土木工程材料_建材课件 4.水泥
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土木工程材料 水泥
三、硅酸盐水泥的主要技术性能
1. 密度
2. 细度(分散度) 3. 需水量 4. 泌水性和保水性 5. 凝结时间(★) 6. 体积安定性(★) 7. 强度等级(★) 8. 水化热 9. 碱含量 10. 氯离子含量
1．密度 (Density)
一般在3.05~3.2间，其测试注意介质。与密度有关的因素：①
C-S-H（水化硅酸钙）
CH（氢氧化钙）
2. C3A的水化
C3A的水化反应能力最强，早期水化快，放热
量大。对水泥的早期凝结硬化有重大的影响。 水化产物：水化铝酸钙
3. C4AF的水化
水化速度快于C2S，但慢于C3S和C3A
水化产物：水化铝酸钙和水化铁酸钙
（二）石膏对水泥水化作用的影响
采用软练法定水泥标号的测定方法与塑性混凝土的相关 性较好。根据我国的国情，又通过大量的试验，制定了 一套软练标准的试验方法（GB175－92）。为了使我国 在加入世界贸易组织后，水泥强度检验方法能与国际标 准接轨，参考ENV 197-1：1995欧洲水泥试行标准，我国 于1999年7月30日批准发布了第5次修订的的水泥标准， 即：《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999）， 并已于2001年4月1日正式实施，原GB175-92已于2000年 12月1日起废止。
9.
水泥的碱含量 (alkali content) ——碱—集料反应问题
若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，
水泥中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表
示不得大于0.6％ 。
10. 氯离子含量 (Chloride content)
Cl-的危害 Cl-含量: 要求不大于0.06%
《水泥_建筑材料》课件
地面工程
水泥砂浆地面：适用于室内 外地面，如住宅、办公楼等
水泥地面：广泛应用于室内 外地面，如停车场、广场等
水泥自流平地面：适用于室 内地面，如工厂、仓库等
水泥混凝土地面：适用于室 内外地面，如道路、桥梁等
墙体工程
水泥在墙体工程 中的应用广泛， 如砌筑、抹灰、 贴砖等
水泥的强度、耐 久性、抗渗性等 性能对墙体工程 的质量有重要影 响
1 02 03 04 05 06
添加目录项标题 水泥的概述
水泥的生产工艺 水泥的物理性能和化学成分
水泥的工程应用 水泥的储存与运输
01
添加目录项标题
02
水泥的概述
水泥的定义
水泥是一种粉末状水硬性胶凝材料 主要成分为石灰石、黏土、铁矿粉等 加水搅拌后形成浆体，能在空气中硬化 广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程建设
适的运输方式
水泥的安全与环保
储存：避免阳光 直射，保持干燥 通风
运输：使用专用 车辆，防止洒落 和污染
环保：减少粉尘 排放，降低噪音 污染
安全：注意防火 防爆，防止水泥 受潮变质
07
新型水泥的发展趋势与展望
高性能水泥的发展
性能提升：提高水泥的强度、耐 久性和抗腐蚀性
应用领域：广泛应用于建筑、桥 梁、隧道等工程领域
水泥的生产工艺
原料的选取
石灰石：主要成分为碳酸钙，提供 钙离子
黏土：主要成分为硅酸盐，提供硅 离子和铝离子
铁矿石：主要成分为铁，提供铁离 子
石膏：主要成分为硫酸钙，提供硫 酸根离子
煤粉：主要成分为碳，提供热量和 热量来源
水：作为溶剂，参与化学反应，调 节水泥浆的流动性和稠度
原料的加工
石灰石：主要原料，经过 破碎、磨粉等工序
土木工程材料课件第4章水泥
的时间作为水泥的终凝时间。
• 水泥的初凝时间不宜过短，终凝时间不宜 过长。水泥的初凝时间太短，则在施工前 即已失去流动性和可塑性而无法施工；水 泥的终凝时间过长，则将延长施工进度和 模板周转期。我国现行国标(GB175-1999)规 定，硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝 不得迟于6.5h。普通硅酸盐水泥初凝不得早 于45min，终凝不得迟于10h。
4、不溶物：Ⅰ型硅酸盐水泥不得超过0.75%，Ⅱ 型不得超过1.5%。
5、细度
