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水泥和矿渣主要化学成分
水泥和矿渣是建筑材料中非常重要的两种材料，它们的主要化
学成分对于建筑材料的性能和特性起着至关重要的作用。
让我们来
深入了解一下水泥和矿渣的主要化学成分。
水泥是一种常用的建筑材料，主要由石灰石、粘土和石膏等原
料经过研磨、混合和煅烧等工艺制成。
水泥的主要化学成分包括氧
化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3)等。
其中，氧化钙是水泥中的主要成分，它能够与水发生化学反应，形
成水化硅酸钙和水化硅酸铝等水化产物，从而使水泥具有较高的强
度和硬度。
而矿渣则是指在冶炼金属过程中产生的一种固体废弃物，主要
由矿石中的氧化铁、氧化铝和硅酸盐等成分组成。
矿渣的主要化学
成分包括氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)等。
矿渣
中含有较高的氧化钙和硅酸盐，这使得矿渣具有较好的活性和水化
性能，可以作为水泥的掺合材料，用于提高混凝土的强度和耐久性。
总的来说，水泥和矿渣的主要化学成分决定了它们在建筑材料
中的作用和性能。
通过深入了解水泥和矿渣的化学成分，可以更好
地利用这两种材料，提高建筑材料的性能和质量，推动建筑行业的可持续发展。
水泥原料的组成及作用水泥是建筑材料中常用的一种粘合材料，它的主要组成是石灰石和粘土，经过煅烧后形成的粉状物质。
水泥的主要组成：1.石灰石（CaCO3）：石灰石是水泥的主要原料之一，它含有大量的钙碳酸盐。
石灰石在水泥生产过程中主要作为煅烧的燃料，通过高温煅烧可以使石灰石分解成二氧化碳和氧化钙。
2.粘土（Al2O3·2SiO2·2H2O）：粘土是水泥的另一种主要原料，它主要含有氧化铝和硅酸盐。
粘土在水泥生产过程中主要作为矿物化合物，能够与石灰石反应生成水泥的主要成分，硅酸钙。
水泥的主要作用：1.硬化和胶结作用：水泥在与水混合后会经历一系列的化学反应，最终形成硅酸钙凝胶。
这种凝胶可以填充材料之间的空隙，增加材料的强度和硬度，从而实现建筑材料的硬化和胶结作用。
2.粘接作用：水泥可以粘接不同的建筑材料，如砖块、石材等。
在施工过程中，水泥可以填充和固化在材料之间的空隙，提供牢固的粘接效果，增加建筑物的稳定性和坚固性。
3.抗压、抗拉强度：水泥的硬化过程中形成的硅酸钙凝胶可以在外力作用下承受一定的抗压和抗拉力，增加建筑材料的强度和耐久性。
4.防水和耐化学腐蚀性：水泥可以通过形成致密的矿物基质，阻止水分和化学物质的渗透，从而提高建筑材料的防水性和耐化学腐蚀性。
5.保障结构的稳定性：水泥作为建筑材料中的粘合剂，能够将各个部件牢固地连接起来，保障整个结构的稳定性和承载能力。
总结：水泥的主要组成是石灰石和粘土，经过煅烧后形成粉状物质。
水泥在建筑中起着硬化和胶结、粘接、抗压、抗拉强度、防水和耐化学腐蚀性等重要作用，它可以使建筑材料具备强度、稳定性和耐久性等特性，为建筑的结构稳定提供保障。
混凝土组成材料之矿物掺合料矿物掺合料，指以氧化硅、氧化铝为主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土性能，且掺量不小于5%的具有火山灰活性的粉体材料。
矿物掺合料是混凝土的主要组成材料，它起着根本改变传统混凝土性能的作用。
在高性能混凝土中加入较大量的磨细矿物掺合料，可以起到降低温升，改善工作性，增进后期强度，改善混凝土内部结构，提高耐久性，节约资源等作用。
其中某些矿物细掺合料还能起到抑制碱-骨料反应的作用。
可以将这种磨细矿物掺合料作为胶凝材料的一部分。
高性能混凝土中的水胶比是指水与水泥加矿物细掺合料之比。
矿物掺合料不同于传统的水泥混合材，虽然两者同为粉煤灰、矿渣等工业废渣及沸石粉、石灰粉等天然矿粉，但两者的细度有所不同，由于组成高性能混凝土的矿物细掺合料细度更细，颗粒级配更合理，具有更高的表面活性能，能充分发挥细掺合料的粉体效应，其掺量也远远高过水泥混合材。
