我国水泥年产量增长图表

0 01000010000200002000030000300004000040000500005000042年42年49年49年82年82年87年87年95年95年97年97年万吨669520180003630049000299 一、硅酸盐水泥的概念一、硅酸盐水泥的概念 二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成成 三、硅酸盐水泥的凝结硬化三、硅酸盐水泥的凝结硬化 四、硅酸盐水泥的技术性质四、硅酸盐水泥的技术性质 五、硅酸盐水泥石的腐蚀与防治五、硅酸盐水泥石的腐蚀与防治 凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、0 0 5%5%石灰或粒石灰或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为凝材料，称为硅酸盐水泥硅酸盐水泥（波特兰水泥）（波特兰水泥）硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称料的称 型硅酸盐水泥型硅酸盐水泥，其代号为，其代号为P P。在硅。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量 5%5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称 型型硅酸盐水泥硅酸盐水泥，其代号为，其代号为P P。1 1、生产工艺、生产工艺主要原料：主要原料：（1）石灰质原料石灰质原料：提供：提供CaO，有石灰石、，有石灰石、贝壳、石灰质凝灰岩。贝壳、石灰质凝灰岩。（2）粘土质原料粘土质原料：提供：提供SiO2Al2O3，少量，少量Fe2O3，有粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩、河，有粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩、河泥等、泥等、（3）铁矿粉铁矿粉：提高：提高Fe2O3的含量，有黄铁矿的含量，有黄铁矿渣。渣。另外还有少量的矿化剂（如萤石）改善煅烧条另外还有少量的矿化剂（如萤石）改善煅烧条件。件。石灰质材料粘土质材料铁质材料水泥成品熟 料石 膏生 料煅烧煅烧14501450C C磨细磨细磨细磨细按比按比例混例混合合1 1、生产工艺、生产工艺2 2、矿物组成、矿物组成硅酸盐水泥的主要熟料矿物的名称和含量范围如下：硅酸盐水泥的主要熟料矿物的名称和含量范围如下：硅酸三钙硅酸三钙 3CaO3CaO SiO2 SiO2，简写为，简写为C3SC3S，含量，含量37%37%60%60%硅酸二钙硅酸二钙 2CaO2CaO SiO2 SiO2，简写为，简写为C2SC2S，含量，含量15%15%37%37%铝酸三钙铝酸三钙 3CaO3CaO Al2O3Al2O3，简写为，简写为C3AC3A，含量，含量7%7%15%15%铁铝酸四钙铁铝酸四钙 4CaO4CaO Al2O3Al2O3 FeFe2 2O O3 3，简写为，简写为C4AFC4AF，含量含量10%10%18%18%各种熟料矿物的强度增长图各种熟料矿物单独与水作用时表现出的特征各种熟料矿物单独与水作用时表现出的特征名名 称称硅硅 酸酸 三三 钙钙硅硅 酸酸 二二 钙钙铝铝 酸酸 三三 钙钙 铁铁 铝铝 酸酸 四四 钙钙凝 结 硬 化 速 度快慢最 快快28d水 化 放 热 量多少最 多中强 度高早 期 低、后 期 高低低凝结凝结：水泥加水拌和后，成为可塑：水泥加水拌和后，成为可塑的浆体，逐渐变稠，失去塑性，的浆体，逐渐变稠，失去塑性，但尚不具有强度的过程。但尚不具有强度的过程。硬化硬化：随后产生明显的强度，并逐：随后产生明显的强度，并逐渐发展而成为坚硬的人造石。渐发展而成为坚硬的人造石。