普通硅酸盐水泥的组成和应用

煅烧制度对硅酸盐水泥熟料矿物组成和性能的影响

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武汉工业大学 王善拔 〔提要〕本文讨论了煅烧温度、煅烧时间、气氛和冷却速度对硅酸盐水泥熟料矿物组成和性能的影响。据此，对掺复合矿化剂熟料的高温和低温煅烧及其节能问题提出了自己的看法。 〔Summary〕The paper

discussed the effects of temperature，time，atmosphere of burning and cooling

speed on the mineral composition and properties of portland cement

clinker.The author，based on the study，also presented some distinctive

viewpoints on the high and low temperature burning of the clinker burned from

the material with compound mineralizers. 一、前言

硅酸盐水泥熟料的矿物组成和性能不仅与原材料和燃料的质量以及熟料的各率值有关，而且还与煅烧制度和冷却制度有关。煅烧制度和冷却制度既影响熟料的矿物组成，又影响熟料矿物的结晶形态和大小，因而影响熟料质量。因此，选择合适的煅烧制度，或者说优化煅烧制度也是水泥生产中节能的重要因素。本文讨论煅烧和冷却制度对硅酸盐水泥熟料矿物组成和性能的影响，以便为优化煅烧制度提供理论依据，同时兼论掺复合矿化剂煅烧硅酸盐水泥熟料的“高温”和“低温”煅烧及其节能。 二、煅烧和冷却制度对熟料矿物组成和性能的影响 1.煅烧温度的影响

众所周知，在硅酸盐水泥熟料煅烧过程中，A矿的大量形成是在高温液相出现(一般为1250～1280℃)之后。提高煅烧温度，可使液相量增加，液相粘度降低，促进CaO和C2S的溶解和扩散，有利于A矿的形成。因此，煅烧温度提高一般会使A矿含量增加而B矿和fCaO减少。另外，煅烧温度提高还会使含铝相(C3A或C11A7.CaF2等)减少而含铁相固溶体增加。因为温度提高使液相粘度降低，有利于Al2O3溶进铁相，形成C6A2F，这样铁相就增加，而剩余下来生成含铝相的Al2O3就减少了。煅烧温度提高也使A矿中固溶的Al2O3增加，从而减少含铝相含量。此外，煅烧温度提高还使A矿晶体发育良好、粗大。U.Costa和F.Massor—zza〔1〕以及I.Odler〔2〕的研究都认为，煅烧温度提高使A矿和B矿晶体粗大，A矿早期(如1天)水硬活性降低。李浩璇和杨家智〔3〕研究含氟硫硅酸盐水泥熟料煅烧时发现，煅烧温度提高既使A矿增多又使它的晶体变大。当煅烧温度从1350℃分别提高到1400℃和1425℃时，A矿含量从64%分别提高到69%和74%，A矿晶体也由小变大，从10微米晶体占50%分别增大到20～25微米的占60%和25～35微米的占50%。其初凝时间从0∶55分别延长到1∶27和2∶29；终凝时间从2∶49分别延长至4∶39和7∶17。3天强度从23.6兆帕分别提高到27兆帕和41.2兆帕；28天强度从52.2兆帕分别提高到57.7兆帕和64.2兆帕。钟景裕〔4〕也发现，低温(1150～1200℃)烧成的含氟硫熟料，A矿结粒细小，晶形不完整，A矿含量低，含有大量C11A7·CaF2和少量C4A3 ，熟料凝结快，强度不高。而随着煅烧温度提高，含铝相减少，诱导期延长。笔者〔5〕的研究中也发现，高温煅烧的含氟熟料，其含铝相比低温时的少，而铁相固溶体增多，它由C4AF向C6A2F转变，凝结时间延长。许多研究工作者还发现，在掺复合矿化剂高温煅烧的硅酸盐水泥熟料中，随着煅烧温度提高，含铝相往往不是C11A7·CaF2而是C3A。这是因为A矿从高温液相中析晶出来时固溶有较多的氟而使液相中氟含量减少或消失的缘故〔6、7〕。