不同的矿物掺合料对改善混凝土的物理、力学性能与耐久性具有不同的效果，应根据混凝土的设计要求与结构的工作环境加以选择。
使用矿物细掺合料与使用高效减水剂同样重要，必须认真试验选择。
粉煤灰1．品质指标粉煤灰按其品质分为I、II、III三个等级。
其品质指标应满足表10-10的规定。
这些指标适用于一般工业与民用建筑结构和构筑物中掺粉煤灰的混凝土和砂浆。
粉煤灰品质指标和分类表10-102．粉煤灰验收粉煤灰的供货方应按规定对粉煤灰进行批量检验，并签发出厂合格证，其内容包括：（1）厂名和批号；（2）合格证编号及日期；（3）粉煤灰的级别及数量；（4）检验结果（按表10-10的要求）。
检验批以一昼夜连续供应200t相同等级的粉煤灰为一批，不足200t者按一批计。
粉煤灰供应的数量按干灰（含水率＜1％）的重量计算，必要时，使用者可对粉煤灰的品质进行随机抽样检验。
取样的方法有以下两种：（1）散装灰取样：从不同的部位取10份试样，每份不小于1kg，混合拌匀，按四分法缩取比试验所需量大一倍的试样（称为平均试样）。
建筑工程材料性能检测期末试题（一）一、单项选择题（下列每小题的备选答案中，只有一个符合题意的正确答案，多选、错选、不选均不得分。
本题共5个小题，每小题1分，共5分）1. 石灰的硬化过程（）进行。
A.在水中B.在空气中C.在潮湿环境D.既在水中又在空气中2. 在完全水化的硅酸盐水泥石中, 水化硅酸钙约占（）。
A.30%B.70%C.50%D.90%3. 亲水性材料的润湿边角θ（）。
A. ≤45︒B. ≤90︒C. >90︒D. >45︒；4. 有一块湿砖重2625克,含水率为5%, 烘干至恒重, 该砖重为（）。
A. 2493.75B. 2495.24C. 2500D. 2502.35. 高铝水泥适合用于（）。
A.高温高湿环境B.长期承载结构C.大体积混凝土工程D.临时抢修工程二、填空题（本题共10个小题，每小题2分，共20分）1、材料的孔隙状况有、、三个指标说明。
2、当湿润角a小于等于90°的为，当a大于90°。
3、水泥熟料的矿物组成有和、、。
4、凡水泥、、、中任一项不符合标准规定时均为废品。
5、混凝土四种基本组成材料是、、、。
6、立方体抗压强度以边长为mm的立方体试件,在标准养护条件下28d所测量得的立方体抗压强度值。
7、减水剂的目的有、、。
8、钢材按化学成分来分有。
9、屋面的防水做法可分为。
10、石油沥青的三大技术指标是、、。
三、名词解释（本题共3个小题，每小题5分，共15分）1、强度：2、外加剂：3、和易性：四、判断题（本题共10个小题，每小题1分，共10分）（）1、体积密度是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
（）2、导热系数如小于0.25w/（m·k）的材料为绝热材料。
（）3、为了消除过火石灰的危害“陈伏”时间是1周以上。
（）4、水泥的凝结硬化分初凝和终凝。
（）5、提高水泥石的密实度可增强水泥石的防腐蚀的能力。
（）6、砂按细度模数，分为粗砂、中砂和细砂。
第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。
因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3 不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。
其结晶细小，一般为30^-60Icm 。
因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。
它主要有以下四种矿物：硅酸三钙一～3Ca0 ．'3i02 ，可简写为C3S ；硅酸二钙2Ca0 · Si02 ，可简写为C2S ；铝酸三钙3Ca0 · A1203 ，可简写为 C 3 A ；铁相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成 C 4 AF,此外，还有少量游离氧化钙(.f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。
