞、摻加石膏與混合材狀況的一項(xiàng)指標(biāo)。Ⅱ硅酸鹽水泥：≤ % 普通硅酸鹽水泥：不要求 不溶物來(lái)源：①．生料。其 3d 強(qiáng)度比普通水泥高， 28d 強(qiáng)度指標(biāo)完全相同。 窯灰 ： 從水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣中收集的粉塵。 活性混合材料：具有火山灰性或潛在水硬性，或兼有火山灰性和水硬性的礦物質(zhì)材料。其中硅酸鈣礦物不小于 66%，氧化鈣和氧化硅質(zhì)量比不小于 。 2．第二類是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 3．第三類是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如 GB1751999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》，其中 “GB”為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)， “175”為標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)， “1999”為標(biāo)準(zhǔn)頒布年代號(hào)， “硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 ”為該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù) (產(chǎn)品 )名稱，上述標(biāo)準(zhǔn)為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，任何技術(shù) (產(chǎn)品 )不得低于此標(biāo)準(zhǔn)。 一 標(biāo)準(zhǔn)的類別 標(biāo)準(zhǔn)就是對(duì)某項(xiàng)技術(shù)實(shí)行統(tǒng)一執(zhí)行的要求。 ? 特性水泥：某種性能比較突出的水泥。 2020 年 4 月 1 日實(shí)施的新標(biāo)準(zhǔn)，增加了復(fù)合硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)，連同 “ 五大水泥 ” ，通稱六大 ( 通用 ) 水泥。如石灰。 七、膠凝材料的定義和分類 1．定義：凡能在物理、化學(xué)作用下，從漿體變成堅(jiān)固的石狀體，并能膠結(jié)其他物料而具有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料，又稱膠結(jié)料。 2．濕法：將原料加水磨制成含水分 3040%的料漿，在濕法回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒制成水泥熟料。隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高，采用預(yù)均化、生料均化、先進(jìn)收塵設(shè)備、預(yù)熱器、分解爐等使得單機(jī)生產(chǎn)能力大大提高，熱耗大大降低。 水泥磨制：將熟料添加適量石膏，有時(shí)還加適量混合材料或外加劑共同磨細(xì)成水泥，稱水泥粉磨。 生料制備：包括原料破碎、原料預(yù)均化、原料的配合、生料的粉磨和均化等。即原料 (石灰石、粘土和少量鐵質(zhì)校正原料 )經(jīng)破碎后按一定比例配合、磨細(xì)，并調(diào)配成質(zhì)量均勻的生料稱為生料粉磨或生料制備。 六、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法 (P10) 按生料制備方法的不同，分濕法和干法兩種。 半干法：將生 料粉加入適量水分制成生料球 (12%16%)，而后喂入立窯或立波爾窯內(nèi)煅燒成熟料的方法，稱為半干法，亦可歸入干法。優(yōu)點(diǎn)是制備生料時(shí)揚(yáng)塵少，易于調(diào)和均勻，有利于提高熟料質(zhì)量。 3．無(wú)機(jī)膠凝材料按硬化條件分：水硬性、非水硬性 (氣硬性 )。 