水泥工艺学2011水泥工艺学082011章节

8 掺混合材的水泥,8.1 混合材的种类及作用 8.2矿渣硅酸盐水泥 8.3火山灰硅酸盐水泥 8.4粉煤灰硅酸盐水泥 8.5复合硅酸盐水泥 8.6石灰石硅酸盐水泥,8.1混合材料的种类及作用 1.定义: 是指在粉磨水泥时与熟料、石膏一起加入磨内用以提高水泥产量、改善水泥性能，调节水泥标号的矿物质材料。,2.种类及作用 (1)种类 来源: 天然混合材料和人工混合材料(主要是工业废渣)， 混合材料的性质及其水化过程中所起的作用: 活性混合材料和非活性混合材料,活性混合材料:,指具有火山灰性或潜在的水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质。,火山灰性:指一种材料磨成细粉，单独不具有水硬性，但在常温下与石灰一起和水后能形成具有水硬性化合物性能。,潜在水硬性:指材料单独存在时基本无水硬性，但在某些激发剂(如石灰、熟料、石膏等)的激发作用下，可呈现水硬性。,人工: 潜在水硬性类 粒化高炉矿渣、化铁炉渣 精炼铬铁渣、增钙液态渣等 火山灰性类 烧页岩、烧黏土、煅烧后的煤矸石、煤渣、硅质渣、粉煤灰、沸腾炉渣等,天然: 火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅藻土、硅藻石、蛋白石等,活性指标不符合要求的粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰性混合材料； 人工:粒化高炉钛矿渣、块状矿渣、铜渣等 天然:砂岩、石灰石等,非活性混合材料: 指在水泥中主要起填充作用而又不损害水泥性能的矿物质材料，即活性指标不符合要求的材料，或者是无潜在水硬性、火山灰性的一类材料。,(2).掺混合材料的作用 提高水泥产量，降低水泥生产成本，节约能源，达到提高经济效益的目的； 有利于改善水泥的性能，如改善水泥安定性、提高混凝土的抗蚀能力、降低水泥水化热； 调节水泥标号，生产多品种水泥，以便合理使用水泥，满足各项建设工程的需要； 利用工业废渣，减少环境污染，实现水泥工业生态化。,3. 粒化高炉矿渣 (1)形成： 高炉冶炼生铁时所得以硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷粒化后的产品。,(2)组成： 化学成分：CaO SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 硫化物 (CaO，SiO2，Al2O3之和90%，其中Al2O312%，CaO40%的活性较好),(3)矿渣的活性：,影响矿渣活性的因素 化学成分：活性组分主要指：CaO Al2O3 MgO 玻璃体的含量：越高越好,常用矿渣的活性激发剂 碱性激发剂。 石灰，熟料。原因能产生Ca(OH)2 硫酸盐激发剂。 石膏，工业副产石膏。原因能产生CaSO4,（3）质量评定： 主要用化学成分分析法： K(CaO)+(MgO)+(Al2O3)(SiO2)+(MnO)+(TiO2) K为质量系数，其值越大，矿渣活性越高。,4.火山灰质混合材料 （1）种类 天然: 火山灰、凝灰岩、沸石岩、浮石、硅藻土、硅藻石、蛋白石 人工: 烧页岩、烧黏土、煤矸石、煤渣、硅质渣,（2）组成 火山灰质混合材料的化学成分以SiO2、A12O3为主，其含量占70左右，而CaO含量较低，其矿物组成随其成因变化较大。,（3）活性 火山灰质混合材料的活性即火山灰性， 评定方法: 化学方法， 物理方法。 化学方法: 即火山灰性试验，依据GBT 28471996的方法。 物理方法: 即强度对比法，是利用掺30 %火山灰质混合材料水泥做胶砂28d抗压强度与硅酸盐水泥28d抗压强度之比值R来评定( R62) 。,5.粉煤灰质混合材料 （1）产出：从煤粉炉烟道气体中收集的粉尘 （2）成分：以SiO2,Al2O3为主，另有少量Fe2O3,CaO等 （3）活性： 化学成分 玻璃体含量 烧失量 细度,8.2矿渣硅酸盐水泥,1.定义 凡由硅酸盐水泥熟料和20%70%粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。代号：P·S,2. 生产过程 粒化高炉矿渣(或其他替代的混合材料)烘干后，与硅酸盐水泥熟料、适量石膏按一定比例送人水泥磨内共同粉磨。,3.水化和硬化 矿渣水泥的水化硬化过程较硅酸盐水泥复杂。