第十章-特性水泥和專用水泥課件

第十章特性水泥和專用水泥本章學習要點

本章要求了解特種水泥的概念和分類，掌握每類特種水泥的概念、分類、技術指標、生產(chǎn)工藝、主要特性礦物的水化硬化性能、突出特性和主要用途等。特別是掌握硫鋁酸鹽、氟鋁酸鹽、鐵鋁酸鹽、鋁酸鹽礦物的水化硬化膠凝性能。10.1概述

特性水泥和專用水泥統(tǒng)稱為特種水泥，也即指通用水泥以外的水泥。目前我國已研制開發(fā)了70多種特種水泥。

10.1.1特種水泥的分類

1、按特種水泥所含礦物分類特種水泥通常可分成六大系列產(chǎn)品，它們是：硅酸鹽水泥系列（除通用水泥外）、鋁酸鹽水泥系列、硫鋁酸鹽水泥系列、鐵鋁酸鹽水泥系列、氟鋁酸鹽水泥系列、其他（包括無熟料、少熟料）水泥系列。2、特種水泥的功能或用途分類①快硬高強水泥②水工水泥③油井水泥④裝飾水泥⑤膨脹和自應力水泥⑥其他10.1.2特種水泥的生產(chǎn)狀況

目前我國特種水泥生產(chǎn)年產(chǎn)量低，僅占全國水泥總產(chǎn)量的2﹪以下，與發(fā)達國家7﹪～9﹪的生產(chǎn)規(guī)模相比有相當?shù)牟罹唷?0.2快硬水泥10.2.1快硬硅酸鹽水泥1、快硬硅酸鹽水泥技術要求

①氧化鎂含量：≤5.0％

②三氧化硫含量：≤4％

③水泥細度：篩余≤10%

④凝結時間：初凝≥45min，終凝≤10h

⑤安定性：合格⑥強度：不得低于標準規(guī)定值

2、快硬硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝

（1）設計合理的礦物組成。（2）適當提高水泥的比表面積。（3）適當增加石膏的含量。

3、快硬硅酸鹽水泥性能與用途快硬硅酸鹽水泥早期強度高，1d抗壓強度為28d的30%～35%，后期強度呈持續(xù)增長趨勢；其凝結時間正常，一般初凝時間為2～3h；水泥的水化熱較高，早期干縮率亦較大。

主要用于搶修工程、軍事工程、預應力混凝土制件。10.2.2快硬硫鋁酸鹽水泥

以適當成分的生料，經(jīng)煅燒所得以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的熟料，加入適量石膏和0～10%的石灰石，磨細制成的早期強度高的水硬性膠凝材料，稱為快硬硫鋁酸鹽水泥，代號R·SAC?？煊擦蜾X酸鹽水泥的標號以3d抗壓強度表示，分425、525、625、725四個標號。1、快硬硫鋁酸鹽水泥技術指標

◆比表面積比表面積不得低于350m2/kg。◆凝結時間初凝不得早于25min。終凝不遲于3h?！魪姸雀鼾g期強度不得低于國家標準值

2、快硬硫鋁酸鹽水泥生產(chǎn)工藝◆原料鋁質原料（礬土）、石灰質原料（石灰石）和石膏。要求石灰石中CaO＞52%。MgO＜1.5%；礬土中Al2O350%～65%，SiO2＜25%；二水石膏SO3＞38%，MgO＜3%，也可以使用相應質量的無水石膏。

◆熟料的組成與率值熟料礦物以無水硫鋁酸鈣3（CaO·Al2O3）·CaSO4（簡寫為C4A3）和硅酸二鈣β-C2S為主，還有少量的CaSO4、鈣鈦礦（CT）和含鐵相等。熟料的化學組成大致為CaO40%～44%，Al2O318%～22%，SiO28%～12%，F(xiàn)e2O36%～10%，SO312%～16%，其相應的礦物組成一般是C4A336%～44%，β-C2S23%～34%，C2F10%～27%，CaSO44%～17%?！綮褵?/p>

