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1、水泥工艺学复习纲要（学渣版）第一章 绪论胶凝材料： 凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他 物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。 无机胶凝材料按照硬化条件，可分为水硬性和非水硬性两种。 水硬性胶凝材料： 在拌水后既能在空气中又能在水中硬化。 非水硬性胶凝材料： 只能在空气中硬化，又称气硬性胶凝材料。 水泥：凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能 在水中硬化， 并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材 料，通称为水泥。 六大类通用水泥： 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、粉煤灰硅酸盐水泥和
2、复合硅酸盐水泥。第二章 硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥标准中，游离氧化钙含量1.5% 不得水泥的生产方法按照生料制备方法的不同，有干法和湿法两种。 干法：将原料同时烘干与粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，而后喂入干法窑内煅烧 成熟料，称为干法生产。 湿法： 将原料加水粉磨成生料浆后喂入湿法回转窑煅烧成熟料，称为湿法生产。 硅酸盐水泥生产的主要工艺过程：生料制备、熟料的煅烧、水泥的粉磨与包装。第三章 硅酸盐水泥熟料的组成硅酸盐水泥熟料的化学组成：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3（以上四种占 95%） 5%其他氧化物，如MgO、SO3、TiO2、P2O5。 硅酸盐水泥熟料的矿物组成：硅酸三钙、硅酸二
3、钙、中间相、游离氧化钙和方镁 石。 率值： 我国目前采用的是石灰饱和系数KH、硅率 SM、铝率 IM 三个率值。 石灰饱和系数：熟料中全部氧化硅生成硅酸钙所需的氧化钙含量与全部氧化硅生 成硅酸三钙所需氧化钙最大含量的比值，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形 成硅酸三钙的程度。第四章 硅酸盐水泥的原料及配料计算配料：根据水泥品种、 原料的物理和化学性能及具体的生产条件，确定所用原料 的配合比，称为生料的配合，简称配料。 实用易烧性：在 1350恒温下，在回转窑内煅烧生料达到CaO2%所需的时间。 原料配比计算： 参考 P45例题。第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧固相反应生成 C3A、C4AF、C2S
4、 液相反应生成 C3S 液相量计算公式： L=3.0A+2.25F+M+R （1450） 回转窑六带： 预热带、干燥带、分解带、放热反应带、烧成带、冷却带预热带： 粘土矿物分解，结晶水脱去 干燥带： 自由水脱去 分解带： CaCO3分解 放热反应带： 固相反应 烧成带： C3S形成 冷却带： 熟料冷却 Q：立波尔窑生产的熟料质量为什么不高？ 由于高温气体是通过料层进行传热， 因而预料室热端料球表面的温度与炉篦子上 面（料球底层）的温度差可达300400；同时，如以煤为燃料，煤灰首先落在 料层表面，造成料球的化学成分的不均匀。因此，立波尔窑熟料的质量略低。 Q：为什么窑外分解窑能大幅提高产量？
5、物料在烧成带的停留时间已从湿法窑或干法长窑的1520min 缩短到 1015min， 烧成带长度又已大大延长， 窑尾废气温度也相应提高， 从而为提高窑的转速、 增 加窑的产量创造了良好的条件。 国内外所使用的水泥熟料冷却机型式：单筒式、多筒式（短多筒和长多筒） 、篦 式（包括振动篦式、推动篦式与回转式）以及立式冷却机等。 立窑的煅烧方法： 普通煅烧法、黑生料煅烧法、差热煅烧法、等温煅烧法、中黑 生料法、细粒煤煅烧法。 差热煅烧法的优缺点： 优点： 根据边部和中部物料的热耗差别，而在边部和中部分别加入不同的煤量。 这样不仅可以降低煤耗， 还可以避免中部物料因含煤过多、 燃烧时产生还原气氛、 生成
6、低熔点矿物、使熟料结大块、影响通风，从而有利于提高熟料质量。 缺点：对差热煅烧法的操作， 边、中料在窑面的控制比较复杂。 当用人工操作时， 有时边、中料会混烧，反而降低煅烧质量。第六章 粉磨工艺本章原则上不考，仅仅可能涉及如下内容： 粉磨系统有开路和闭路两种。 开路系统： 当物料一次通过磨机后即为产品时，称为开路系统。 闭路系统： 当物料出磨后经过分级设备选出产品，粗料返回磨机内再磨， 称为闭 路系统。第七章 生产控制与均化石灰石中 CaO 含量45% 入窑生料 CaCO3含量标准 0.2% 第八章 硅酸盐水泥的水化和硬化钙矾石的生成： 石膏在水泥中与水化的铝酸钙反应。 硅酸盐水泥的水化过程：