矿渣水泥和普通硅酸盐水泥的优缺点

(作者：佚名 本信息发布于2009年04月01日，共有 3214人浏览)[字体：大 中 小]

矿渣硅酸盐水泥：

优点:凝结时间稳定，初凝一般在2:30～4:00小时； 终凝一般在4:30～6:30小时,强度稳定，水化热低，耐水性和抗碳酸盐性能与硅酸盐水泥相近，在淡水和硫酸盐水泥中的稳定性优于硅酸盐水泥，耐热性较好，与钢筋的粘结力也很好。

缺点：抗大气性及抗冻性不及硅酸盐水泥；和易性较差，泌水量大，所以不宜于冬天露天施工使用，因此在施工中要采取相应措施：加强保潮养护，严格控制加水量，低温施工时采用保温养护等，也可以加入一些外加剂。如：减水剂、元明粉（Na2SO4）、明矾石粉、三乙醇胺等，以提高矿渣水泥的早期强度。

根据上述矿渣水泥的性能特点，矿渣水泥可代替硅酸盐水泥广泛使用于地面及地下建筑，制造各种混凝土和钢筋混凝土制品构件。由于抗蚀性较好，可用于水工及海工建筑；由于水化热低，可用于大体积混凝土工程；由于耐热性较好，可用于高温车间，温度达300～400℃的热气体通道等。

普通硅酸盐水泥：

优点：早期强度高，凝结时间早于矿渣硅酸盐水泥，抗大气性及抗冻性优于矿渣水泥，泌水量小，因此冬季使用较矿渣水泥好。由于凝结时间快、早期强度发挥好，适用于高层建筑及大体积砼工程、重要工程等。

运输、贮存当中应注意的事项：

由于水泥是水硬性胶凝材料，因此在运输和贮存中要注意防淋、防潮、要妥善保管，施工现场库存量不易太多，存放时间不易过长，检验合格存放期达一个月后，应经复检合格再使用，以免超期变质、强度降低、凝结时间变长，给施工质量带来不必要的损失。

石膏矿渣水泥砂浆、砼表面易起砂、石灰矿渣水泥强度低、碱—矿渣水泥易吸湿性、施工不方便问题、Na+易产生碱骨料反应问题、在空气中干缩大等用矿渣等工业废渣与碱性和硫酸盐激发剂，磨制成的碱—矿渣水泥（或称碱—矿渣胶凝材料）。它有一些优良性能和节能特点，但却存在一些难以克服的缺点，例如碱骨料反应问题、干缩性大的问题、水泥本身的易吸湿性问题，施工中由于其砂浆和砼粘性大、难以操作问题，对人身和设备的腐蚀问题以及原材料（工业废渣）的来源问题等，故不可能广泛地推广生产和使用。

