发布时间 : 星期三 文章水泥工艺学知识点 - 图文更新完毕开始阅读
填空题：
1. 硅酸盐水泥的强度主要是由氢氧化钙、水化硅酸钙凝胶、钙矾石三种水化产物提供的。
2. 硅酸盐水泥的技术要求有凝结时间、安定性、强度、细度、不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、碱含量、氯离子九项。
3. 水泥按其用途和性能分为通用水泥、专用水泥、特性水泥等三类。而通用水泥又可分为：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
4. 硅酸盐水泥熟料主要由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四种氧化物组成，通常在熟料中占95%以上。 5. 硅酸盐水泥生产的主要工艺过程为：生料制备、熟料的煅烧以及水泥的粉磨与包装，简称二磨一烧。 6. 现代生产的硅酸盐水泥熟料中，四种主要氧化物的波动范围：CaO：62~67%；SiO2:20~24%；Al2O3：4~7%；Fe2O3:2.5~6% 7. 硅酸盐水泥熟料中的C3S、C2S称为硅酸盐矿物，占熟料质量的75%左右，C3A、C4AF称为熔剂矿物，占熟料质量的22%左右。
8. 四种主要矿物中C3A 含量高时水泥出现急凝。
9. C3S凝结时间正常，水化较快，放热较多，早期强度高且后期强度增长率较大。28d强度可达1年强度的70~80%，
其28d强度和1年强度在四种矿物中均最高，但C3S的水化热较高，抗水性较差。
10. 贝利特水化热较小，抗水性较好，因而对大体积工程或处于侵蚀性大的工程用水泥，适当提高贝利特含量，降低阿
利特含量是有利的。
11. 铝酸三钙水化迅速，放热多，凝结块，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。铝酸三钙水化很快，它的强度3天内
就大部分发挥出来，故早期强度较高，但绝对值不高，以后几乎不再增长，甚至倒缩。
12. 铁铝酸四钙的水化速度在早期介于铝酸三钙和硅酸三钙之间，但随后的发展不如硅酸三钙。早期强度类似于铝酸三
钙，而后期强度还能不断增长，类似于硅酸二钙。才利特矿的抗冲击性能和抗硫酸性能较好，水化热较铝酸三钙低。在制造抗硫酸盐水泥或大体积工程用水泥时，适当提高才利特的含量是有利的。
13. 当黏土中氧化硅含量不足时，可用高硅原料如砂岩、沙子等进行校正；当黏土中氧化铝含量偏低时，可掺入高铝原料如煤渣、粉煤灰、煤矸石等。氧化铁含量不够时，应掺加氧化铁含量大于40%的铁质校正原料。常用的有低品位铁矿石、铁尾矿以及硫铁矿渣。
14. 硅酸盐水泥熟料煅烧过程：1、干燥与脱水；2、碳酸盐分解；3、固相反应；4、熟料的烧结；5、熟料的冷却 15. 熟料冷却的目的：回收熟料带走的热量，预热二次空气，提高窑的热效率；迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性；降低熟料温度，便于熟练的运输、贮存和粉磨。
16. 加入氟化钙的作用：促进碳酸盐的分解过程；加速碱性长石、云母的分解过程；加强碱的氧化物的挥发；促进结晶
氧化硅的Si-O键的断裂，有利于固相反应等。
17. 进入熟料中的硫，包括原、燃料带入的硫以及作为矿化剂外加石膏带入的硫，对熟料的形成有强化作用。一方面能
降低熟料形成时液相的粘度，增加液相数量，有利于C3S的形成；另一方面，可以形成2C2S?CaSO4与熟料矿物无水硫铝酸钙4CaO?Al2O3?SO3.
