《水泥工艺学》考试复习题

熟料急冷的作用：1）防止C3S的分解2）防止β-C2S转化为г-C2S3）使MgO来不及结晶而存在于玻璃体中4）使C3A主要呈玻璃体,增强水泥的抗硫酸盐性5）急冷熟料的玻璃体含量较高，改善熟料的易磨性熟料的冷却有以下作用。

1、改善熟料的质量2、回收余热3、有利于熟料的输送、储存和粉磨碱对熟料煅烧的影响1）形成结皮，严重时会出现堵塞现象2）碱含量高时会出现煅烧困难、同时碱和熟料矿物反应生成含碱矿物和固溶体KC23S12和NC8A33)Na2SO4和K2SO4同时存在时造成飞砂严重4）立窑中造成βC2S粉化成γC2S5）由于碱易生成钾石膏(K2SO4.CaSO4.H20)，使水泥库结块和造成水泥快凝6）发生“碱-集料反应”2.石膏的缓凝机理石膏在Ca(OH)2饱和溶液中与C3A作用生成细颗粒的钙矾石覆盖于C3A颗粒表面形成一层薄膜，阻止水分子及离子的扩散，从而延缓水泥颗粒特别是C3A的继续水化。

随着扩散作用缓慢进行，在C3A表面又形成钙矾石，由于固相体积增加，产生结晶压力达到一定数值，使钙矾石薄膜局部胀裂，而使水化继续进行。

接着又生成钙矾石，直至溶液中SO42-离子消耗完为止。

因此，石膏的缓凝作用是在水泥颗粒表面形成钙矾石保护膜，阻碍水分子等移动的结果。

石膏的适宜掺入量在日常生产中，用同一熟料掺加各种百分比的石膏，分别磨到同一细度，进行凝结时间、不同凝期（1d、3d、7d 、28d、90d）的强度等性能试验，然后根据所得的强度和SO3含量的关系曲线，结合各凝期情况综合考虑，选择凝结时间正常时能达到最高强度的SO3掺量，即为石膏最佳掺量硫酸盐侵蚀由于硫酸钠，硫酸钾等多种硫酸盐都能与浆体所含的氢氧化钙作用生成硫酸钙，再和水化铝酸钙反应而生成钙矾石，从而使固相体积增加很多，分别为124％和94％，产生相当的结晶压力，造成膨胀开裂以及毁坏。

镁盐侵蚀首先与浆体中的Ca(OH)2生成的氢氧化镁，氢氧化镁溶解度极小，极易从溶液中沉淀出来，从而使反应不断向右进行。

而且，氢氧化镁饱和溶液的PH值只为10.5，水化硅酸钙不得不放出石灰，以建立使其稳定存在所需的PH值。

但是硫酸镁又与放出的氧化钙作用，如此连续进行，实质上就是硫酸镁使水化硅酸钙分解。

同时，Mg2+离子还会进入水化硅酸钙凝胶，使其胶结性能变差，而且在氢氧化镁的饱和溶液中，水化硫铝酸钙也并不稳定。

因此，除产生硫酸盐侵蚀外，还有Mg2+离子的严重危害，常称为“镁盐侵蚀”。

两种侵蚀的最终产物是石膏，难溶的氢氧化镁，氧化硅及氧化铝的水化物凝胶。

三、硅酸盐水泥的水化1、钙矾石形成期C3A率先水化。

在石膏存在的条件下，迅速形成钙矾石，这是导致第一放热峰的主要因素。

2、C3S水化期C3S开始迅速水化，大量放热，形成第二个放热峰。

有时会有第三放热峰或在第二放热峰上出现一个“峰肩”，一般认为是由于钙矾石转化成单硫型水化硫铝(铁)酸钙而引起的。

当然，C2S和铁相亦以不同程度参与了这两个阶段的反应，生成相应的水化产物。

3、结构形成和发展期放热速率很低并趋于稳定，随着各种水化产物的增多，填入原先由水所占据的空间，再逐渐连接并相互交织，发展成硬化的浆体结构。

提高水泥抗蚀性的措施1.调整硅酸盐水泥熟料的矿物组成：减少水泥熟料中的C3S含量可提高抗淡水溶淅能力，也可以改善其抗硫酸盐性能，减少熟料中C3A含量，而增加C4AF含量，也可以提高抗硫酸盐性能。