通常熟料中C3S 和C2S 含量约占75 ％左右，称为硅酸盐矿物。
C3-ft 和C,AF 的理论含量约占22 ％左右。
在水泥熟料锻烧过程中,C 3 A 和C,AF 以及氧化镁、碱等在1250 ^ - 12800C 会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。
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^ 12500C 温度范围内才稳定。
在20650C 以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250 0 C 以下分解为CZS 和Ca0 ，但反应很慢，故纯C,S 在室温可呈介稳状态存在。
C,S 有三种晶系七种变型：1070 0 C 1060 0 C 990 0 C 960 0 C 920 0 C 520 0 CR ←―― → M Ⅲ←――→ M Ⅱ←――→ M Ⅰ←――→ ～T Ⅲ←――→ T Ⅱ←――→ T ⅠR 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。
水泥成份
水泥是建筑工程中常用的一种材料，主要由水泥熟料、矿渣、石膏等原材料组成。
水泥的主要成份是水泥熟料，其主要成份是氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁等物质。
水泥在建筑工程中起着至关重要的作用，它可以用于粘结和固定各种材料，如砖块、石头、瓷砖等，使建筑物更加牢固耐用。
水泥的主要成份之一是氧化钙，它是水泥的主要硅酸盐成分，能够在水泥水化过程中产生水化硬化产物，使水泥具有很高的强度。
氧化硅是水泥的另一种重要成分，它可以在水泥水化过程中形成水化硅酸盐胶凝物质，增加水泥的强度和硬度。
氧化铝和氧化铁等物质也在水泥中起着重要作用，它们可以调节水泥的凝固时间和硬化速度，使水泥具有不同的性能特点。
除了水泥熟料外，水泥中还常常添加一些其他原材料，如矿渣和石膏等。
矿渣是冶炼过程中的一种副产品，它可以通过适当处理后加入水泥中，可以提高水泥的耐久性和抗渗透性，同时也可以降低水泥的生产成本。
石膏是一种含硫矿石，它可以调节水泥的凝固速度和硬化时间，使水泥在使用过程中更加方便。
总的来说，水泥是一种非常重要的建筑材料，它由多种原材料组成，通过适当的配比和混合工艺制成。
水泥在建筑工程中起着粘结和固定材料的作用，使建筑物更加牢固耐用。
水泥的成份多样，每种成分都发挥着不同的作用，共同作用下形成了水泥独特的性能特点。
在建筑工程中，正确选择和使用水泥是十分重要的，可以确保建筑物的质量和安全。
水泥需要什么原材料
首先，水泥的主要原材料之一是石灰石。
石灰石是一种含有钙碳酸盐的岩石，
它是制造水泥的重要原料之一。
石灰石经过破碎、研磨和煅烧等工艺处理后，可以得到生石灰，再经过水化反应得到水泥。
除了石灰石，水泥的另一个重要原材料是粘土。
粘土是一种含有硅酸盐和铝酸
盐的黏土矿物，它在水泥生产中起着重要作用。
粘土经过破碎、混合、煅烧等工艺处理后，可以与石灰石一起用于水泥的生产。
此外，水泥的生产还需要燃料和辅助原材料。
煤炭、天然气和重油等燃料通常
用于水泥生产过程中的煅烧工序，提供热能进行煅烧反应。
辅助原材料如铁矿石、石膏等也在水泥生产中发挥着重要的作用。
综上所述，水泥的生产需要石灰石、粘土、燃料和辅助原材料等多种原材料。
这些原材料经过一系列的加工和处理工艺后，最终形成我们所使用的水泥产品。
水泥作为建筑材料，对于建筑工程的质量和安全至关重要，因此水泥生产过程中的原材料选择和质量控制显得尤为重要。
总的来说，水泥需要的原材料主要包括石灰石、粘土、燃料和辅助原材料，这
些原材料经过精心的加工和处理后，最终形成高质量的水泥产品，为建筑行业提供了重要的支撑。
希望通过本文的介绍，读者对水泥生产的原材料有了更清晰的了解。
水泥的水化过程详解一、初始反应期。
1. 水泥与水接触。
- 当水泥与水混合时，水泥颗粒表面的矿物成分立即开始与水发生反应。
