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第四章 水泥及其绿色化 张占辉 教学目标 本章内容 4.1 水泥基础知识 4.1.1 硅酸盐水泥 4.1.2 水泥混合材料 4.1.3 其他通用水泥 4.1.4 专用水泥和特性水泥 4.2 水泥生产工艺 4.3 水泥工业发展现状及存在的问题 4.4 水泥工业绿色化的途径 4.5 水泥绿色度评价 硅酸盐水泥 P·Ⅰ和P·Ⅱ 普通硅酸盐水泥 P·O 矿渣硅酸盐水泥 P·S 火山灰质硅酸盐水泥 P·P 粉煤灰硅酸盐盐水泥 P·F 复合硅酸盐水泥P·C 石灰石硅酸盐水泥 P·L 4.1.1 硅酸盐水泥 定义：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成的水硬性胶凝材料，也称波特兰水泥。 当硅酸盐水泥中不掺混合材料时，称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ。 当硅酸盐水泥中混合材料掺量不超过5%时，称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。 熟料矿物组成对水泥性能的影响 熟料矿物组成对早期强度及水化热的影响：　　以下是A、B两种硅酸盐水泥熟料矿物组成百分比含量，请分析A、B两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。 某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝，试分析其原因和防治措施。该工程使用某立窑水泥厂生产的42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下： 　　　　　　　　 C3S 　61％　C2S　14％　　C3A　14％　　C4AF　11％ 国家标准GB 175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》。 ⑴ 不溶物Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%；Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。不溶物是指经盐酸处理后的残渣，再以氢氧化钠溶液处理，经盐酸中和过滤后所得的残渣经高温灼烧所剩的物质。不溶物含量高对水泥质量有不良影响。 ⑵ 烧失量Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得超过3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得超过3.5%。烧失量是用来限制石膏和混合材中杂质的，以保证水泥质量。 ⑶ 氧化镁水泥中氧化镁的含量不宜超过5.0%。如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放宽到6.0%。因氧化镁水化生成氢氧化镁，体积膨胀，而其水化速度慢，须以压蒸的方法加快其水化，方可判断其安定性。 ⑷ 三氧化硫水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。水泥中过量的三氧化硫会与铝酸三钙形成较多的钙矾石，体积膨胀，危害安定性。 ⑸ 细度硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg。水泥颗粒过粗既不利于水泥活性的发挥，又影响了其保水成浆的性能。 ⑹ 凝结时间硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6h30min。初凝为水泥加水拌合时起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝为水泥加水拌和时起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。 为使水泥混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，水泥初凝时间不能过短。当施工完成，则要求尽快硬化，具有强度，故终凝时间不能太长。 ⑺ 安定性　　用沸煮法检验必须合格。　　安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生了不均匀的体积变化，会导致水泥石膨胀开裂、翘曲，即安定性不良。安定性不良的水泥会降低建筑物质量，甚至引起严重事故。引起水泥安定性不良的原因有三个：　　①熟料中游离氧化镁过多。水泥中的氧化镁（MgO）在水泥凝结硬化后，会与水生成Mg(OH)2。该反应比过烧的氧化钙与水的反应更加缓慢，且体积膨胀，会在水泥硬化几个月后导致水泥石开裂。　　②石膏掺量过多。当石膏掺量过多时，水泥硬化后，在有水存在的情况下，它还会继续与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙（俗称钙矾石，简写成AFt），体积约增大1.5倍，引起水泥石开裂。　　③熟料中游离氧化钙过多。水泥熟料中含有游离氧化钙，其中部分过烧的氧化钙CaO在水泥凝结硬化后，会缓慢与水生成Ca(OH)2。该反应体积膨胀，使水泥石发生不均匀体积变化。因为氧化镁和三氧化硫已作定量限制，而游离氧化钙对安定性的影响不仅与其含量有关，还与水泥的煅烧温度有关，故难以定量。沸煮可加速氧化钙的熟化，故需用沸煮法检验水泥的体积安定性，测试方法可以用试饼法也可用雷氏法。 ⑼ 碱水泥中碱含量按Na2O＋0.653K2O计算值来表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。　 国家标准GB 175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》还规定： 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为废品。 凡细度、终凝时间中的任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标