八、水泥的定義和分類 GB/T 41311997 水泥的命名、定義和 術(shù)語(yǔ)：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水泥命名的一般原則、主要水泥產(chǎn)品的定義及有關(guān)術(shù)語(yǔ)的涵義等。即硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥。如快硬硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥等。 水泥生產(chǎn)必須有一定的標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)為提高水泥質(zhì)量，降低成本，加快與國(guó)際慣例的接軌，制定了一系列水泥標(biāo)準(zhǔn)，并在實(shí)踐中不斷發(fā)展。 此外，還有推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以 “GB/T”為標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)，它表示也可以執(zhí)行其他標(biāo)準(zhǔn)，為非強(qiáng)制性的。代號(hào)為 “QB/”，其后分別注明企業(yè)代號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)順序號(hào)、制定年代號(hào)。 石膏 分 天然石膏 和 工業(yè)副產(chǎn)石膏：以硫酸鈣為主要成分的工業(yè)副產(chǎn)物。 火山灰性：一種材料磨成細(xì)粉，單獨(dú)不具有水硬性，但在常溫下與石灰一起和水后能形成具有水硬性的化合物的性能。 助磨劑：在水泥粉磨時(shí)加入的起助磨作用而又不損害水泥性能的外加劑。 化學(xué)指標(biāo) （ 1）不溶物：不溶物是指經(jīng)鹽酸處理后的殘?jiān)?，再以氫氧化鈉溶液處理，經(jīng)鹽酸中和過(guò)濾后所得的殘?jiān)?jīng)高溫灼燒所剩物質(zhì)。熟料煅燒好、漏生少，熟料中不溶物含量很低，回轉(zhuǎn)窯 正常煅燒的熟料約在 %%內(nèi)；②．混合材 (尤其是火山灰質(zhì)混合材料 )。熟料煅燒好，石膏中雜質(zhì)少、火山灰質(zhì)混合材料少，不溶物測(cè)定值就低。 P此外，水泥中摻入窯灰、采用石膏礦化劑、使用高硫燃煤等都會(huì)把 SO3帶入熟料。該反應(yīng)比過(guò)燒的氧化鈣與水的反應(yīng)更加緩慢，且體積膨脹 (148%)，會(huì)在水泥硬化幾個(gè)月后導(dǎo)致水泥石開(kāi)裂。 氯離子在混凝土液相中形成鹽酸，與氫氧化鈣作用生成氯化鈣，氯化鈣具有高吸濕性，在其濃度及濕度較高時(shí)，能劇烈地破壞鋼筋的鈍化膜，使鋼筋發(fā)生潰燦性銹蝕。 當(dāng)水泥中堿含量較高時(shí)，混凝土容易發(fā)生堿集料反應(yīng)（反應(yīng)生成物吸水膨脹，使混凝土產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂），破壞其結(jié)構(gòu)。 為使水泥混凝土和砂漿有充分的時(shí)間進(jìn)行攪拌、運(yùn)輸、撓搗和砌筑，水泥初凝時(shí)間不能過(guò)短。 水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度：為測(cè)定水泥的凝 結(jié)時(shí)間、體積安定性等性能，使其具有準(zhǔn)確的可比性，水泥凈漿以標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)試所達(dá)到統(tǒng)一規(guī)定的漿體可塑性程度。 水泥和水后在硬化過(guò)程中，一般都會(huì)發(fā)生體積變化，如果是在水化過(guò)程中發(fā)生的均勻體積變化，或伴隨著水泥廠凝結(jié)硬化過(guò)程中進(jìn)行，則對(duì)建筑無(wú)不良影響。水泥中的方鎂石 (MgO)在水泥凝結(jié)硬化后，會(huì)與水生成 Mg(OH)2。③．熟料中游離氧化鈣過(guò)多。沸煮可加速氧化鈣的水化，故需用沸煮法檢驗(yàn)水泥的體積安定性，測(cè)試方法可以用試餅法也可用雷氏夾法，有爭(zhēng)議時(shí)以雷氏夾法為準(zhǔn)。