nandQm吻产Alonogement49fBmavAM,7:22b对GB175一1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》标准修订的几点想法和建议王学武金华市质量技术监督检测院六大通用水泥标准将列人2006年度国家标准修订计划，GB175-1999标准对推动水泥工业的发展有一定的积极作用，但随着法律法规的不断完善，市场经济的逐步建立，标准的部分条款已经不适合当前的形势及科技发展要求。现笔者根据多年来企业反映及实际工作中遇到的问题，谈几点想法和建议，仅供商榷。1关于混合材掺最的问题GB175-1999标准第3.2条规定:普通水泥中混合材掺量为6一巧%，其中掺活性混合材时，最大掺量不得超过巧%，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，若掺非活性混合材时，最大掺量不得超过水泥质量的10%。该条款明确规定了混合材的掺人量，而标准第8.3.2条款中规定混合材掺量超过该品种规定最大限量时为不合格品。但该标准第6章也未将混合材这一项列人技术要求之中，第7章试验方法中没有明确混合材掺量的检测方法。因此若企业混合材掺量超过标准规定的限量时，也无法认为其行为违法或违规，由此导致了以下几个问题:①由于目前立窑生产工艺逐步淘汰，新型干法回转窑生产的熟料强度高，且烧失量低，粉磨工艺的改善，水泥助磨剂的使用，特别是目前水泥市场的不景气、效益不佳的现实情况下，部分企业采取多从试验结果看，渗水高度采用这两种方法基本一致，说明也可以通过恒压方式来进行抗渗试验。这种做法可以在保证检测效果不变的前提下，缩短试验时间，同时提高试验机利用率。因而笔者建议相关机构能够对此试验方法进行深人研究，在修订标准时进行适当补充。3进一步思考现在大部分土建工程都采用商品混凝土进行施工，一般情况下石子粒径控制在31.5mm以下。混凝土抗压试件可以做成100mmxl00mmx100mm，由此联想混凝土抗渗试件是否也能缩小尺寸，例如做成115mmx125mmx100mm的圆台体，这样试件的重量将减少约60%左右，即由原来尺寸175mmx185mmx150mm减为115mmx125mmx100mm其重量将从9.Okg减为3.6kg，试模重量也由原来的10.Okg减为4.5kg，将大大便检测人员的操作，更进一步的想法是如果将试模用轻质金属材料(如铝合金、工程塑料、玻璃钢等)制造，则更能减轻检测人员的劳动强度。4结语a)建议GBJ82-85标准修订时，密封材料增加不需加热的材料，只要能起到密封作用又经济、方便的材料均可使用;b)建议标准修订时，可以列出几种加压方法，以适应不同的材料和要求;c)对于粗骨料粒径小于31.5mm的混凝土能采用小尺寸抗渗试件。作者地址:昆山市黄浦江中路233号邮政编码:215301联系电话:(0512)57716678-811收稿日期:2006-03-15NQOV2006.，建材标准化与质童管理使用价格低廉和多种类的混合材且超出标准规定的限量来降低企业的亏损，所以目前市场上的“普通硅酸盐水泥”已名不副实，从施工过程中产生的起砂、细裂缝等现象也证明了这一点。②由于标准中技术要求和试验方法均无此项规定，所以用户、质量监督管理部门和质检机构也无能为力，即使质检机构按照GB/T12960-1996《水泥组分的定量测定》标准检测出来，企业也有推御之词即标准未做规定，这样势必导致水泥产品品种里外不一及质量事故的产生。笔者建议，应将混合材掺量的要求列人第6章的技术要求，将GB/T12960-1996《水泥组分的定量测定》标准列人第7章的试验方法中，作为检测混合材掺量的检验依据，混合材掺量的技术要求应列人型式检验之中，企业的出厂检验可不列人，但应规定企业必须给用户提供混合材的品种和掺量，供用户使用中参考。2关于建筑材料放射性物质的问题国家质检总局于2001年12月1日发布，2002年1月1日实施的GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》标准中明确规定了建筑材料中放射性核素限量、试验方法和检验规则。GB6566标准第2.1.1条规定“用于建造建筑物主体材料工程中所使用的建筑材料包括水泥和水泥制品，掺工业废渣的建筑材料……等”。第3.1条规定“当建筑主体材料中天然放射性核素镭一226,牡一232，钾一40的放射性比活度同时满足IRa"<1.0和Ir-<1.0时，其产销与使用范围不受限制”。第5章第5.1条规定“本标准所列镭一226,牡一232，钾一40的放射性比活度为型式检验”。第5.1.2条“有下列情况时应随时进行型式检验:a、新产品定型时;b、生产工艺及原材料有较大改变时;c、产品异地生产时”。第5.2.1条规定“建筑主体材料检验结果满足3.1条时判为合格”，第6.5条“各企业进行产品销售时应持有具有资质的检验机构出具的符合本标准规定的天然放射性核素检验报告”。