细度指水泥颗粒的粗细程度。一般情况下，水泥 颗粒越细，其总表面积越大，与水反应时接触的面积 也越大，水化反应速度就越快，所以相同矿物组成的 水泥，细度越大，凝结硬化速度越快，早期强度越高。 水泥细度用比表面积来衡量，我国现行国标规定：硅 酸盐水泥的细度比表面积大于300㎡/㎏，其余品种水 泥在80μm方孔筛上筛余量不大于10%。 一般认为，水泥颗粒粒径小于40μm时才具有较大 的活性。但水泥颗粒太细，使混凝土发生裂缝的可能 性增加，此外，水泥颗粒细度提高会导致生产成本提 高。
• 当初凝试针沉至距底板4mm±1mm时，为水泥达到 初凝状态，由水泥加水时至达到初凝状态所经历的
时间作为初凝时间；完成初凝时间测定后，将试模
连同浆体翻转180°，换上终凝试针（终凝针上装 有一个环形附件），当试针沉入试体0.5mm时，即 环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，为水泥达 到终凝状态，由水泥加水时至达到终凝状态所经历
（7）石膏掺量 石膏起缓凝作用的机理可解释为：水 泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生 成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难 溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成 保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应， 控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结 时间。
《土木工程材料水泥》课件
水泥砂浆的性能主要包括抗压强度、抗折强度、粘结强度、收缩率等。这些性 能指标影响着砂浆的使用效果和耐久性，因此需要根据工程要求进行选择和调 整。
04
水泥的工程应用案例
大跨度桥梁工程
大跨度桥梁工程中，水泥作为主 要建筑材料，用于浇筑桥墩、桥
塔和桥面。
水泥具有较高的抗压强度和耐久 性，能够承受桥梁的重量和车辆 载荷，确保桥梁的安全性和稳定
水利水电工程
水利水电工程中，水泥主要用 于浇筑大坝、水库和水电站等 建筑物。
水泥具有优良的抗渗性和耐久 性，能够承受水的压力和侵蚀 ，保证水利水电工程的长期稳 定运行。
水泥的硬化过程可以形成坚硬 的结构，防止水流对坝体的冲 刷和侵蚀，提高水利水电工程 的
新材料替代的挑战
生产过程控制
通过自动化和智能化手段，确 保生产过程的稳定性和连续性 。
产品质量检测
对成品水泥进行各项性能指标 的检测，确保产品质量。
产品储存与运输
确保水泥在储存和运输过程中 不受损坏和变质。
03
水泥的应用与性能
混凝土配合比设计
总结词
混凝土配合比设计是确保混凝土性能的关键步骤，它涉及到对水泥、骨料、水和 其他添加剂的选择和比例。
特性
早期强度高，水化热大， 抗冻性好，耐腐蚀性差。
用途
适用于要求强度等级较高 的混凝土结构工程。
铝酸盐水泥
定义
以铝酸钙为主要成分的水 泥熟料，加入适量的石膏 和混合材料，磨细制成的 粉状物质。
特性
硬化速度快，早期强度高 ，水化热大，耐腐蚀性好 。
用途
适用于要求快速硬化的混 凝土结构工程，如抢修工 程、冬季施工等。
矿渣、粉煤灰等
作为辅助材料，调节水泥性能 。
04
水泥的工程应用案例
大跨度桥梁工程
大跨度桥梁工程中，水泥作为主 要建筑材料，用于浇筑桥墩、桥
塔和桥面。
水泥具有较高的抗压强度和耐久 性，能够承受桥梁的重量和车辆 载荷，确保桥梁的安全性和稳定
水利水电工程
水利水电工程中，水泥主要用 于浇筑大坝、水库和水电站等 建筑物。
水泥具有优良的抗渗性和耐久 性，能够承受水的压力和侵蚀 ，保证水利水电工程的长期稳 定运行。
水泥的硬化过程可以形成坚硬 的结构，防止水流对坝体的冲 刷和侵蚀，提高水利水电工程 的
新材料替代的挑战
生产过程控制
通过自动化和智能化手段，确 保生产过程的稳定性和连续性 。
产品质量检测
对成品水泥进行各项性能指标 的检测，确保产品质量。
产品储存与运输
确保水泥在储存和运输过程中 不受损坏和变质。
03
水泥的应用与性能
混凝土配合比设计
总结词
混凝土配合比设计是确保混凝土性能的关键步骤，它涉及到对水泥、骨料、水和 其他添加剂的选择和比例。
特性
早期强度高，水化热大， 抗冻性好，耐腐蚀性差。
用途
适用于要求强度等级较高 的混凝土结构工程。
铝酸盐水泥
定义
以铝酸钙为主要成分的水 泥熟料，加入适量的石膏 和混合材料，磨细制成的 粉状物质。
特性
硬化速度快，早期强度高 ，水化热大，耐腐蚀性好 。
用途
适用于要求快速硬化的混 凝土结构工程，如抢修工 程、冬季施工等。
矿渣、粉煤灰等
