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第二章 硅酸鹽水泥生產(chǎn)技術(shù),1,水泥的分類,按水泥的用途及性能分： 通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥 專用水泥：專門用途的水泥。 特性水泥：某種性能比較突出的水泥。,,,,2.1硅酸鹽水泥生產(chǎn)概述,2,按水泥的組成分類：,硅酸鹽水泥系列 鋁酸鹽水泥系列 氟鋁酸鹽水泥系列 硫鋁酸鹽水泥系列 鐵鋁酸鹽水泥系列 其它:如 無熟料、少熟料水泥,,,3,水泥標(biāo)準(zhǔn),作用 發(fā)展 類型：100多個(gè)水泥專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) 國家標(biāo)準(zhǔn)（代號(hào)GB） 建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號(hào)JC） 推薦性標(biāo)準(zhǔn) 國家標(biāo)準(zhǔn)（代號(hào)GB/T） 建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號(hào)JC/T） 此外還有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號(hào)：Q）,,,,4,標(biāo)準(zhǔn)號(hào)表示方法：,GB175-1999硅酸鹽水泥,,,,,標(biāo)準(zhǔn)名稱,制訂或修訂年份,標(biāo)準(zhǔn)編號(hào),標(biāo)準(zhǔn)代號(hào),5,,硅酸鹽水泥：凡由硅酸鹽水泥熟料，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稱為硅酸鹽水泥（即國外通稱的波特蘭水泥）,硅酸鹽水泥,Ⅰ型硅酸鹽水泥（P.Ⅰ）,（混合材料摻量﹤5％）,（不摻加混合材料）,Ⅱ型硅酸鹽水泥（P. Ⅱ）,,,2.1硅酸鹽水泥生產(chǎn)概述,6,組分材料：,硅酸鹽水泥熟料：凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的燒結(jié)物。 混合材料：在粉磨水泥時(shí)與熟料、石膏一起加入磨內(nèi)用以改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號(hào)、提高水泥產(chǎn)量的礦物質(zhì)材料。 石膏：調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間。,,,石膏：CaSO4·2H2O 硬石膏：CaSO4,天然石膏 工業(yè)副產(chǎn)石膏：,7,強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí),水泥強(qiáng)度是水泥試體凈漿在單位面積上所能承受的外力。它是水泥技術(shù)要求中最關(guān)鍵的主要技術(shù)指標(biāo)，又是設(shè)計(jì)混凝土配合比的重要依據(jù)。 強(qiáng)度等級(jí)（水泥標(biāo)號(hào)）是按規(guī)定齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來劃分的。,8,硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí),普通型：42.5 52.5 62.5 早強(qiáng)型：42.5R 52.5R 62.5R 注：“R”表示早強(qiáng)型,P·Ⅰ、P·Ⅱ,,9,技術(shù)要求,10,11,廢品與不合格品,廢 品：氧化鎂含量、三氧化硫含量、初凝時(shí)間、安定性中任一不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 不合格品：,1.凡細(xì)度、終凝時(shí)間、不溶物、燒矢量中任何一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 2.混合材料摻加量超過最大限量。 3.強(qiáng)度低于商品強(qiáng)度等級(jí)規(guī)定的指標(biāo)。 4.水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)、廠名、出廠編號(hào)不全的。