18. 最常用的复合矿化剂是：氟化钙和石膏。
19. 由于碱的熔点较低，当原、燃料中含有较高的碱时，则碱循环富积到一定程度，就会引起氯化碱和硫酸碱等化合物
粘附在最低二级旋风预热器卸料椎体或桶壁内，形成结皮，严重时会堵塞卸料管，影响窑的正常生产。 20. 水泥使用时会有三种体积变化，即 化学减缩 、 湿胀干缩 、 碳化收缩 。
21. 袋装水泥每袋净重 50 Kg，且不得少于标志重量的 98% ，随机抽取20袋，水泥总重量不得少于1000Kg。 22. 窑外分解窑熟料中f—CaO含量的控制指标是 ≤1.5% 。
23. 窑外分解窑入窑碳酸盐分解率一般为 85~95%，入窑物料的煅烧经历了小部分的碳酸钙的分解、放热反应、熟料烧结和冷却四个过程。
24. 国家标准GB-748-83规定，抗硫酸盐硅酸盐水泥熟料中的C3A、C3S含量分别不得超过5%、50%的数值，而
C3A+C4AF的含量应在22%以下。
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25. 水泥的三个特性是指可塑性、胶结性、水硬性。
26. 有石膏存在时水泥的初凝时间由 C3S 矿物决定，此时水泥凝结时间矿物是 正常 。
27. 熟料中CaO的存在形式有三种：欠烧-CaO、一次性f-CaO、二次性f-CaO，其中 一次性f-CaO 对水泥安定性有
影响。
28. 对水泥耐久性有害的环境介质主要有：淡水、酸和酸性水、硫酸盐溶液和碱溶液。
29. 影响水泥水化速度的因素：（1）熟料矿物组成。（2）水泥细度。（3）水灰比。（4）温度和外加剂。 30. 在预分解窑系统中回转窑的五大功能：1、燃料燃烧功能；2、热交换功能；3、化学反应功能；4、物料输送功能；
5、降解利用废弃物功能。
急速冷却的熟练凝结正常，而慢冷的熟料常会出现快凝现象。原因在于缓慢凝结条件下，能使铝酸三钙充分析晶，水化速度较快的缘故。
假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。假凝现象与很多因素有关，除熟练中C3A含量偏高、石膏掺量较多条件外，一般认为主要还由于水泥在粉磨时受到高温，使较多二水石膏脱水成半水石膏的缘故。当水泥调水后，半水石膏迅速溶于水，溶解度也大，部分又重新水化为二水石膏析出，形成针状结晶网状构造，从而引起浆体固化。 假凝现象在掺有混合材的水泥中更少产生。实际生产中，为防止所掺的二水石膏脱水，在水泥粉磨时常采用必要的降温措施。将水泥适当存放一段时间，或者在制备混凝土时延长搅拌时间等，也可能消除假凝现象的产生。
判断题（正确的打“√”错误的打“×”）
1. 水泥石的孔隙率是影响水泥耐久性的主要因素。 （√ ） 2. 水泥的性能包括物理性能和建筑性能。 （× ） 3. 水泥属无机胶凝材料中的水硬性胶凝材料，水泥拌水后只能在水中凝结硬化。 （× ） 4. 水泥出厂后凡不溶物、烧失量、氧化镁、三氧化硫、氯离子、凝结时间、安定性和强度中任一项不符合国家标准规
定，均为不合格品。 （√ ） 5. 水泥的耐久性主要决定于水化产物中氢氧化钙的含量。 （√ ） 6. 熟料石灰饱和系数越高，熟料质量越好，在生产中应尽可能提高熟料的石灰饱和系数。 （× ） 7. 在矿渣硅酸盐水泥的技术要求中有：水泥中MgO的含量不得超过5% ，SO3含量不得大于4.0% （× ） 8. 某厂生产一编号的水泥各龄期的强度都符合国家标准对该标号水泥所规定的指标，但富裕强度不够，也可算是合格
产品。 （ √ ） 9. 快凝和假凝这两种不正常的凝结现象，主要是由于水泥中石膏掺量过多或过少造成的。 （× ） 10. 生料越细，煅烧越易进行，所以生料越细越好。 （× ） 11. 入磨物料温度过高，会造成石膏脱水，影响水泥质量。 （× ） 12. KH越高，C3S的含量多，水泥强度高。（ × ）