因此笔者建议应将GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》标准在第2章中引用，并将相应的条款列人第6章、第7章和第8章中，规定放射性核素限量超出GB6566-2001标准第3.1条规定的水泥，其产销和使用范围受限制，并判为不合格品。3关于水泥袋重合格率考核的问题GB175-1999标准第9.1条规定“水泥可以袋装或散装，袋重水泥每袋净含量为50kg，且不得少于标志质量的98%，随机抽取20袋总质量不得少于1000kg......”该条明确规定了每包水泥的质量和水泥的总质量。笔者认为该条款适用于对企业进行袋重合格率考核之用，即企业管理部门对企业考核之用，但是目前许多计量监督管理部门也引用这一条规定，作为对企业和市场产品进行计量监督和处罚的依据。由于水泥在运输和搬运过程中也会导致重量的损失，有时候市场商品抽查20包水泥总质量达不到1000kg，这不是企业生产控制不严所致，而是特殊情况造成，因而企业对计量监督部门的行政处罚不服但又感觉无奈。因此笔者建议，在修订该条款时必须符合国家质检总局颁布的《定量包装商品计量监督管理办法》和JJF1070-2005《定量包装商品净含量计量检验规则》的要求。《定量包装商品计量监督管理办法》第8条规定“单件质量包装商品的实际含量应当准确反映其标准净含量，标准净含量与实际含量之差不得天于本办法附表3规定的允许短缺”(见表一)。第二十二条规定“净含量是指除去包装容器和其它包装材料后内装商品的量;标准净含量是指由生产者或销售者在质量包装商品的包装上明示的商品的净含量。允许短缺量是指单件质量包装商品的标准净含量与其实际含量之差的最大允许之差的最大允许值(或者数量)。表1允许短缺质f质t或体积，质.包装商品的标准净含.(kg或mL)允许短缺质.(T)g/mL百分比g或mL0一500/50一1004.5100一2004.5200一3009300一5003500一10001.51000一100001.510000一1500015015000一500001上述规定，考虑到水泥产品包装的特殊性，笔2006.了dYd/反SmdardixationandN海.JlowmentofBm南啥Aater}者建议该条款应修订为“水泥可以袋装或散装，袋重水泥每袋净含量应不少于标志净含量的99%，净含量随机抽取的样本量应符合JJF1070-2005《定量包装商品净含量计量检验规则》的规定要求。其它包装型式由供需双方协商确定，但有关袋装质量要求必须符合上述原则的规定”。取消“随机抽取20袋总质量不得少于1000kg的规定”，这样使该条款的内容既符合相关的法律要求，达到控制生产企业短斤缺两损害消费者利益目的，又符合水泥商品运输过程的特殊性，避免了不必要的行政处罚和计量纠纷。一方面保护了企业和消费者的利益，又为执法部门提供了行政执法的依据。4关于检验规则4.1出厂检验和型式检验由于新修订后的标准增加了混合材掺量和放射J性物质的技术要求和检验方法，所以应增加出厂检验的分类即出厂检验和型式检验，另外标准第6.9条规定“水泥中碱含量按Naz0+0.658K的计算值来表示。若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。”目前大体积混凝土工程、桥梁、高层楼房等越来越多，企业生产规模不断扩大，水泥产品质量与混凝土性能越来越被关注，因此，水泥中碱含量有必要列为型式检验的项目。笔者建议，型式检验项目为标准中规定的所有技术要求的项目，出厂检验项目除混合材掺量，放射性物质和碱含量以外标准中所有的技术要求项目。4.2关于产品质量的判定规则GB175-1999标准第8.3条规定了“不合格品与废品”的判定，但未明确合格品的判定及标准修订后增加型式检验和出厂检验后的总判定原则。这不利于双方当事人质量纠纷的调解，为此笔者建议:(1)出厂水泥应保证出厂强度等级，其余出厂检验项目和在时效范围内最近一次型式检验中放射性物质、混合材掺量及碱含量的项目应符合本标准第6章技术要求;(2)若放射性物质超过GB6566-2001标准第2.1条规定，将对人身产生损害，其产销和使用范围受到限制，即该水泥不能用于民用建筑工程和工业厂房建筑等与人身相关的建筑工程，但可用于农田水利、道路建设，因此，放射性物质检测不合格的水泥产销和使用范围将受到限制，并判为不合格品。4.3关于产品质量纠纷的仲裁检验问题GB175-1999标准第8.5.2,8.5.3条规定“若双方对水泥质量有异议时，则买卖双方应将签封的样品送省级或省级以上国家认可的水泥质量监督检验机构进行仲裁检验”。该条款的内容限于当时历史条件和环境条件下制定，笔者认为当时主要是考虑检验机构的公正性和地方保护的问题，但随着法律法规的不断完善，该条款修订时应符合相关法律法规的要求，根据国家质监总局颁布的《产品质量仲裁检验和产品质量签定管理办法》第三条规定“产品质量仲裁检验(以下简称仲裁检验)是指经省级以上产品质量技术监督部门或其授权的部门考核合格的产品质量检验机构(以下简称质检机构)，在考核部门授权其检验的产品范围内根据申请人的委托要求，对质量争议的产品进行检验，出具仲裁检验报告的过程”。