水泥材料学51特种水泥定义种类课件

第5章特性水泥特性水泥定义和特点具有特殊性能：快凝、快硬、耐火等满足特殊用途：抢修工程、装饰工程等包括了三个系列特性水泥1、快硬高强水泥2、抗硫酸盐型硅酸盐水泥3、油井水泥4、白色水泥5、彩色水泥6、道路水泥7、补偿收缩水泥8、砌筑水泥9、防辐射水泥10、耐高温水泥抗硫酸盐型硅酸盐水泥（1）特点：有较强的抵抗硫酸根离子腐蚀的能力、水化热低（2）组成：硅酸盐系列改变熟料矿物组成（降低硅酸三钙≤50%和铝酸三钙含量≤5%）（3）用途：水利工程、地下工程、海港工程、隧道工程、桥梁基础等油井水泥（1）特点：流动性好、快凝初凝、终凝时间间隔短在高温高压环境中凝结硬化（2）组成：硅酸盐系列改变矿物比例（3）用途：用于油田固井白色水泥（1）特点：颜色为白色，白度是重要的性能指标（2）组成：控制Fe含量（3）用途：建筑装饰道路水泥（1）性能特点：耐磨性好、抗冻性好、抗冲击性好、收缩小、弹性好（2）组成：硅酸盐系列水泥中增加含铁矿物（3）用途：公路路面补偿收缩水泥（1）特点：具有微膨胀性（2）组成：CSA系列（3）用途：防止混凝土开裂砌筑水泥（1）特点：强度要求不高，流动性好（2）组成：硅酸盐系列（3）用途：用于砌筑和抹灰耐高温水泥（1）特点：耐高温、耐腐蚀（2）组成：主要为铝酸盐系列另外还有磷酸盐系列（3）用途：窑炉内衬（电力、石化、冶金、建材）硫铝酸盐水泥第一系列水泥：以C3S矿物为主的各种硅酸盐水泥。第二系列水泥：以CA矿物为主的各种铝酸盐水泥。第三系列水泥：以C4A3Š矿物为主的各种硫铝酸盐水泥。20世纪70年代初，中国发明了普通硫铝酸盐水泥水泥的种类从无水硫铝酸钙C4A3Š复合矿物研究中已开发出硫铝酸盐水泥系列。这个系列包括普通硫铝酸盐水泥和高铁硫铝酸盐水泥（又称铁硫酸盐水泥）。硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥的生产工艺完全一样，区别仅在于两者的铁相矿物含量高低不同。

硫铝酸盐水泥的种类快硬铁铝酸盐水泥R·FAC高强铁铝酸盐水泥H·FAC膨胀铁铝酸盐水泥E·FAC自应力铁铝酸盐水泥S·FAC高铁硫铝酸盐水泥快硬硫铝酸盐水泥R·SAC高强硫铝酸盐水泥H·SAC膨胀硫铝酸盐水泥E·SAC自应力硫铝酸盐水泥S·SAC低碱度快硬硫铝酸盐水泥普通硫铝酸盐水泥我国硫铝酸盐水泥应用市场用量及品种硫铝酸盐水泥的原燃材料原材料：铝质原料（主要提供Al2O3，也提供SiO2和Fe2O3）石灰质原料（主要提供CaO）硫系原料（主要提供SO3）燃料：烟煤原料和燃料要求矾土：Al2O3＞60%，SiO2

＜15%石灰石：CaO＞50%，SiO2＜3.5%二水石膏：SO3＞38%。硬石膏：SO3＞38%工业烟煤：发热量＞23826kJ/kg，灰分＜3.5%，挥发分＞25%原料总有害成分：R2O＜0.5%硫铝酸盐水泥熟料矿物组成相图铝硫比P：表示熟料中氧化铝含量与三氧化硫含量之比，反映了形成C4A3Š的氧化铝与三氧化硫的适当比例。一般控制P＜3.86.

铝硅比N：表示熟料中氧化铝含量与氧化硅含量值比，也反映了熟料中C4A3Š

、C2S的比例。一般控制N＞3。

CaO的配入量：在硫铝酸盐水泥中，形成熟料矿物所需要的CaO是按照不足来设计的，因为如果CaO的配入量过多，超出形成熟料矿物所需要的量，将会形成f-CaO,从而造成熟料的急凝、强度低；同时，高钙条件下，C4A3Š的水化速度会大大加快。

