【正文】 CaO、欠燒的 fCaO 三種，前兩種影響安定性 )有關，故難以定量。當石膏摻量過多時，水泥硬化后，在有水存在的情況下，它還會繼續(xù)與水化鋁酸鈣反應生成高硫型水化硫鋁酸鈣 (鈣礬石，簡寫成 AFt)，體積約增大 倍，引起水泥石開裂。 引起安定性不良的原因有以下三個： ①．熟料中游離氧化鎂 (方鎂石 )過多。 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、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復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起至標準稠度凈漿開始失去可 塑性所需的時間；終凝為水泥加水拌合時起至標準稠度凈漿完全失去可塑性并開始產生強度所需的時間。若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時，水泥中的堿含量應不大于 %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：≤ ，當有更低要求時，該指標由買賣雙方協(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，轉變成方鎂石晶體，其水化 (與水生成 Mg(OH)2)速率慢 (幾個月，甚至幾年，此時水泥石早已凝結硬化 )。 3）三氧化硫 來源：主要是生產水泥時為調節(jié)凝結時間加石膏而帶入的。 由于混合料便宜，因此，不合格產品大多混合料過多，造成燒失量超標，從而影響水泥的結構質密性，輕微表現(xiàn)就是水泥地墻表面起粉。 因而該指標反映了熟料煅燒好壞、摻加石膏與混合材狀況的一項指標。Ⅱ硅酸鹽水泥：≤ % 普通硅酸鹽水泥：不要求 不溶物來源：①．生料。其 3d 強度比普通水泥高， 28d 強度指標完全相同。 窯灰 ： 從水泥回轉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材料。其中硅酸鈣礦物不小于 66%，氧化鈣和氧化硅質量比不小于 。 2．第二類是行業(yè)標準 3．第三類是企業(yè)標準。如 GB1751999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》，其中 “GB”為國家標準的代號， “175”為標準編號， “1999”為標準頒布年代號， “硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 ”為該標準的技術 (產品 )名稱，上述標準為強制性國家標準，任何技術 (產品 )不得低于此標準。 一 標準的類別 標準就是對某項技術實行統(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 日實施的新標準，增加了復合硅酸鹽水泥標準，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、化學作用下，從漿體變成堅固的石狀體，并能膠結其他物料而具有一定機械強度的物質，統(tǒng)稱為膠凝材料，又稱膠結料。 2．濕法：將原料加水磨制成含水分 3040%的料漿，在濕法回轉窯內燒制成水泥熟料。隨著生產技術的提高，采用預均化、生料均化、先進收塵設備、預熱器、分解爐等使得單機生產能力大大提高，熱耗大大降低。 水泥磨制：將熟料添加適量石膏，有時還加適量混合材料或外加劑共同磨細成水泥，稱水泥粉磨。 生料制備：包括原料破碎、原料預均化、原料的配合、生料的粉磨和均化等。即原料 (石灰石、粘土和少量鐵質校正原料 )經(jīng)破碎后按一定比例配合、磨細，并調配成質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煅燒成熟料的方法，稱為半干法，亦可歸入干法。優(yōu)點是制備生料時揚塵少，易于調和均勻，有利于提高熟料質量。 3．無機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 術語：本標準規(guī)定了水泥命名的一般原則、主要水泥產品的定義及有關術語的涵義等。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、火山灰質硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥。如快硬硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥等。 水泥生產必須有一定的標準，我國為提高水泥質量，降低成本，加快與國際慣例的接軌，制定了一系列水泥標準，并在實踐中不斷發(fā)展。 此外，還有推薦性國家標準，以 “GB/T”為標準代號，它表示也可以執(zhí)行其他標準，為非強制性的。代號為 “QB/”，其后分別注明企業(yè)代號、標準順序號、制定年代號。 石膏 分 天然石膏 和 工業(yè)副產石膏：以硫酸鈣為主要成分的工業(yè)副產物。 火山灰性：一種材料磨成細粉，單獨不具有水硬性，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：在水泥粉磨時加入的起助磨作用而又不損害水泥性能的外加劑。 化學指標 （ 1）不溶物：不溶物是指經(jīng)鹽酸處理后的殘渣，再以氫氧化鈉溶液處理，經(jīng)鹽酸中和過濾后所得的殘渣經(jīng)高溫灼燒所剩物質。熟料煅燒好、漏生少，熟料中不溶物含量很低，回轉窯 正常煅燒的熟料約在 %%內；②．混合材 (尤其是火山灰質混合材料 )。熟料煅燒好，石膏中雜質少、火山灰質混合材料少，不溶物測定值就低。 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把 SO3帶入熟料。該反應比過燒的氧化鈣與水的反應更加緩慢，且體積膨脹 (148%)，會在水泥硬化幾個月后導致水泥石開裂。 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，能劇烈地破壞鋼筋的鈍化膜，使鋼筋發(fā)生潰燦性銹蝕。 當水泥中堿含量較高時，混凝土容易發(fā)生堿集料反應（反應生成物吸水膨脹，使混凝土產生內應力，導致混凝土開裂），破壞其結構。 為使水泥混凝土和砂漿有充分的時間進行攪拌、運輸、撓搗和砌筑，水泥初凝時間不能過短。 