用標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量拌制的水泥凈漿填滿雷氏夾的圓柱環(huán)中，經(jīng)養(yǎng)護(hù)及沸煮一定時(shí)間后，檢查雷氏夾兩根指針針尖距離的變化，以判斷水泥體積安定性是否合格。 一般稱 3d 或 7d 以前的強(qiáng)度為早期強(qiáng)度， 28d 及其后的強(qiáng)度稱為后期強(qiáng)度，也有將 3 個(gè)月以后的強(qiáng)度稱為后期強(qiáng)度。 水泥顆粒過(guò)粗既不利于水泥活性的發(fā)揮，又影響了其保水成漿的性能。測(cè)定水泥細(xì)度用試驗(yàn)篩是孔邊為 的方孔篩。 粒度分布：不同尺寸的顆粒在粉狀物料中分 布的質(zhì)量百分比。熟料的化學(xué)成分不僅決定了熟料的礦物組成，同時(shí)還與熟料的燒成工藝和資源的合理利用密切相關(guān)，直接影響優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 在水泥熟料中，四種主要氧化物不是以單獨(dú)的氧化物存在，它們經(jīng)高溫煅燒后，以兩種或兩種以上的氧化物反應(yīng)生成多種礦物，其結(jié)晶體細(xì)小，通常為 3060um。SiO2 可簡(jiǎn)寫為 C2S； 。Fe2O3簡(jiǎn)寫 C4AF 熔劑礦物， 22% 在煅燒過(guò)程中，后兩種礦物與氧化鎂、堿等，在 12501280℃開(kāi)始逐漸熔融成液相，以促進(jìn)硅酸三鈣的順利形成，故稱為熔劑礦物。但熟料中硅酸三鈣過(guò)高時(shí)，會(huì)給煅燒帶來(lái)困難 (如窯產(chǎn)量降低、燒成煤耗高、窯襯壽命縮短等 )，往往使熟料中游離氧化鈣增高，從而降低水泥強(qiáng)度，甚至影響水泥的安定性。 一、硅酸三鈣 8．水硬特性： ①．水化較快，水化反應(yīng)主要在 28d 內(nèi)進(jìn)行，約經(jīng)一年后水化過(guò)程基本完成。 ③．水化熱高，水化過(guò)程中釋放出約 500J/g 的水化熱。 二、硅酸二鈣 1．形成：形成溫度低，熱耗低。 熟料粉化的幾種原因： （ 1）游離石灰消解。生料成分不均勻，生料中鐵含量過(guò)高， n值過(guò)低，配煤量過(guò)高，通風(fēng)不良，還原氣氛嚴(yán)重時(shí)， Fe2O3 被還原成 FeO,FeO 還會(huì)與被還原的硫生成 FeS， FeO 可取代 C2S 中的 CaO 生成鈣橄欖石。 （ 3） C2S 的晶型轉(zhuǎn)變。 （ 2）加強(qiáng)煅燒操作，控制用煤量，防止窯內(nèi)結(jié)大塊或底火過(guò)深，保持窯內(nèi)正常通風(fēng)，加快熟料的冷卻速度，以避免發(fā)生粉化現(xiàn)象。凝結(jié)硬化也緩慢。對(duì)大體積工程或處于侵蝕性大的工程用水泥，適當(dāng)提高貝利特含量，降低阿利特含量是有利的。 7．水硬特性： ①．水化迅速，凝結(jié)很快，如不加緩凝劑 石膏，易使水泥急凝。因而，大體積工程，抗硫酸鹽工程應(yīng)控制。③．水化熱較鋁酸三鈣低，抗沖擊性能、抗硫酸鹽性能好，耐磨。 2．玻璃體主要成分： Al2O Fe2O CaO，也有少量 MgO 和 R2O 等。玻璃體中礦物晶體細(xì)小，可以改善熟料性能與易磨性。 ③．液相的粘度隨 C3A/C4AF 而增減。有些礦物之間有一定的促進(jìn)作用。 ④． C4AF 的強(qiáng)度能不斷增長(zhǎng)。 ②．決定水泥強(qiáng)度的主要礦物是硅酸鹽礦物，其中又以 C3S 為主。也即沒(méi)有與酸性氧化物化合而以游離狀態(tài)存在的 CaO。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)疏松多孔，遇水反應(yīng)快；影響：不影響安定性。 影響：與水作用生成 CH 時(shí)，體積膨脹 %，在已感化的水泥石內(nèi)部造成局部膨脹應(yīng)力。 特點(diǎn)：也經(jīng)過(guò)了高溫煅燒，并分散在熟料礦物中，水化較慢。 立窯中 fCaO 一般高于回轉(zhuǎn)窯，原因是立窯熟料中有部分是欠燒的 fCaO。