13. 熟料粉化主要是因冷却速度慢?-C2S 转化 r-C2S体积膨胀造成的。 （ √ ） 14. 水泥中碱、氧化镁等都是有害的成分。 （ × ） 15. 水泥结大块主要是液相多。 （ √ ） 16. C3S形成的条件是有一定的液相。 （√ ） 17. 慢冷的熟料易磨性好。 （× ） 18. 生料越细，碳酸钙的分解速度就快。 （√） 19. 水泥的性能包括物理性能和化学性能。 （ √） 20. 水泥的耐蚀性主要决定于水化产物中氢氧化钙的含量。 （ √ ） 21. 石灰石破碎级数越多越好。 （ × ）
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22. 固相反应生成的矿物C2S、C3A、C4AF。 （√ ）
23. 制备水泥时，掺的石膏起缓凝作用。 （ √ ） 24. 慢冷的熟料制水泥易出现假凝。（ × ）
25. 制备生料时掺的石膏起矿化剂的作用。 （ √ ） 26. 磨机温度高水泥易出现快凝。（× ）
27. P值增大，液相粘度越小，C3S易形成。 （ × ） 28. 石膏掺量多时，水泥安定性不良。（√ ） 29. 开路系统比闭路系统的产量高。（ × ）
30. 一般包装水泥存放期不宜超过3个月。 （ √ ） 31. C3S含量高，易磨性差。（ × ）
32. 熟料石灰饱和系数越高，熟料质量越好，在生产中应尽可能提高熟料的石灰饱和系数。（ × ）
33. 水灰比越大时，水泥强度偏高。 （ × ） 34. 石灰石中Mg0不大于6.0%。（ × ）
35. 水泥石遭侵蚀，主要是与水泥石中的水化产物水化铝酸钙有关。 （× ） 36. 熟料粉化的主要原因是冷却速度快液相多 （× ） 37. 固相反应形成的矿物是C3S、C2S、C3A 。（×） 38. 假凝是因磨机温度高造成的。（√ ）
39. SO3的含量高时，水泥安定性不良。 （ √ ） 40. C3S水化产物主要是Ca（OH）2。（× ）
41. 水泥的耐久性主要决定于水化产物中氢氧化钙的含量。（ × ） 42. 水泥石的孔隙率是影响水泥耐久性的主要因素。（√ ） 43. C3S含量高，易磨性差。（ × ）
44. 熟料石灰饱和系数越高，熟料质量越好，在生产中应尽可能提高熟料的石灰饱和系数。（ × ） 45. 慢冷时，熟料中C3A、C3S的含量高。（ × ）
46. 水泥的耐久性主要决定于水化产物中氢氧化钙的含量。（ × ） 47. 熟料易结大块主要是由于液相多和Al2O3含量高造成的。（ × ）
分析熟料急冷的意义：（1）熟料急冷时C3A的晶体含量少，水泥不易出现快凝现象。（2）熟料急冷时玻璃体含量多，熟料易磨性好。（3）熟料急冷时，可避免β-C2S 转化γ-C2S，体积膨胀，造成熟料粉化，使C3S和C2S呈介稳状态。（4）熟料急冷时，可使熟料中的MgO的含量减少，改善水泥安定性。
为什么要控制水泥的初凝时间？（1）初凝时间：是从加水拌和开始，到水泥浆失去一部分可塑性所需要的时间。（2）在施工中，若初凝时间太短，往往来不及进行施工浆体就变硬，因此应有足够时间保证混凝土砂浆的搅拌、输送、浇筑、成型等操作的胜利进行，同时加快脱模的进度。
叙述水泥熟料四种矿物的水化性质？或简述硅酸盐水泥熟料四种主要矿物的性能？
（1）C3S水化较快，水化热高，抗水性较差。早期强度高，后期强度也高，在四种主要矿物中C3S强度最高。（2）C2S水化较慢，凝结硬化慢，水化热低，抗水性好。早期强度低，后期强度高。（3）C3A水化最快，水化热最高，抗水性差。早期强度高，三天的强度大部分就发挥出来，三天的强度后的强度不在增长，甚至倒缩。（4）C4AF水化介于C3S和C3A，早期强度类似于C3A，后期不如C3S，水化热较C3A低。 简述防止β-C2S转化为γ-C2S的措施：
①快冷，很快越过转化温度；②配料时，使C3S含量多，C2S含量少；③有足够液相量，液相快冷后成玻璃态，可包住C2S，不容易转化；（④较高温度下烧成的β-C2S比较稳定，不易转化；⑤加稳定剂：B2O3、钾或钠等碱；⑥烧成气氛是氧化气氛不易转化；⑦生料粒度，细，反应完全，β-C2S少。