水泥凈漿標準稠度：為測定水泥的凝 結時間、體積安定性等性能，使其具有準確的可比性，水泥凈漿以標準方法測試所達到統(tǒng)一規(guī)定的漿體可塑性程度。 水泥和水后在硬化過程中，一般都會發(fā)生體積變化，如果是在水化過程中發(fā)生的均勻體積變化，或伴隨著水泥廠凝結硬化過程中進行，則對建筑無不良影響。水泥中的方鎂石 (MgO)在水泥凝結硬化后，會與水生成 Mg(OH)2。③．熟料中游離氧化鈣過多。沸煮可加速氧化鈣的水化，故需用沸煮法檢驗水泥的體積安定性，測試方法可以用試餅法也可用雷氏夾法，有爭議時以雷氏夾法為準。用標準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)護及沸煮一定時間后，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 以前的強度為早期強度， 28d 及其后的強度稱為后期強度，也有將 3 個月以后的強度稱為后期強度。 水泥顆粒過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。測定水泥細度用試驗篩是孔邊為 的方孔篩。 粒度分布：不同尺寸的顆粒在粉狀物料中分 布的質量百分比。熟料的化學成分不僅決定了熟料的礦物組成，同時還與熟料的燒成工藝和資源的合理利用密切相關，直接影響優(yōu)質、高產、低消耗等經(jīng)濟指標。 在水泥熟料中，四種主要氧化物不是以單獨的氧化物存在，它們經(jīng)高溫煅燒后，以兩種或兩種以上的氧化物反應生成多種礦物，其結晶體細小，通常為 3060um。SiO2 可簡寫為 C2S； 。Fe2O3簡寫 C4AF 熔劑礦物， 22% 在煅燒過程中，后兩種礦物與氧化鎂、堿等，在 12501280℃開始逐漸熔融成液相，以促進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高時，會給煅燒帶來困難 (如窯產量降低、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，水化反應主要在 28d 內進行，約經(jīng)一年后水化過程基本完成。 ③．水化熱高，水化過程中釋放出約 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，生料中鐵含量過高， n值過低，配煤量過高，通風不良，還原氣氛嚴重時， Fe2O3 被還原成 FeO,FeO 還會與被還原的硫生成 FeS， FeO 可取代 C2S 中的 CaO 生成鈣橄欖石。 （ 3） C2S 的晶型轉變。 （ 2）加強煅燒操作，控制用煤量，防止窯內結大塊或底火過深，保持窯內正常通風，加快熟料的冷卻速度，以避免發(fā)生粉化現(xiàn)象。凝結硬化也緩慢。對大體積工程或處于侵蝕性大的工程用水泥，適當提高貝利特含量，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作用。 ④． C4AF 的強度能不斷增長。 ②．決定水泥強度的主要礦物是硅酸鹽礦物，其中又以 C3S 為主。也即沒有與酸性氧化物化合而以游離狀態(tài)存在的 CaO。特點：結構疏松多孔，遇水反應快；影響：不影響安定性。 影響：與水作用生成 CH 時，體積膨脹 %，在已感化的水泥石內部造成局部膨脹應力。 特點：也經(jīng)過了高溫煅燒，并分散在熟料礦物中，水化較慢。 立窯中 fCaO 一般高于回轉窯，原因是立窯熟料中有部分是欠燒的 fCaO。水化生成 MH 時，固相體積膨脹 148%，在已硬化的水泥石內部產生很大的破壞應力， 輕者會降低水泥制品強度，嚴重時會造成水泥制品破壞，如開裂、崩潰等。 綜上： ①．從硅酸鹽水泥熟料的化學組成看，其氧化鈣的低限大約為 60%。 ④．氧化鋁含量過高時，液相粘度過大，不利于熟料的形成；同時，此種熟料水化時，凝結時間往往太短而難以控制；當鋁酸三鈣含量大約高于 15%時，有時加石膏也不足以控制規(guī)定的凝結時間。 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量分數(shù) 的比值。 對熟料煅燒及水泥性能的影響： 熟料中硅酸率過高，表示硅酸鹽礦物多，熔劑礦物少，對熟料強度有利，但煅燒時液相量不多熟料煅燒困難；當氧化鈣含量低而氧化硅含量較高，即硅酸二鈣含量多時，熟料易粉化； 隨著 SM 降低，液相量增加，對熟料的易燒性和操作有利； 硅酸率過低則硅酸鹽礦物少，影響水泥強度，易出現(xiàn)結大塊 、結圈等現(xiàn)象，妨害窯的操作。 對熟料煅燒及水泥性能的影響： 當 IM 增大時， C3A增多， C4 AF 相對較少，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 IM 過低時， C3A相對含量少， C4AF 量相對較多，液相粘度小，有利于 C3S 形成，但使燒結范圍變窄，且窯內易結大塊，對燃燒不利。為方便計算，將 C4AF粘土改寫成 “C3A”和 “CF”，令 “C3A”與 C3A 相加，并到一起計算，則每 1%酸性氧化物形成相應堿性最高礦物需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 KH＜ 2/3，即 時，熟料中無 C3S 物理意義：表示熟料中 SiO2 被 CaO 飽和形成 C3S 的程度。 當 KH 過低時，熟料中 C3S 過少，熟料質量必然也會很差。實際硅酸鹽水泥熟料配料中 IM 均大于 。 在實際生產中， KH 值過高時，一般都會使 fCaO 劇增，從而導致熟料安定性不良，并且當煅燒操作跟不上時，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 n 值在確定時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。熟料的煅燒溫度不必太高，但硅酸鹽礦物中的 C2S 含量將相對增高，從而易造成熟料粉化，熟料強度低； c） KH 值低， n 值也偏低。一般情況下，當提高 KH 值時便應降低 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，并適應煅燒設備的性能，對原料就有一定的要求。以免影響煅燒、水泥質量； 3．應具有良好的工藝性能。 ①．天然的：石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