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水泥工艺基本知识试题（含答案）

一、水泥生产基本原理

1.水泥的定义与分类

水泥是一种粉状水硬性胶凝材料，加水搅拌后成为塑性浆体，能在空气和水中硬化，并将砂、石等材料牢固地胶结在一起。根据国家标准GB1752007，水泥按其用途和性能可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类。

通用水泥包括硅酸盐水泥、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复合硅酸盐水泥六大品种。其中，硅酸盐水泥分为P·Ⅰ型和P·Ⅱ型，前者不掺加混合材料，后者允许掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料。

2.水泥生产工艺流程

水泥生产工艺主要包括原料破碎与预均化、生料制备、生料均化、预热分解、水泥熟料的烧成、水泥粉磨与包装等过程。现代水泥生产普遍采用新型干法生产工艺，其主要特点是以悬浮预热和预分解技术为核心，具有能耗低、产量大、质量稳定、自动化程度高等优势。

原料破碎与预均化阶段，石灰石、黏土、铁粉等原料经破碎机破碎后，进入预均化堆场进行初步均化，为后续生料制备创造条件。生料制备环节，各种原料按配比要求进入原料磨进行粉磨，制成生料粉，生料粉的细度一般控制在80μm筛余≤12%。

水泥熟料的烧成在回转窑内完成，窑内温度控制在1450℃左右，物料经历干燥、预热、分解、烧成和冷却五个阶段。烧成过程中，生料中的CaO、SiO?、Al?O?、Fe?O?等氧化物发生固相反应和液相烧结，形成以硅酸三钙(C?S)、硅酸二钙(C?S)、铝酸三钙(C?A)和铁铝酸四钙(C?AF)为主要矿物组成的水泥熟料。

熟料冷却采用篦式冷却机或筒式冷却机，快速冷却有利于提高熟料质量和改善易磨性。冷却后的熟料与适量石膏、混合材料按比例配合，进入水泥磨进行粉磨，制成水泥成品。水泥细度一般控制在80μm筛余≤5%，比表面积控制在300400m2/kg范围内。最终成品经水泥库储存、均化后，进行包装或散装出厂。

3.水泥熟料的主要矿物组成及其特性

水泥熟料主要由四种矿物组成，各矿物含量及其特性对水泥性能具有决定性影响。硅酸三钙(C?S)含量通常为50%70%，是水泥早期强度的主要来源，水化反应较快，水化热较高；硅酸二钙(C?S)含量一般为15%30%，水化速度较慢，主要贡献水泥的后期强度，水化热较低；铝酸三钙(C?A)含量控制在5%10%范围内，水化速度最快，是水泥凝结时间的主要影响因素，但水化热最高，抗硫酸盐侵蚀性能较差；铁铝酸四钙(C?AF)含量约为10%18%，水化速度介于C?S和C?S之间，对水泥的抗折强度和耐磨性有重要贡献。

4.水泥的水化硬化过程

水泥与水接触后立即发生水化反应，依次经历溶解期、诱导期、加速期、减速期和稳定期五个阶段。水化初期，水泥颗粒表面迅速溶解，Ca2?、OH?、SiO???等离子进入溶液，当离子浓度达到过饱和时，开始析出水化产物。C?S和C?S水化水化硅酸钙(CSH凝胶)和氢氧化钙(CH)，C?A水化水化铝酸钙，在有石膏存在时则钙矾石(AFt)，C?AF水化水化铁酸钙和水化铝酸钙的固溶体。

随着水化反应的进行，水化产物不断填充水泥颗粒间的空隙，形成具有一定强度的硬化体。CSH凝胶是水泥石强度的主要来源，约占水化产物体积的50%60%，呈凝胶状或纤维状形态；氢氧化钙呈六方板状晶体，约占水化产物体积的20%25%，对水泥石的碱性环境起重要作用；钙矾石呈针状或柱状晶体，在早期水化阶段形成，对水泥的早期强度有贡献。

5.水泥的主要技术指标及检测方法

水泥的技术指标主要包括强度、凝结时间、安定性、细度、标准稠度用水量等。强度是评价水泥质量的最重要指标，按GB/T176711999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》规定，水泥强度等级由3天和28天抗压强度、抗折强度确定；凝结时间采用维卡仪测定，初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于10小时；安定性采用雷氏法或试饼法检验，主要检测水泥中游离氧化钙、氧化镁和三氧化硫含量是否超标；细度采用负压筛析法或比表面积法测定，直接影响水泥的水化速度和强度发展；标准稠度用水量是指水泥净浆达到标准稠度时所需的拌和水量，反映水泥需水性的大小。

水泥生产过程中，质量控制贯穿于原料进厂、生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨等各个环节，通过化学分析、物理检验等手段对原料、半成品、成品进行严格检测，确保产品质量符合国家标准要求。现代水泥企业普遍采用X射线荧光分析仪、激光粒度分析仪等先进检测设备，实现了生产过程的实时监控和自动化控制，有效提高了产品质量的稳定性和一致性。