作为辅助材料，调节水泥性能 。
土木工程材料课件(精华版)
三、材料与水有关的性质
（2） 抗渗等级
材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材 料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母 P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等 级。如P4、P6、P8、P10…等，表示试件能承受逐步增 高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而 不渗透。
1.1 为后续课程的学习提供必要的知识 1.2 为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建筑材料打下
基础 2.任务 2.1 了解材料在建筑物上所起的作用和要求 2.2 了解常用材料的生产、成分和构造 2.3 掌握常用材料的技术性质， 以及影响材料性质的主要因素及 其相互关系 2.4 掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格
国际标准协会
3.2 重视学好试验 学习常用建筑材料的检验方法——合格性判断
和验收 对实验数据、试验结果进行分析判别 培养从事科学研究的能力
2024/3/11 22
一、材料与质量有关的性质
材料的体积构成 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状
态，因而表现出不同的体积。
材料内部固体物质体积（V）
二.建筑材料的发展： 随生产力发展而发展
原始时代——天然材料：木材、岩石、竹、粘土 石器、铁器时代——
金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏 万里长城 （200 BC):条石、大砖、石灰砂浆 布达拉宫 ：石材、石灰砂浆 罗马圆形剧场 （70-80 AC):石材、石灰砂浆
18世纪中叶——钢材、水泥 (J.Aspdin,1824） 19世纪——钢筋混凝土（1890-1892）；
（4）材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等， 分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻 融循环。
土木工程材料第章-水泥教材课件 (一)
土木工程材料第章-水泥教材课件 (一)土木工程材料第一章-水泥教材课件土木工程材料中，水泥是不可或缺的一部分，它被广泛使用在各种工程中，如建筑、道路、桥梁、隧道等。
水泥能够使各种材料形成牢固的结构，给人们带来很大的便利和安全。
一、水泥的概述1. 水泥的历史自古以来，人们就有利用石灰堆积物制作建筑物的经验。
直到19世纪初，英国人泰勒发明了水泥烧结炉，才真正开创了水泥的工业生产。
2. 水泥的分类水泥按照生产工艺、化学成分和用途等方法，可以进行多种分类，如硅酸盐水泥、半水化石膏水泥、反应矾土水泥等。
二、水泥的组成水泥是由主要成分、次要成分、自然杂质、工业杂质等四种成分组成的。
1. 主要成分水泥的主要成分是硅酸盐系的黏土和石灰石，在水泥生产过程中，它们经过破碎、混合、烧成等多道工序形成水泥熟料，然后通过磨粉机制成细度适宜的水泥。
2. 次要成分水泥的次要成分有助于水泥生产过程中的化学反应。
例如，石膏是使硅酸盐水泥硬化的必需物质，水泥减水剂可以使混凝土具有更好的流动性。
3. 自然杂质水泥中的自然杂质主要是指黏土和石灰石中所含的杂质，它们可能会影响水泥的性能和质量。
4. 工业杂质水泥中的工业杂质主要是指生产过程中的固体、液体和气体废物，它们可能会对水泥的性能和质量造成影响。
三、水泥的使用水泥作为一种建筑材料，被广泛地应用于各种工程中。
1. 水泥的特性水泥具有硬化速度快、强度大、硬度高、耐久性好等特点。
2. 水泥的应用水泥的应用范围非常广泛，包括混凝土结构、砖墙体、石材建筑、道路、桥梁、隧道等。
其中最典型的应用是混凝土结构，在混凝土结构中，水泥是最重要的材料之一，它能使混凝土具有坚固的结构、流动性、耐久性和美观性。
四、水泥的质量控制为了确保水泥的质量和安全，需要通过严格的质量控制手段来保证水泥的各项性能符合标准和规定。
这些手段包括人工检验、物理和化学测试、光谱分析等。
除此之外，还需要对原材料、生产工艺和环境等方面进行严格的监测。
建筑材料之水泥培训课件
