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1、无机材料工艺学课程内容v1、水泥工艺学、水泥工艺学v2、玻璃工艺学、玻璃工艺学v3、陶瓷工艺学、陶瓷工艺学绪 言v主要讲解这三种普通硅酸盐材料的生产工主要讲解这三种普通硅酸盐材料的生产工艺原理、流程和方法特点，为大家将来从艺原理、流程和方法特点，为大家将来从事科研、产品开发或生产管理提供一定的事科研、产品开发或生产管理提供一定的理论基础。理论基础。材料回顾使用效能使用效能性能性能组成与结构组成与结构合成与制备工艺合成与制备工艺v1、有关、有关“材料材料”的定义：的定义：v材料科学与工程材料科学与工程v材料学材料学v无机非金属材料无机非金属材料v结构材料、功能材料、建筑材料、环境材结构材料、功能
2、材料、建筑材料、环境材料、生态材料料、生态材料v2、材料分类、材料分类：v金属材料；金属材料；v无无机机非非金金属属材材料料：矿矿物物岩岩石石材材料料；水泥、玻璃；水泥、玻璃；陶瓷、耐火材料；陶瓷、耐火材料；v高分子材料；高分子材料；v复合材料；复合材料；v3、材料工艺、材料工艺vv定定义义：我我们们将将任任何何一一种种材材料料从从原原料料成品的整个过程称为材料工艺过程。成品的整个过程称为材料工艺过程。v 它包括原料制备工艺、成型工艺、它包括原料制备工艺、成型工艺、溶制（窑炉工艺），制品工艺等。溶制（窑炉工艺），制品工艺等。v4、无机非金属材料工艺、无机非金属材料工艺：将将原原料料选选择择粉粉
3、碎碎配配方方设设计计混混合合高高温温（成成型型）制制品品后后期期处处理理的的整整个个过过程程称称为为工工艺艺过过程程，研研究究工工艺艺过过程程中中的的各各种种物物理理化化学学变变化化、机机械械加加工工方方法法、生生产产各各种种的的控控制制等等以以确确保保产产品品质质量量的的过过程称为工艺学。程称为工艺学。v书名为普通硅酸盐工艺学。书名为普通硅酸盐工艺学。“普通普通”二字说明该课所讲是我们日常所见到的，二字说明该课所讲是我们日常所见到的，生活中常用到的水泥、玻璃、陶瓷的工艺生活中常用到的水泥、玻璃、陶瓷的工艺学。区别于特种水泥、特种玻璃、特种陶学。区别于特种水泥、特种玻璃、特种陶瓷工艺学。瓷工艺
4、学。v不不同同无无机机非非金金属属材材料料其其各各自自的的工工艺艺过过程程不不尽尽相相同同，但但有有着着许许多多的的共共性性和和相相似似性性，下下面面就就硅硅酸酸盐盐水水泥泥、平平板板玻玻璃璃、普普通通陶陶瓷瓷、常常用用耐耐火火材材料的制备工艺过程分别加以阐述。料的制备工艺过程分别加以阐述。第一篇 水泥工艺学第一章 引言一、胶凝材料的定义和分类v1、定义、定义：v在在物物理理化化学学的的作作用用下下，能能从从浆浆体体变变成成坚坚硬硬的的石石状状体体，并并能能胶胶结结其其它它物物料料而而具具有有一定一定机械强度机械强度的物质，统称为胶凝材料。的物质，统称为胶凝材料。2、分类、分类水泥：水泥：起源
5、于起源于胶凝材料胶凝材料。胶凝材料分类：胶凝材料分类：无机胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料有机胶凝材料气硬性石灰、石膏气硬性石灰、石膏水硬性各种水泥水硬性各种水泥沥青、树脂、橡胶沥青、树脂、橡胶拌水后只能在拌水后只能在空气空气中硬化中硬化拌水后既能在拌水后既能在空气空气中硬化中硬化又能在又能在水水中硬化中硬化二、凝胶材料发展史v公元前公元前20003000年如中国（长城年如中国（长城石灰）、石灰）、埃及（金子塔埃及（金子塔煅烧石膏）、罗马（庞贝圣庙煅烧石膏）、罗马（庞贝圣庙石灰）使用石膏胶凝材料，十八世纪后期发石灰）使用石膏胶凝材料，十八世纪后期发展水硬性石灰，十九世纪初展水硬性石灰，十九世纪
6、初(18791825)，Portland水泥即硅胶盐水泥制成。英国（水泥即硅胶盐水泥制成。英国（J.Aspdin）1824年首获年首获Portlandcement专利。专利。19071909，制成快硬性高铝水泥，近年又，制成快硬性高铝水泥，近年又发展了硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。（要发展了硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。（要学会用材料的眼光看世界，你会有意想不到的学会用材料的眼光看世界，你会有意想不到的收获）。收获）。胶凝材料发展史胶凝材料发展史阶段时间胶凝材料天然黏土时期新石器时代 距今约400010000年天然黏土泥巴墙泥巴墙不抗水不抗水强度低强度低胶凝材料发展史胶凝材料发展史阶段时间胶凝
