水泥工艺学

第二章1■硅酸盐水泥的技术指标有哪些，为何要作出限定或要求答：硅酸盐水泥的技术指标有：1）不溶物：为了控制水泥制造过程中熟料煅烧质量及限制某些组分材料的掺量。

2）烧失量：主要是为了控制水泥制造过程中熟料煅烧质量以及限制某些组分材料的掺量；3）细度（筛余，比表）：控制水泥颗粒有一定级配以保证水泥能够水化更完全及在使用中能具有良好的和易性、不泌水等施工性能;4）凝结时间：初凝时间是为了保证水泥使用时，砂浆或混凝土有足够的时间进行搅拌、运输及砌筑；终凝时间是为了使混凝土能较快硬化或脱模等；5）安定性：为防止因某些成分的化学反应发生在水泥水化过程中甚至硬化后，致使剧烈而不均匀的体积变化（体积膨胀）使建筑物强度明显降低，甚至溃裂;6）氧化镁含量：水泥中MgO<5%,压蒸试验合格可放宽6.0%。

防止安定性不良；7）三氧化硫含量：水泥中SO3<3.5%防止安定性不良；8）碱含量：防止发生碱-脊料反应。

6■何谓安定性？如何判别水泥的安定性是否良好？答：安定性是指：水泥硬化后体积变化的均匀性。

可以用压蒸实验法、雷氏夹或试饼法检验水泥的安定性。

7影响水泥安定性的因素有哪些？为确保水泥安定性良好应作哪些限量要求？答：影响水泥安定性的因素有：熟料中f-CaO,方镁石，水泥中SO3的含量。

因此，为确保水泥安定性良好应限制水泥中f-CaO，MgO,SO3等的含量在合适的值以内。

10■硅酸盐水泥熟料通常由哪些矿物组成？如果采用萤石-石膏作复合矿化剂生产硅酸盐水泥熟料时，其熟料可能的矿物是哪些？答：硅酸盐水泥熟料通常有C3S、C2S、C3A、C4AF、f-CaO、方镁石等。

如采用萤石-石膏作复合矿化剂生产硅酸盐水泥熟料时，其矿物有：C3S、C2S、C11A7 ・CaF2、C4AF、3CA - CaSO4 等。

11■简述硅酸盐水泥熟料中四种主要矿物的特性。

答：1）矿物特性：C3S：在1250C 以下分解为C2S和C3S的分解速度十分缓慢，只有在缓慢降温且伴随还原气氛条件下才明显进行，所以C3S在室温条件下可以呈介稳状态存在。

胶凝材料——是指在物理、化学作用下，浆体变成坚固石状体，并能胶结其他物料且具有一定机械强度的物质。

胶凝材料的分类：有机胶凝材料无机胶凝材料气硬性胶凝材料：拌水后只能在空气中硬化不能在水中硬化水硬性胶凝料：拌水后既能在空气中硬化又能在水中硬化水泥的发明和发展水泥的发明时期（也称硅酸盐水泥时期）19世纪初（1810～1824年），用人工配合粘土与石灰石经煅烧、磨细以制造水硬性胶凝材料已经开始组织生产。

1824年，英国人阿斯普丁将粘土与石灰石配合烧制成块（熟料），再经磨细而成水硬性胶凝材料，加水拌和后能硬化制成人工石，并具有较高强度，其外观与当时建筑上常用的英国波特兰岛上出产的岩石相似，故称之为“波特兰水泥”（Portland Cement），并于1824年10月21日首先获得该产品的专利权。