水泥中的主要矿物成分有硅酸三钙（C₃S）、硅酸二钙（C₂S）、铝酸三钙（C₃A）和铁铝酸四钙（C₄AF）。
- 首先是铝酸三钙（C₃A）的反应。
C₃A与水迅速反应，生成水化铝酸钙（C₃AH₆），这个反应在水泥与水混合后的几分钟内就开始进行。
反应方程式为：C₃ A + 6H→C₃AH₆。
由于这个反应速度非常快，会在短时间内释放出大量的热量，这也是水泥早期水化热的主要来源之一。
2. 诱导期。
- 在C₃A快速反应之后，水泥的水化进入诱导期。
此时，硅酸三钙（C₃S）开始缓慢水化。
在诱导期内，C₃S表面形成一层水化产物膜，这层膜会阻碍水与C₃S的进一步接触，使得反应速度减慢。
- 诱导期的持续时间与水泥的组成、温度、水灰比等因素有关。
一般来说，在常温下，诱导期可持续1 - 2小时。
二、加速反应期。
1. 硅酸三钙的水化加速。
- 随着时间的推移，硅酸三钙（C₃S）表面的水化产物膜开始破裂。
这可能是由于膜内渗透压的增加或者是膜内晶体生长产生的应力所致。
- 一旦膜破裂，C₃S与水的反应速度就会大大加快。
C₃S与水反应生成氢氧化钙（Ca(OH)₂）和水化硅酸钙（C - S - H凝胶）。
反应方程式为：2C₃S+6H→C₃S₂H ₃ + 3Ca(OH)₂。
- 在这个阶段，由于C₃S的大量水化，水泥浆体开始逐渐变稠，同时释放出大量的热量，这是水泥水化过程中第二个放热高峰。
2. 硅酸二钙的水化开始。
- 硅酸二钙（C₂S）在这个阶段也开始水化。
C₂S的水化反应与C₃S类似，但反应速度较慢。
C₂S与水反应也生成氢氧化钙（Ca(OH)₂）和水化硅酸钙（C - S - H凝胶），反应方程式为：2C₂S+4H→C₃S₂H₃+Ca(OH)₂。
三、减速反应期。
1. 反应速率降低的原因。
- 随着水化的进行，水泥颗粒周围的水化产物不断积累，使得水与未水化水泥颗粒的接触变得困难。
凝结硬化快→快硬，早期强度高→现浇，抗冻性好→宜用冬季施工。
水化热大→大体积不宜
抗腐蚀性（软水，化学）差→不宜用于侵蚀性质作用的工程。
第二节课内容
【教学思路】（所需时间：约42分钟）
1、掺混合材料的硅酸盐水泥（所需时间：约25分钟）
2、通用水泥包装、标志、储运（所需时间：约17分钟）
二、掺混合材料的硅酸盐水泥
思考题：下列工程宜何种水泥，并说明理由
1、现浇梁，板，柱工程
2、高炉基础用砼
3、蒸汽养护的予制构件
4、大体积砼工程（原度为1.5m的筏片基础）
5、呼市地区冬季施工的砼工程
6、海港码头工程
7、有抗掺要求的砼工程（蓄水池）
8、干燥环境的砼工程
9、紧急抢修的军事工程
10、设备地脚螺栓固定的细石砼
三、通用水泥包装、标志、储运
袋装水泥50kg/袋，不得小于标志质量98%，任取20袋不得小于1000kg。
标明：产品名称、代号、净含量、强度等级、生产许可证编号、生产者名称、地址、出厂编号、执行标准编号、包装日期、主要混合材料（有火山灰质混合材料的普通水泥和矿渣水泥掺火山灰）
散装水泥提供相应卡片，提供3填与28天强度报告。
储运：1、不受潮。
2、按不同品种、强度等级、出厂日期、编号存放，设置标牌先。
水泥是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域的重要材料。
它的主要成分是多种化合物的混合物，这些化合物在水泥的生产和使用过程中起着至关重要的作用。
下面我们将详细介绍水泥的主要成分及其化学式。
首先，水泥的主要成分包括硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）和铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）等。
这些成分都是复杂的硅酸盐和铝酸盐，它们在水泥中起着胶凝、硬化和增强强度等作用。
硅酸三钙是水泥中最重要的成分之一，其化学式表示为3CaO·SiO2。
它是一种三元化合物，由三个氧化钙分子和一个二氧化硅分子组成。
硅酸三钙在水泥中的含量较高，通常占水泥总量的50%左右。
它具有快速硬化的特点，是水泥早期强度的主要来源。