生產(chǎn)C4A3—β-C2S型水泥熟料，一般采用干法回轉窯生產(chǎn)，也可以用立窯生產(chǎn)。生料細度控制在0.080mm方孔篩篩余＜10%。熟料煅燒溫度為1250～1350℃，不宜超過1400℃，否則CaSO4分解，C4A3也分解?！羲?/p>

C4A3和石膏形成鈣礬石和Al（OH）3凝膠，石膏量少時，后來生成低硫型硫鋁酸鈣。由于較低溫度形成的C2S水化較快，生成C-S-H凝膠，而AH3和C-S-H凝膠填充在水化硫鋁酸鈣之間，加固和致密水泥石的結構，故水泥早期強度高。改變水泥中石膏的摻入量，可以制得快硬不收縮、微膨脹、膨脹和自應力水泥。3、快硬硫鋁酸鹽水泥性能和用途

C4A3—β-C2S型水泥的初凝時間0.5～1h，終凝時間1～1.5h；長期強度穩(wěn)定，并有所增長。低溫性能較好，氣溫在-5℃以上時，不必采取任何特殊措施，就可以正常施工?？捎糜诰o急搶修工程，如接縫、堵漏、錨噴、搶修飛機跑道、公路等，適合于冬季施工工程、地下工程、配制膨脹水泥和自應力水泥以及玻璃纖維砂漿等，但不適應于在100℃以上環(huán)境下使用。10.2.3快硬氟鋁酸鹽水泥

以礬土、石灰石、螢石（或再加石膏）經(jīng)配料煅燒得到的以氟鋁酸鈣（C11A7·CaF2）為主要礦物的熟料，再與石膏一起磨細而成的水泥為快硬氟鋁酸鹽水泥。1、快硬氟鋁酸鹽水泥礦物組成

主要礦物為氟鋁酸鈣、阿利特、貝利特和鐵鋁酸鈣固溶體。

2、快硬氟鋁酸鹽水泥配料先設計水泥熟料的礦物組成，然后計算出熟料的化學成分，再用試配法進行配料。

3、快硬氟鋁酸鹽水泥生產(chǎn)工藝

燒成溫度一般控制在1250～1350℃，火焰溫度控制在1350～1400℃，溫度過高，易結大塊，易結圈；溫度過低，容易產(chǎn)生生燒。熟料要求急冷。水泥粉磨細度要求較高，一般比表面積控制在500～600m2/kg。

4、快硬氟鋁酸鹽水泥性能與用途快硬氟鋁酸鹽水泥凝結很快，硬化很快?？煊卜X酸鹽水泥可用于搶修工程，用作噴錨用的噴射水泥。由于其水化產(chǎn)物鈣礬石在高溫迅速脫水分解，它可用作鑄造業(yè)用的型砂水泥。

10.2.4快硬鐵鋁酸鹽水泥

以適當成分的生料，經(jīng)煅燒所得以鐵相、無水硫鋁酸鈣和硅酸鈣為主要礦物的熟料，加入適量石灰石和石膏，磨細制成的早期強度高的水硬性膠凝材料。1、快硬鐵鋁酸鹽水泥技術要求

比表面積、凝結時間、游離氧化鈣符合表12.6的規(guī)定。

項目技術要求比表面積（m2/kg）不小于380凝結時間（min）初凝不早于25終凝不遲于180游離氧化鈣（%）

不大于0.4

2、快硬鐵鋁酸鹽水泥生產(chǎn)工藝

（1）熟料的化學成分及礦物組成主要化學成分分為CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2、SO3，主要礦物為C4A3、β-C2S、C4AF。（2）原料、燃料配料采用三組分配料：石灰石、鐵礬土、石膏。（3）煅燒煅燒設備為回轉窯。燒成溫度一般為1250～1350℃，。（4）粉磨在水泥粉磨過程中，比表面積應控制在350m2/kg以上，一般為350～400m2/kg的范圍。