1 1、水泥的水化反应及水化产物、水泥的水化反应及水化产物 2C2C3 3S+6HS+6H2 2O=3CaOO=3CaO 2 2SiOSiO2 2 3 3H H2 2O+3Ca(OH)O+3Ca(OH)2 2 2C 2C2 2S+4HS+4H2 2O=3CaOO=3CaO 2 2SiOSiO2 2 3 3H H2 2O+Ca(OH)O+Ca(OH)2 2 C C3 3A+6HA+6H2 2O=3CaOO=3CaO AlAl2 2O O3 3 6 6H H2 2O O C C3 3A+Ca(OH)A+Ca(OH)2 2+12H+12H2 2O=4CaOO=4CaO AlAl2 2O O3 3 1313H H2 2O O 2C 2C4 4AF+7HAF+7H2 2O=3CaOO=3CaO AlAl2 2O O3 3 6 6H H2 2O+O+CaOCaO FeFe2 2O O3 3 H H2 2O O 4CaO 4CaO AlAl2 2O O3 3 1313H H2 2O+3(CaSOO+3(CaSO4 4 2 2H H2 2O)O)+14H+14H2 2O=O=3CaO 3CaO AlAl2 2O O3 3 3 3CaSOCaSO4 4 32 32H H2 2O+O+Ca(OH)Ca(OH)2 2 2C 2C3 3A+3CaOA+3CaO AlAl2 2O O3 3 3 3CaSOCaSO4 4 3232H H2 2O+4HO+4H2 2O=O=3(3CaO3(3CaO AlAl2 2O O3 3 CaSOCaSO4 4 1212H H2 2O)O)1 1、水泥的水化反应及水化产物、水泥的水化反应及水化产物水化产物：水化产物：胶体胶体晶体晶体水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶 70%水化铁酸钙水化铁酸钙Ca(OH)Ca(OH)2 2 六方片状晶体六方片状晶体水化铝酸钙水化铝酸钙 六方晶体六方晶体钙钒石钙钒石 针状晶体针状晶体2 2、凝结硬化过、凝结硬化过程程 水泥凝结硬化的几个划分阶段 凝结硬化阶段 一般的放热反应速度 一般的持续时间 主要的物理化学变化 初始反应期 潜伏期 凝结期 硬化期 168J8h 42J8h 在 6h 内逐渐增加到 21Jgh 在 24h 内逐渐降低到 4.2Jgh 5-10min 1h 6h 6h 至若干年 初始溶解和水化 凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长 膜层增厚，水泥颗粒进一步水化 凝胶体填充毛细孔 注：初始反应期和潜伏期也可合称为诱导期。水泥凝结硬化过程示意水泥凝结硬化过程示意（a）分散在水中未水化的水）分散在水中未水化的水泥颗粒泥颗粒（b）在水泥颗粒表面形成水）在水泥颗粒表面形成水化物膜层化物膜层（c）膜层长大并互相连接）膜层长大并互相连接（凝结）（凝结）（d）水化物进一步发展，填）水化物进一步发展，填充毛细孔充毛细孔(硬化硬化)1水泥颗粒水泥颗粒 2水分水分 3凝胶凝胶 4晶体晶体 5水泥颗粒的未水化内核水泥颗粒的未水化内核 6毛细孔毛细孔 硬化后的水泥石包含有硬化后的水泥石包含有凝胶体凝胶体、结晶结晶体体、未水化的水泥内核未水化的水泥内核、水和孔隙水和孔隙。硅酸盐水泥凝结硬化的特点：硅酸盐水泥凝结硬化的特点：（1）是由表及里进行的。）是由表及里进行的。（2）水分和温度是硅酸盐水泥的凝）水分和温度是硅酸盐水泥的凝结硬化的必要条件。结硬化的必要条件。2 2、标准稠度、标准稠度3、凝结时间凝结时间4 4、体积安定性、体积安定性强度强度细度细度水化热水化热2 2、标准稠度、标准稠度3 3、凝结时间、凝结时间4 4、体积安定性、体积安定性5 5、强度、强度细度细度 细度是指水泥的粗细程度，水细度是指水泥的粗细程度，水泥颗粒粒径一般在泥颗粒粒径一般在0.0070.2mm范范围内。围内。测定方法筛析法（测定方法筛析法（80 m的方孔的方孔筛）和比表面积法（单位质量的粉筛）和比表面积法（单位质量的粉末所具有的总表面积）末所具有的总表面积）硅酸盐、普通硅酸盐水泥硅酸盐、普通硅酸盐水泥（GB15792）规定：硅酸盐水泥）规定：硅酸盐水泥比表面积应大于比表面积应大于300/kg。水化热水化热标准稠度标准稠度3 3、凝结时间、凝结时间4 4、体积安定性、体积安定性5 5、强度、强度1 1、细度、细度 标准稠度需水量：为了使水泥凝结时间、体积安定性等的测定具有准确的可比性，按国家标准规定，用标准稠度仪测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量。水化热水化热2 2、标准稠度、标准稠度凝结时间凝结时间4 4、体积安定性、体积安定性5 5、强度、强度1 1、细度、细度 初凝：加水拌和到标稠，净初凝：加水拌和到标稠，净浆开始失去可塑性所需的时间。浆开始失去可塑性所需的时间。终凝：加水拌和到标稠，净浆终凝：加水拌和到标稠，净浆完全失去可塑性，并产生强度完全失去可塑性，并产生强度所需的时间。所需的时间。GB规定：初凝不小于规定：初凝不小于45min，终凝不迟于终凝不迟于390min。初凝不合。初凝不合格者为废品，终凝不合格者为格者为废品，终凝不合格者为不合格品。不合格品。