建筑材料之水泥培训课件介绍本课件将介绍水泥的基本知识、种类、生产过程和使用方式。
了解水泥的特性和正确的使用方法对于建筑行业从业人员是非常重要的。
本课件将使学员对水泥的性质和应用有更深入的了解，以及如何正确地选择使用水泥。
目录1.水泥的定义2.水泥的种类–普通硅酸盐水泥–矿渣水泥–高锰钢渣水泥–高炉矿渣水泥–硅酸盐水泥–混合材水泥–白水泥–特种水泥3.水泥的生产过程–矿物分析–原材料的准备–烧成工艺–排放与治理–测试与质量控制4.水泥的应用–混凝土制品–砌体与抹面材料–防水材料–渗透防治材料–耐火材料–其他应用领域5.水泥的选择与使用–根据工程要求选择合适的水泥–水泥的储存和使用注意事项–水泥的质量评价和验收标准1. 水泥的定义水泥是一种能够与水发生化学反应并能够在固化过程中形成坚硬的物质。
它主要用作建筑材料，常用于混凝土和砌体的制造中。
2. 水泥的种类普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥是最常用的水泥类型。
它是由主要成分为石灰石和粘土的原料经过破碎、磨制、混合、烧成等工艺制得。
普通硅酸盐水泥具有强度高、硬化速度快、耐久性好等特点。
矿渣水泥矿渣水泥是由主要成分为矿渣的原料制得。
矿渣是产生于冶金、电力、化工等行业的一种副产品，经过适当处理后可以作为水泥的原料。
矿渣水泥具有耐久性好、抗裂性好、环保等特点。
高锰钢渣水泥高锰钢渣水泥是由主要成分为高锰钢渣的原料制得。
高锰钢渣是冶金行业的一种副产品，经过适当处理后可以作为水泥的原料。
高锰钢渣水泥具有硬度高、抗腐蚀性好等特点。
高炉矿渣水泥高炉矿渣水泥是由主要成分为高炉矿渣的原料制得。
高炉矿渣是冶金行业的一种副产品，经过适当处理后可以作为水泥的原料。
高炉矿渣水泥具有强度高、耐久性好、抗冻性好等特点。
硅酸盐水泥硅酸盐水泥是由主要成分为石灰石和硅质原料制得。
硅酸盐水泥具有早强性好、后期强度发展快、耐火性好等特点。
混合材水泥混合材水泥是由多种原料混合磨制得到的水泥。
其中常见的有普通硅酸盐水泥与矿渣水泥的混合材水泥。
土木工程材料课件第4章(水泥混合料)
8.0
2020/11/9
（2）废品水泥和不合格水泥
GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》规定： 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。 凡细度、终凝时间中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指标时为不合格品。 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。
• 1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成
主要矿物组成
分子式
名 称 分子简式
3CaO·SiO2
硅酸三钙
C3S
2CaO·SiO2
硅酸二钙
C2S
3CaO·Al2O3
铝酸三钙
C3A
4CaO·Al2O3·Fe2O3 铁铝酸四钙
C4AF
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注意
• 水泥中的其它成分： 游离 CaO 和MgO ❖ 原因： 石灰石质原料富含 CaC3O和MgC3O
γc——水泥富裕系数，1.0～1.5 c.分类：普通型、早强型
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强度
水泥强度是水泥的主要技术性质，是评定其质量的主要指标。水泥强 度测定按国家标准GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》 进行(详见实验部分)。强度等级按3d和28d的抗压强度和抗折强度来划 分，分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六个等级，有代号R 的为早强型水泥。各等级的强度值不得低于国家标准GB 175的规定(如 表4-2所示)。
水化产物大量生成，水泥凝结。 第三阶段：
指24h以后直到水化结束。所有水化 产物生成，数量不断增加，结构更加 致密，强度不断提高。
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4. △水 泥（水硬性胶凝材料）
据2013年的统计：我国水泥产量为24.1亿吨， 2010年江苏为1.56亿吨，全国第一；我国水泥熟料 产量为11.52亿吨，安徽全国第一，为0.98亿吨。
