1、绪论胶凝材料：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。分类：有机胶凝材料（沥青、各种树脂） 、无机胶凝材料：水硬性胶凝材料（硅酸盐水泥铝酸盐水泥）非水硬性水泥（石灰、石膏、耐酸胶结料）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分类：1.按用途和性能分 通用硅酸盐水泥 专用水泥 特性水泥2.依据组成， 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥其它 如无熟料、少熟料水泥硅酸盐水泥的生产六大通用水泥：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
2、硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。水泥的安定性：反映水泥硬化后体积均匀性的指标（试饼法和雷试法检测）水泥生产方法干法生产：原料同时烘干与粉磨或先烘干后粉磨成生料粉后喂入干法窑内煅烧成孰料。湿法生产：原料加水粉磨成生料浆后喂入湿法回转窑煅烧成孰料。硅酸盐水泥生产主要工艺过程：硅酸盐水泥熟料的组成三种表示方法：化学组成 矿物组成 率值。化学组成：主要氧化物（97）CaOC(62% 67)SiO 2S(2024)Al 2O3A(4 7)Fe 2O3F(2.5%6.0)。次要氧化物（量少）MgO M、SO 3S、TiO 2T、P 2O5P、Na 2O，K 2OR2O矿物组成：四种主要矿物组成：硅酸三钙： 3
3、CaOSiO2， C3S， 6070；硅酸二钙： 2CaOSiO2， C2S， 20； 硅酸盐矿物铝酸三钙： 3CaOAl2O3， C3A， 715铁相固溶体：4CaOAl 2O3Fe2O3， C4AF， 1018 熔剂矿物率值：熟料中各主要氧化物含量之间比例关系的系数。可表示化学成分与矿物组成之间的关系，水泥熟料的性能及其对煅烧的影响。在一定的工艺条件下，率值是水泥生产质量控制的主要指标。我国采用硅率（SM） 、铝率（IM） 、石灰饱和系数（KH）三个率值。C+S+A+F=973232)n(OFeAlSiSM或SiO2、Al 2O3、 Fe2O3 分别为熟料中相应氧化物的质量百分数；下同。熟
4、料中 SiO2 含量与 Al2O3、Fe 2O3 之和的比例。反映了熟料中硅酸盐矿物（ C3S+C2S） 、熔剂矿物（C 3A+C4AF）的相对含量。 SM 值过高，表示硅酸盐矿物多，熔剂矿物少，对熟料强度有利，但将给煅烧造成困难；随 SM 值的降低，液相量增加，对熟料的易烧性和操作有利，但 SM 值过低，熟料强度低，操作困难。SM=1.72.7 NSP：2.40.1表示熟料中酸性氧化物 Al2O3 含量与 Fe2O3 含量之比。反映了熟料中 C3A 和 C4AF 的相对含量；也反映煅烧过程中液相的性质（主要是液相的粘度，C 3A 形成的液相粘度大，C4AF 形成的液相粘度小） 。IM 值过大
5、，C 3A 多，液相粘度大，不利于 C3S 的形成，易引起熟料快凝；IM 值过低，C 4AF 量相对较多，液相粘度小，对 C3S 的形成有利，但易使窑内结大块，对煅烧不利。IM=0.81.7 NSP：1.50.1石灰饱和系数 KH：表示水泥熟料中的总 CaO 含量扣除饱和酸性氧化物（如Al2O3、Fe 2O3）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。KH 值高，则 C3S 较多，C 2S 较少。 KH=1，熟料中只有 C3S，而无 C2S； KH1，无论生产条件多好，熟料中都有游离氧化钙存在； KH0. 667，熟料中无
