特种水泥综合概述

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,特种水泥分类,1.按特种水泥所含矿物分类,特种水泥通常可分成六大系列产品，它们是：硅酸盐水泥系列（除通用水泥外）、铝酸盐水泥系列、硫铝酸盐水泥系列、铁铝酸盐水泥系列、氟铝酸盐水泥系列、其他（包括无熟料、少熟料）水泥系列。,2.特种水泥的功能或用途分类,快硬高强水泥。,水工水泥。,油井水泥。,装饰水泥。,膨胀和自应力水泥。,其他。,目前我国特种水泥生产年产量低，仅占全国水泥总产量的2以下，与发达国家79的生产规模有相当的差距。,12-1快硬高强水泥,特点,：,凝结硬化快，强度高,520min内硬化，1h抗压强度1030MPa，2h抗压强度2040MPa，,应用：,军事抢修，地下工程，快速施工工程，隧道工程等,品种：,一、快硬硅酸盐水泥,二、快硬硫铝酸盐水泥,三、快硬氟铝酸盐水泥,四、快硬铁铝酸盐水泥,五、特种高强水泥,一、快硬硅酸盐水泥,定义：,凡以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏磨细制成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料。,快硬水泥各标号强度指标（,GB199-90,）,水泥标号,抗压强度（,MPa,）,抗折强度（,MPa,）,1d,3d,28d,1d,3d,28d,325,15.0,32.5,52.5,3.5,5.0,7.2,375,17.0,37.5,57.5,4.0,6.0,7.6,425,19.0,42.5,62.5,4.5,6.4,8.0,一、快硬硅酸盐水泥,特点：,凝结硬化快，早期强度增进较快通过增加熟料中C,3,S、C,3,A的含量。细度：,注意：,快硬水泥易受潮变质，运输和储存中特别注意防潮。从出厂起应在一个月内使用。,1.快硬硅酸盐水泥技术要求,氧化镁含量：5.0,三氧化硫含量：4,水泥细度：筛余10%,凝结时间：初凝45min，终凝10h,安定性：合格,强度：不得低于,2.快硬硅酸盐水泥生产工艺,（1）设计合理的矿物组成。,（2）适当提高水泥的比表面积。,（3）适当增加石膏的含量。,3.快硬硅酸盐水泥的性能及应用,性能：,早期强度高，后期强度呈持续增长趋势；,其凝结时间正常，一般初凝时间为23h；,水化热较高，早期干缩率也较大；,不透水性和抗冻性往往优于普通水泥,低温性能较好，,快硬水泥适于蒸养条件下使用。,应用：,要求早期强度高的工程、紧急抢修工程、冬季施工的工程等。,二、快硬硫铝酸盐水泥,凡以适当成分的生料（,矾土、石灰石、石膏），,经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏磨细制成。,早期强度高,快硬硫铝酸盐水泥的标号以3d抗压强度表示，分为425、525、625、725四个标号。,抗压强度MPa,抗折强度MPa,标号,1d,3d,28d,1d,3d,28d,425,525,625,725,34.5,44.0,52.5,59.0,42.5,52.5,62.5,72.5,48.0,58O,68O,78O,6.5,7O,7.5,8O,7O,7.5,8O,8.5,7.5,8O,8.5,9.0,1.快硬硫铝酸盐水泥技术指标,比表面积。,比表面积不得低于350m,2,/kg。,凝结时间,。,初凝不得早于25min。终凝不迟于3h。,强度。,各龄期强度不得低于国标。,2.快硬硫铝酸盐水泥生产工艺,原料。,铝质原料（矾土）、石灰质原料（石灰石）和石膏。要求石灰石中CaO52%。MgO1.5%；矾土中Al,2,O,3,50%65%，SiO,2,25%；二水石膏SO,3,38%，MgO3%，也可以使用相应质量的无水石膏,。,熟料的组成与率值,熟料矿物以无水硫铝酸钙（CaOAl,2,O,3,）CaSO,4,（简写为C,4,A,3,）和硅酸二钙-C,2,S为主，还有少量的CaSO,4,、钙钛矿（CT）和含铁相等。熟料的化学组成大致为CaO40%44%，Al,2,O,3,18%22%，SiO,2,8%12%，Fe,2,O,3,6%10%，SO,3,12%16%，其相应的矿物组成一般是C,4,A,3,36%44%，-C,2,S23%34%，C,2,F10%27%，CaSO,4,4%17%。