水泥——是指细磨成粉末状，加水拌和成塑性浆体后，能胶结砂、石等适当材料并能在空气中硬化的粉状水硬性胶凝材料。

简言之，水泥是一种水硬性胶凝材料。

水泥的分类：按其用途和性能分：通用水泥、专用水泥、特性水泥按水泥的组成分水泥生产设备经历阶段：1825年—1877年1825年人类用间歇式的土立窑煅烧水泥熟料1877年—1905年1887年用回转窑烧制水泥熟料获得专利权1905年—1910年1905年发明了湿法回转窑1910年—1928年1910年立窑实现了机械化连续生产，发明了机立窑1928年—1950年1928年德国发明了立波尔窑；使窑的产量明显提高，热耗降低较多1950年—1971年1950年悬浮预热器窑的发明，更使熟料热耗大幅度降低；熟料冷却设备也有了较大发展，其他的水泥制造设备也不断更新换代1971年开发了水泥窑外分解技术，从而带来了水泥生产技术的重大突破，揭开了现代水泥工业的新篇章硅酸盐水泥生产过程示意图（两磨一烧：生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨三个阶段）水泥国标标准号表示方法：GB175-2007硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥分类：1、硅酸盐水泥（波特兰水泥）; 2.普通硅酸盐水泥;3、矿渣硅酸盐水泥 4.火山灰质硅酸盐水泥5.粉煤灰硅酸盐水泥6.复合硅酸盐水泥硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量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) 。

14、石灰石原料进厂后，每批都应进行碳酸钙、氧化镁含量的测定，或作全分析。

二、判断题：1、水泥石的孔隙率是影响水泥耐久性的主要因素。

（√）2、熟料石灰饱和系数越高，熟料质量越好，在生产中应尽可能提高熟料的石灰饱和系数。

（×）3、水泥出厂后凡MgO、SO3、初凝时间、安定性中任一项不符合国家标准规定，均为废品。

（×）4、在矿渣硅酸盐水泥的技术要求中有水泥中MgO的含量不得超过5%SO3含量不得大于4.0%。

（×）5、水泥的耐久性主要决定于水化产物中氢氧化钙的含量。

（√）6、某厂生产一编号的水泥各龄期的强度都符合国家标准对该标号水泥所规定的指标，但富裕强度不够，也可算是合格产品。

（√）7、水泥的性能包括物理性能和建筑性能。

（×）8、快凝和假凝这两种不正常的凝结现象，主要是由于水泥中石膏掺量过多或过少造成的。

（×）9、生料越细，煅烧越易进行，所以生料越细越好。

（×）10、水泥属无机胶凝材料中的水硬性胶凝材料，水泥拌水后只能在水中凝结硬化。

（×）三、名词解释：水泥安定性：标志水泥在凝结硬化后是否会因体积膨胀、开裂或弯曲而造成结构破坏。

水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。

石灰饱和系数：表示熟料中SiO2被CaO饱和形成C3S的程度。

硅酸盐水泥：硅酸盐熟料，加0—5%的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

活性混合材：凡天然或人工制成的矿物质材料，磨细加水后其本身不硬化，但与石灰混合加水调和成。

硬化：水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并产生一定的机械强度。

均化：通过采用一定的工艺措施达到降低物料的化学成分波动，使物料的化学成分均匀。

最低共熔温度：物料在加热过程中，由两种或两种以上组分开始出现液相的温度。

抗渗性：水泥混凝土抵抗水渗透作用的性能。

水化速度：指在一定时间内水泥发生水化作用的量与完全水化量的比值，以百分率表示。

水泥工艺学知识点1.胶凝材料：凡在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质。

有机胶凝材料：沥青、各种树脂。

无机胶凝材料分为气硬性（石灰、石膏）和水硬性。

2.水泥：加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空气中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料。

3.硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

4.通用硅酸盐水泥的六大类5.水泥生产工艺流程（从湿法转向新型干法，标志为预热器、分解炉）6.硅酸盐水泥熟料：由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当比例配合磨细成粉，烧至部分熔融，所得以硅酸盐为主要成分的水硬性胶凝材料。

化学组成：CaO：62~67%、SiO2：20~24%、Al2O3：4~7%、Fe2O3：2.5~6%；主要熟料矿物组成：C3S、C2S硅酸盐矿物（75%）以及C3A、C4AF溶剂矿物（22%）；C3S、C2S、C3A、C4AF水化特性；熟料粉化及预防措施；7.中间相游离氧化钙：配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料中会出现没被吸收的以游离状态存在的氧化钙，结构致密，水化很慢，通常3天后才明显水化，生成CH，体积膨胀97.9%。

