绿色建筑材料之绿色水泥

熟料率值： 0.8；SM=1.0-3.5；IM=0.7-1.0。
KH=0.7-
➢ 具有强度性能好、需水量低、流动性能好等优点，而且熟料的煅烧 容易，产品性能稳定。
解决途径之二——烧成外加剂：
目的：稳定C2S晶形、提高C2S水化活性。
含硫系列烧成外加剂：石膏、重晶石、黄铁矿、芒硝中 的任意一种或组合，在生料中的掺入量为0～5％（内）。 组合外加剂的掺入量，按设计出窑熟料中的SO3含量进 行控制和调整，一般将SO3含量设定在0～2％范围内；
水化产物Ca(OH)2：
六方片状晶体结构，本身强度不高；
易在浆体与集料的界面处富集，形成“迁移带”组织， 附近存在大量孔洞，阻碍力学性能的有效发挥；
与其他外来组分(如SO42-、Cl-、活性SiO2等)或某些水 化产物(如单硫型水化硫铝酸钙)等发生二次化学反应， 产生体积膨胀；
易受到水流的溶蚀，在浆体内部形成孔洞，造成混凝土 的破坏。
④ C2S晶体在冷却较慢时易发生多晶转变，导致熟料的粉 化，因此必须调整窑头的二次风量，提高出窑熟料的冷 却速度，同时也可平衡由于物料量增加时窑内的热工制 度。
二是高硅酸二钙的矿物活化，即采用何种方法激发C2S 晶体的水化活性，否则所得高贝利特水泥的早期强度非 常低，没有实际使用价值。
要求：工艺、原料、施工性能。
解决途径：
从混凝土高性能化及熟料制备实用化的角度出发，确定 高贝利特水泥熟料的矿物组成；
通过在水泥生料中引入熟料煅烧外加剂，解决水泥熟料 在冷却过程中易于粉化的问题；
高贝利特水泥：(高性能低热硅酸盐水泥)，熟料中以硅酸二 钙为主导矿物且含量高达40-70%，具有高流动性、高强度、 高耐久性、超低水化热等一系列优点的高性能水泥，特别 适用于大体积、重点混凝土工程。
研究开始于20世纪60年代之前，特别在70年代初世界性能 源危机的背景下：煅烧温度比传统水泥低，节能效果显著。
教学目标：
掌握几种常见绿色水泥品种的性能特点和生产工艺。
本节内容：
一、高特水泥
混凝土发展趋势：
构件大型化、高层化及建筑施工高度机械化； 混凝土的三大技术性能——强度、耐久性及和易性都必
须高性能化。
传统硅酸盐水泥熟料矿物组成：
硅酸三钙(简称C3S) ，含量约50%左右。 硅酸二钙(简称C2S) ，含量约20%左右。 铝酸三钙(简称C3A) ，含量7%～15%。 铁铝酸四钙(简称C4AF) ，含量10%～18%。
金属尾矿类烧成外加剂：重晶石尾矿、铜尾矿、铅锌尾 矿、稀土金属尾矿等，利用其中残留的众多微量金属元 素如Cu、Pb、Zn、Sn、Mn、Ni、Cr或其他重金属，在 熟料烧成中对高活性C2S晶型产生稳定和活化作用。在 水泥生料中的最佳掺量在3～15％（内）之间。
➢ 将含硫系列烧成外加剂和尾矿类烧成外加剂复合使用，对某些用特定 原料配制的高贝利特水泥熟料，将产生更为显著的使用效果；
对于某些烧成外加剂，由于在生料中的掺入量较少，生料的均 匀性不好，烧成外加剂分布不均，在熟料烧成过程中就不能起 到应有的作用，造成产品性能不稳定。
③ 高贝利特水泥熟料的煅烧温度范围在1300～1400℃， 比传统水泥熟料煅烧低100～150℃，因此和传统水泥生 产相比，窑体操作必须以“快转多加料”为基本原则， 将窑体的圆周速率提高至40～70cm/s、适当增加窑尾单 位时间内的生料喂入量——对于不同的窑型以台时产量 提高10～30%为准。
通过烧成外加剂对高贝利特水泥熟料同时产生的活化作 用，解决一般情况下高贝利特水泥早期强度很低的致命 缺陷，水泥28天龄期强度按使用要求不同稳定在40-70 MPa范围内。
解决途径之一——熟料矿物组成：
C2S，40～70％ C3S，10～40％ 2～8％ C4AF，10～25％
C3A，
同时要求熟料中C3S与C4AF的矿物含量(重量)之比在 0.7～1.7范围内，以利于熟料的烧成。
烧成外加剂配入量偏低时不但活化效果不显著，而且出窑熟 料在冷却过程中易粉化；而掺量太高，水泥性能则会受到不 利影响，浆体达到标准稠度的需水量大、流动性能差、凝结 时间不正常等。
② 出磨生料需经充分均化方可入窑煅烧，生料入窑前最好 对其均匀性进行检验，要求水泥生料的碳酸钙滴定值 TCaCO3的平均波动偏差小于0.15%。
但其工艺复杂并与传统工艺相去甚远，对原料要求较高， 同时水泥需水量大、流动性能差，未得到商业化应用。
➢ 目前，在混凝土材料高性能要求日趋迫切的发展形势下受 到了人们的普遍关注。
高贝利特水泥需解决的关键问题：
一是高活性晶形的常温稳定，即如何稳定高水化活性的 C2S晶型，而不致在熟料冷却过程中向无水化活性的γ型 转化，导致熟料粉化、水泥强度极低：
含硫系列及金属尾矿类烧成外加剂则很好地解决了高贝 利特水泥熟料烧成过程中存在着的这一矛盾。
解决途径之三——生产工艺流程：
注意与传统硅酸盐水泥生产工艺之间的区别。
① 生料配制系统需增加烧成外加剂的计量设备(如电子皮 带秤)，而且必须相应调整烘干车间的班次安排，增加 烧成外加剂的破碎和烘干工序，要求物料入磨粒径小 于25mm，水分含量低于1.5%，以保证入窑生料中烧 成外加剂计量的准确性。
➢ 括号内的数值是表示掺烧成外加剂后各试样强度相对于未掺烧成外加 剂试样对应龄期强度的变化百分数。
从晶体化学的角度来看，对某一种易于发生多晶转变的 晶体，要在其形成过程中于它的结构中引入外来离子， 达到稳定该晶型形成的目的，同时又要使该晶体的活性 得到提高，是一对难以协调的矛盾。
例如B203和P205对高水化活性的C2S晶型具有很好的稳 定作用，但所得C2S晶体活性极差，基本和无水化活性 的γ型类似，对应水泥砂浆的强度极低。
传统硅酸盐水泥
——在实现混凝土高性能化方面存在很多缺陷：
要达到高流动性，需水量大，混凝土坍落度损失快，施 工性能差；
水化热高，混凝土内部温度太高，内外温差过大，应力 高，易导致开裂；
混凝土构件的干燥收缩大，易产生干缩裂缝，影响混凝 士的强度和使用寿命，即耐久性；
水化产物中Ca(OH)2含量高，使混凝土强度降低，耐久 性下降。