7、材料天然黏土时期新石器时代 距今约400010000年天然黏土石膏一石灰时期公元前20003000年石灰、石膏石块、砖用石灰粘结石块、砖用石灰粘结人们发现石灰岩在火中煅烧脱人们发现石灰岩在火中煅烧脱水、在雨中胶结产生胶凝性，水、在雨中胶结产生胶凝性，因而可用来调制砌筑砂浆。因而可用来调制砌筑砂浆。阶段时间胶凝材料天然黏土时期新石器时代 距今约400010000年天然黏土石膏一石灰时期公元前20003000年石灰、石膏石灰一火山灰时期 公元初至18世纪石灰、火山灰在石灰中掺加某些火山灰沉积物，不仅强度提高，而在石灰中掺加某些火山灰沉积物，不仅强度提高，而且还具有一定的抗水性。且还具有一定的抗水性
8、。胶凝材料发展史胶凝材料发展史阶段时间胶凝材料天然黏土时期新石器时代 距今约400010000年天然黏土石膏一石灰时期公元前20003000年石灰、石膏石灰一火山灰时期公元初至18世纪石灰、火山灰天然水泥时期18世纪下半叶天然水泥石灰被人们用了数千年，一直到史密顿遇上了石灰被人们用了数千年，一直到史密顿遇上了“倒霉倒霉事事”为止，发现了为止，发现了天然水泥天然水泥。胶凝材料发展史胶凝材料发展史天然水泥的发现天然水泥的发现17561756年，英国海峡群岛上的一座灯塔，突然失火烧毁了。年，英国海峡群岛上的一座灯塔，突然失火烧毁了。这真要命，要知道这可是英吉利海峡南端最重要的灯塔，没这真要命，要知道
9、这可是英吉利海峡南端最重要的灯塔，没有了它，要影响无数船只的航行。英国政府命令工程师有了它，要影响无数船只的航行。英国政府命令工程师史密史密顿（顿（J.SmetetonfJ.Smetetonf）用最快的速度重建这座灯塔。用最快的速度重建这座灯塔。史密顿立即通知将石灰石运往灯塔所在的小岛，以便烧史密顿立即通知将石灰石运往灯塔所在的小岛，以便烧成石灰后将岛上产的石头黏合起来重砌灯塔。成石灰后将岛上产的石头黏合起来重砌灯塔。两星期后，石灰石运到了，史密顿兴冲冲地赶到卸料码两星期后，石灰石运到了，史密顿兴冲冲地赶到卸料码头。当他见到这些越山跨海送来的石灰石时，不由失声惊叫头。当他见到这些越山跨海送来的
10、石灰石时，不由失声惊叫起来：起来：“真倒霉，这石头怎么是带有黑色的？它真倒霉，这石头怎么是带有黑色的？它混有太多的混有太多的土质土质，用这种，用这种次品原料次品原料建造高标准的灯塔，不是开玩笑吗？建造高标准的灯塔，不是开玩笑吗？”可是，时间已不允许他再调运优质石灰石了，史密顿只好可是，时间已不允许他再调运优质石灰石了，史密顿只好将就着用这些劣质原料进行烧制。将就着用这些劣质原料进行烧制。天然水泥的发现天然水泥的发现不料，史密顿却因祸得福。用这批石灰石烧出来的石不料，史密顿却因祸得福。用这批石灰石烧出来的石灰，性能居然好得出奇，将石块黏结得从来没有过的结实。灰，性能居然好得出奇，将石块黏结得从来
11、没有过的结实。当监工官员将这出人意料的结果通知史密顿时，他惊喜得当监工官员将这出人意料的结果通知史密顿时，他惊喜得跳了起来。随即他又跳了起来。随即他又冷静冷静下来，下来，“这石灰中有名堂，这石灰中有名堂，要查要查一查一查。”史密顿马上对这些石灰进行了检验，结果发现这史密顿马上对这些石灰进行了检验，结果发现这些石灰的确不纯，其中竟含有多达约些石灰的确不纯，其中竟含有多达约2020的黏土。的黏土。“看来，正是这些被视为杂质的黏土起了好的作用。看来，正是这些被视为杂质的黏土起了好的作用。”史密顿后来就史密顿后来就有意识有意识地把黏土同石灰石适当地配合加以地把黏土同石灰石适当地配合加以煅烧，这种石灰性
12、能果然理想。煅烧，这种石灰性能果然理想。天然水泥的发现天然水泥的发现史密顿的做法很快传遍欧洲各国，引起了许多人的兴史密顿的做法很快传遍欧洲各国，引起了许多人的兴趣，人们仿效此法去煅烧也都获得了成功。趣，人们仿效此法去煅烧也都获得了成功。18201820年前后，年前后，俄国建筑师契利耶夫在莫斯科地区从事建筑施工时，就用俄国建筑师契利耶夫在莫斯科地区从事建筑施工时，就用这种方法烧石灰，造了好些建筑物，其中最著名的是用它这种方法烧石灰，造了好些建筑物，其中最著名的是用它来修复克里姆林宫的墙垣。来修复克里姆林宫的墙垣。阶段时间胶凝材料天然黏土时期新石器时代 距今约400010000年天然黏土石膏一石灰
13、时期公元前20003000年石灰、石膏石灰一火山灰时期 公元初至18世纪石灰、火山灰天然水泥时期18世纪下半叶天然水泥硅酸盐水泥时期19世纪初硅酸盐水泥水泥的发明水泥的发明胶凝材料发展史胶凝材料发展史水泥的发明水泥的发明天然水泥被发现后。天然水泥被发现后。“能不能使它的性能更好一些呢？能不能使它的性能更好一些呢？”一位名叫一位名叫阿斯普阿斯普丁（丁（J.AspdinJ.Aspdin）的英国工匠企图对史密顿的发明进行改进。的英国工匠企图对史密顿的发明进行改进。他他联想联想到古罗马人为增强石灰的黏结力，曾在石灰中加入到古罗马人为增强石灰的黏结力，曾在石灰中加入火山灰的做法，因而产生了火山灰的做法，