水泥大省：江苏、山东、四川、河北、河南、浙江 和安徽。
本章主要内容：重点介绍常用六大硅酸盐水
泥的组成、特性、质量标准及适用范围，并 对其他品种水泥进行简要的概述。
球磨机工作原理 ：该机为卧式筒形旋转装置，外 沿齿轮传动，两仓，格子型球磨机。物料由进料 装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓， 该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢 球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后 落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一 仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓 内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。 粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。
熟料的煅烧过程
100~200 ℃,生料被加热，自由水蒸发；
300~50பைடு நூலகம் ℃ ，生料被预热；
500~800 ℃ ，CaCO3少量分解； 800 ℃左右生成铝酸一钙，铁酸二钙和硅酸二钙可能开始生成； 900~1100 ℃ ，铝酸三钙和铁铝酸四钙开始生成； 9000C时，
CaCO3大量分解；
萤石
晶种的定义：在结晶法中，通过加入不溶的 添加物即晶种，形成晶核，加快或促进与之 晶型或立体构型相同的对映异构体结晶的生 长。从液相中出现固相属新相的产生过程， 是比较困难的（毕竟是从无到有），加入晶 种相当于人为引入固相, 可加快反应的进行。
通常可加入磨细的水泥熟料或钢渣（颗粒的 粒径在5~20μm，水泥的颗粒小于80μm）作 为晶种。高温煅烧、结晶细小的晶体做晶种 好，但要注意掺量。水泥熟料晶体在晶种上 不断长大，加快沉积，故加快了熟料烧成的 速度。
混合 材料
矿渣
石灰石
二次 粉磨
熟料 冷却
成品 水泥
页岩（Shale）是一种沉积岩，主要是由粘土 沉积形成的岩石。形成于静水的环境中，由 极细的粘土、泥质，经压力和温度紧压固结、 脱水、重结晶后形成的，具有薄页状或薄片 层状的节理，称为页岩。
页岩的成分复杂，其中混杂有石英、长石的 碎屑以及其他化学物质。一般情况下，页岩 的Si02含量在45%~80%之间波动，A12O3含 量在12%-25%之间波动，Fe2O3含量在2%10%之间波动，CaO含量在0.2%-12%之间 波动，MgO含量在0.1%-5%之间波动 。
页岩 含碳页岩
凝灰岩（tuff）：是一种火山碎屑岩引，其 组成的火山碎屑物质有50%以上的颗粒直 径小于2毫米，成分主要是火山灰，外貌疏 松多孔，粗糙，有层理，颜色多样，有黑 色、紫色、红色、白色、淡绿色等。
火山灰凝灰岩
流纹凝灰岩
角砾凝灰岩
萤是石工， 业又 上称 氟氟 元石素的(C主aF要2 )来，源是，矿是物世中界发上光2最0几亮种的重， 要的非金属矿物原料之一。它广泛应用于冶金、 炼铝、玻璃、陶瓷、水泥、化学工业。中国萤石 资源丰富，分布广泛，资源储量、生产量和出口 量均居世界首位。
在水泥生产中，萤石作为矿化剂加入。萤石能降 低炉料的烧结温度，减少燃料消耗，同时还能增 强烧结时熟料液相粘度，促进硅酸三钙的形成。 在水泥生产中，萤石加入量在一般情况下为生料 的4％～5％至0.8％～1％。水泥工业对萤石质量 要质求含不 量严 要， 求一 也般不作Ca具F2体含规量定在。40％以上即可，对杂
为什么？
4.1.1 硅酸盐水泥的生产（“两磨一烧”）
原料： 石灰石、白垩
粘土、页岩 铁矿粉
（1）生料的配制
原料 配备
提供 CaO 提供 SiO2 、 Al2O3 提供Fe2O3
一次 粉磨
得到 生料
（2）硅酸盐水泥熟料的煅烧
水分 蒸发
生料 预热
生料 分解
熟料 煅烧
（3）成品水泥的生产
水泥 熟料
适量 + 膏石 +
硅酸盐系列水泥 (性能、用途)
通用水泥
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥
专用水泥：低热、道路、砌筑水泥
特种水泥：快硬、膨胀、抗硫酸盐水泥
袋装水泥 水泥拌和
水泥（普通）混凝土施工
