水泥

一、内容提要：本讲主要是讲解硅酸盐水泥的技术要求、硅酸盐水泥熟料的组成，硅酸盐水泥的水化和硬化，硅酸盐水泥的性能，以及其它一些掺混合材的水泥和特种水泥。

二、本讲的重点与难点是：硅酸盐水泥的技术要求、性能、以及水化和硬化问题。

三、 内容讲解：

1、 概述：我们先讲一些基本概念

水泥：呈粉末状，与水拌和后，经过物理化学过程能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将砂石等散状材料胶结成整体，所以水泥是一种良好的矿物胶凝材料，就硬化条件而言，水泥浆体不但能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化，保持并继续增长其强度，故水泥属于水硬性胶凝材料。水硬性是指材料磨成细粉加水拌和成浆后，能在潮湿空气和水中硬化并形成稳定化合物的性能。这个我们在上一讲中已讲过。

水泥的分类：水泥是最重要的建筑材料之一，随着基本建设发展，水泥品种越来越多，按照化学成分，水泥可以分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等系列，其中以硅酸盐水泥应用最广。本节主要介绍硅酸盐水泥。

硅酸盐水泥：凡是以适当成分的生料，经过破碎、煅烧至部分熔融，形成以硅酸钙为主要成分的熟料，加入一定量的混合材料和适量的石膏，磨细而成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥这一名称，在我国既是个品种的水泥，又代表着一种水泥的类型。世界上许多国家把硅酸盐水泥也称作波特兰水泥。用硅酸盐水泥熟料，掺加不同类型的混合材料和适量石膏磨细制成的水泥，则在硅酸盐水泥前面冠以混合材料的名称作为这一水泥品种的名称。如粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥以及含有少量混合材料的普通硅酸盐水泥等，这几种水泥统称硅酸盐水泥。

硅酸盐水泥包括六大品种：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）、矿渣硅酸盐水泥（称矿渣水泥P·S）、粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥P·F）、火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥P·P）和复合硅酸盐水泥（简称复合水泥）。另外，还有具有一些功能要求的特殊硅酸盐水泥，如白色硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥等。

根据国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GBl75—1999）的规定：

硅酸盐水泥：是指凡由硅酸盐水泥熟料，再掺入（0～5）%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥又分为两种类型：不掺混合材料的硅酸盐水泥称为I型硅酸盐水泥，代号为P·I;在硅酸盐水泥粉磨时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的硅酸盐水泥称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号为P·Ⅱ。

普通硅酸盐水泥：是指凡由硅酸盐水泥熟料，再加入（6～15）%混合材料及适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料，代号为P·O。混合材料中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替。

由于普通硅酸盐水泥中混合材料掺量少，故其性能与硅酸盐水泥接近，为此，本节对硅酸盐水泥讨论的问题，也适用于普通硅酸盐水泥。下面我们说一下水泥的生产。

1.1水泥的生产

硅酸盐水泥的生产主要经过三个阶段：即生料制备、熟料煅烧与水泥粉磨，简称二磨一烧。

生料制备：主要是将石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例混合、磨细，并调配为成分合适、质量均匀的生料;

熟料煅烧：是将配制好的生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得到的以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料;

水泥粉磨：是将水泥熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料等共同磨细，制成水泥。

上述过程中的关键是配料和煅烧，其目的是将含钙的石灰石与含硅、铝的粘土及铁矿粉按要求比例配制成的生料经煅烧使之化合生成所需要的硅酸盐熟料矿物。

生产硅酸盐水泥的主要原料有石灰石质原料（钙质原料）和粘土质原料（硅质原料）。凡是以碳酸钙为主要成分的原料统称为石灰石质原料。常用的石灰石质原料有石灰石、泥

灰岩、白垩、贝壳等。我国大部分水泥厂使用的石灰石质原料是石灰石。粘土质原料是水泥熟料中二氧化硅、氧化铝成分的主要来源。天然粘土质原料有黄土、粘土、泥岩、砂岩及河泥等。

水泥的生产方法：按照生料制备方法的不同，有干法和湿法两种。将原料同时烘干与粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，然后喂人干法窑内煅烧成熟料，称为干法生产;将原料加水粉磨成生料浆后喂入湿法回转窑煅烧成熟料，则称为湿法生产。水泥煅烧过程在窑内进行，水泥窑型有回转窑、立窑两种。前者产量大，质量稳定，但投资较大。尽管水泥煅烧设备各异，但生料在室内都要经历干燥、预热、分解、烧成和冷却五个阶段，才能形成熟料。其中烧成带的反应是煅烧水泥的技术关键。