14、因而产生了新的想法新的想法：火山灰是岩石高温：火山灰是岩石高温熔烧后的产物，那么，把陶器、砖瓦的屑片磨成细粉，是熔烧后的产物，那么，把陶器、砖瓦的屑片磨成细粉，是不是也跟火山灰差不多呢？不是也跟火山灰差不多呢？阿斯普丁阿斯普丁试试了一下，效果果然不错。后来他又了一下，效果果然不错。后来他又由此想由此想到到，煤高温燃烧后的煤渣、炼铁高炉里流出的经高温冶炼，煤高温燃烧后的煤渣、炼铁高炉里流出的经高温冶炼的矿渣可能也有类似的功能，的矿渣可能也有类似的功能，经试验经试验也证实了他的想法是也证实了他的想法是对的。对的。水泥的发明水泥的发明18241824年，年，阿斯普丁在阿斯普丁在反复试验反复试验的基础
15、上，的基础上，总结总结出石灰、出石灰、黏土、矿渣等各种原料之间的比例以及生产这种混合料的黏土、矿渣等各种原料之间的比例以及生产这种混合料的方法。方法。阿斯普丁为他的这项发明阿斯普丁为他的这项发明申请了专利申请了专利，用这项专利，用这项专利生产出来的便是今天被我们称为生产出来的便是今天被我们称为“水泥水泥”的建筑材料。由的建筑材料。由于于阿斯普丁的水泥在硬结后的颜色和强度，都和当时英国阿斯普丁的水泥在硬结后的颜色和强度，都和当时英国波特兰岛上所产的石材差不多，所以人们就称它为波特兰岛上所产的石材差不多，所以人们就称它为“波特波特兰水泥兰水泥”。水泥的发明水泥的发明“波特兰水泥波特兰水泥”最早的一
16、次大规模应用，是建造了穿最早的一次大规模应用，是建造了穿越泰晤士河河底的隧道。尔后，它在世界各地迅速推广开越泰晤士河河底的隧道。尔后，它在世界各地迅速推广开来，法国和德国分别在来，法国和德国分别在18401840年和年和18551855年建设了水泥制造厂。年建设了水泥制造厂。现在，水泥已成为现代人类生活中不可缺少的物资了。现在，水泥已成为现代人类生活中不可缺少的物资了。水泥的发明水泥的发明中国最早的水泥厂是外资企业澳门的青洲英坭厂，建中国最早的水泥厂是外资企业澳门的青洲英坭厂，建于于18861886年。年。唐山细绵土厂唐山细绵土厂（后改组为启新洋灰公司，现为（后改组为启新洋灰公司，现为启新水泥
17、厂）是中国最早的民族水泥企业，创建于启新水泥厂）是中国最早的民族水泥企业，创建于18891889年，年，比澳门的青洲英坭厂晚了比澳门的青洲英坭厂晚了3 3年，是中国人开办的第一个水泥年，是中国人开办的第一个水泥厂。厂。阶段时间胶凝材料天然黏土时期新石器时代 距今约400010000年天然黏土石膏一石灰时期公元前20003000年石灰、石膏石灰一火山灰时期 公元初至18世纪石灰、火山灰天然水泥时期18世纪下半叶天然水泥硅酸盐水泥时期19世纪初硅酸盐水泥多品种水泥时期20世纪至今各种水泥胶凝材料发展史胶凝材料发展史三、水泥的定义和分类v1、定义、定义：v加加入入水水后后成成塑塑性性浆浆体体，能能在
18、在空空气气和和水水中中硬硬化化，并并能能胶胶结结砂砂、石石等等材材料料的的细细粉状水硬性胶凝材料称为水泥。粉状水硬性胶凝材料称为水泥。水泥的定义和分类水泥的定义和分类2 2、分类、分类通用水泥通用水泥专用水泥专用水泥特性水泥特性水泥按用途和性能分类按用途和性能分类一般土木建筑工程上使用水泥一般土木建筑工程上使用水泥。以水泥的主要水硬性矿物名称冠以以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其他适当名称命名。混合材料名称或其他适当名称命名。20082008年年6 6月月1 1日实施的新标准日实施的新标准，通称，通称六大六大(通用通用)水泥水泥。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水
19、泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。合硅酸盐水泥。P8七大品种七大品种(1)(1)水泥的定义和分类水泥的定义和分类2 2、分类、分类通用水泥通用水泥专用水泥专用水泥特性水泥特性水泥按用途和性能分类按用途和性能分类有专门用途的水泥有专门用途的水泥。以专门用途命名，并可冠以不同型以专门用途命名，并可冠以不同型号。如号。如A A级油井水泥级油井水泥(可泵性好、凝结硬化快可泵性好、凝结硬化快及早期强度高的特点，及早期强度高的特点，高压井效果好高压井效果好)、G G级油级油井水泥井水泥(基本油井水泥，基本油井水