水化热水化热2 2、标准稠度、标准稠度3 3、凝结时间、凝结时间体积安定性体积安定性5 5、强度、强度1 1、细度、细度 体积安定性：水泥浆在硬化过体积安定性：水泥浆在硬化过程中，体积变化的均匀性能。程中，体积变化的均匀性能。原因：原因：（1）熟料中）熟料中f-CaO，f-MgO 过多，过多，f-CaO，f-MgO 过烧，结构致密，过烧，结构致密，熟化慢，硬化后，才熟化，体积膨熟化慢，硬化后，才熟化，体积膨胀开裂。胀开裂。（2）石膏过量，硬化后，仍有）石膏过量，硬化后，仍有CaSO4存在，则存在，则CA、水化铝酸钙、水化铝酸钙与之反应，形成钙矾石，膨胀开裂。与之反应，形成钙矾石，膨胀开裂。测定方法：沸煮法、雷氏法。测定方法：沸煮法、雷氏法。规定规定:f-MgO 5%SO3 3.5%水化热水化热标准稠度标准稠度3 3、凝结时间、凝结时间体积安定性体积安定性强度强度细度细度GB规定：用水泥胶砂强度测定。规定：用水泥胶砂强度测定。试件标准尺寸试件标准尺寸:40 40 160mm 水泥水泥:中国中国ISO标准砂标准砂:水水=1:3:0.5原因：原因：（1）水泥净浆体积收缩，易产生）水泥净浆体积收缩，易产生裂缝，不利于强度的测定裂缝，不利于强度的测定（2）实际中均用砂浆，而很少用）实际中均用砂浆，而很少用净浆。净浆。（3）可测多方面的强度。）可测多方面的强度。水化热水化热3d3d28d28d3d3d28d28d42.542.5171742.542.53.53.56.56.542.5R42.5R222242.542.54 46.56.552.552.5232352.552.54 47 752.5R52.5R272752.552.55 57 762.562.5282862.562.55 58 862.5R62.5R323262.562.55.55.58 8强度等级强度等级抗压强度（M P a）抗压强度（M P a）抗折强度（M P a）抗折强度（M P a）2 2、标准稠度、标准稠度3 3、凝结时间、凝结时间4 4、体积安定性、体积安定性5 5、强度、强度1 1、细度、细度 13d龄期内水化放龄期内水化放热量为总放热量的热量为总放热量的50%，7d为为75%，6个月为个月为8391%。水化热水化热五、硅酸盐水泥石的腐蚀与防五、硅酸盐水泥石的腐蚀与防治治（一）硅酸盐水泥石腐蚀的类型（一）硅酸盐水泥石腐蚀的类型（二）硅酸盐水泥石腐蚀的原（二）硅酸盐水泥石腐蚀的原因因（三）硅酸盐水泥石腐蚀的防止（三）硅酸盐水泥石腐蚀的防止软水腐蚀软水腐蚀（一）硅酸盐水泥石腐蚀的类（一）硅酸盐水泥石腐蚀的类型型亦称溶出性侵蚀，雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水及含重碳酸盐甚少的河水与湖水等都属于软水Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O盐类腐蚀盐类腐蚀酸类腐蚀酸类腐蚀强碱腐蚀强碱腐蚀1、硫酸盐的腐蚀4CaOAl2O3 12H2O+3CaSO4+20H2O=3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O+Ca(OH)2 水泥杆菌水泥杆菌2、镁盐的腐蚀MgSO4+Ca(OH)2+2H2O =CaSO4 2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)21、碳酸腐蚀、碳酸腐蚀Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O=CaH(CO3)22、一般酸的腐蚀、一般酸的腐蚀2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2OH2SO4+Ca(OH)2=CaSO42H2O3CaOAl2O3+6NaOH =3NaO Al2O3+3Ca(OH)22NaOH+CO2=Na2CO3+H2O（二）硅酸盐水泥石腐蚀的原（二）硅酸盐水泥石腐蚀的原因因1 1、水泥石内含有易引起腐蚀的成分、水泥石内含有易引起腐蚀的成分2 2、水泥石本身不密实、水泥石本身不密实3 3、外界有腐蚀的介质存在、外界有腐蚀的介质存在（三）硅酸盐水泥石腐蚀的防止（三）硅酸盐水泥石腐蚀的防止1、根据环境，合理选择水泥品种。、根据环境，合理选择水泥品种。2、提高水泥石的密实度。、提高水泥石的密实度。3、加做保护层，加不透水的沥青层。、加做保护层，加不透水的沥青层。4、对具有特殊要求的抗侵蚀混凝土，、对具有特殊要求的抗侵蚀混凝土，采用浸渍混凝土。采用浸渍混凝土。