硅酸二钙的化学式表示为2CaO·SiO2，它是由两个氧化钙分子和一个二氧化硅分子组成。
硅酸二钙在水泥中的含量较硅酸三钙稍低，但它对水泥的后期强度发展起着重要作用。
与硅酸三钙相比，硅酸二钙的硬化速度较慢，但硬化后的强度较高。
铝酸三钙的化学式表示为3CaO·Al2O3，它是由三个氧化钙分子和一个三氧化二铝分子组成。
铝酸三钙在水泥中的含量相对较低，但它对水泥的凝结时间和早期强度有一定影响。
铝酸三钙的存在可以促进水泥的凝结和硬化，提高水泥的早期强度。
除了上述三种主要成分外，水泥中还含有一些次要成分，如石膏（CaSO4·2H2O）等。
石膏在水泥中起着缓凝剂的作用，可以调节水泥的凝结时间，使水泥在施工过程中具有更好的工作性能。
需要注意的是，水泥的成分并不是固定不变的，它会根据生产原料、生产工艺和使用要求的不同而有所变化。
例如，不同种类的水泥（如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等）其成分和比例就会有所不同。
此外，水泥中还可能含有一些微量元素和杂质，这些元素和杂质对水泥的性能和使用效果也有一定影响。
水泥Ⅰ概述硅酸盐水泥的生产等水泥的凝结硬化水泥的技术性能水泥的腐蚀及防止浙江林学院园林学院龙江2008.9概念1、什么是水泥？2、什么是硅酸盐水泥，什么是普通硅酸盐水泥？3、硅酸盐水泥熟料的矿物成分主要是什么？4、水泥的凝结硬化有什么特点？水泥Ⅰ概述硅酸盐水泥的生产等水泥的凝结硬化水泥的技术性能水泥的腐蚀及防止浙江林学院园林学院龙江2008.9水泥，指加水拌和成塑性浆后，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。
土木建筑工程通常采用的水泥主要有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等品种。
水泥Ⅰ概述硅酸盐水泥的生产等水泥的凝结硬化水泥的技术性能水泥的腐蚀及防止浙江林学院园林学院龙江2008.9硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、０～５％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。
硅酸盐水泥在国际上分为两种类型：不掺混合材的称I型硅酸盐水泥，其代号为P. I；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称II型硅酸盐水泥，其代号为P.II。
普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、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），其代号为P.O。
水泥Ⅰ概述硅酸盐水泥的生产等水泥的凝结硬化水泥的技术性能水泥的腐蚀及防止浙江林学院园林学院龙江2008.9硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成为:（ｌ）硅酸三钙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。
水泥Ⅰ概述硅酸盐水泥的生产等水泥的凝结硬化水泥的技术性能水泥的腐蚀及防止浙江林学院园林学院龙江2008.9（２）硅酸二钙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％。
第一章水泥1.1胶凝材料（1）有机胶凝材料是指以天然或人工合成高分子化合物为基本组成的一类胶凝材料。
最常用的有沥青、树脂、橡胶等。
（2）无机胶凝材料按其硬化条件的不同又可分为气硬性和水硬性两类1、水硬性胶凝材料和水成浆厚，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，保持和继续发展其强度的称水硬性材料。
这类材料通称为水泥。