第十条规定“申请人或争议双方当事人任何一方对仲裁检验报告有异议的，应当在收到仲裁检验报告之日起巧日内向受理仲裁检验的质检机构提出，质检机构应当认真处理，并予以答复。对质机构的答复仍有异议的，可以向国家质量技术监督局指定的质检机构申请复检，其出具的仲裁检验报告为终局结论。”由此可知，产品质量仲裁检验是法律赋予有质量纠纷的双方当事人的权利，在标准制订时不得与法律法规相违背，因此笔者建议，买卖双方对产品质量有异议时，应将双方签封认可的样品送到省级以上产品质量技术监督部门或其授权的部门考核合格的产品检验机构并在其授权检验产品范围内进行仲裁检验。4.4关于现场取样仲裁检验的问题由于GB175-1999标准中未规定水泥产品的安全使用期限和存放日期，以及贮存的环境条件，所以生产企业也未在水泥包装袋上标注产品安全使用期限或失效日期及贮存条件。当水泥企业与用户产生质量纠份时就难以调解，一方面水泥企业认为应按照GB175-1999标准第8.5条规定来执行，即用双共同签封的封存样或企业的封存样进行仲裁检验。而用户认为不管标准如何规定，应现场取样NQ062006.3建材标准化与质童管理仲裁检验，这样的样品更具有真实性和客观性，认为企业封存样是单方取样的行为不具有客观性和真实性。笔者曾遇到一次质量纠纷的投诉与调解，用户使用某企业的水泥浇注地梁时，发现混凝土产生疏松的现象，要求从现场随机抽样进行全项目检验，而企业不同意现场取样检验，要求按标准的规定进行仲裁检验，在双方协商未果的前提下，用户向质量技术监督部门投诉，在质量技术监督部门的协调下，生产企业同意现场取样进行仲裁检验。用户企业为什么会同意现场取样仲裁检验?因为企业认为产品质量没有问题，而且用户对几包水泥的存放条件较好且无受潮结块。最后用户和生产企业将双方签封的样品送到法定检验机构进行检验，其检验结果符合标准的要求，从而这次使质量纠纷得到了圆满的解决。根据GB175-1999标准第8.5.2条的规定和水泥产品的特殊性，建议水泥产品的安全使用期限以30天为宜，并告知用户应在干燥通风环境条件下贮存，若存放一个月后应当重新检验合格后方可使用，即一个月之内在干燥通风的环境条件下，生产企业应保证其产品质量符合标准的技术要求。因此笔者建议，标准修订时应增加“现场取样仲裁检验”的条款，但现场取样仲裁检验必须有前置条件即:(1)产品在安全使用期限之内。(2)贮存条件符合规定要求即水泥无受潮无结块等现象产生。(3)取样基数不得少于0.5吨，取样方法和数量符合标准要求。修订的具体内容:在安全使用期限30天之内，贮存环境条件符合要求且水泥不结块和受潮的前提下，经买卖双方协商同意，可现场取样仲裁检验，取样基数不得少于0.5吨，取样方法和数量应符合本标准第8.1条的规定。取样后将双方签封的样品送到省级以上产品质量技术监督部门或其授权的部门考核合格的产品检验机构并在其授权范围内进行仲裁检验。5关于产品包装标志的问题由于水泥产品是实行生产许可证的工业产品，其包装标志不仅要符合国家质检总局颁布的《产品标识标注的规定》，也要符合《产品质量法》第27条、《工业产品生产许可证管理条例》第33条规定，其次，国家实行产业结构政策后，水泥企业趋于规模化和集团化，因此，包装标志中的生产企业名称和地址应符合相关法律法规的要求。目前许多水泥生产企业水泥包装未注明产品的安全使用有效期和贮存说明，从而导致水泥生产企业与用户产生的质量纠纷屡见不鲜并难以调解，因为水泥生产企业认为应按照GB175-1999标准8.5条规定来执行，即用封存样进行仲裁检验，而用户认为不管标准如何规定，应现场取样仲裁检验，这样更具有真实性和客观性，认为封存样是企业单方封样，不具有客观性和真实性。而用户忽视了水泥产品的特殊性即水泥产品的贮存时间环境条件将会使产品质量性能发生改变如强度下降。故标准应规定水泥包装袋上应标注安全使用期限和贮存的环境条件。因此笔者建议，标准修订时应增加下列内容:(1)生产企业名称和地址应符合《产品标识标注的规定》第9条规定;a、依法独立承担法律责任的集团公司或其子公司对其生产的产品应当标注各自的名称地址;b、依法不能独立承担法律责任的集团公司的分公司或者集团公司的生产基地，对其生产的产品可以标注集团公司或者生产基地的名称地址，也可以仅标注集团公司的名称和地址。(2)在包装标志上应当标注生产日期、安全使用日期或者失效日期和贮存的环境条件。6建议标准修订和增加条款的描述2引用标准应增加引用下列标准:GB/T12960-1996《水泥组分的定量测定》GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》JJF1070-2005《定量包装商品净含量计量检验规则》6技术要求建议修仃和增加下列条款:6.n混合材掺量符合本标准第3章规定的要求6.12放射性物质符合GB6566标准的规定。7试验方法建议修仃和增加下列条款:7.7A合材掺量2006.了NQ07