7、P177图 8-12。 水泥的水化过程三个阶段： 1. 钙矾石形成期： C3A 率先水化，在石膏存在条件下，迅速形成钙矾石，是导 致第一放热峰的主要因素。 2. C2S 水化期： C2S 开始水化，大量放热，形成第二放热峰。有时会有第三放 热峰或在第二放热峰上出现一个 “峰肩” ，一般认为是由于钙矾石转化成单硫型水化硫铝（铁）酸钙而引起的。当然C2S 与铁相亦不同程度地参与了这两 个阶段的反应，生成相应的水化产物。 3. 结构形成和发展期： 放热速率很低，趋于稳定。随着各种水化产物的增多， 填入原先由水所占据的空间，再逐渐连接，相互交织，发展成硬化的浆体结 构。 细度对水化速率的影响： 提高水
8、泥的细度，增加表面积，可以使诱导期缩短，第 二个放热峰提前。而较粗的颗粒则相反，各阶段的反应都较慢。 水灰比对水化速率的影响： 水灰比如在 0.251.0间水化，对水泥的早期水化速率 并无明显影响。 但水灰比过小时， 由于水化所需水分的不足以及无足够空间容纳 水化产物的缘故， 会使后期的水化反应延缓。 因为所加水量不仅要满足水化反应 的需要，而且还要使CSH 凝胶内部的胶孔填满。同时。这部分进入胶孔的 水又很难流动，不易再从CSH 脱出使无水矿物进行下一步的水化。所以为 了达到充分水化的目的， 拌和用水应为化学反应所需水量的一倍左右。也就是在 密闭的容器中水化时，水灰比宜在0.4 以上。 C3
9、S 放热速率的测定结果也说明水 灰比对早期反应速率影响很小，但水灰比偏低的，后期水化速率变小。 水泥浆体中 CSH 凝胶的形貌： 纤维状粒子网络状粒子等大粒子内部产物 钙矾石： 三硫型硫酸铝钙， C3A3CaSO432H2O 第九章 硅酸盐水泥的性能水泥石料中掺加石膏的作用： 不仅可调节凝结凝结时间， 同时还能提高早期强度， 降低干缩变形，改善耐蚀性、抗冻性、抗渗性等一系列性能。 假凝现象： 石膏在粉磨过程中， 二水石膏由于受热脱水， 转成半水石膏或无水石 膏重新遇水，很快水化变硬。 产生假凝现象的原因： 假凝现象与很多因素有关，除熟料的C3A 含量偏高、石 膏掺量较多等条件外， 一般认为主要
10、还由于水泥在粉磨时受到高温，使较多二水 石膏脱水成半水石膏的缘故。 引起硅酸盐水泥体积变化的因素： 体积安定性化学减缩湿胀干缩碳化收缩 粉磨细度对水泥强度的影响： 在其他条件相同的情况下， 强度随水泥比表面积的 增加而提高，其影响程度对早期强度最为显著。随后，扩散逐渐控制水化进程， 比表面积的作用就退居次要位置。因此在90 天特别是 1 年以后，细度对强度已 几乎无影响。 同时，提高细度的效果对于原有细度较粗的水泥较为明显，当细度 增大到超过 5000cm2/g 后，除 1 天内的强度外，其他龄期的强度增长就较少。第十章 硅酸盐水泥的耐久性抗渗性： 抵抗各种有害介质进入内部的能力。 抗冻性：
11、抵抗冻融循环的能力。 Q：如何提高抗冻性？ 在混凝土中掺用引气剂，使其形成大量分散的极细气孔； 在使用条件上，做好排水，尽量保持干燥，使含水量低于充水极限，可提高 抗冻能力。 碱集料反应： 水泥水化所析出的KOH 和 NaOH 与集料中活性的二氧化硅相互 作用，形成了碱的硅酸盐凝胶，致使混凝土开裂，即产生所谓的碱集料反应。碱碳酸盐岩反应： 水泥中所含的碱与白云石质石灰石产生膨胀反应，导致混凝 土破坏。 耐久性的改善途径： 提高密实性、改善孔结构； 改变熟料矿物组成； 掺加混合材料； 表层处理或涂覆。第十一章火山灰水泥和粉煤灰水泥火山灰水泥的水化硬化过程：水泥拌水后， 首先是水泥熟料矿物水化，
12、然后是熟 料矿物水化过程中释放出来的Ca(OH)2与混合材料中的活性成分发生反应， 生成 水化硅酸钙和水化铝酸钙， 因而减少了熟料水化产物中氢氧化钙的含量，加速了 水泥熟料的水化。第十二章高炉矿渣和矿渣水泥矿渣水泥的水化硬化过程： 矿渣硅酸盐水泥调水后， 首先水泥熟料矿物与水作用， 生成水化硅酸钙、 水化铝酸钙、 水化铁酸钙和氢氧化钙等， 这些水化物的性质与 纯硅酸盐水泥水化时是相同的。 生成的氢氧化钙是矿渣的碱性激发剂，它解离了 玻璃体的结构，使玻璃体中的Ca2+、AlO 45-、Al3+、SiO 44-离子进入溶液，生成新的水化物，即水化硅酸盐、水化铝酸钙。有石膏存在时，还生成水化硫铝（铁） 酸钙，其次还会生成水化铝硅酸钙（C2ASH8）和水化石榴子石等。 矿渣水泥与硅酸盐水泥水化的区别：由于矿渣水泥中熟料含量相对减少，并且有 相当多的氢氧化钙又与矿渣组分相互作用，所以与硅酸盐水泥相比， 水化产物的 碱度一般要低些，其中氢氧化钙含量也相对减少。