6、C3S。因此，熟料的 KH 值应控制在 0.6671 间。KH 0.870.96，NSP：0.890.02熟料矿物组成的计算一、化学组成与矿物组成1. 由化学组成计算矿物组成 （适用于 IM0.64）C3S=4.07C7.60S6.72A 1.43F2.86SO 3C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C =2.87S-0.754C3SC3A=2.65A-1.69FC4AF=3.04FCaSO4=1.70SO32. 由矿物组成计算化学组成32)(FelpIM或 2323SiO8.Fe5.0Al61CaKH22 333ifi. )O7.0.l()f( C=0.736
7、9C3S+0.6512C2S+0.6227C3A+0.4616C4AF+0.4119 CaSO4S=0.2631C3S+0.3488C2SA=0.3773C3A+O.2098C4AFF=0.3286C4AF硅酸盐水泥的原料及配料计算易烧性：在 1350恒温下，在回转窑内煅烧生料达到 CaO2所需的时间。影响生料易烧性因素：生料的潜在矿物组成原料的性质和颗粒组成生料中次要氧化物和微量元素生料的均匀性和生料的粉磨细度原料质量好且生料有空气搅拌或倒库装置比较完善的干法水泥产，其碳酸钙滴定值均匀性可以达到0.2CaO45 均化效果 H=S 进 /S 出配料计算：（尝试误差法）计算步骤：（1）列出各原料
8、、燃料化学分析数据（2）计算煤灰掺入量（3）列出要求熟料矿物组成及率值（4）假定原料配比（干基） ，计算白生料成分（5）计算灼烧基生料成分（6）计算熟料成分（7）计算率值及矿物组成（进行对比） （8）调整，重新计算，确定配比（9）将干基原料配比换算成湿基原料配比例：已知原燃料的有关分析数据，假设用窑外分解窑以四种原料配合进行生产，要求熟料的三率值为：KH=0.89 ，SM=2.1 ，IM=1.3，单位熟料热耗为 3350kJ(kg 熟料)，试计算原料的配合比。解：(1)确定熟料组成 已知熟料率值为：KH0.89，SM 2.1，IM1.3(2)计算煤灰掺入量据公式得:G A=qAyS/QY100
9、=335028.56100/20930100=4.57%(3)计算干燥原料配合比(通常，四组分配料为：石灰石配合比例 80左右；粘土 15左右；铁粉 4左右。)据此，设定干燥原料配合比为：石灰石 81，粘土 15,铁粉 4%,以此计算生料的化学成分。煤灰掺入量 GA=4.57,则灼烧生料配合比为:1004.57=95.43。按此计算熟料的化学成分。 则熟料的率值计算如下：KHCc-1.65Ac-0.35Fc/2.8Sc64.24-1.655.93-0.354.48/2.822.93=0.824SM=Sc/Ac+Fc=22.93/5.93+4.48=2.20IM=Ac/Fc=5.93/4.48=
10、1.32调整:每增减 1%石灰石(相应减增 1%粘土),KH 约增减 0.05,调整原料的配合比为:石灰石 82.20%,粘土 13.7%,铁粉 4.1%,重新计算硅酸盐水泥熟料煅烧500600时，粘土中的主要组成高岭土(Al 2O3 2Si O22H2O)发生脱水反应化学反应式为 A12O32SiO22H2OA1 2O3+2SiO 2+2H2O A12O32SiO22H2OA1 2O32SiO 2+2H2O碳酸盐分解：温度继续升至 600以上时，生料中的碳酸盐开始分解，主要是石灰石中的碳酸钙和原料中夹杂的碳酸镁进行分解，其化学反应式为 碳酸盐颗粒的分解过程 气流向颗粒表面的传热过程； 颗粒内
11、部通过 CaO 层向反应面的导热； 反应面上的化学反应； 反应产物 CO2 通过 CaO 层的传质； 颗粒表面CO2 向外界的传质。固相反应：800时 2CaO+SiO22CaOSiO 2(C2S 开始形成) 13001450(C3S 的形成)熟料的烧成温度: 即 C3S 迅速形成的温度 1450以上，目前新型干法窑内烧成温度一般在1500以上。液相量: 一般控制在 2223 液相量计算：冷却机形式：筒式、篦式窑工艺带的划分：预热干燥带、分解带、放热反应带、烧成带、冷却带立窑煅烧方法：普通煅烧法、黑生料煅烧法、等温煅烧法漏边风影响及防止：回转窑煅烧制度：第六章 粉磨工艺粉磨系统：开路系统：在粉
