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水泥工程概论 邓军平 E-mail: djp@ jpdeng2006@163.com 1 水泥的概念与分类 胶凝材料： 有机胶凝材料: 环氧树脂、沥青、粘结剂 无机胶凝材料: 水硬性胶凝材料－水泥 水泥是一种无机粉体材料，拌水后能够成为塑性浆体，与水发生物理化学反应后凝结硬化，能将其它固体物料胶结为坚硬的石状体。 气硬性胶凝材料－石灰、石膏、水玻璃 1.1 水泥的类型（熟料化学分类） 硅酸盐水泥 主要水化矿物是硅酸三钙（C3S）和硅酸二钙(C2S)； 硅酸盐水泥熟料：按照一定配方将石灰石、粘土、铁粉粉磨混合均匀后，在水泥窑内经过高温反应（1450℃）后生成部分熔融的以硅酸钙为主要矿物的砾石状物料。 硅酸盐水泥：硅酸盐水泥熟料掺加二水石膏以及不同的混合材粉磨后就形成不同的水泥产品。 铝酸盐水泥（高铝水泥） 硫铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥 1.2 水泥的类型（应用分类） 通用水泥（7大品种） 硅酸盐水泥（PⅠ;PⅡ） 普通硅酸盐水泥(PO) 矿渣硅酸盐水泥(PS) 粉煤灰硅酸盐水泥(PF) 火山灰硅酸盐水泥(PP) 复合硅酸盐水泥(PC) 石灰石硅酸盐水泥(PL) 特性水泥:装饰水泥；抗硫酸盐水泥；低热水泥 专用水泥：油井水泥；砌筑水泥 通用硅酸盐水泥类型 2 水泥在国民经济中的地位和作用 建筑工业的“粮食”，四大建筑材料之一（钢材、木材、塑料）水泥产值占总量50％ 每完成1亿元基建投资就需要水泥6.3万吨 我国目前正处在经济快速发展阶段，水泥是国民经济的晴雨表。 城市基础建设、房地产、交通工程、农村城镇化建设等，特别是汶川地震灾后重建 南京长江三桥 上海地铁 上海南浦大桥 我国水泥产量快速发展（亿吨） 我国大型水泥厂的生产规模 700t/d 1000t/d 2000t/d 20世纪90年代先进水平 4000t/d 5000t/d 2000年后先进水平 10000t/d 2007年我国新投产的新型干法生产线统计 截止2007年底，全国新型干法水泥生产线797条，设计水泥熟料产能60657.7万吨（暂按310天生产计），2000～5000吨/日熟料产能比例为45.4％；5000吨/日及以上熟料产能比例为36.8％。 甲级水泥设计院及重点研究单位 天津水泥工业设计院 南京水泥工业设计院 合肥水泥工业设计研究院 成都建材工业设计研究院 南京工业大学 武汉理工大学 华南理工大学 济南大学 西安建筑科技大学 3.硅酸盐水泥的主要成分 硅酸盐水泥的主要化学成分:CaO 62～67%；? SiO2 20～24%； Al2O3 4～7%；? Fe2O3 2～6%。 硅酸盐水泥的主要矿物成分: 硅酸三钙（3CaO?SiO2）简写为C3S 硅酸二钙（2CaO?SiO2）简写为C2S 铝酸三钙（3CaO?Al2O3）简写为C3A 铁铝酸四钙（4CaO?Al2O3?Fe2O3）简写为C4AF  3.硅酸盐水泥的主要物理性能 细度（筛余量、比表面积） 凝结时间（初凝时间、终凝时间） 需水性（标准稠度用水量） 强度（抗压强度、抗折强度） 水化热 泌水性 抗冻性 抗渗性 耐磨性 体积变化（安定性） 4.水泥生产工艺原理 基本原理（两磨一烧） 水泥煅烧过程物理化学变化 原料干燥与脱水 在400～600℃粘土矿物分解生成Al2O3和SiO2 碳酸盐分解（ 800～900℃ ） CaCO3 CaO+CO2 固相反应 在800～1200℃生成C3A、C4AF、C2S等 熟料烧成（ 1250～1450℃ ） 在1250～1280℃开始出现液相，生成C3S CaO＋ C2S C3S＋液相 熟料的冷却 1300℃急冷 4.1 按生料制备方法分类 湿法工艺 32％－40％料浆 半干法工艺 12％－14％水分（料球） 干法工艺 1%水分（料粉） 4.2 按煅烧窑炉类型分类 立窑（1826）－是一种落后的工艺 普通回转窑（1885） 立波尔窑(1928)－回转窑＋加热机 SP窑(1952)－回转窑＋预热器 NSP窑(1971)－回转窑＋预热器＋分解炉 4.3 NSP技术－新型干法水泥技术 生料粉气力均化技术 生料悬浮预热技术 窑外分解技术 回转窑快速烧成技术 高效冷却技术 余热回收技术 集成自动控制技术 4.3 新型干法水泥工艺过程 海螺集团铜陵分公司 海螺集团铜陵分公司 海螺集团铜陵分公司 海螺集团铜陵分公司 海螺集团铜陵分公司 海螺集团铜陵分公司 海螺集团铜陵分公司 5 水