2.在硅酸盐水泥中掺混合材：在硅酸盐水泥中掺入火山灰质混合材能提高混泥土致密度，减少侵蚀介质的渗入量。

3.提高混凝土致密度：混泥土越之迷，侵蚀介质就越难渗入，被侵蚀的可能性就越小。

掺混合材的硅酸盐水泥的水化硬化硅酸盐熟料首先与水作用，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙和氢氧化钙等。

这些水化产物的性质与纯硅酸盐水泥水化产物的性质是相同的。

然后，生成的氢氧化钙再与活性混合材(火山灰)中的活性组分SiO2、Al2O3反应或作为(矿渣)的碱性激发剂，解离玻璃体结构，使玻璃体中Ca2+、AlO45-、A13+、SiO44+ 离子进入溶液，生成低碱度的水化硅酸钙、水化铝酸钙。

在有石膏存在时，还生成水化硫铝(铁)酸钙。

由于这些水泥中熟料含量相对减少，又有相当多的混合材与氢氧化钙作用，故与硅酸盐水泥相比，水化产物的酸度即钙硅比等一般要低些，其C—S—H凝胶主要为C—S—H(Ⅰ)。

另外，氢氧化钙含量也相对减少。

当混合材掺量较多时，水化后期可能不存在氢氧化钙。

据认为，火山灰质硅酸盐水泥最终水化产物是C—S—H(Ⅱ)为主的水化硅酸钙凝胶，其次是水化铝酸钙与水化铁酸钙形成的固溶体，以及水化硫铝酸钙。

粉煤灰水泥的水化硬化过程与火山灰水泥尤为相似。

只不过粉煤灰的球形玻璃体比较稳定，表面又相当致密，水化速度慢。

水泥水化7d后的粉煤灰颗粒表面几乎没有变化，直至28d，才能见到表面开始初步水化，略有凝胶状水化物出现，水化90d后，粉煤灰颗粒表面才开始生长大量水化硅酸钙凝胶。

矿渣水泥最终水化产物主要是水化硅酸钙凝胶、钙矾石、水化铝酸钙及其固溶体、少量氢氧化钙等。

一、定义与代号1、硅酸盐水泥凡是由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥。

硅酸盐水泥分为两种类型：不掺混合材的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ。

在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5% 石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸水泥，代号P·Ⅱ。

2、普通硅酸盐水泥凡是由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥(简称普通水泥)，代号P．O。

掺活性混合材料时，最大掺入量不得超过15%．其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替。

掺非活性混合材料时最大掺量不超过水泥质量10%。

活性混合材料活性混合材指本身不与水反应，加入激发剂后，在激发剂与水作用下发生反应产生强度。

碱性激发剂：CaO、Ca(OH)2等硫酸盐激发剂：CaSO4等矿物外加剂：矿渣、粉煤灰、火山灰非活性混合材料：不管在任何情况下都不发生反应，只能作为填料作用。

二、强度等级硅酸盐水泥的强度等级制分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。

普通硅酸盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。

注：R型水泥属于快硬型，对其3d强度有较高的要求。

三、技术要求1、不溶物：Ⅰ型硅酸盐水泥不溶物不超过0.75%。

Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。

2、氧化镁：水泥中氧化镁含量不超过5.0%。

如果水泥压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁含量允许放宽到6.0%。

3、三氧化硫：水泥中SO3含量不得超过3.5%。

4、烧失量：Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.5%。

普通水泥中烧失量不得大于5.0%。

5、细度：硅酸盐水泥比表面积大于300㎡/kg，普通水泥80μm方孔筛筛余不得超过10.0%。

6、凝结时间：硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于390min。

普通水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。

1.废品：凡氧化镁、三氮化硫、初凝时间、安定性中任何一项不符合本标准规定时，均为废品。

2.不合格品：凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任何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标号规定的指标时称为不合格品。