SO3的配入量：在硫铝酸盐水泥中，形成熟料矿物所需要SO3的量按照过足来设计的，由于在硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中，SO3总会有所挥发，如果SO3配入量不足，将会直接影响C4A3Š的形成。在配料计算中SO3应过量10%左右。硫铝酸盐水泥的配料原则硅酸二钙2CaO•SiO2四种晶型形貌：不规则圆形，细小、破碎（工业熟料）尺寸：5~10μm铁相4CaO·Al2O3·Fe2O32CaO·Fe2O3~6CaO·2Al2O3·Fe2O3固溶体斜方晶系，棱柱状形成：2CaO·Fe2O3矿物随温度的升高，不断固溶各类铝酸钙矿物少量矿物游离石膏（游离CaSO4）方镁石（MgO）钙钛矿（CaO·TiO2）煅烧不正常或配料不当时：钙黄长石（2CaO·Al2O3·SiO2）硫硅酸钙（4CaO·SiO2·CaSO4）游离石灰（游离CaO）硫铝酸盐水泥熟料微观形貌水泥名称熟料矿物组成w%普通硫铝酸盐水泥C4A3ŠC2SC4AF55-758-373-10高铁硫铝酸盐水泥C4A3ŠC3AC6AF233-6314-3715-35铝酸盐水泥CAC2AC2AS40-4515-3020-36硅酸盐水泥C3SC2SC3AC4AF42-6015-355-1410-16不同水泥熟料的矿物组成各种水泥熟料化学成分w%水泥名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOSO3普通硫铝酸盐水泥熟料3-1330-381-338-458-15高铁硫铝酸盐水泥熟料5-1325-355-1343-507-12铝酸盐水泥熟料＜1050-58＜332-36硅酸盐水泥熟料21-254-82-464-67室温-300℃：原料脱水干燥300-450℃：Ⅲ型无水石膏转变为Ⅱ型无水石膏。450-600℃：矾土的水铝石分解，形成α-Al2O3,物料总同时出现α-SiO2及Fe2O3。850-900℃：碳酸钙分解，产生CaO,随温度升高分解反应加快。950℃以上：C4A3Š和C2AS开始形成。1050℃：C4A3Š和C2AS增加，石灰吸收率达到1/2左右。生料中的α-Al2O3,α-SiO2、CaSO4和CaO的含量迅速减少。熟料的形成过程1150℃：出现β-C2S，石灰吸收率达到2/3.1250℃：

C4A3Š继续增加，C2AS消失，同时出现2C2S·CaSO4。除此之外，其它组分消失。物料主要矿物组成为：C4A3Š,C2S,2C2S·CaSO4,f-CaSO4和少量铁相(C6AF2)1300℃：2C2S·CaSO4消失。熟料主要矿物为：C4A3Š,β-C2S,α′-C2S,铁相及CaSO41300-1400℃：矿物无明显变化。1400℃以上：C4A3Š和CaSO4开始分解，熟料出现融块。硫铝酸盐水泥熟料的烧成温度为：(1350±50)℃。此时不但熟料形成反应已经完成，而且烧结情况也比较好。a.石膏在形成硫铝酸盐水泥熟料中的作用：导向化合和稳定矿物

导向化合：石膏不仅能使最终产物中CA改变为C4A3Š，并使无活性的C2AS改变为C4A3Š和C2S。

稳定矿物：阻止在高温冷却过程中发生向惰性的γ-C2S的晶型转变

b.石膏在形成硫铝酸盐水泥中的作用：跟硅酸盐水泥中的作用一样，起到缓凝作用。石膏的作用导向作用铝酸盐水泥熟料形成反应无活性引入石膏后的反应反应高活性硫铝酸盐水泥的水化主要水化产物：水化硫铝酸钙（Aft、AFm)铝胶铁胶水化硅酸钙凝胶C4A3Š水化—早期水化活性高试样水灰比抗压强度/MPa6h1d3d7d14d60d净浆0.3915.336.640.530.734.634.6铁相的水化---6CaO·2Al2O3·Fe2O3-•-

4CaO·Al2O3·Fe2O3——6CaO·Al2O3·2Fe2O3-••-4CaO·Al2O3·Fe2O3

A硫铝酸盐水泥熟料的相对密度比硅酸盐水泥熟料低，一班波动在2.87-2.92之间。B硫铝酸盐水泥水化产物主要由钙矾石、铝胶和铁胶等组成。C硫铝酸盐水泥的初凝时间比硅酸盐水泥快的多，一般在30-50min波动，终凝在40-90min波动D硫铝酸盐水泥总水化热并不比硅酸盐水泥总水化热高，约45-50kJ/g，但是集中在8-48h释放。硫铝酸盐水泥的技术性能

E硫铝酸盐水泥石的孔隙结构与硅酸盐水泥的孔隙结构有明显差别：总孔隙率低＜15%；平均孔径小，绝大部分孔径小于30nm。最可级孔径（1：1砂浆）为小于2.5nm，而且1.8nm左右的孔占很大的比例；孔的形状多为墨水瓶孔。这样的孔结构是形成硫铝酸盐水泥抗渗、抗冻、抗腐蚀、干缩小等优良性能的关键。F硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥比较，水化液相碱度低。因此可以抑