巖土工程師備考資料：水泥知識介紹(1)

　　一、內(nèi)容提要：本講主要是講解硅酸鹽水泥的技術(shù)要求、硅酸鹽水泥熟料的組成，硅酸鹽水泥的水化和硬化，硅酸鹽水泥的性能，以及其它一些摻混合材的水泥和特種水泥。

　　二、本講的重點與難點是：硅酸鹽水泥的技術(shù)要求、性能、以及水化和硬化問題。

　　三、 內(nèi)容講解：

　　1、 概述：我們先講一些基本概念

　　水泥：呈粉末狀，與水拌和后，經(jīng)過物理化學(xué)過程能由可塑性漿體變成堅硬的石狀體，并能將砂石等散狀材料膠結(jié)成整體，所以水泥是一種良好的礦物膠凝材料，就硬化條件而言，水泥漿體不但能在空氣中硬化，還能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)增長其強度，故水泥屬于水硬性膠凝材料。水硬性是指材料磨成細(xì)粉加水拌和成漿后，能在潮濕空氣和水中硬化并形成穩(wěn)定化合物的性能。這個我們在上一講中已講過。

　　水泥的分類：水泥是最重要的建筑材料之一，隨著基本建設(shè)發(fā)展，水泥品種越來越多，按照化學(xué)成分，水泥可以分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等系列，其中以硅酸鹽水泥應(yīng)用最廣。本節(jié)主要介紹硅酸鹽水泥。

　　硅酸鹽水泥：凡是以適當(dāng)成分的生料，經(jīng)過破碎、煅燒至部分熔融，形成以硅酸鈣為主要成分的熟料，加入一定量的混合材料和適量的石膏，磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥這一名稱，在我國既是個品種的水泥，又代表著一種水泥的類型。世界上許多國家把硅酸鹽水泥也稱作波特蘭水泥。用硅酸鹽水泥熟料，摻加不同類型的混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水泥，則在硅酸鹽水泥前面冠以混合材料的名稱作為這一水泥品種的名稱。如粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥以及含有少量混合材料的普通硅酸鹽水泥等，這幾種水泥統(tǒng)稱硅酸鹽水泥。

　　硅酸鹽水泥包括六大品種：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥(簡稱普通水泥)、礦渣硅酸鹽水泥(稱礦渣水泥P·S)、粉煤灰硅酸鹽水泥(簡稱粉煤灰水泥P·F)、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥(簡稱火山灰水泥P·P)和復(fù)合硅酸鹽水泥(簡稱復(fù)合水泥)。另外，還有具有一些功能要求的特殊硅酸鹽水泥，如白色硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥等。

　　根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》(GBl75—1999)的規(guī)定：

　　硅酸鹽水泥：是指凡由硅酸鹽水泥熟料，再摻入(0～5)%石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。硅酸鹽水泥又分為兩種類型：不摻混合材料的硅酸鹽水泥稱為I型硅酸鹽水泥，代號為P·I;在硅酸鹽水泥粉磨時摻加不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的硅酸鹽水泥稱Ⅱ型硅酸鹽水泥，代號為P·Ⅱ。

　　普通硅酸鹽水泥：是指凡由硅酸鹽水泥熟料，再加入(6～15)%混合材料及適量石膏，經(jīng)磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，代號為P·O。混合材料中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量10%的非活性混合材料來代替。

　　由于普通硅酸鹽水泥中混合材料摻量少，故其性能與硅酸鹽水泥接近，為此，本節(jié)對硅酸鹽水泥討論的問題，也適用于普通硅酸鹽水泥。下面我們說一下水泥的生產(chǎn)。

　　1.1水泥的生產(chǎn)

　　硅酸鹽水泥的生產(chǎn)主要經(jīng)過三個階段：即生料制備、熟料煅燒與水泥粉磨，簡稱二磨一燒。

　　生料制備：主要是將石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后，按一定比例混合、磨細(xì)，并調(diào)配為成分合適、質(zhì)量均勻的生料;

　　熟料煅燒：是將配制好的生料在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融所得到的以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料;

　　水泥粉磨：是將水泥熟料加適量石膏，有時還加適量混合材料等共同磨細(xì)，制成水泥。

　　上述過程中的關(guān)鍵是配料和煅燒，其目的是將含鈣的石灰石與含硅、鋁的粘土及鐵礦粉按要求比例配制成的生料經(jīng)煅燒使之化合生成所需要的硅酸鹽熟料礦物。

　　生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料有石灰石質(zhì)原料(鈣質(zhì)原料)和粘土質(zhì)原料(硅質(zhì)原料)。凡是以碳酸鈣為主要成分的原料統(tǒng)稱為石灰石質(zhì)原料。常用的石灰石質(zhì)原料有石灰石、泥

　　灰?guī)r、白堊、貝殼等。我國大部分水泥廠使用的石灰石質(zhì)原料是石灰石。粘土質(zhì)原料是水泥熟料中二氧化硅、氧化鋁成分的主要來源。天然粘土質(zhì)原料有黃土、粘土、泥巖、砂巖及河泥等。

　　水泥的生產(chǎn)方法：按照生料制備方法的不同，有干法和濕法兩種。將原料同時烘干與粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，然后喂人干法窯內(nèi)煅燒成熟料，稱為干法生產(chǎn);將原料加水粉磨成生料漿后喂入濕法回轉(zhuǎn)窯煅燒成熟料，則稱為濕法生產(chǎn)。水泥煅燒過程在窯內(nèi)進行，水泥窯型有回轉(zhuǎn)窯、立窯兩種。前者產(chǎn)量大，質(zhì)量穩(wěn)定，但投資較大。盡管水泥煅燒設(shè)備各異，但生料在室內(nèi)都要經(jīng)歷干燥、預(yù)熱、分解、燒成和冷卻五個階段，才能形成熟料。其中燒成帶的反應(yīng)是煅燒水泥的技術(shù)關(guān)鍵。

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