4.1 ★ 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥分为I型和II型，代号分别为P‧I、 P‧II
硅酸三钙的化学成分为３ＣaＯ·ＳiＯ2，其简写为 Ｃ3S。它是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物成分， 约占水泥熟料总量的３６％～６０％。硅酸三钙遇 水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水 化热。它对促进水泥的凝结硬化，特别是对水泥 ３～７天内的早期强度以及后期强度都起主要作用
硅酸二钙的化学成分为2ＣaＯ·ＳiＯ2，其简写为 C2S，约占水泥熟料总量的15％～37％。硅酸二钙 遇水后反应较慢，水化热也较低。它不影响水泥的 凝结，对水泥的后期强度起主要作用。
铝酸三钙的化学成分是３CaO·Al2O3，其简写为C3Ａ， 约占水泥熟料总量的7～15％。铝酸三钙遇水后反应 极快，产生的热量大而且很集中。铝酸三钙对水泥 的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低，主要 对水泥的早期强度有所贡献。
铁铝酸四钙的化学成分为:4CaO·Al2O3·Fe2O3，其简写 为Ｃ4AF，约占水泥熟料总量的10％～18％。铁铝酸 四钙遇水时水化反应也很快，水化热较低，水化产 物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主 要对抗折强度贡献较大。
1100~1200 ℃ ，大量生成铝酸三钙和铁铝酸四钙，同时硅酸二钙 生成量最大；
1300~1450 ℃ ，铝酸三钙和铁铝酸四钙呈熔融状态，硅酸三钙大 量生成，这是煅烧水泥的关键！ （因为硅酸三钙水泥凝结快， 硬化后强度高）
水泥工艺流程图
原料堆场
水泥厂
水泥回转窑
水泥回转窑安装
水泥磨
水泥料仓
水泥库房
水泥熟料
4.1.2 水泥熟料的组成及特性 有哪些 矿物？
（1）水泥熟料的主要矿物组成 （硅酸盐水泥命名）
硅酸三钙 3CaO ·SiO2 硅酸二钙 2CaO ·SiO2 铝酸三钙 3CaO ·Al2O3 铁铝酸四钙 4CaO ·Al2O3 ·Fe2O3
C3S C2S C3A C4AF
据2013年的统计：我国水泥产量为24.1亿吨， 2010年江苏为1.56亿吨，全国第一；我国水泥熟料 产量为11.52亿吨，安徽全国第一，为0.98亿吨。
水泥大省：江苏、山东、四川、河北、河南、浙江 和安徽。
本章主要内容：重点介绍常用六大硅酸盐水
泥的组成、特性、质量标准及适用范围，并 对其他品种水泥进行简要的概述。
球磨机工作原理 ：该机为卧式筒形旋转装置，外 沿齿轮传动，两仓，格子型球磨机。物料由进料 装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓， 该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢 球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后 落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一 仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓 内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。 粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。
熟料的煅烧过程
100~200 ℃,生料被加热，自由水蒸发；
300~50பைடு நூலகம் ℃ ，生料被预热；
500~800 ℃ ，CaCO3少量分解； 800 ℃左右生成铝酸一钙，铁酸二钙和硅酸二钙可能开始生成； 900~1100 ℃ ，铝酸三钙和铁铝酸四钙开始生成； 9000C时，
CaCO3大量分解；
萤石
晶种的定义：在结晶法中，通过加入不溶的 添加物即晶种，形成晶核，加快或促进与之 晶型或立体构型相同的对映异构体结晶的生 长。从液相中出现固相属新相的产生过程， 是比较困难的（毕竟是从无到有），加入晶 种相当于人为引入固相, 可加快反应的进行。
通常可加入磨细的水泥熟料或钢渣（颗粒的 粒径在5~20μm，水泥的颗粒小于80μm）作 为晶种。高温煅烧、结晶细小的晶体做晶种 好，但要注意掺量。水泥熟料晶体在晶种上 不断长大，加快沉积，故加快了熟料烧成的 速度。
混合 材料
矿渣
石灰石