,12,水泥的定義和分類 P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O的定義、組分材料、強(qiáng)度等級(jí)、技術(shù)指標(biāo) 廢品、不合格品的劃分,硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)有哪些？ 廢品、不合格品怎樣劃分？,,小 結(jié),,作 業(yè),13,2.2 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝,一、生產(chǎn)過程 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過程通常可分為三個(gè)階段： 生料制備 熟料煅燒 水泥制成及出廠,,,,兩磨一燒,14,二、生產(chǎn)方法的分類及其特點(diǎn),（一）按生料制備方法分：,,,立窯生產(chǎn) 回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn),普通立窯 機(jī)械化立窯,干法回轉(zhuǎn)窯 濕法回轉(zhuǎn)窯 半干法回轉(zhuǎn)窯,,,濕法 干法,（二）按煅燒熟料窯的結(jié)構(gòu)分：,15,2.3 新型干法水泥生產(chǎn)的技術(shù)特征,新型干法水泥生產(chǎn)，就是以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為核心，把現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)最新成就廣泛應(yīng)用于水泥干法生產(chǎn)全過程，使水泥生產(chǎn)具有高效優(yōu)質(zhì)節(jié)能環(huán)保和大型化自動(dòng)化科學(xué)管理特征的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)方法。 簡言之，新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)就是以懸浮預(yù)熱窯預(yù)分解窯用于生產(chǎn)水泥的最新技術(shù) 代表了當(dāng)今水泥工業(yè)發(fā)展的基本方向和主流。,16,17,新型干法水泥生產(chǎn)工藝流程,18,新型干法回轉(zhuǎn)窯 水泥生產(chǎn)工藝流程,19,2.4 硅酸鹽水泥熟料的組成,一、化學(xué)組成： 主要化學(xué)成分：CaO 62%~67% SiO2 20%~24% Al2O3 4%~ 7% Fe2O3 2.5%~6% 其它氧化物：MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等,,＞95%,,＜5%,20,二、礦物組成,主要礦物組成： 硅酸三鈣：3CaO·SiO2 (C3S) 硅酸二鈣：2CaO·SiO2 (C2S) 鋁酸三鈣： 3CaO·Al2O3 (C3A) 鐵鋁酸四鈣：4CaO· Al2O3 ·Fe2O3 (C4AF),,硅酸鹽礦物~75%,,~22%,,~95%,其它： 游離氧化鈣：f-CaO 方鎂石：（即結(jié)晶氧化鎂） 玻璃體：,,熔劑礦物,21,熟料礦物特性,一、硅酸三鈣（~50%，高的達(dá)60%） （一）、礦物特性： 1、純C3S T 2065 ℃不一致熔融為CaO與液相 T=2065~1250℃內(nèi)穩(wěn)定； T＜ 1250℃ C3S C2S+CaO （反應(yīng)慢，常溫下C3S呈介穩(wěn)狀態(tài)） 2、熟料中C3S并不以純的形式存在，而是形成固溶 體，簡稱A礦（阿利特礦） 3、固溶體反光顯微鏡下呈黑色多角形顆粒。,,22,23,24,（二）、礦物水化特性,1.水化較快，水化反應(yīng)主要在28d內(nèi)進(jìn)行，約經(jīng)一年后水化過程基本完成。 2.早期強(qiáng)度高，強(qiáng)度的絕對值和強(qiáng)度的增進(jìn)率大，居四種礦物之首，28d強(qiáng)度達(dá)一年強(qiáng)度的70%~80%； 3.水化熱較高；抗水性較差。,25,二、硅酸二鈣,（一）、礦物特性： 1、多晶轉(zhuǎn)變： α -C2S α‘- C2S β- C2S γ- C2S 2、不純，形成固溶體，簡稱B礦（貝利特）,,＜500℃,,常溫下，有水硬性，不穩(wěn)定,,幾乎無水硬性,,,,,密度(g/cm3):3.28 2.97 體積膨脹10%，熟料粉化,26,貝利特的顯微結(jié)構(gòu)：,反光顯微鏡下呈圓粒狀，也可見其他不規(guī)則形狀。正常熟料中具有黑白交叉雙晶條紋；低溫煅燒且慢冷熟料中常發(fā)現(xiàn)有平行雙晶。