方镁石：游离的氧化镁晶体，水化速度很慢，半年后才明显水化，生成氢氧化镁，体积膨胀148%；玻璃体：8.石灰饱和系数（KH）：实际生产的熟料KH介于0.86~0.92之间。

，分子是形成硅酸钙（C3S+C2S）的CaO的量，分母是理论上SiO2全部形成C3S所需的CaO的含量。

因此，KH是熟料中全部SiO2生成硅酸钙（C3S+C2S）所需的CaO含量与全部SiO2理论上全部生成硅酸三钙的CaO含量的比值，表示熟料中SiO2被CaO饱和形成C3S的程度。

9.硅率SM：硅酸盐水泥熟料的硅率通常在1.7~2.7之间。

，除了表示熟料的SiO2与Al2O3和Fe2O3的质量比外，还表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系，相应地反应了熟料的质量和易烧性。

水泥工艺学知识点1. 胶凝材料：凡在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质。

有机胶凝材料：沥青、各种树脂。

无机胶凝材料分为气硬性（石灰、石膏）和水硬性。

2. 水泥：加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空气中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料。

3. 硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

4. 通用硅酸盐水泥的六大类5. 水泥生产工艺流程（从湿法转向新型干法，标志为预热器、分解炉）6. 硅酸盐水泥熟料：由主要含CaO Si02、AI2O、Fe2O的原料按适当比例配合磨细成粉，烧至部分熔融，所得以硅酸盐为主要成分的水硬性胶凝材料。

化学组成：CaO 62~67% Si02：20~24% AI2O: 4~7% FeQ: 2.5~6%;主要熟料矿物组成：GS C2S硅酸盐矿物（75%以及GA、GAF溶剂矿物（22%；GS、C2S、GA、CAF水化特性；熟料粉化及预防措施；7. 中间相游离氧化钙：配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料中会出现没被吸收的以游离状态存在的氧化钙，结构致密，水化很慢，通常3天后才明显水化，生成CH体积膨胀97.9%。

方镁石：游离的氧化镁晶体，水化速度很慢，半年后才明显水化，生成氢氧化镁，体积膨胀148%玻璃体：8. 石灰饱和系数（KH :实际生产的熟料KH介于0.86~0.92之间。

K ” C（iO—1.6524/2^3 —，分子是形成硅酸钙（GS+GS）的CaO的量，分母是理论上SiO2全部形成GS 所需的CaO的含量。

因此，KH是熟料中全部SiO2生成硅酸钙（CS+GS）所需的CaO含量与全部SiO2理论上全部生成硅酸三钙的CaO含量的比值，表示熟料中SiO2被CaO饱和形成CS的程度。

9. 硅率SM硅酸盐水泥熟料的硅率通常在1.7~2.7之间。

SIO2SM = —------- -----，除了表示熟料的SiO2与AI2Q和Fe2Q的质量比外，还表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系，相应地反应了熟料的质量和易烧性。

水泥工艺学教案课前的话一、课程介绍1.水泥工艺学简介工艺：工作艺术，即复杂问题简单化；学：原理2.研究范围⑴水泥生产工艺经济性：优质、高产、低耗、环保⑵理论研究熟料形成化学：工艺流程（两磨一烧）简介水泥水化硬化：工程应用基础⑶新品种、新工艺技术研究3.教学地位水泥专业：主导性学科，具有指导性水泥专业人才培养：应知——理论课讲授、资料查阅；应会——①水泥厂岗位操作（技术员vs工人）②生产技术管理③工程设计（工艺）④科研能力⑤成果交流能力：技术鉴定、专利申请、论文……4.教学内容第一系列：硅酸盐类水泥第二系列：铝酸盐类水泥第三系列：硫铝酸盐水泥其它讲授：硅酸盐水泥学习方法：掌握共性的部分熟料的组成原料配料生产与质量控制水化与硬化性能及应用对于工艺来说，技术员掌握的是方法：一是理论指导下的方法（如相图），二是生产实践中来的经验方法（如由3d强度统计推算28d强度等）。