20、泥，能与多种外加剂配合，能与多种外加剂配合，能适应较大的井深和温度变化范围能适应较大的井深和温度变化范围)、彩色水、彩色水泥、道路硅酸盐水泥等。泥、道路硅酸盐水泥等。有某种特殊性能的水泥有某种特殊性能的水泥。以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名。如快硬硅酸盐水泥、泥的主要特性命名。如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥等。低热矿渣硅酸盐水泥等。(1)(1)一般土木建筑工程上使用水泥一般土木建筑工程上使用水泥。水泥的定义和分类水泥的定义和分类2 2、分类、分类通用水泥通用水泥专用水泥专用水泥特性水泥特性水泥按用途和性能分类按用途和性能分类有专门用途的水泥
21、有专门用途的水泥。有某种特殊性能的水泥有某种特殊性能的水泥。(1)(1)一般土木建筑工程上使用水泥一般土木建筑工程上使用水泥。特种水泥特种水泥目前我国特种水泥已发展到目前我国特种水泥已发展到6大体系，大体系，7个大个大类，共类，共70多个品种。我国水泥品种开发和研多个品种。我国水泥品种开发和研制已跨入世界先进行列。制已跨入世界先进行列。水泥的定义和分类水泥的定义和分类2 2、分类、分类硅酸盐硅酸盐铝酸盐铝酸盐硫铝酸盐硫铝酸盐铁铝酸盐铁铝酸盐氟铝酸盐氟铝酸盐其他其他按水泥按水泥主要水主要水硬性物硬性物质所属质所属体系分体系分类类(2)(2)以火山灰性或潜在水硬性材以火山灰性或潜在水硬性材料以及其
22、他活性材料为主要料以及其他活性材料为主要组分的水泥。组分的水泥。水泥的定义和分类水泥的定义和分类v国外性能各异的特种水泥国外性能各异的特种水泥v1.弹力水泥弹力水泥英国牛津大学研制成功的这种水泥，系在英国牛津大学研制成功的这种水泥，系在生产流程中减少水泥的含水量，并加入一种聚生产流程中减少水泥的含水量，并加入一种聚合物，使其强度比普通水泥高合物，使其强度比普通水泥高10倍，而且具有倍，而且具有柔韧性。柔韧性。使用这种水泥时，可像面团一样随意使用这种水泥时，可像面团一样随意拉长、卷叠、挤压拉长、卷叠、挤压，或者注入预先做好的模具，或者注入预先做好的模具内，制成各种水泥制品，而且可大大节约原材内，
23、制成各种水泥制品，而且可大大节约原材料。用这种水泥的净浆可制备弹簧、棒、管、料。用这种水泥的净浆可制备弹簧、棒、管、盘和唱片等盘和唱片等水泥的定义和分类水泥的定义和分类v国外性能各异的特种水泥国外性能各异的特种水泥v2.变色水泥变色水泥国外在白色水泥中加入二氧化钴，制国外在白色水泥中加入二氧化钴，制成一种成一种能随空气含水量多少而变色的水泥能随空气含水量多少而变色的水泥。由于它可预报天气、湿度的变化，故又称由于它可预报天气、湿度的变化，故又称为气象水泥。为气象水泥。水泥的定义和分类水泥的定义和分类v国外性能各异的特种水泥国外性能各异的特种水泥v3.木质水泥木质水泥由瑞典研制。是在水泥中加入粒径
24、为由瑞典研制。是在水泥中加入粒径为300微米的聚合物制成。使用中除有普通水微米的聚合物制成。使用中除有普通水泥的特点外，其制品还泥的特点外，其制品还能像木材一样锯切、能像木材一样锯切、钉割和开螺孔钉割和开螺孔，并具有良好的隔音和防火，并具有良好的隔音和防火性能。性能。水泥的定义和分类水泥的定义和分类v国外性能各异的特种水泥国外性能各异的特种水泥v4.夜光水泥夜光水泥国外研究出一种夜光水泥。多用于在国外研究出一种夜光水泥。多用于在公路上标划车道、人行道线和各种路面标公路上标划车道、人行道线和各种路面标志等，可志等，可贮存白天的日光及来往车辆的灯贮存白天的日光及来往车辆的灯光，夜晚时闪闪发光光，夜
25、晚时闪闪发光，构成，构成“夜光公路夜光公路”，给城市夜色增添光彩，方便夜行车辆。，给城市夜色增添光彩，方便夜行车辆。水泥的定义和分类水泥的定义和分类v国外性能各异的特种水泥国外性能各异的特种水泥v5.贮热水泥贮热水泥这是一种多孔泡沫水泥，具有重量特这是一种多孔泡沫水泥，具有重量特轻、比重小于水、强度很高等特点。在高轻、比重小于水、强度很高等特点。在高层建筑中使用它无需打桩，利于加快建设层建筑中使用它无需打桩，利于加快建设进度，并可在白天贮存太阳光的热量，晚进度，并可在白天贮存太阳光的热量，晚上再慢慢地放出热量，因而是一种建造太上再慢慢地放出热量，因而是一种建造太阳能房屋的材料。阳能房屋的材料。
26、水泥的定义和分类水泥的定义和分类v国外性能各异的特种水泥国外性能各异的特种水泥v6.自愈水泥自愈水泥自愈水泥内掺一些粘性流体并山一些自愈水泥内掺一些粘性流体并山一些多孔的纤维包裹，多孔的纤维包裹，一旦水泥裂缝，纤维外一旦水泥裂缝，纤维外包装也破裂，将混合物放出，填补裂缝包装也破裂，将混合物放出，填补裂缝。该水泥还包含一种防护性药剂，因为用来该水泥还包含一种防护性药剂，因为用来回固的钢筋会由于盐分和污水的腐蚀而生回固的钢筋会由于盐分和污水的腐蚀而生锈。用这种纤维将钢筋包起来，可防止砼锈。用这种纤维将钢筋包起来，可防止砼中的钢筋腐蚀。这种水泥可应用于重点工中的钢筋腐蚀。这种水泥可应用于重点工程，因