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硅酸盐水泥生产三阶段：石灰质原料、黏土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细，并配合为成分合适、质量均匀的生料，称为生料制备；生料在水泥窑内煅烧至部分熔融、所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，称为熟料煅烧；熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料或外加剂共同磨细为水泥，称为水泥粉磨。 提高热效率的主要途径：
（1）熟料理论热耗；（2）蒸发水分热耗；（3）废气带走热损失；（4）表面散热损失；（5）熟料带走热损失与冷却机废气热损失等等
2．分析缓凝剂石膏对水泥强度的影响及出现该情况的原因：
作为缓凝剂的石膏对水泥强度也产生影响，一般情况是：石膏掺入量由少增多过程中，强度先是由低到高，当强度达到一定高度后，再随石膏加入量的增大，强度开始下降，这就说明石膏有一最佳掺量问题。（3分）产生原因是：①C3A在石膏、石灰的饱和溶液中生成钙矾石，使水泥的凝结时间延长，熟料矿物有充足扩散时间，水泥石初期结构被改善，气孔率低；生成Aft，避免生成C4AH13，对水泥石有所改善。（2分）②加入石膏，生成Aft，体积膨胀120%，造成水泥浆体结构膨胀，在浆体保持可塑性时，膨胀使水泥石结构致密，减少气孔率，使强度提高，从而使抗渗性、抗冻性也提高。（2分）③生成Aft时，要消耗CH，促使C3S和C2S大量水化，即加速了硅酸盐矿物的水化，故使强度升高。石膏加入太多，当浆体硬化后，还水化生成钙矾石，体积增加1.2倍，造成水泥石破坏，安定性不良，强度下降。（3分）
3．分析生料及水泥分散度对工艺过程的影响：
答：分散度就是细分散程度。对生料：生料细度影响煅烧时熟料的形成速度。生料磨得愈细，其比表面积愈大，生料在窑内的反应，如碳酸钙分解、固相反应、固液相反应等速度愈快，愈有利于游离氧化钙的吸收。生料磨得愈细，生料的成分均匀性也提高，有利于固相反应的进行。但随着粉磨细度的降低，磨机产量愈低，粉磨电耗愈高。（5分）对水泥：水泥细度越细，水化速度越快越易水化完全，对水泥胶凝性质的有效利用率就越高；水泥强度，特别是早期限强度也越高，而且还能改善水泥的泌水性、和易性、粘结力等。粗颗粒只能在颗粒表面水化，未水化部分只起填料的作用。但水泥太细，除了粉磨电耗高以外，要达到同样的流动度，需水量就过多，将使硬化水泥浆体因水分过多引起孔隙率增加而降低强度，当这种损失超过水泥有效利用率提高而增加的强度时，则水泥强度下降。（5分）
为什么要控制水泥的细度？
（1）水泥粉磨得细，比表面积大，水泥的水化快，凝结、硬化较快，水泥的早期、后期强度都有提高。 （2）水泥粉磨得过细，磨机产量下降，电耗增加，水泥成本增加，水泥后期强度有下降趋势。
（3）在生产中必须确定一个经济合理的细度指标及控制范围，国标规定除硅酸盐水泥比表面积>300 ㎡/㎏，其余五大通用水泥的细度80μm方孔筛筛余≯10%。 为什么要控制水泥中石膏的掺量？
（1）水泥中SO3含量的高低取决于石膏的掺入量。
（2）当水泥中SO3不足时，水泥会出现快凝现象，当水泥中SO3高时，由于硫酸钙水化速度较快，产生二次结晶，水泥内凝结变快。当水泥中SO3含量过高时，多余的石膏与水化铝酸钙反应生成钙矾石，体积膨胀，水泥石开裂。 （3）所以生产中要控制水泥中的最佳掺量，国标规定六大水泥除矿渣水泥中SO3含量≯4.0%，其余水泥中的SO3含量≯3.5%。
三个率值的高低对熟料煅烧和质量有何影响？
CaO?1.65Al2O3?0.35Fe2O3?0.7SO32.8SiO2
（1）KH愈高，C3S的含量高，C2S的含量低，此时料难烧，如果煅烧充分，熟料的强度高，但f-CaO含量高。（2）KH愈低，C3S的含量低，C2S的含量高，此时料不耐烧，水泥早期强度低，熟料易粉化
SiO2n?Al2O3?Fe2O3
