《精编》特种水泥生产技术

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1、第四章特种水泥生产技术 4 1概述 特种水泥是特性水泥和专用水泥的统称 也即指通用水泥以外的水泥 目前我国已研制开发了70多种特种水泥 4 1 1特种水泥的分类 1 按特种水泥所含矿物分类特种水泥通常可分成六大系列产品 它们是 硅酸盐水泥系列 除通用水泥外 铝酸盐水泥系列 硫铝酸盐水泥系列 铁铝酸盐水泥系列 氟铝酸盐水泥系列 其他 包括无熟料 少熟料 水泥系列 2 特种水泥的功能或用途分类 快硬高强水泥 水工水泥 油井水泥 装饰水泥 膨胀和自应力水泥 其他 4 1 2特种水泥的生产状况 目前我国特种水泥生产年产量低 仅占全国水泥总产量的2 以下 与发达国家7 9 的生产规模有相当的差距 4 2

2、快硬水泥 4 2 1快硬硅酸盐水泥凡以适当成分的生料 烧至部分熔融 所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料 加入适量石膏 磨细制成具有早期强度增进率较高的水硬性胶凝材料 称为快硬硅酸盐水泥 主要特点 硅酸钙含量高 1 快硬硅酸盐水泥技术要求 氧化镁含量 5 0 三氧化硫含量 4 水泥细度 筛余 10 凝结时间 初凝 45min 终凝 10h 安定性 合格 强度 不得低于国标 2 快硬硅酸盐水泥生产工艺 1 设计合理的矿物组成 2 适当提高水泥的比表面积 3 适当增加石膏的含量 3 快硬硅酸盐水泥性能与用途快硬硅酸盐水泥早期强度高 1d抗压强度为28d的30 35 后期强度呈持续增长趋势 其凝结

3、时间正常 一般初凝时间为2 3h 水泥的水化热较高 早期干缩率亦较大 主要用语抢修工程 军事工程 预应力混凝土制件 4 2 2快硬硫铝酸盐水泥 以适当成分的生料 经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料 加入适量石膏和0 10 的石灰石 磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料 称为快硬硫铝酸盐水泥 代号R SAC 快硬硫铝酸盐水泥的标号以3d抗压强度表示 分425 525 625 725四个标号 1 快硬硫铝酸盐水泥技术指标 比表面积 比表面积不得低于350m2 kg 凝结时间 初凝不得早于25min 终凝不迟于3h 强度 各龄期强度不得低于国标 2 快硬硫铝酸盐水泥生产工艺 原料

4、 铝质原料 矾土 石灰质原料 石灰石 和石膏 要求石灰石中CaO 52 MgO 1 5 矾土中Al2O350 65 SiO2 25 二水石膏SO3 38 MgO 3 也可以使用相应质量的无水石膏 熟料的组成与率值熟料矿物以无水硫铝酸钙 CaO Al2O3 CaSO4 简写为C4A3S 和硅酸二钙 C2S为主 还有少量的CaSO4 钙钛矿 CT 和含铁相等 熟料的化学组成大致为CaO40 44 Al2O318 22 SiO28 12 Fe2O36 10 SO312 16 其相应的矿物组成一般是C4A336 44 C2S23 34 C2F10 27 CaSO44 17 煅烧生产C4A3S C2S型

5、水泥熟料 一般采用干法回转窑生产 也可以用立窑生产 生料细度控制在0 080mm方孔筛筛余 10 熟料煅烧温度为1250 1350 不宜超过1400 否则CaSO4分解 C4A3也分解 水化C4A3S和石膏形成钙矾石和Al OH 3凝胶 石膏量少时 后来生成低硫型硫铝酸钙 在低温下C2S可以较快地水化 水化生成C S H凝胶 AH3和C S H凝胶填充在水化硫铝酸钙之间 加固和致密水泥石的结构 故水泥早期强度高 3 快硬硫铝酸盐水泥性能和用途C4A3S C2S型水泥的初凝时间0 5 1h 终凝时间1 1 5h 长期强度稳定 并有所增长 低温性能较好 气温在 5 以上时 不必采取任何特殊措施 就

6、可以正常施工 可用于紧急抢修工程 如接缝 堵漏 锚喷 抢修飞机跑道 公路等 适合于冬季施工工程 地下工程 配制膨胀水泥和自应力水泥以及玻璃纤维砂浆等 但不适应于在100 以上环境下使用 4 2 3快硬氟铝酸盐水泥 以矾土 石灰石 萤石 或再加石膏 经配料煅烧得到的以氟铝酸钙 C11A7 CaF2 为主要矿物的熟料 再与石膏一起磨细而成的水泥为快硬氟铝酸盐水泥 1 快硬氟铝酸盐水泥矿物组成主要矿物为氟铝酸钙 阿利特 贝利特和铁铝酸钙固溶体 2 快硬氟铝酸盐水泥配料先设计水泥熟料的矿物组成 然后计算出熟料的化学成分 再用试配法进行配料 3 快硬氟铝酸盐水泥生产工艺烧成温度一般控制在1250 135