27、具只产生微小裂缝，可避免更大的程，因具只产生微小裂缝，可避免更大的灾害性断裂，在应用中可提高建筑物的安灾害性断裂，在应用中可提高建筑物的安全系数。全系数。水泥的定义和分类水泥的定义和分类v国外性能各异的特种水泥国外性能各异的特种水泥v7.自找平水泥自找平水泥这种水泥是将共聚物乳液、水泥和水这种水泥是将共聚物乳液、水泥和水混介而成，共聚物是在存在非离子或阳离混介而成，共聚物是在存在非离子或阳离子表而活性剂的条件下，由烯类不饱和单子表而活性剂的条件下，由烯类不饱和单体与酸加成物共聚合而成。将上述共聚物体与酸加成物共聚合而成。将上述共聚物乳液乳液167份、水泥份、水泥100份和水份和水100份混均后
28、份混均后即成聚合物水泥。这种水泥自行流动性好、即成聚合物水泥。这种水泥自行流动性好、凝固快，涂层具有柔软性等优点。可用喷凝固快，涂层具有柔软性等优点。可用喷涂方法喷涂在混凝土楼板上，涂方法喷涂在混凝土楼板上，涂层能自找涂层能自找平平，形成平整的地面涂层。，形成平整的地面涂层。四、水泥在国民经济中的作用四、水泥在国民经济中的作用四大基础工程材料：四大基础工程材料：水泥水泥、钢材、木材、塑料、钢材、木材、塑料 现虽有许多新的胶凝材料出现，尚无任何现虽有许多新的胶凝材料出现，尚无任何一种材料可以取代水泥作为基础工程材料的地一种材料可以取代水泥作为基础工程材料的地位。位。水泥在国民经济中的作用水泥在国
29、民经济中的作用水泥基材料水泥基材料住宅建设住宅建设市政工程市政工程地下工程地下工程住宅建设住宅建设市政工程市政工程公路建设公路建设高层建筑高层建筑军事工程军事工程港口建设港口建设桥梁工程桥梁工程核电建设核电建设大坝工程大坝工程油井工程油井工程农田水利农田水利环境治理环境治理水下工程水下工程五、水泥工艺发展概况及方向vv1、规模扩大；、规模扩大；v2、窑炉改变；、窑炉改变；v3、粉末工艺改进；、粉末工艺改进；v4、能源、资源、环境、能源、资源、环境第二章 硅酸盐水泥国家标准及其生产v硅酸盐水泥的通常含义：以硅酸钙为主要硅酸盐水泥的通常含义：以硅酸钙为主要成分的熟料制得的水泥的总称。成分的熟料制得
30、的水泥的总称。v国外，硅酸盐水泥统称为波特兰水泥。国外，硅酸盐水泥统称为波特兰水泥。v按水泥中混合材料的种类和含量，又可将按水泥中混合材料的种类和含量，又可将硅酸盐水泥分为这样几类：硅酸盐水泥分为这样几类：六大品种水泥六大品种水泥v1、硅酸盐水泥类，石灰石或粒化高炉矿渣、硅酸盐水泥类，石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏，掺量为：适量石膏，掺量为：0-5%v2、普通硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：、普通硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：6-15%v3、矿渣硅酸盐水泥类，粒化高炉矿渣掺量为：、矿渣硅酸盐水泥类，粒化高炉矿渣掺量为：20-70%v4、粉煤灰硅酸盐水泥类，粉煤灰掺量为：、粉煤灰硅酸盐水泥类，粉煤
31、灰掺量为：20-40%v5、火山灰质硅酸盐水泥类，火山灰质混合材、火山灰质硅酸盐水泥类，火山灰质混合材料掺量为：料掺量为：20-50%v6、复合硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：、复合硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：15-50%v一、定义一、定义v1、硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水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，称为硅酸盐水泥，分硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和和P.II,即即国外通称的波特兰水泥。国外通称的波特兰水泥。vP为不掺混合料为不掺混合料（型）型）vP为掺混合料为掺混合料5%（型
32、）型）第一节 硅酸盐水泥国家标准v2、普通硅酸盐水泥：由、普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料、6%15%混合材料混合材料，适量，适量石膏石膏磨细制成的磨细制成的水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥（简称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）称普通水泥）,代号：代号：P.O。v3、矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料性胶凝材料,称为称为矿渣硅酸盐水泥，代矿渣硅酸盐水泥，代号：号：P.S。v4、粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟、粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粉煤