,煅烧,生产C,4,A,3,-C,2,S型水泥熟料，一般采用干法回转窑生产，也可以用立窑生产。生料细度控制在0.080mm方孔筛筛余10%。熟料煅烧温度为12501350，不宜超过1400，否则CaSO,4,分解，C,4,A,3,也分解。,水化,C,4,A,3,和石膏形成钙矾石和Al（OH）,3,凝胶，石膏量少时，后来生成低硫型硫铝酸钙。由于较低温度形成的C,2,S水化较快，生成C-S-H凝胶，而AH,3,和C-S-H凝胶填充在水化硫铝酸钙之间，加固和致密水泥石的结构，故水泥早期强度高。改变水泥中石膏的掺入量，可以制得快硬不收缩、微膨胀、膨胀和自应力水泥。,3.快硬硫铝酸盐水泥性能及应用,性能：,初凝051h，终凝115h；长期强度稳定，并有所增长。,低温性能较好,热稳定性较差,抗硫酸盐性良好,收缩小，抗冻性和抗渗性良好,应用：,紧急抢修工程，如接缝、堵漏、锚喷、抢修飞机跑道、公路等，适合于冬季施工工程、地下工程、配制膨胀水泥和自应力水泥以及玻璃纤维砂浆等，但不适应于在100以上环境下使用。,三、快硬氟铝酸盐水泥,以矾土、石灰石、萤石(或再加石膏)经配料煅烧,以氟铝酸钙(C,11,A,7,CaF,2,)为主要矿物的熟料,与石膏一起磨细而成,国内的双快(快凝、快硬)和国外的超速硬水泥属于此类。,1.快硬氟铝酸盐水泥矿物组成,主要矿物为氟铝酸钙、阿利特、贝利特和铁铝酸钙固溶体。,2.快硬氟铝酸盐水泥配料,先设计水泥熟料的矿物组成，然后计算出熟料的化学成分，再用试配法进行配料。,3.快硬氟铝酸盐水泥生产工艺,烧成温度一般控制在12501350，火焰温度控制在13501400，温度过高，易结大块，易结圈；温度过低，容易产生生烧。熟料要求急冷。水泥粉磨细度要求较高，一般比表面积控制在500600m,2,/kg。,4.快硬氟铝酸盐水泥的性能及应用,性能：,初凝仅几分钟，终凝一般不超过30min。,硬化很快，510min就可硬化，23h后抗压强度可达20MPa,低温硬化性能好,应用：,抢修工程，用作锚喷用的喷射水泥。由于其水化产物钙矾石在高温下迅速脱水分解，它可用作铸造业用的型砂水泥。,四、快硬铁铝酸盐水泥,以适当成分的生料,(,石灰石、铁矾土、石膏,),，经煅烧所得,以铁相、无水硫铝酸钙和硅酸钙为主要矿物的熟料,加入适量石灰石和石膏，磨细制成,该水泥以3d抗压强度表示，分为425、525两个标号。,1.快硬铁铝酸盐水泥技术要求,比表面积、凝结时间、游离氧化钙符合表12.6的规定。,项 目,技术要求,比表面积（m,2,/kg）,不小于380,凝结时间（min）,初凝,不早于25,终凝,不迟于180,游离氧化钙（%）,不大于0.4,2.快硬铁铝酸盐水泥生产工艺,（,1）熟料的化学成分及矿物组成,主要化学成分分为CaO、Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,、SiO,2,、SO,3,，主要矿物为C,4,A,3,、-C,2,S、C,4,AF。,（2）原料、燃料,配料采用三组分配料：石灰石、铁矾土、石膏。,（3）煅烧,煅烧设备为回转窑。烧成温度一般为12501350。,（4）粉磨,在水泥粉磨过程中，比表面积应控制在350m,2,/kg以上，一般为350400m,2,/kg的范围。,3.快硬铁铝酸盐水泥的特性和应用,性能：,早强高强,抗冻性好,耐蚀性能好,高抗渗性能,应用：,适合于冬季施工工程、抢修工程、配制喷射混凝土及生产预制构件等。,五、特种高强水泥,无大缺陷水泥,硅酸盐水泥(或高铝水泥)、聚合物、塑化剂配制,性能：抗压、抗拉、抗弯强度指标高，且低温下抗裂性能好，吸音和抗静电性强。,应用：制成薄板、弹簧等,超微密水泥,含有超细颗粒均匀分布的致密材料,硅酸盐水泥中掺人2025硅灰，同时采用高效减水剂使水灰比降至012015而形成的。,应用：代替金属或塑料制品或多种用途的水泥制品，甚至制成各种耐磨的衬里材料、管道或金属切削工具。