水泥包装标志中水泥品种、标号、工厂名称和出厂编号不全的也属于不合格品。

一、硅酸三钙C3S是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。

其含量通常为50%左右，有时甚至高达60％以上。

纯C3S只有在2065～1250℃温度范围内才稳定。

在2065℃以上不一致熔融为CaO和液相；在1250℃以下分解为C2S和CaO，但反应很慢，故纯C3S在室温可呈介稳状态存在。

1、C3S的多晶现象：C3S有三种晶系七种变型：R型为三方晶系，M型为单斜晶系，T型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。

但有人认为,R型和M‖型的强度比T型的高。

纯C3S在常温下，通常只能为三斜晶系(T型)，如含有少量MgO、AI2O3、Fe2O3、SO3、ZnO、Cr2O3、R2O等氧化物形成固溶体则为M型或R型。

由于熟料中C3S总含MgO、AI2O3、Fe2O3以及其他氧化物，故阿利持通常为M型或R型。

据认为煅烧温度的提高或煅烧时间的延长也有利于形成M型或R型。

C3S强度高的条件：（1）高温型的C3S，（2）几何轴比大（L/B≥2～3)，（3）矿物分布均匀，界面清晰，阿利特晶形完整．C3S的显微特征：纯C3S为白色，密度为3.14g／㎝3．其晶体截面为六角形或棱柱形。

单斜晶系的阿利特单晶为假六方片状或板状。

在阿利特中常以C2S和CaO的包裹体存在。

A矿有时呈环带结构，这是它形成固溶体的特征，不通带的部位组成不同。

2、C2S的显微特征贝利特为单斜晶系，呈棱柱状或板状。

在硅酸盐水泥熟料中常呈圆粒状，这是因为贝利特的棱角巳溶进液相而其余部分未溶进液相之故。

已全部溶进液相而在冷却过程中结晶出来的贝利特则可以自行出现而呈其他形状。

在反射光下，正常温度烧成的熟料中，贝利特有交叉双晶条纹，而烧成温度低冷却慢者，则呈现平行双晶条纹。

结晶完善的C3A常呈立方、八面体或十二面体。

但在水泥熟料中其形状随冷却速率而异。

氧化铝含量高而慢冷的熟料，才可能结晶出完整的大晶体，一般则溶入玻璃相或呈不规则微晶析出。

C3A水化迅速，放热多，凝结很快，若不加石膏等缓凝别，易使水泥急凝；硬化快，强度3d内就发挥出来，但绝对值不高，以后几乎不增长，甚至倒缩。

干缩变形大．抗硫酸盐性能差。

C3A在熟料中的潜在含量为7%～15%。

纯C3A为无色晶体，密度为3.04g／cm3，熔融温度为1533℃．反光镜下，快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱形。

因反光能力差，呈暗灰色，故称黑色中间相。

游离氧化钙是指经高温煅烧而仍未化合的氧化钙，也称游离石灰。

经高温煅烧的游离氧化钙结构比较致密，水化很慢，通常要在3d后才明显．水化生成氢氧化钙体积增加97.9%，在硬化的水泥浆中造成局部膨胀应力。

随着游离氯化钙的增加，首先是抗折强度下降，进而引起3d以后强度倒缩，严重时引起安定性不良。

我国回转窑一般控制在1.5%以下，而立窑在2.5%以下。

方镁石是指游离状态的MgO晶体。

它以下列三种形式存在于熟料中：1）溶解于C4AF,C3S中形成固溶体; 2)溶于玻璃体中;3)以游离状态的方镁石形式存在。

硅率除了表示熟料的SiO2与AI2O3和Fe2O3的质量百分比外，还表示了熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系，相应地反映了熟料的质量和易烧性。