2、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度的称气硬性材料，如石灰、石膏和水玻璃等，气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。
1、水玻璃能风化。
在100℃时失去6分子结晶水。
易溶于水，溶于稀氢氧化钠溶液，不溶于乙醇和酸。
熔点40~48℃。
低毒。
2、石灰石灰粒子形成氢氧化钙胶体结构，颗粒极细(粒径约为1μm)，比表面积很大(达10～30 m2/g)，其表面吸附一层较厚的水膜，可吸附大量的水，因而有较强保持水分的能力，即保水性好。
将它掺入水泥砂浆中，配成混合砂浆，可显着提高砂浆的和易性。
石灰依靠干燥结晶以及碳化作用而硬化，由于空气中的二氧化碳含量低，且碳化后形成的碳酸钙硬壳阻止二氧化碳向内部渗透，也妨碍水分向外蒸发，因而硬化缓慢，硬化后的强度也不高，1：3的石灰砂浆28 d的抗压强度只有0.2～0.5 MPa。
在处于潮湿环境时，石灰中的水分不蒸发，二氧化碳也无法渗入，硬化将停止；加上氢氧化钙易溶于水，已硬化的石灰遇水还会溶解溃散。
因此，石灰不宜在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用。
石灰在硬化过程中，要蒸发掉大量的水分，引起体积显着收缩，易出现干缩裂缝。
所以，石灰不宜单独使用，一般要掺入砂、纸筋、麻刀等材料，以减少收缩，增加抗拉强度，并能节约石灰。
石灰具有较强的碱性，在常温下，能与玻璃态的活性氧化硅或活性氧化铝反应，生成有水硬性的产物，产生胶结。
因此，石灰还是建筑材料工业中重要的原材料。
3、石膏石膏胶凝材料是一种以硫酸钙（CaSO4）为主要成分的气硬性无机胶凝材料。
本讲内容3.0 简介1.概述2.分类3.1 硅酸盐水泥硅酸盐水泥的生产简述及其矿物组成硅酸盐水泥的水化产物硅酸盐水泥的凝结和硬化凝结与硬化示意图水泥石的组成部分影响凝结和硬化的因素灰色金子第三章水泥（cement）(1756～1824)水泥是一种水硬性胶凝材料，它不仅可以在空气中硬化，而且能长期在水中继续硬化，使强度不断地增长，其硬化期可达数年，这与上一讲介绍的气硬性胶凝材料石灰、石膏等是大不相同的。
目前世界水泥的年产量22亿多吨，发达国家的水泥产量均400公斤左右，我国1987年产量1亿吨，90年代初（92年）为2.4亿吨，94年底达4亿吨，为世界首位，2003.01达7亿吨，2004.10达8亿吨，2007年底12亿吨，高能耗，高投入，高污染。
（低效应，低产出、低质量）我国目前有近8000多家水泥生产厂家，其中75%为中小型厂家，在能耗，污染方面存在着严重问题，急待解决。
（国家建材局，环保局出台政策要求5万吨以下的厂关闭！凝石）自以（1756年）发明水泥（到1824年正式出产品）以来，随着岁月推移和科学的发展，水泥已改变了原来的模样：（1）论颜色：已从单纯的灰色发展到五光十色，白色水泥、彩色水泥、变色水泥等；（2）论强度：已从10～20MPa发展到常见40、50、60一直到100MPa以上；（3）论韧性：英国人的超微密无破损水泥（M.D.F）可以用做弹簧材料；（4）论柔性：可以用来做雕塑（橡皮泥）（5）论凝结：从几个小时发展到，如烛泪一样，一滴便凝的速凝水泥；（6）论品种：从单一品种到世界各国的水泥已达200多种，我国就有80多种常生产的有20多种（如快硬、油井、中低热、抗硫酸盐，高铝和膨胀水泥等）可以满足工业、交通，水利和国防等方面的特殊需要。
水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。
通用水泥☐硅酸盐水泥☐普通硅酸盐水泥☐矿渣硅酸盐水泥☐火山灰质硅酸盐水泥☐粉煤灰硅酸盐水泥☐复合水泥专用水泥☐砌筑水泥☐道路水泥☐油井水泥特性水泥☐快硬水泥☐白色水泥☐膨胀水泥☐抗硫酸盐水泥☐中热水泥☐自应力水泥尽管水泥的品种很多，但是，工程中90%以上使用的是硅酸盐水泥。
所以，在学习这一章的内容时，以硅酸盐水泥的内容为基础，主要学习硅酸盐水泥的组成、技术性质及应用等知识。
在此基础上，再学习其它掺混合材料的硅酸盐水泥等内容。