,阿利尼特水泥,普通硅酸盐水泥生料中加入适量CaCl,2,阿利特的变种矿物称为阿利尼特,凝结快于普通硅酸盐水泥24倍，强度发展也快,12-2抗硫酸盐水泥,抗硫酸盐硅酸盐水泥,凡以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量的石膏，磨细制成的具有抵抗硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料,减少硅酸三钙和铝酸三钙含量,KH低n高p低,性能：,抗硫酸盐,中抗硫酸盐水泥具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的能力,高抗硫酸盐水泥具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的能力,水化热低,耐磨性好,应用：,受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、隧道、引水、道路桥梁基础,12-3中热硅酸盐水泥和 低热矿渣硅酸盐水泥,低水化热，适用于大坝和大体积混凝土工程,降低水化热的方法：,矿物组成、混合材料、细度,中热硅酸盐水泥,由适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料,低热矿渣硅酸盐水泥,由适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入矿渣、适量石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。,12-4油井水泥,专用于油井、气井地固井工程，又称堵塞水泥。,水泥浆要有一定的流动性和合适的密度，水泥浆注入井内后，应较快凝结，并在短期内达到相当强度；硬化后的水泥浆应有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性等。,油井底部的温度和压力随着井深的增加而提高，每深入100 m，温度约提高3，压力增加1.02.0 MPa。,我国油井水泥分为九个等级A、B、C、D、E、F、G、H、J，包括普通（0）、中等抗硫酸盐型（MSR）和高抗硫酸盐型（HSR）,A级：在无特殊性能要求时使用，适用于自地面至1 830 m井深的注水泥。,B级：适合于井下条件要求高早期强度时使用，适用于自地面至1 830 m井深的注水泥。,C级：适合于井下条件要求高的早期强度时使用，适用于自地面至1 830 m井深的注水泥,D级：适合于中温中压的井下条件时使用,E级：适合于高温高压的进行条件时使用,F级：适合于超高温高压的进行条件时使用,G级、H级：是一种基本油井水泥,J级：适用于超高温高压条件下的3 6604 880 m井深的注水泥。,生产,硅酸盐水泥熟料,石膏,混合材料（硅质）,外加剂,12-5装饰水泥,白色硅酸盐水泥,彩色硅酸盐水泥,颜色从那里来？,Fe,2,O,3,、MnO、CrO,2,、如当水泥中Fe,2,O,3,的含量从34降低为0.35-0.4%时，硅酸盐水泥的颜色将从灰色变为白色或淡绿色,原料纯燃料油,漂白还原气氛急冷加白度较高的石膏,采用铁含量很低的铝酸盐或硫铝酸盐水泥生料也可生产出白色铝酸盐或硫铝酸盐水泥。,彩色水泥生产方法,间接法,直接法,12-6膨胀和自应力水泥,在水化硬化过程中产生体积膨胀的水泥,膨胀水泥 :,补尝收缩,自应力水泥 :,膨胀 钢拉应力 混凝土受压应力 增加抗拉强度,应用：,补偿收缩混凝土结构工程，防渗抗裂、补强和防渗抹面工程，大口径混凝土管及其接缝，固接机器底座等,膨胀水泥的生产,产生膨胀的原因：,Ca0水化生成Ca(OH),2,Mg0水化生成Mg(OH),2,形成钙矾石,不易控制,自应力硅酸盐水泥,以适当比例的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、高铝水泥和天然二水石膏磨制而成的膨胀性的水硬性胶凝材料。,自应力铝酸盐水泥,自应力铝酸盐水泥是以一定量的高铝水泥熟料和二水石膏粉磨而成的大膨胀率胶凝材料。按1：2标准砂浆28 d自应力值分为3.0，4.5和6.0三个级别。,膨胀硫铝酸盐水泥,凡以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量二水石膏磨细制成的具有可调膨胀性能的水硬性胶凝材料。,12-7 道路硅酸盐水泥,由较高铁铝酸钙含量的硅酸盐道路水泥熟料，010活性混合材和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为,道路硅酸盐水泥,性能：,耐磨性好、收缩小、抗冻性好、抗冲击性好，有高的抗折强度和良好的耐久性。,C,4,AF的脆性小，体积收缩最小,细度增加