其水化硬化除取决于水泥熟料的水化硬化外，还取决于矿渣的活性、掺量、水化作用。,采用湿热处理可以在很大程度上加速矿渣水泥的硬化速度；矿渣活性越高，颗粒越细，掺量越少，水化硬化就越快。,4.性能和用途 性能: （1）对硫酸盐类侵蚀的抵抗能力及抗水性较好； （2）耐热性较好； （3）水化热较低； （4）在蒸汽养护中强度发展较快； （5）在潮湿环境中后期强度增进率较大； （6）早强较低，凝结较慢，在低温环境下尤甚； （7）抗冻性较差； （8）干缩性较大，有泌水现象。,用途: （1）地下、水中和海水中工程，以及经常受高水压的工程； （2）大体积混凝土工程； （3）蒸汽养护的工程； （4）一般地上工程，可用于不常受冻融交替作用的受冻工程。,8.3火山灰硅酸盐水泥 1.定义: 由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 代号PP 混合材料掺加量:2050,2.水化硬化过程 水化产物和水化速度往往由于混合材料的种类、性质、掺量及熟料质量的不同和硬化环境的差异而不同。火山灰水泥水化硬化形成的水泥硬化体同硅酸盐水泥相比，内表面积增大，微小孔隙增多。,3.性能和用途 性能: (1) 泌水率低，保水性好 (2) 水化热小，而耐腐蚀性好 (3) 需水量大，干缩性大，抗冻性差 (4) 早期强度低，但后期强度较高甚至可以赶上或超过硅酸盐 水泥,用途: (1) 适用地下、水中工程或经常受较高水压作用的工程，尤其是需要抗渗性、抗淡水、抗硫酸盐侵蚀的工程中； (2) 适宜于进行水蒸气养护、生产的混凝土构制件； (3) 适用于大体积的混凝土工程；可同普通水泥一样用于一般地面建筑工程。 但应该注意，火山灰水泥不适用于早期强度要求较高的工程，也不适合冻融交替的工程及长期干燥和高温的地方。,8.4粉煤灰硅酸盐水泥 1.定义： 凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。粉煤灰掺量为20%40%。代号：P·F,2.水化硬化 水化产物Ca(OH)2含量较少，且水化产物大部分为凝胶相，CSH胶凝中CS比较低。,3.性能 (1)需水量少，和易性好 (2)干缩小，抗裂性好 (3)水化热低 (4)耐腐蚀性好 (5)早期强度低，后期强度增进率大,4.用途 可用于一般的工业和民用建筑，尤其适用于大体积和水利工程的混凝土以及地下、海港工程等，但不适用于早期强度要求高的工程、受冻工程、有水位升降的混凝土工程以及有抗碳化要求的工程等。,8.5复合硅酸盐水泥,1.定义： 凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 混合材料总掺量大于15%，不超过50%。 允许用不超过8%的窑灰代替 代号：P·C 与普通水泥的区别：混合材须15% 与矿渣、粉煤灰、火山灰质水泥的区别： （1）必须掺两种或两种以上的混合材料 （2）扩大了混合材的品种,2.生产复合水泥应注意的问题 (1)选择性能优势可互补的复合材料并确定适宜掺量 (2)控制合适的粉磨细度 (3)当混合材料掺量较高时可掺人一定量的外加剂,3.性能特点与应用 性能: 与所用复掺混合材料的品种和数量有关。可以通过混合材料的相互搭配并调整掺加量予以改善 如果选择混合材料及掺量适宜，可以消除或缓解火山灰水泥需水量和干缩性大、矿渣水泥和粉煤灰水泥早期强度低等弱点，使其各项性能达到或接近普通水泥的性能。复合水泥建筑性能良好。 应用: 可广泛应用于工业和民用建筑工程中。,8.6石灰石硅酸盐水泥,1.定义: 石灰石硅酸盐水泥系由硅酸盐水泥熟料和石灰石、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，其中石灰石掺加量按质量百分比计为1025%。 代号为PL。,2.生产中应注意的问题 (1)石灰石的掺量 (2)水泥粉磨细度,3.性能与应用 性能: 和易性好，离析水量少，需水量少，抗渗性、抗冻性、抗硫酸盐性能好等优点。 但石灰石硅酸盐水泥的胶砂和混凝土干缩率均略大于普通水泥，随着石灰石掺量增加，后期强度较低。 应用: 适用于各种建筑工程中(同等级强度普通水泥)。,8.7提高掺混合材硅酸盐水泥早期强度的措施,1.适当提高熟料中C3S和C3A含量,2.控制混合材的质量和掺入量,3.提高水泥的粉磨细度,4.适当增加石膏的掺入量,5.加入早强剂或减水剂,