§3-1硅酸盐水泥（Portland cement ）定义：根据GB175-2007《通用水泥》，其定义是这样的：凡以适当成分的生料，烧至部分熔融，得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入0～5%的石灰石或粒化高炉渣，适量的石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。
GB175-1956GB175-1962 第一次修订GB175-1977 第二次修订GB175-1985 第三次修订GB175-1992 第四次修订GB175-1999 第五次修订GB175-2007 第六次修订一、硅酸盐水泥的生产过程及矿物成分：（一）生产原料及生产过程：天然胶凝材料（粘土）气硬性（石灰）水泥胶凝材料的发展天然胶凝材料（粘土）气硬性（石灰）水泥①1756年John Smeaton 含粘土的石灰石→石灰：强度↑耐水性↑②1800年比利时、法、英、意大利发现含粘土20～40%的石灰石水硬性↑ ↑ ↑③1810～1818年，有人外掺粘土30%+石灰石70%共磨细，得到品质一样的“水泥”。
④1822年英国人Frost ，将半熔化或熔化物结块的料经粉碎的粉料水硬性↑ ↑ ↑⑤1824年，Joseph Aspdin 以粘土与石灰石埃迪斯通灯塔1.原料：（1）石灰质原料：（石灰石，白垩石等）主要提供CaO有石灰石白垩，石灰质凝灰岩等（2）粘土质原料：主要提供求SiO2、Al2O3及少量Fe2O3可用粘土、黄土、页岩等（3）辅助性矿物:调节氧化物的不足，以使各氧化物含量达到一定要求；▲（强度）当硅不足时，则需添加砂岩；▲（快硬早强）当含铝不足时，则需添加矾土；▲（抗拉有利）粘土中铁含量不足时，需要加入铁矿粉（黄铁矿渣）；（4）矿化剂：（助熔剂）改善煅烧条件主要作用是：A.促进固相反应B.降低液相粘度和液相生成温度，加速熟料形成C.降低游离氧化钙。
（它能加速结晶化合物的形成，使水泥熟料易烧的少量外加物）如萤石、石膏、硫酸亚铁、氟化铝，氟化钡，氟硅酸钠等。
2．生产过程：概括为：“两磨一烧”——关键是一烧①流程图按比例混合磨细煅烧1450o C加入（2～5%）石膏及石灰石、粒化高炉矿渣磨细②生料制备：有两种方法：a. 干法：先把原料烘干，再在磨机中磨成生料粉；b. 湿法：把原料加水在磨机中磨成生料浆。
特点：干法经济，节能，但污染大，均匀性差，应采取措施防尘，现均化技术得到改善。
湿法能耗大配料均匀，较干净。
（耀县水泥厂每年排尘几万吨,相当于小型水泥厂的年产量）③煅烧过程：A.煅烧设备立窑（中小型厂）：中心常有不均匀现象,但设备投资少.旋转窑（大型厂）：生产的水泥质量稳定,但设备投资大.熟料燃气生料立窑示意图生料熟料燃气旋转窑示意图123水泥立窑旋转窑水泥预热煅烧工艺流程磨机储存罐水泥生产厂房B. 烧过程示意图窑外分解1300～500℃生料被预热500～900℃石灰石＋粘土质高岭土脱水＋有机物↑100～200℃生料水分逐渐蒸发而干燥900～1100℃CaO SiO2Al2O3Fe2O32熟料烧成C2S4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF 1450℃C3S液相该过程是关键，必须有足够长的时间，使f CaO参加反应，1200～1300℃2CaO·SiO23CaO·Al2O33 CaO·SiO2C3Af CaO窑外分解塔④熟料制成将烧成的熟料经迅速冷却，即得到水泥熟料块.⑤制成：在熟料中加入0～5%石灰石，粒化高炉矿渣及2～5%的天然石膏共同磨细即得硅酸盐水泥。
P.Ⅱ（石灰石，粒化高炉矿渣）混合材料含量为≤5%。
P.Ⅰ（石灰石，粒化高炉矿渣）混合材料含量为0%。
硅酸盐水泥按照掺入混合料的多少：（二）矿物成分1. 种类：从水泥生产过程可知，水泥的矿物成分主要有四种（有少量石膏）：C 3S 、C 2S C 3A 、C 4AF 硅酸盐矿物（75～82%）熔剂矿物（18～25%）（1）硅酸三钙3CaO·SiO 2简写C 3S 占37～60% （2）硅酸二钙2CaO·SiO 2简写C 2S 占15～37%（3）铝酸三钙3CaO·Al 2O 3简写C 3A占7～15%（4）铁铝酸四钙4CaO·Al 2O 3·Fe 2O 3简写C 4AF 占10～18%2．各矿物遇水表现出的特性：（1）portland cement主要矿物80%完成水化需要的时间。