水化生成 MH 時(shí)，固相體積膨脹 148%，在已硬化的水泥石內(nèi)部產(chǎn)生很大的破壞應(yīng)力， 輕者會(huì)降低水泥制品強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成水泥制品破壞，如開(kāi)裂、崩潰等。 綜上： ①．從硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)組成看，其氧化鈣的低限大約為 60%。 ④．氧化鋁含量過(guò)高時(shí)，液相粘度過(guò)大，不利于熟料的形成；同時(shí)，此種熟料水化時(shí)，凝結(jié)時(shí)間往往太短而難以控制；當(dāng)鋁酸三鈣含量大約高于 15%時(shí)，有時(shí)加石膏也不足以控制規(guī)定的凝結(jié)時(shí)間。 水泥熟料是一種多礦物的集合體，各礦物的含量決定了水泥的性能和煅燒的難易程度，且生產(chǎn)不同品種水泥要求各礦物含量不同，而這些礦物是由四種主要氧化物化合而成，因此要控制熟料中各礦物含量，就必須控制各氧化的含量，還應(yīng)控制各氧化之間的比例即率值。它是熟料中氧化鈣與酸性氧化物之和的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 的比值。 對(duì)熟料煅燒及水泥性能的影響： 熟料中硅酸率過(guò)高，表示硅酸鹽礦物多，熔劑礦物少，對(duì)熟料強(qiáng)度有利，但煅燒時(shí)液相量不多熟料煅燒困難；當(dāng)氧化鈣含量低而氧化硅含量較高，即硅酸二鈣含量多時(shí)，熟料易粉化； 隨著 SM 降低，液相量增加，對(duì)熟料的易燒性和操作有利； 硅酸率過(guò)低則硅酸鹽礦物少，影響水泥強(qiáng)度，易出現(xiàn)結(jié)大塊 、結(jié)圈等現(xiàn)象，妨害窯的操作。 對(duì)熟料煅燒及水泥性能的影響： 當(dāng) IM 增大時(shí)， C3A增多， C4 AF 相對(duì)較少，液相粘度增加，不利于 C3S 形成，且由于C3A增多，易引起水泥的快 凝； 當(dāng) IM 過(guò)低時(shí)， C3A相對(duì)含量少， C4AF 量相對(duì)較多，液相粘度小，有利于 C3S 形成，但使燒結(jié)范圍變窄，且窯內(nèi)易結(jié)大塊，對(duì)燃燒不利。為方便計(jì)算，將 C4AF粘土改寫成 “C3A”和 “CF”，令 “C3A”與 C3A 相加，并到一起計(jì)算，則每 1%酸性氧化物形成相應(yīng)堿性最高礦物需CaO 最為： 1% SiO2 → C3S 需 CaO = ＝ 1% Al2O3 → C3A 需 CaO = ＝ 1% Fe2O3 → CF 需 CaO = ＝ 則 Cmax = + + 第二節(jié) 熟料的率值 3．石灰飽和系數(shù) KH 則 Cmax = + + SiO2完全形成 C3S需 CaO量為 。 當(dāng) KH＜ 2/3，即 時(shí)，熟料中無(wú) C3S 物理意義：表示熟料中 SiO2 被 CaO 飽和形成 C3S 的程度。 當(dāng) KH 過(guò)低時(shí)，熟料中 C3S 過(guò)少，熟料質(zhì)量必然也會(huì)很差。實(shí)際硅酸鹽水泥熟料配料中 IM 均大于 。 在實(shí)際生產(chǎn)中， KH 值過(guò)高時(shí)，一般都會(huì)使 fCaO 劇增，從而導(dǎo)致熟料安定性不良，并且當(dāng)煅燒操作跟不上時(shí)，反而使熟料燒成率大幅度下降，生燒料多。 第二節(jié) 熟料的率值 五、熟料率值的控制 選擇 n 與 KH 相適應(yīng) n 值在確定時(shí)既要保證熟料中有一定數(shù)量的硅 酸鹽礦物，又必須與 KH 值相適應(yīng)。熟料的煅燒溫度不必太高，但硅酸鹽礦物中的 C2S 含量將相對(duì)增高，從而易造成熟料粉化，熟料強(qiáng)度低； c） KH 值低， n 值也偏低。一般情況下，當(dāng)提高 KH 值時(shí)便應(yīng)降低 p 值，以降低相出現(xiàn)的溫度和粘度，有助于 C3S 的形成。制備合適的生料，并適應(yīng)煅燒設(shè)備的性能，對(duì)原料就有一定的要求。以免影響煅燒、水泥質(zhì)量； 3．應(yīng)具有良好的工藝性能。 ①．天然的：石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