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普通硅酸盐水泥在大体积混凝土中的应用研究

作者：朱法松

来源：《商品与质量·消费视点》2013年第08期

摘 要：目前在大体积混凝土中应用到的水泥种类较多，主要有低热矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥以及硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥等。然而在大体积混凝土施工中，普通硅酸盐水泥的应用依然普遍存在，而且随着技术日渐成熟、严密，普通硅酸盐水泥在大体积混凝土中的具体应用引起了很大的关注。本文将通过介绍普通硅酸盐水泥的概念，进而分析、总结普通硅酸盐水泥在大体积混凝土中应用的方法以及注意内容。

关键词：普通硅酸盐水泥；大体积混凝土；应用

一、概述

1.普通硅酸盐水泥

在国家标准《GB175-2007》中是这样定义的，普通硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料（由石灰石、黏土构成主要原料，经过适当比例配比生成生料，接着烧至部分或者全部熔融，再经冷却而生成的半成品，其中的矿物组分有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。）和5%-20%的混合材料以及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。

2.普通硅酸盐水泥的特性

普通硅酸盐水泥的特性主要表现在强度高、水化热高、抗腐蚀能力低等几个方面。具体原因是由于普通硅酸盐水泥水化反应速度快，在具体施工过程中，该水泥可以迅速地从初凝状态转化到终凝状态，最终硬化成坚硬的水泥石；众所周知，水泥水化反应是一个放热过程，水化速度越快，说明水化热产生的越多；而且普通硅酸盐水泥在硬化过程中，混凝土的体积缩减变化小（即干缩性小），同时出现干缩裂缝的情况也少；普通硅酸盐水泥在水化过程中会产生大量的氢氧化钙和水化铝酸钙，这些物质都是容易被腐蚀的，因此普通硅酸盐水泥具有高强度、水化热大以及耐腐蚀性弱等特性。

3.大体积混凝土 龙源期刊网