33、灰和适量石膏磨细制成的水硬性料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F。v5、火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟、火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：盐水泥，代号：P.P。v6、复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量石两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合膏磨细制成的水
34、硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P.Cv1、硅酸盐水泥熟料、硅酸盐水泥熟料：凡适当成分的生料烧：凡适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产物称为硅酸盐水泥熟料（简称熟料）。物称为硅酸盐水泥熟料（简称熟料）。v2、石膏、石膏：包括天然石膏和工业副产石膏、：包括天然石膏和工业副产石膏、质量必须符合标准（满足质量必须符合标准（满足GB5483）。）。二、组分材料二、组分材料v3、活性混合材料、活性混合材料：系指具有火山灰性或潜：系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料。如高炉矿渣、火山在水硬性的混
35、合材料。如高炉矿渣、火山灰和粉煤灰。灰和粉煤灰。v符合符合GB1596的粉煤灰；的粉煤灰；vGB2847的火山灰；的火山灰；vGB203的炉渣。的炉渣。v4、非活性混合材料、非活性混合材料：系指活性指标不符合：系指活性指标不符合标准要求的潜在水硬性或火山灰的水泥混标准要求的潜在水硬性或火山灰的水泥混合材料，以及砂岩和石灰石。合材料，以及砂岩和石灰石。v活性指标符合活性指标符合GB1596，GB2847，GB203，AI2O32.5%。v5、窑灰、窑灰：从水泥回转窑窑尾废气中收集下：从水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘。的粉尘。v符合符合ZBQ12001。v回转窑粉尘。回转窑粉尘。v6、助磨剂、助
36、磨剂：水泥粉磨时允许加入起助磨作：水泥粉磨时允许加入起助磨作用而不损害水泥性能的助磨剂。其加入量用而不损害水泥性能的助磨剂。其加入量不得超过水泥质量的不得超过水泥质量的1%。v三、标号三、标号：v硅酸盐水泥分为：硅酸盐水泥分为：v425R，525，525R，625，625R，725R，6个标号个标号v普通硅酸盐水泥分为：普通硅酸盐水泥分为：v325，425，425R，525，525R，625，625R，7个标号个标号vR：快硬型：快硬型表表表表2-1GB175-922-1GB175-92各龄期、各类型水泥强度各龄期、各类型水泥强度各龄期、各类型水泥强度各龄期、各类型水泥强度 品种标号抗压强度（
37、Mpa）抗折强度（Mpa）3d28d3d28d硅酸盐水泥425R22.042.54.06.5525525R23.027.052.552.54.05.07.07.0625625R28.032.062.562.55.05.08.08.0725R37.072.56.08.5普通水泥32512.032.52.55.5425425R16.021.042.542.53.54.06.56.5525525R22.026.052.552.54.05.07.07.0625625R27.031.062.562.55.05.58.08.0水泥标号的含义：水泥标号的含义：一一般般以以28d抗抗压压强强度度值值作作为为水
38、水泥泥的的标标号号。而而特特性性水水泥泥和和专专用用水水泥则不同。泥则不同。v四、技术指标：四、技术指标：vv1、不溶物：、不溶物：P.0.75%;vP.1.5%v2、MgO:5.0%v3、SO33.5%v4、烧烧矢矢量量3.0%(P.);3.5%(P.);普通普通300m2/Kg的的比比表表面面积积；普通：普通：80m方孔筛余方孔筛余45min,终终凝凝45min,终终 凝凝10h。v7、安定性：煮沸检验合格；、安定性：煮沸检验合格；v8、碱：、碱：Na2O0.658K2O0.60%v9、强度：满足标号规定。、强度：满足标号规定。硅酸盐水泥的技术指标分类解释v1、化学指标：是保证水泥质量和性