5.学习方法授课阅读、实习、作业、考试（检查教与学的方法）⑴参考资料：《水泥工艺学》（沈威等编著，武汉理工大学出版社）；《特种水泥》（胡曙光等编著，武汉工业大学出版社）；《水泥》、《水泥工程》、《水泥技术》、《新世纪水泥导报》、《硅酸盐学报》、《W orld Cement》、《Cement and Concrete Research》等⑵作业：角色的转化与定位：技术员6.课程目标⑴知识目标⏹掌握硅酸盐水泥的国家标准、生产方法、生产工艺流程；⏹掌握硅酸盐水泥熟料的组成及矿物的性能；⏹掌握水泥熟料煅烧、水泥水化硬化、水泥性能及应用等基本知识；⏹理解其他通用水泥的性能及使用范围；理解特种品种水泥生产技术。

⑵能力目标⏹学会水泥熟料组成设计、配料计算，能够应用于水泥实际生产中。

⏹学会水泥生产基本操作技能，能够进行生产质量控制和管理。

⑶德育目标⏹培养学生具有严谨认真的工作作风；科学求实的态度；严明的法律意识；具有良好的职业道德；团队协作精神；⏹培养学生具有科学创新意识和创新精神。

水泥工艺学１、生料越细，煅烧越易进行。

（错）２、熟料的立升重越高，熟料越好。

（错）３、快凝和假凝这两种不正常的凝结现象，主要是由于水泥中石膏掺入过多或过少造成的。

（错）４、窑中含氯、硫、碱比较高时，可以考虑旁路放风，但不让风排入窑内。

（对）５、高温矿渣中玻璃的含量越多，活性越好。

（对）６、矿渣水泥与硅酸盐水泥相比，其早期强度低。

７、生料均化设施主要有原料预均化堆场和生料均化库等设施。

８、风扫磨系统多用于煤粉的烘干兼粉磨。

９、细度的表示方法有筛余，比表面积，颗粒级配，平均粒径。

１０、衡量硅酸盐水泥耐久性有抗渗性、抗冻性、环境介质的抗蚀性。

１１、熟料的率值中能表现出液相量高低的参数是铝率（铁率）。

１２、凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产物称为硅酸盐水泥熟料（简称熟料）。

１３、不溶物是指水泥经酸和碱处理，不能被溶解的残留物。

其主要成分是结晶SiO2, 其次是R2O3（指Al2O3、Fe2O3），是水泥中的非活性组分之一。

I型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%，II型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.5%。

１４、水泥的化学组成是水泥的主要化学组成CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3。

１５、硅酸盐水泥矿物中水化速度最快的是铝酸三钙（Ｃ３Ａ）。

１６、水泥熟料矿物中具有同质多晶转变的矿物是硅酸三钙（Ｃ３Ｓ），熟料发生粉化现象的主要矿物是硅酸二钙（Ｃ２Ｓ）。

１７、烧失量是指水泥在950～1000℃高温下煅烧失去的质量百分数。

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%。

普通硅酸盐水泥中烧失量不得大于5.0%。

１８、预分解窑中“三个带”：过渡带、烧成带、冷却带。

预热器（无分解窑）中“四个带”：分解带、反应带、烧成带、冷却带。

热气窑的四个带：预热带、分解带、烧成带、冷却带。

１９、四个矿物水化大小顺序是：铝酸三钙（Ｃ３Ａ）＞硅酸三钙（Ｃ３Ｓ）＞铁铝酸钙（Ｃ４ＡＦ）＞硅酸二钙（Ｃ２Ｓ）．２０、硅酸三钙的主要水化产物是水化硅酸钙和氢氧化钙。