（水化速度）矿物成分时间（days）水化热（Heat of hydration）卡/克cal/gC3S10120C2S10060C3A6525C4A F50100（2）各矿物R随时间的变化情况：CC3SC2SCA3C4AF（3）各矿物性能列表如下：名称C3S C2S C3A C4AF凝结硬化②④①③速度28天水泥热②④①③强度高初期低、后期高初期快、低低收缩较大②小③大①最小④抗侵蚀强较强弱较强抗冻强较强弱较强（4）水泥矿物对水泥性能的影响很明显，当组成水泥的主要矿物各自的数量或之间比例变化时，必定造成水泥性质发生变化。
1.提高C3S及C3A的含量，可得到早强高强水泥。
2.降低C3A及C3S的含量，提高C2S的含量，可得到低热水泥。
3.提高C4AF的含量，可提高水泥的抗拉性能、耐磨性，减小收缩。
【Note】除了以上四种主要矿物外，水泥中还有：①MgO有害成份规定≤5.0% T（≤6.0%）②SO≤3.5%3有害成份掺入石膏带来T（4.0%）③CaO煅烧温度、时间f C a O反应不完全≤1～2%O、Na2O）④碱分（K2应限制（当混凝土骨料中含有活性氧化硅时，可能引起碱骨料反应）二、硅酸盐水泥的水化及凝结与硬化（coagulate and harding ）C 3S C 2S C 3AC 4AF水化硅酸钙水化铁酸钙水化铝酸钙水化硫铝酸钙氢氧化钙凝胶体晶体水泥浆体水Back(一)硅酸盐水泥的水化：水泥颗粒一与水接触，表面的水泥颗粒率先与水发生水化作用，形成水化物，并放出S与比例热量，但就水泥矿物成分而言，C3A的含量虽小，但最大，而且反应较快，C3反应也较快，故当水与水泥颗粒接触后，S的水化反应在表面上又先了一步。
C32(3CaO ·SiO 2)+6H 2O →3CaO ·2SiO 2·3H 2O+3Ca(OH)2水化硅酸钙氢氧化钙2(2CaO ·SiO 2)+4H 2O →3CaO ·2SiO 2·3H 2O+Ca(OH)2水化硅酸钙氢氧化钙3CaO ·Al 2O 3+6H 2O →3CaO ·Al 2O 3·6H 2O水化铝酸钙4CaO ·AlO 3·Fe 2O 3+7H 2O3CaO ·Al 2O 3·6H 2O+CaO ·Fe 2O 3·H 2O水化铝酸钙水化铁酸钙3(CaSO 4·2H 2O ）+ 3CaO ·Al 2O 3·6H 2O +19H 2O3CaO ·Al 2O 3 ·3CaSO 4 ·31H 2O水化硫铝酸钙（钙矾石AFt ，体积膨胀1.5倍）简写规则？水化反应方程Back★水泥浆在空气中，表层水化产物氢氧化钙还会与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钙，称碳化作用。
最后，忽略次要成分外，硅酸盐水泥与水作用生成的水化产物主要有：水化产物凝胶体晶体水化硅酸钙和水化铁酸钙氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙在完全水化的水泥中，水化硅酸钙约占70% ，Ca(OH)2约占20%。
水化硫铝酸钙占7%。
无胶结能力有胶结能力（立方晶体）（六方晶体）（针状晶体）水泥水化产物CH Crystal氢氧化钙晶体AFt钙矾石水泥水化产物C-S-H水化硅酸钙凝胶水化反应产物电镜照片(1)水泥浆扫描电镜照片（7d龄期）C-S-H钙矾石水化反应产物电镜照片(2)CH Crystal氢氧化钙晶体C-S-H水化硅酸钙凝胶（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程（雷·查特理Le chatelier ）对硅酸盐水泥的凝结过程自1882年，雷·查特理首先提出凝结硬化理论以来，至今人们还在继续研究，现就目前的看法作以介绍。
1.宏观上：水泥水泥浆开始失塑完全失塑强度增长水初凝时间终凝时间水泥加水拌和，未水化的水泥颗粒分散在水中，成为水泥浆体。