39、能的重要依是保证水泥质量和性能的重要依据据v（1）氧化镁含量：在水泥熟料中，常含有少）氧化镁含量：在水泥熟料中，常含有少量与其他矿物结合的游离氧化镁，它是高温时形量与其他矿物结合的游离氧化镁，它是高温时形成的方镁石，它水化为氢氧化镁的速度很慢，常成的方镁石，它水化为氢氧化镁的速度很慢，常在水泥硬化以后才开始水化，在水化时产生体积在水泥硬化以后才开始水化，在水化时产生体积膨胀，可导致水泥石结构产生裂缝甚至破坏，因膨胀，可导致水泥石结构产生裂缝甚至破坏，因此，它是引起水泥安定性不良的原因之一。此，它是引起水泥安定性不良的原因之一。v因此，国家标准（因此，国家标准（GB175-1999）规定，水泥）
40、规定，水泥中氧化镁的含量不得超过中氧化镁的含量不得超过5%。如果水泥经压蒸。如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放宽到宽到6%。v（2）三氧化硫含量：水泥中的）三氧化硫含量：水泥中的S03主要是主要是在生产时为调节凝结时间加入石膏而带来在生产时为调节凝结时间加入石膏而带来的，也可能是煅烧熟料时加入石膏矿化剂的，也可能是煅烧熟料时加入石膏矿化剂而带入熟料的。适量石膏虽能改善水泥性而带入熟料的。适量石膏虽能改善水泥性能（如提高水泥强度、降低收缩性、改善能（如提高水泥强度、降低收缩性、改善抗冻耐蚀和抗渗性等），但石膏超过一定抗冻耐蚀和抗渗性
41、等），但石膏超过一定含量后，水泥性能会变差，甚至引起硬化含量后，水泥性能会变差，甚至引起硬化水泥石膨胀，导致结构破坏。因此水泥中水泥石膨胀，导致结构破坏。因此水泥中S03的含量必须加以限制。的含量必须加以限制。v现行国家标准规定，水泥中现行国家标准规定，水泥中S03的含量不的含量不得超过得超过3.5%。v（3）烧失量：水泥煅烧不佳或受潮后，均）烧失量：水泥煅烧不佳或受潮后，均会导致烧失量增加。烧失量测定是以水泥会导致烧失量增加。烧失量测定是以水泥试样在试样在950-1000下灼烧下灼烧15-20min，冷至，冷至室温称量。如此反复灼烧直至恒重，按下室温称量。如此反复灼烧直至恒重，按下式计算烧失
42、量：式计算烧失量：X（mo-m1）/mo100v式中：式中：X烧失量烧失量%vmo灼烧前试样质量灼烧前试样质量gvm1灼烧后试样质量灼烧后试样质量gv普通水泥、矿渣水泥中的烧失量，回转窑普通水泥、矿渣水泥中的烧失量，回转窑厂不得大于厂不得大于5%，立窑大不得大于立窑大不得大于7%。v2、物理指标v（1）细度：水泥细度是表示水泥磨细后的）细度：水泥细度是表示水泥磨细后的程度或水泥分散度的指标。它对水泥的水程度或水泥分散度的指标。它对水泥的水化硬化速度、水泥需水量、和易性、放热化硬化速度、水泥需水量、和易性、放热速率及强度都有影响。水泥细度可用速率及强度都有影响。水泥细度可用筛析法和和比表面积法表
43、示。现行标准规定，普表示。现行标准规定，普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥，在水泥，在0.08mm方孔筛上筛余量不得超方孔筛上筛余量不得超过过10%；硅酸盐水泥细度不少于；硅酸盐水泥细度不少于3002/g。vv（）凝结时间（）凝结时间v定义水泥加水开始到水泥浆失去流动性，即从可塑性发展到固水泥加水开始到水泥浆失去流动性，即从可塑性发展到固体状态所需要的时间叫凝结时间。体状态所需要的时间叫凝结时间。初凝时间初凝时间 从水泥加水拌和到水泥浆从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性开始失去可塑性所需所需的时间；的时间；终凝时间终凝时间 从水泥加水拌和到水泥浆从
44、水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性完全失去可塑性，并，并开始具有强度所需的时间。开始具有强度所需的时间。v测定方法测定方法 用标准稠度的水泥净浆，在规定的温湿度下，用凝结时用标准稠度的水泥净浆，在规定的温湿度下，用凝结时间测定仪来测定。间测定仪来测定。v国标要求国标要求硅酸盐水泥硅酸盐水泥：初凝时间初凝时间45min45min；终凝时间；终凝时间390min390min。其它通用水泥其它通用水泥：初凝时间：初凝时间45min45min；终凝时间；终凝时间600min600min。水泥凝结时间的测定水泥凝结时间的测定标准稠度标准稠度水泥浆水泥浆离底离底12mm为初凝为初凝园弧形园弧形压痕压痕终终