3、快硬鐵鋁酸鹽水泥的特性和用途

（1）早強高強

（2）抗凍性（3）耐蝕性能好

（4）高抗?jié)B性能快硬鐵鋁酸鹽水泥適合于冬季施工工程、搶修工程、配制噴射混凝土及生產(chǎn)預制構件等。10.3抗硫酸鹽水泥

凡以適當成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量的石膏，磨細制成的具有抵抗硫酸根離子侵蝕的水硬性膠凝材料，稱為抗硫酸鹽硅酸鹽水泥，簡稱抗硫酸鹽水泥。按其抗硫酸鹽侵蝕分為中抗硫酸鹽水泥和高抗硫酸鹽水泥兩類。

抗硫酸鹽水泥的技術要求

中抗硫酸鹽水泥、高抗硫酸鹽水泥的標號均有兩種，分為425、525兩個標號。各標號水泥的各齡期強度不低于下表中的所列數(shù)據(jù)。水泥標號抗壓強度（MPa）抗折強度（MPa）3d28d3d28d42516.042.53.56.552522.052.54.07.0抗硫酸鹽水泥的生產(chǎn)技術

抗硫酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝基本上與硅酸鹽水泥生產(chǎn)相似，不同之處在于熟料礦物有所區(qū)別。對于抗硫酸鹽水泥熟料，由于KH值低、n值高、p值也較低，所以熟料的形成熱較硅酸鹽水泥熟料低，易于燒成。對于回轉窯的窯皮維護不利，應加強穩(wěn)定熱工制度、嚴格控制熟料的結粒情況；對于立窯來講，應加強熟料燒成控制，淺暗火操作，快燒快冷，減少中間結大塊，提高立窯煅燒能力?？沽蛩猁}水泥的性能與主要用途

抗硫酸鹽侵蝕性能好。中抗硫水泥可以抵御SO42-離子濃度2500㎎/L的純硫酸鹽溶液的腐蝕，高抗硫水泥可以抵御SO42-離子濃度8000㎎/的腐蝕，最高可抗SO42-離子濃度（1～2）×104㎎/L。

主要用于受硫酸鹽侵蝕的海港、水利、地下、隧道、引水、道路和橋梁基礎等工程。

10.4裝飾水泥

裝飾水泥指白色水泥和彩色水泥。裝飾水泥主要用于建筑裝飾工程，可配制成彩色灰漿或制造各種彩色和白色混凝土，如水磨石、斬假石等。白色和彩色水泥與其他天然的和人造的裝飾材料相比，具有使用方便、價格較低廉、耐久性好等優(yōu)點。

10.4.1白色水泥

凡以適當成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分，氧化鐵含量少的熟料，加入適量的石膏，磨細制成的水硬性膠凝材料稱為白色硅酸鹽水泥（簡稱白色水泥）。白色硅酸鹽水泥的白度與產(chǎn)品等級劃分如表白水泥等級白度標號級別白度﹪）優(yōu)等品特級86﹪625、525

一級品一級二級84﹪80﹪525、425525、425

合格品二級三級80﹪75﹪325425、32510.4.2彩色水泥

彩色水泥的生產(chǎn)方法有兩種：一種是直燒制法，在水泥生料中摻入適量著色物質，煅燒成彩色熟料，然后磨制成彩色硅酸鹽水泥。彩色水泥熟料顏色的深淺隨著著色劑的摻量而變。另一種混合法制造彩色水泥，它是在白水泥中或硅酸鹽水泥中摻入適量的著色物質，粉磨成彩色水泥。所用著色劑要求對光和大氣的耐侯性好，不溶于水，并能耐堿，對水泥石不起破壞作用，也不能使水泥的強度顯著下降。10.5道路水泥

凡由道路硅酸鹽水泥熟料，0～10﹪活性材料和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥，（簡稱道路水泥）水泥粉磨時允許加入不損害水泥性能的助磨劑,其加入量不得超過水泥質量的1%。

10.5.1道路水泥的技術要求

標號分為425、525、625三個標號，各標號齡期不得低于表

水泥標號抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)3d28d3d28d42522.042.54.07.052527.052.55.07.562532.062.55.58.510.5.2道路水泥的生產(chǎn)技術