二次 粉磨
熟料 冷却
成品 水泥
页岩（Shale）是一种沉积岩，主要是由粘土 沉积形成的岩石。形成于静水的环境中，由 极细的粘土、泥质，经压力和温度紧压固结、 脱水、重结晶后形成的，具有薄页状或薄片 层状的节理，称为页岩。
页岩的成分复杂，其中混杂有石英、长石的 碎屑以及其他化学物质。一般情况下，页岩 的Si02含量在45%~80%之间波动，A12O3含 量在12%-25%之间波动，Fe2O3含量在2%10%之间波动，CaO含量在0.2%-12%之间 波动，MgO含量在0.1%-5%之间波动 。
页岩 含碳页岩
凝灰岩（tuff）：是一种火山碎屑岩引，其 组成的火山碎屑物质有50%以上的颗粒直 径小于2毫米，成分主要是火山灰，外貌疏 松多孔，粗糙，有层理，颜色多样，有黑 色、紫色、红色、白色、淡绿色等。
火山灰凝灰岩
流纹凝灰岩
角砾凝灰岩
萤是石工， 业又 上称 氟氟 元石素的(C主aF要2 )来，源是，矿是物世中界发上光2最0几亮种的重， 要的非金属矿物原料之一。它广泛应用于冶金、 炼铝、玻璃、陶瓷、水泥、化学工业。中国萤石 资源丰富，分布广泛，资源储量、生产量和出口 量均居世界首位。
在水泥生产中，萤石作为矿化剂加入。萤石能降 低炉料的烧结温度，减少燃料消耗，同时还能增 强烧结时熟料液相粘度，促进硅酸三钙的形成。 在水泥生产中，萤石加入量在一般情况下为生料 的4％～5％至0.8％～1％。水泥工业对萤石质量 要质求含不 量严 要， 求一 也般不作Ca具F2体含规量定在。40％以上即可，对杂
为什么？
4.1.1 硅酸盐水泥的生产（“两磨一烧”）
原料： 石灰石、白垩
粘土、页岩 铁矿粉
（1）生料的配制
原料 配备
提供 CaO 提供 SiO2 、 Al2O3 提供Fe2O3
一次 粉磨
得到 生料
（2）硅酸盐水泥熟料的煅烧
水分 蒸发
生料 预热
生料 分解
熟料 煅烧
（3）成品水泥的生产
水泥 熟料
适量 + 膏石 +
硅酸盐系列水泥 (性能、用途)
通用水泥
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥
专用水泥：低热、道路、砌筑水泥
特种水泥：快硬、膨胀、抗硫酸盐水泥
袋装水泥 水泥拌和
水泥（普通）混凝土施工
4.1 ★ 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥分为I型和II型，代号分别为P‧I、 P‧II
硅酸三钙的化学成分为３ＣaＯ·ＳiＯ2，其简写为 Ｃ3S。它是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物成分， 约占水泥熟料总量的３６％～６０％。硅酸三钙遇 水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水 化热。它对促进水泥的凝结硬化，特别是对水泥 ３～７天内的早期强度以及后期强度都起主要作用
硅酸二钙的化学成分为2ＣaＯ·ＳiＯ2，其简写为 C2S，约占水泥熟料总量的15％～37％。硅酸二钙 遇水后反应较慢，水化热也较低。它不影响水泥的 凝结，对水泥的后期强度起主要作用。
铝酸三钙的化学成分是３CaO·Al2O3，其简写为C3Ａ， 约占水泥熟料总量的7～15％。铝酸三钙遇水后反应 极快，产生的热量大而且很集中。铝酸三钙对水泥 的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低，主要 对水泥的早期强度有所贡献。
铁铝酸四钙的化学成分为:4CaO·Al2O3·Fe2O3，其简写 为Ｃ4AF，约占水泥熟料总量的10％～18％。铁铝酸 四钙遇水时水化反应也很快，水化热较低，水化产 物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主 要对抗折强度贡献较大。
1100~1200 ℃ ，大量生成铝酸三钙和铁铝酸四钙，同时硅酸二钙 生成量最大；
1300~1450 ℃ ，铝酸三钙和铁铝酸四钙呈熔融状态，硅酸三钙大 量生成，这是煅烧水泥的关键！ （因为硅酸三钙水泥凝结快， 硬化后强度高）
水泥工艺流程图
原料堆场
水泥厂
水泥回转窑
水泥回转窑安装
水泥磨
水泥料仓
水泥库房
水泥熟料
4.1.2 水泥熟料的组成及特性 有哪些 矿物？
（1）水泥熟料的主要矿物组成 （硅酸盐水泥命名）
硅酸三钙 3CaO ·SiO2 硅酸二钙 2CaO ·SiO2 铝酸三钙 3CaO ·Al2O3 铁铝酸四钙 4CaO ·Al2O3 ·Fe2O3
C3S C2S C3A C4AF