7、0 火焰温度控制在1350 1400 温度过高 易结大块 易结圈 温度过低 容易产生生烧 熟料要求急冷 水泥粉磨细度要求较高 一般比表面积控制在500 600m2 kg 4 快硬氟铝酸盐水泥性能与用途快硬氟铝酸盐水泥凝结很快 硬化很快 快硬氟铝酸盐水泥可用于抢修工程 用作喷锚用的喷射水泥 由于其水化产物钙矾石在高温迅速脱水分解 它可用作铸造业用的型砂水泥 4 2 4快硬铁铝酸盐水泥 以适当成分的生料 经煅烧所得以铁相 无水硫铝酸钙和硅酸钙为主要矿物的熟料 加入适量石灰石和石膏 磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料 1 快硬铁铝酸盐水泥技术要求比表面积 凝结时间 游离氧化钙符合表的规定 2 快硬

8、铁铝酸盐水泥生产工艺 1 熟料的化学成分及矿物组成主要化学成分分为CaO Al2O3 Fe2O3 SiO2 SO3 主要矿物为C4A3S C2S C4AF 2 原料 燃料配料采用三组分配料 石灰石 铁矾土 石膏 3 煅烧煅烧设备为回转窑 烧成温度一般为1250 1350 4 粉磨在水泥粉磨过程中 比表面积应控制在350m2 kg以上 一般为350 400m2 kg的范围 3 快硬铁铝酸盐水泥的特性和用途 1 早强高强 2 抗冻性 3 耐蚀性能好 4 高抗渗性能 快硬铁铝酸盐水泥适合于冬季施工工程 抢修工程 配制喷射混凝土及生产预制构件等 4 3抗硫酸盐水泥 定义 凡以适当成分的硅酸盐水泥熟料

9、加入适量的石膏 磨细制成的具有抵抗硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料 称为抗硫酸盐硅酸盐水泥 简称抗硫酸盐水泥 按其抗硫酸盐侵蚀分为中抗硫酸盐水泥和高抗硫酸盐水泥两类 抗硫酸盐的原理 通过调整矿物组成 通过减少硅酸三钙的含量 减少氢氧化钙的含量 从而提高抗硫酸盐的腐蚀能力 故强度比硅酸盐水泥要低 4 3 1抗硫酸盐水泥的技术要求 中抗硫酸盐水泥 高抗硫酸盐水泥的标号均有两种 分为425 525两个标号 各标号水泥的各龄期强度不低于表中的所列数据 4 3 2抗硫酸盐水泥的生产技术 抗硫酸盐水泥的生产工艺基本上与硅酸盐水泥生产相似 不同之处在于熟料矿物有所区别 对于抗硫酸盐水泥熟料 由于KH值 表示与

10、氧化硅结合的氧化钙的数量 低 n值 硅率 高 p值 碱性 也较低 所以熟料的形成热较硅酸盐水泥熟料低 易于烧成 对于回转窑的窑皮维护不利 应加强稳定热工制度 严格控制熟料的结粒情况 对于立窑来讲 应加强熟料烧成控制 浅暗火操作 快烧快冷 减少中间结大块 提高立窑煅烧能力 4 3 3抗硫酸盐水泥的性能与用途 抗硫酸盐侵蚀性能好 中抗硫水泥可以抵御SO42 离子浓度2500 L的纯硫酸盐溶液的腐蚀 高抗硫水泥可以抵御SO42 离子浓度8000 的腐蚀 最高可抗SO42 离子浓度 1 2 104 L 主要用于受硫酸盐侵蚀的海港 水利 地下 隧道 引水 道路和桥梁基础等工程 4 4装饰水泥 装饰水泥指

11、白色水泥和彩色水泥 装饰水泥主要用于建筑装饰工程 可配制成彩色灰浆或制造各种彩色和白色混凝土 如水磨石 斩假石等 白色和彩色水泥与其他天然的和人造的装饰材料相比 具有使用方便 价格较低廉 耐久性好等优点 4 4 1白色水泥 凡以适当成分的生料烧至部分熔融 所得以硅酸钙为主要成分 氧化铁含量少的熟料 加入适量的石膏 磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥 简称白色水泥 白色硅酸盐水泥的白度与产品等级划分如表 4 4 1彩色水泥 彩色水泥的生产方法有两种 一种是直烧制法 在水泥生料中掺入适量着色物质 煅烧成彩色熟料 然后磨制成彩色硅酸盐水泥 彩色水泥熟料颜色的深浅随着着色剂的掺量而变 另一种混