,27,28,29,（二）礦物水化特性,1.水化反應(yīng)慢，28d水化~20%，凝結(jié)硬化慢； 2.早期強(qiáng)度低， 28d后強(qiáng)度較快增長，一年后趕超A礦。 3.水化熱小；抗水性好；,30,三、鋁酸三鈣 （一）、礦物特性： 1、不純，形成固溶體，稱黑色中間相 2、晶型隨原材料性質(zhì)、熟料形成與冷卻工藝的不同而有 所差別。 （二）水化特性： 1、水化快，凝結(jié)快； 2、早強(qiáng)較高，但絕對值不高。3d發(fā)揮出大部分強(qiáng)度，以 后不增長，甚至倒縮。 3、水化熱高，干縮變形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸鹽性能差。,31,四、鐵鋁酸四鈣 （一）、礦物特性： 1、鐵鋁酸四鈣代表的是一系列連續(xù)的固溶體。 2、不純，形成固溶體，稱C礦（才利特）白色中 間相。 （二）、水化特性： 1、水化速度：早期介于C3A、C3S間，后期的發(fā) 展不如C3S； 2、早期強(qiáng)度似C3A，后期能增長，似C2S 3、水化熱較C3A低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能 較好。,32,33,28d內(nèi)絕對強(qiáng)度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S 水 化 速 度：C3A＞ C4AF＞ C3S＞C2S 水 化 熱： C3A＞ C3S＞ C4AF＞ C2S,,四種礦物性能比較,34,,,五、游離氧化鈣（f-CaO),35,形成：工廠實(shí)際生產(chǎn)條件下，硅酸鹽水泥熟料中的部分熔融液相被快速冷卻來不及結(jié)晶而成為過冷凝體稱為玻璃體。 主要成分：Al2O3 Fe2O3 CaO及少量MgO Na2O K2O 等。 性能：水化熱較大；可改善熟料性能和易磨性。,方鎂石指游離狀態(tài)的氧化鎂晶體，是熟料中氧化鎂的一部分。 性能：水化很慢，水化時(shí)，固體體積膨脹148%，引起水泥的安定性。,,六、玻璃體,,七、方鎂石,36,2.5 熟料的率值,一、石灰飽和系數(shù)： 公式：KH= 意義：水泥熟料中的總CaO含量扣除飽和酸性氧化物所需要的氧化鈣后，所剩下的與二氧化硅化合的氧化鈣的含量與理論上二氧化硅全部化合成硅酸三鈣所需要的氧化鈣含量的比值。簡言之。KH表示熟料中二氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸三鈣的程度。 取值：0.87~0.96,37,二、硅 率: 公式: n(SM)= 含義: 反映了熟料中硅酸鹽礦物、 熔劑、礦物的相對含量。 取值： 1.7~2,7,38,,,公式: p(IM)= 含義：說明熟料中C3A、C4AF的相對含 量。 反映液相的性質(zhì)。(C3A 產(chǎn)生的液相粘度大；C4AF產(chǎn)生的液相粘度小.) 取值：0.9~1.9,39,·率值與早期強(qiáng)度的關(guān)系: ·率值與凝結(jié)時(shí)間的關(guān)系:,討論：,40,2.6 熟料礦物組成的計(jì)算與換算,熟料礦物組成可用：,測定法 計(jì)算法,巖相分析 X射線分析 紅外光譜,,,41,一、計(jì) 算,依據(jù)：熟料化學(xué)成分或率值 公式： 1、化學(xué)法 C3S=3.80(3KH-2)SiO2 C2S=8.60(1-KH) SiO2 C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3) C4AF=3.04Fe2O3 適用于IM≥0.64,42,2、代數(shù)法,C3S=4.07C-7.60S-6.72A-1.43F-2.86SO3 C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C =2.87S-0.754C3S C3A=2.65A-1.69F C4AF=3.04F CaSO4=1.70SO3 適用于IM≥0.64,43,二、熟料化學(xué)組成、礦物組成與率值的換算,（一）、由礦物組成計(jì)算各率值 （二）、由熟料率值計(jì)算化學(xué)成分 （三）、由礦物組成計(jì)算化學(xué)成分,44,硅酸鹽水泥國標(biāo)：定義、代號(hào)、組分強(qiáng)度等 級(jí)、技術(shù)指標(biāo)、廢品與不合 格品的劃分 硅酸鹽水泥熟料的組成：化學(xué)組成、礦物組成 熟料礦物特性：水化速度、強(qiáng)度發(fā)展、水化熱 熟料的率值：KH、n、p 熟料礦物組成的計(jì)算和換算,,I小 結(jié),45,