（1）n值高，硅酸盐矿物多，熔剂矿物少，熟料难烧。（2）n值低，硅酸盐矿物少，熔剂矿物多，液相多，熟料易结大块、强度低。
AlOp?23Fe2O3
AlOFeO（1）p值高, 23含量高，C3A含量高，水泥易出现快凝。液相黏度大。（2）p值低，23含量高，熟料易结大块，液相黏度小，C3S易形成。 kH?8
水泥生产中应如何控制游离氧化钙的含量？
（1）生料配料时，石灰饱和系数不能过高。（2）保证煤的质量、配比及细度。（3）原料、燃料、预均化，生料进行均化。（4）稳定窑的热工制度。 碱含量的高低对熟料煅烧和质量有什么影响？
（1）破坏熟料矿物C3S、C2S 、C3A的形成。（2）影响液相黏度。（3）水泥结块、快凝。（4）水泥制品性能变坏。 假凝和快凝的区别？
（1）假凝和快凝都是水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬的现象。（2）两者区别：假凝放热极少，且经重新搅拌，凝固的浆体又可恢复塑性，达到正常凝结，对水泥强度并不影响，只影响施工。@快凝是由于缓凝不够引起，浆体已具有一定的强度，重新搅拌，凝固的浆体不能恢复塑性，并放热较大。（3）造成原因不同：假凝是磨机温度高，石膏脱水引起，快凝是C3A含量高引起 窑外分解窑的煅烧特点有哪些？
(1) 因为窑外分解窑在悬浮预热器与回转窑之间增设一个分解炉，使燃料燃烧的放热过程与物料以悬浮或流化态迅速地
进行，使入窑生料的碳碳酸钙分解率大85—95%。（2）当生料进入窑，只完成小部分的碳酸钙的分解，主要完成是固相反应，熟料烧结和冷却。这样缩短窑的长度，提高窑的产量，节约热耗。
水泥的水化过程可划分为三个阶段：
（1） 钙矾石形成期：C3A率先水解，在石膏存在的条件下，迅速形成钙矾石，是导致第一放热峰的主要原因；
（2） C3S水化期：C3S开始迅速水化，大量发热，形成第二放热峰。有时会有第三放热峰或在第二放热峰上出现一个
肩峰，一般认为是由于钙矾石转化成单硫型水化硫铝（铁）酸钙而引起的。C2S与铁相也不同程度地参与了这两阶段的反应，生产相应的水化产物。
（3） 结构形成和发展期：放热效率很低，趋于稳定。随着各种水化产物的增多，填入原先由水占据的空间，在逐渐连
接，相互交织，发展成硬化的浆体结构。
总结抗冻性的规律：
（1） 一般认为硅酸盐水泥比掺混合材水泥的抗冻性要好些。增加熟料中的C3S含量，抗冻性可以改善。 （2） 将水灰比控制在0.4以下，可以制得高度抗冻的硬化浆体。
（3） 水泥浆体的抗冻性又与遭受冰冻前的养护龄期有关，防止过早受冻极为重要。
（4） 孔结构对浆体中的抗冻性很重要，孔的大小，孔径及其分布以及孔的开口与否和连通情况，都与抗冻习惯有关。
在混凝土中掺用引气剂，使其形成大量分散的极细气孔，是目前提高抗冻性最为有效的一个措施。
（5） 硬化浆体的充水程度对其冻融破坏有很大影响。在使用条件下，做好排水，尽量保持干燥，使其含水低于充水极
限，可提高抗冻能力。
耐久性的改善途径：
（1） 提高密实性，改善孔结构：硬化浆体或混凝土越密室，抗渗能力越强，环境的侵蚀介质也越难进入。为此，必
须正确设计混凝土配合比，保证足够的水泥用量，适当降低水灰比，仔细选择集料级配，讲究施工质量。同时，加入适量的引气剂，使浆体既密室又有合理分布的微孔结构，可以获得相当良好的抗冻性能。
（2） 改变熟料组成：调整熟料的矿物组成，是改善水泥抗蚀能力的主要措施。降低熟料中铝酸三钙、相应增加铁铝
酸钙的含量，可以提高水泥的抗硫酸盐能力。减少熟料中C3S含量，相应增加本质上较为耐蚀的C2S，也应该能够提高水泥的耐蚀性。
（3） 掺加混合材：在硅酸盐水泥中掺加火山灰质混合材料或粒化高炉矿渣后，能有效提高抗蚀能力。因为熟料水化
时析出的氢氧化钙能与混合材料中所含的活性氧化硅或氧化铝结合，生成低碱度的水化产物。
（4） 表层处理或涂覆：提高混凝土的密实性。 （5）
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