12、合法制造彩色水泥 它是在白水泥中或硅酸盐水泥中掺入适量的着色物质 粉磨成彩色水泥 所用着色剂要求对光和大气的耐侯性好 不溶于水 并能耐碱 对水泥石不起破坏作用 也不能使水泥的强度显著下降 4 5道路水泥 以适当成分的生料烧至部分熔融 所得以硅酸钙为主要成分和 并含有较多量的铁铝酸钙的硅酸盐熟料成为道路硅酸盐熟料 由道路硅酸盐水泥熟料 0 10 活性材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 称为道路盐硅酸盐水泥 简称道路水泥 4 5 1道路水泥的技术要求 标号分为425 525 625三个标号 各标号龄期不得低于表 4 5 2道路水泥的生产技术 生产道路水泥主要是通过改变水泥熟料的矿物组成 粉磨细

13、度 石膏加入量及外掺剂来达到 与普通水泥熟料相比 一般适当提高C3S C4AF含量 降低C3A的含量 水泥的耐磨性与水泥的抗压强度有较好的相关性 因此提高水泥熟料中的C3S含量 可以提高水泥的强度 C4AF的脆性小 体积收缩小 提高C4AF的含量 对提高水泥的抗折强度及耐磨性有利 在煅烧方面 道路水泥可以采用回转窑煅烧 也可以在立窑上煅烧 4 5 3道路水泥的性能和用途 性能主要有以下特点 耐磨性好 抗折强度高 干缩性小 水化热低 耐久性好 道路水泥最适宜各类混凝土路面工程 使用于耐磨 抗干缩等性能要求较高的其他工程 4 6高铝水泥 1 定义 以铝酸钙为主要成分 氧化铝含量约50 的熟料 再磨

14、细制成的水硬性胶凝材料 称为高铝水泥 又称铝酸盐水泥 又称矾土水泥 以铝矾土和石灰石为原料 经煅烧制得 2 技术要求细度 0 08mm方孔筛筛余不得超过10 初凝 不得早于40min终凝 不得迟于10h体积安定性 必须合格高铝水泥以3d强度确定其标号 425 525 625 725四个标号 3 特点 1 快凝早强 2 水化热大 且放热量集中 3 抗硫酸盐性能很强 4 耐热性好 5 长期强度要降低4 应用适用于 紧急军事工程 筑路 桥 抢修工程 堵漏等 临时性工程 以及配制耐热混凝土 如高温窑炉炉衬等 不能用于 长期承重的结构及高温高湿环境中的工程 4 7膨胀水泥及自应力水泥 4 7 1定义在水

15、泥硬化过程中 以其体积膨胀量来补偿混凝土收缩的一类水泥 称为膨胀水泥 若体积膨胀量用于使混凝土产生预应力 则称为自应力水泥 4 7 2性能特点1 由膨胀水泥配制的混凝土在水中自由膨胀率为8 10 10 4 可在混凝土中建立0 2 0 6MPa的自应力 满足补偿收缩要求 可减少或防止混凝土收缩开裂 2 膨胀水泥混凝土抗渗标号大于S30 又称自防水混凝土 用该水泥配制自防水混凝土 省工省料 缩短工期 且耐久性好 3 新型膨胀水泥早期强度高 后期强度增长较大 长期强度稳定上升 4 膨胀水泥配制的混凝土因内部建立有膨胀自应力 与钢筋产生更强的握裹力 5 不含氯盐 对钢筋无锈蚀 4 7 3分类硅酸盐膨胀

16、水泥铝酸盐膨胀水泥硫铝酸盐膨胀水泥明矾石膨胀水泥 明矾石实际上是硫铝酸钾水化物 4 7 4膨胀的机理一般均为铝酸盐和石膏 或硫酸盐 生成钙矾石 这个过程体积膨胀 4 7 5用途1 硅酸盐膨胀水泥主要是用于制造防水沙浆和防水混凝土 适用于加固结构 浇筑机器底座或固结地脚螺栓 并可用于接缝及修补工程 但禁止在有硫酸盐侵蚀的水中工程中使用 2 低热微膨胀水泥主要用于较低水化热和要求补偿收缩的混凝土 大体积混凝土 也适用于要求抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程3 硫铝酸盐膨胀水泥主要用于浇筑构件节点及应用于抗渗和补偿收缩的混凝土工程中 4 自应力水泥主要用于自应力钢筋混凝土压力管及其配件 4 8 油井水泥 我国将普通油井水泥分为9个级别 三个类型 1 A B C D E F级油井水泥是由水硬性硅酸钙为主要成分的水泥熟料 加入适量的石膏和助磨剂 磨细制成的产品 在粉磨混合D E F级水泥的过程中 允许掺加适量的促凝剂 2 G H级油井水泥是有水硬性硅酸钙为主要成分的水泥熟料 加入适量的石膏和水 磨细制成的产品 在混磨与混合过程中 不允许掺加任何其他外加剂 3 J级油井水泥由水硬性硅酸钙为主要成分的水泥熟料