12、磨过程中，当物料一次通过磨机后即为产品。特点：流程简单，设备少,投资省,操作维修方便；颗粒分布较宽,易出现过粉磨现象。闭路系统：当物料出磨以后经过分级设备选出产品，粗料返回磨机内再磨时称为闭路系统。特点：可以大幅度提高产量，降低电耗，减轻过粉磨现象;但设备多,流程相对复杂,设备利用率低,投资大,操作维修管理复杂。提高粉磨细度产量、质量，降低消耗的主要途径：1、粉磨设备大型化。2、喂料的均匀性、入磨物料的温度和水分。3、助磨剂 4、粉磨系统有关工艺参数的影响。5、粉磨系统的新技术、第七章 生产控制与均化优质熟料特征：色泽灰黑，微带闪光，表面不甚光滑，结粒细小，立升重约为13001500g/L，游
13、离 CaO 小于 1.0。第八章 硅酸盐水泥的水化与硬化水化过程1. C-S-H 的形貌：1、纤维状粒子 2、网络状粒子 3、等大粒子 4、内部产物2. 孔分类：粗孔、毛细孔、凝胶孔第九章 硅酸盐水泥的性能1.凝结过程：水泥加水拌和成水泥浆体，逐渐失去流动性、可塑性，形成具有一定强度的硬化浆体的过程。 初凝时间：从加水拌和起，到水泥浆体开始失去可塑性所需时间。 终凝时间：从加水拌和起，到水泥浆体完全失去可塑性并开始产生强度所需时间。石膏的作用：调节水泥的凝结时间。提高早期强度，降低干缩变形，改善耐蚀性、抗冻性、抗渗性等。石膏的缓凝机理 ：水泥中掺加适宜石膏时， 3在石膏-石灰的饱和溶液中，生成
14、溶解度极低的钙矾石。棱柱状的小晶体生长在水泥颗粒表面，形成覆盖层或薄膜，阻滞了水分子及离子的扩散，降低了水化速度，延长了凝结时间，防止了快凝现象发生。.石膏掺量的确定：假凝：是指水泥加水拌和后，在几分钟内即迅速凝结变硬，经剧烈搅拌后，又重新恢复塑性的现象。体积变化 1.体积安定性 2.化学减缩 3.湿胀干缩 4.碳化收缩 粉磨到一定细度后不在起作用原因：第十章 硅酸盐水泥的耐久性抗渗性：指硬化水泥石或混凝土抵抗各种有害介质渗透的能力。抗冻性：指水泥石在水饱和状态下，经过多次冻融循环不破坏，强度也不严重降低的性能。提高方法：1、提高水泥石的密实度。2、加入气剂环境介质的侵蚀：1.浆体组分的溶解和
15、浸析 2. 离子交换反应： 形成可溶性钙盐 形成不溶性钙盐 镁盐侵蚀3. 形成膨胀性产物：硫酸盐侵蚀：主要是由于硫酸钠、硫酸钾等多种硫酸盐(硫酸钡除外) 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，产生相当的结晶压力，造成膨胀开裂以至毁坏。 盐类结晶膨胀碱集料反应：是指水泥水化析出的 KOH 和 NaOH 与集料的活性成分 SiO2 相互作用，形成了碱的硅酸盐凝胶，致使混凝土开裂的现象。耐久性的改善途径：1. 提高密实性、改善孔结构：硬化浆体或混凝土越密实，抗渗能力越强，环境侵蚀介质也越南进入。2.改变熟料矿物组成：降低熟料中铝酸三钙、相应增加铁铝酸钙的含量，可以提高水泥的抗硫酸盐能力。在煅烧熟料后采用急速冷却，增加玻璃体含量，对水泥的抗硫酸盐性会有不同的影响。如氧化铝含量高的水泥采用急冷提高抗硫酸盐性能；含氧化铁高的水泥，急冷反要使抗蚀性变差。3. 掺加混合材料：掺入火山灰质混合材料或粒化高炉矿渣后，可以有效提高抗蚀能力，因为熟料水化析出的 Ca(OH)2 能与混合材料中的活性氧化硅或氧化铝结合生成低碱的水化产物。4.表层处理或涂覆：用化学方法处理，提高混凝土表面密实程度第十一章 火山灰水泥和粉煤灰水泥火山灰水泥水化特点：粉煤灰水泥水化特点：第十二章 高炉矿渣和矿渣水泥高炉矿渣的形成：矿渣水泥水化过程：