45、凝凝国标 规定：凡初凝时间或终凝时间不符合规定的水泥为不合格品。为什么？答：v水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝土质量；v初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用价值；v终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工。v（3）安定性：安定性是指水泥在凝结硬化安定性：安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性过程中体积变化的均匀性。v水泥与水拌制成的水泥浆体，在凝结硬水泥与水拌制成的水泥浆体，在凝结硬化过程中，一般都会发生体积变化。如果化过程中，一般都会发生体积变化。如果这种体积变化是在凝结硬化过程中，则对这种体积变化是在凝结硬化过程中，则对建筑的质量
46、并没有什么影响。但是如果混建筑的质量并没有什么影响。但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石内部产了剧烈的、不均匀作用，在水泥石内部产了剧烈的、不均匀的体积变化时，在建筑物内部产生破坏应的体积变化时，在建筑物内部产生破坏应力，导致建设物强度降低，甚至会引起建力，导致建设物强度降低，甚至会引起建筑物开裂，崩塌等严重事故。筑物开裂，崩塌等严重事故。v检测方法：检测方法：沸煮法。包括试饼法和雷沸煮法。包括试饼法和雷氏夹法。氏夹法。v国标要求：用沸煮法检验必须合格。国标要求：用沸煮法检验必须合格。试饼法试饼法雷氏夹法雷氏夹法合格标准：5mm。肉眼
47、观察表面肉眼观察表面有无裂纹有无裂纹用直尺检查有无弯曲用直尺检查有无弯曲合格标准：无裂纹、无弯曲。试饼法 用标准稠度的水泥净浆做成试饼，在水中经恒沸3h后，用肉眼观察没有裂纹，用直尺检查没有弯曲，则体积安定合格，反之，体积安定性不合格。雷氏夹法 测量雷氏夹中的水泥净浆，经沸煮3h后的膨胀值。该值不大于5.0mm时，则体积安定性合格，否则，为体积安定性不合格。体积安定性检测方法体积安定性检测方法沸煮法沸煮法水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。因为水泥熟料中的游离CaOCaO、MgOMgO都是过烧的。水化速度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体体积增大1.981.98和和2.48
48、2.48倍。产生不均匀体积变化，造成水泥石开裂、翘曲。石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有钙钒石形成，产生膨胀。水泥体积安定性不良的原因水泥体积安定性不良的原因v（4）强度：强度是水泥技术中最基本的指）强度：强度是水泥技术中最基本的指标，它直接反映了水泥的质量水平和使用标，它直接反映了水泥的质量水平和使用价值。国际上都采用砂浆法作为水泥强度价值。国际上都采用砂浆法作为水泥强度的标准检验方法。我国亦采用水泥胶砂来的标准检验方法。我国亦采用水泥胶砂来评定水泥强度。评定水泥强度。v我国现行标准（我国现行标准（GB177-1999）规定，以）规定，以1 3的的水泥和水泥和ISO标准砂，按规定的水灰比标准
49、砂，按规定的水灰比0.50，用标，用标准制作方法制成准制作方法制成4cm4cm16cm的标准试件。的标准试件。在标准养护条件下，达到规定龄期（在标准养护条件下，达到规定龄期（3d、28d）时，测定其抗折和抗压强度，按国家标准规定的时，测定其抗折和抗压强度，按国家标准规定的最低强度值来评定其所属的强度等级。最低强度值来评定其所属的强度等级。v为提高水泥的早期强度，我国现行标准将水泥为提高水泥的早期强度，我国现行标准将水泥分为普通型和早强型（分为普通型和早强型（R）。早强型水泥的）。早强型水泥的3d抗抗压强度较同强度等级的普通型强度提高压强度较同强度等级的普通型强度提高10-24%，可达，可达28
50、d抗压强度的抗压强度的50%。道路水泥多用早强。道路水泥多用早强水泥。水泥。v需要强调的是，我国现行国家标准规定，我国现行国家标准规定，凡是氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定凡是氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任何一项指标不符合标准规定的，性中的任何一项指标不符合标准规定的，均为废品。v凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任何一项不符合标准规定的，或混合材的任何一项不符合标准规定的，或混合材掺加量超过最大限量，或强度低于等级规掺加量超过最大限量，或强度低于等级规定的指标时称为定的指标时称为不合格产品。废品水泥在。废品水泥在工程中严禁使用。工程中严禁使用。v