生產(chǎn)道路水泥主要是通過改變水泥熟料的礦物組成、粉磨細度、石膏加入量及外摻劑來達到。與普通水泥熟料相比，一般適當提高C3S、C4AF含量。水泥的耐磨性與水泥的抗壓強度有較好的相關性，因此提高水泥熟料中的C3S含量，可以提高水泥的強度。C4AF的脆性小，體積收縮小，提高C4AF的含量，對提高水泥的抗折強度及耐磨性有利。

在煅燒方面，道路水泥可以采用回轉窯煅燒，也可以在立窯上煅燒。10.5.3道路水泥的性能和用途

性能主要有以下特點①耐磨性好②強度高

③干縮性小

④水化熱低，耐久性好道路水泥最適宜各類混凝土路面工程，使用于耐磨、抗干縮等性能要求較高的其他工程。

10.6油井水泥

概述

我國油井水泥分為A、B、C、D、E、F、G、H、J九個級別，包括普通型、中等抗硫酸鹽型和高抗硫酸鹽型三類。（1）A、B、C、D、E、F級油井水泥是由水硬性硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，加入適量的石膏和助磨劑，磨細制成的產(chǎn)品。在粉磨混合D、E、F級水泥的過程中，允許摻加適量的促凝劑。（2）G、H級油井水泥是有水硬性硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，加入適量的石膏和水，磨細制成的產(chǎn)品，在混磨與混合過程中，不允許摻加任何其他外加劑。（3）J級油井水泥由水硬性硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，加入適量的硅質材料和石膏，磨細制成的產(chǎn)品。

油井水泥的使用范圍（1）A級油井水泥無特殊性能要求時，適應于自地面至1830m井深的注水泥。僅有普通型。（2）B級油井水泥適用于自地面至1830m井深的注水泥。分為中抗硫酸型和高抗硫酸鹽型兩種。(3）C級油井水泥要求具有高早強度，適應于自地面至1830m井深的注水泥。分為普通型、中抗硫酸鹽型和高抗硫酸鹽型三種。（4）D級油井水泥適用于中溫中壓條件的1830-3050m井深水泥。分為中抗硫酸鹽型和高抗硫酸鹽型。（5）E級油井水泥適用于高溫高壓條件的3050-4270m井深的注水泥。分為中抗硫酸鹽型和高抗硫酸鹽型。

（6）F級油井水泥適用于高溫高壓條件的3050-4880m井深的注水泥。分為中抗硫酸鹽型和高抗硫酸鹽型。（7）G級油井水泥是一種基本油井水泥。適用于自地面至2440m井深的注水泥。分為中抗硫酸鹽型和高抗硫酸鹽型。與促凝劑或緩凝劑一起使用，能適用于較大的井深和溫度范圍。

（8）H級油井水泥是一種基本水泥。適用與自地面至2440m井深的注水泥，分為中抗硫酸鹽型和高抗硫酸鹽型。與促凝劑或緩凝劑一起使用能適應于較大的井深和溫度范圍。（9）J級油井水泥緩凝劑一起使用，能適應與較大的井深和溫度范圍。適用于超高溫高壓條件下的3660～4880m井深的注水泥。與促凝劑或緩凝劑一起使用能適應于較大的井深和溫度范圍。10.7其他特種水泥

10.7.1砌筑水泥

凡由活性混合材料或水硬性工業(yè)廢渣，加入少量的硅酸鹽水泥熟料和石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為砌筑水泥。

10.7.2耐酸水泥

凡由耐酸填料（一般采用石英巖、熔融輝綠巖或陶瓷碎片）和硬化硅酸鈉（水玻璃），按適當比例配合，共同磨細或分別磨細后混合均勻制成的具有抗酸腐蝕性能的化學硬化型膠凝材料。使用時加適量硅酸鈉液體拌合，制備耐酸砂漿或混凝土。

10.7.3耐高溫水泥

耐高溫水泥與耐火集料配制的耐火混凝土廣泛用于石油、冶金、化工、電力及建材工業(yè)的各種窯爐上。中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥

中熱硅酸鹽水泥和