1.水泥的种类

水泥按用途及性能可分为以下几类：

(1)通用水泥。用于一般土木建筑工程。主要指各种硅酸盐水泥。

(2)专用水泥。专门用途的水泥。如油井水泥,道路硅酸盐水泥。

(3)特性水泥。某种性能比较突出的水泥。如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、磷铝酸盐水泥和磷酸盐水泥等。

2.水泥的主要原料

生产硅酸盐水泥首先要煅烧出硅酸盐水泥熟料,然后再用熟料磨制成水泥,所以硅酸盐水泥的原料应分为煅烧熟料所需的原料和磨制水泥所需的原料。

(1)生产熟料用的原料

①生料。多用石灰石质原料和粘土质原料进行混合,必要时加入少量硅质或铁质校正原料,调整混合生料的化学成分。

水泥生料中碳酸钙CaCO3的含量在72%～80%之间。按CaCO3含量将原料排列如下：纯石灰石＞95%,泥灰岩质石灰石85%～95%,石灰质泥灰岩50%～85%,泥灰岩30%～70%,粘土质泥灰岩15%～30%,泥灰岩质粘土5%～15%,粘土＜5%。

纯石灰石,泥灰岩质石灰石和石灰质泥灰岩用以引入Ca即CaCO3,粘土、泥灰岩质粘土和粘土质泥灰岩用以引入SiO2,Al2O3和Fe2O3。(www.daowen.com)

配料时最好选用与熟料化学成分相接近的原料,如石灰质泥灰岩,因为它已混入一些粘土质组分,结晶细小,分布均匀,易烧性好。最不利的是用纯的石灰石和纯的粘土混合配料,易烧性不好。

为了调整生料化学成分,有时还加入少量砂岩,硫铁矿渣、铁矿等作为校正原料。除天然原料外还可以使用工业废渣,如高炉矿渣、煤矸石、粉煤灰、金属尾矿等作为粘土质原料。今后的发展趋势也是尽可能利用泥灰岩类天然原料和工业废渣作主要原料,高质量的石灰石作为校正原料来生产水泥熟料。

②燃料。受工艺条件的限制,在立窑上只能烧固体燃料,并以无烟煤、焦炭之类含挥发分低的燃料为好;对回转窑来说,烟煤,无烟煤以及各种可燃性废料都可以使用。

(2)生产水泥的原料

硅酸盐水泥是由在熟料中加入适量的石膏共同磨细而成,有些品种的水泥还允许加入一定量的混合材。混合材组分在水泥含量≥6%的为主要组分,≤5%的为次要组分或填充料,即水泥的组成应为主要组分、次要组分、石膏和外加剂。

①硅酸盐水泥熟料。熟料要求适当成分的生料和烧至部分熔融,要以硅酸钙为主要成分。欧洲标准还要求硅酸钙(C3S+C2S)含量应≥2/3,CaO/SiO2重量比≥2.0,并对生料的制备也提出一些原则要求,这些对保证混凝土质量很有益处。对铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥的熟料也都有相应质量要求。

②混合材。在水泥中除熟料和石膏以外的组分都称为混合材,用来改善水泥性能及调节水泥标号。常用粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材、石灰石、粒化电炉磷渣和冶金工业的各种熔渣。对这些材料都有一定的质量要求和掺加量限定,今后的发展趋势是加大工业废渣的掺加量,减少熟料使用量。

③石膏。石膏又称缓凝剂,用来调节水泥的凝结时间。常用天然石膏矿,主要成分为二水硫酸钙CaSO4·2H2O,或者天然硬石膏,主要成分为无水硫酸钙CaSO4。另外也有半水石膏CaSO4·1/2H2O及它们的混合物等。石膏的用量约为5%左右。

④外加剂。主要是助磨剂,不超过水泥重量1%。外加剂不应损害水泥和混凝土的其他性能,所以应慎重使用,以加在混凝土中为好,以免与混凝土的外加剂相抵触。

⑤超细掺加料。细粉掺加料能显著提高水泥混凝土的强度和改善其他性能。常用的是硅灰,细度为水泥细度的50～100倍。近来又发展使用磨细矿渣以及磨细熟料,超细磨使比面积到9000～20000cm2/g,平均粒径13～6μm。微细粉能明显提高水泥及混凝土强度,尤其是早期强度,并能改善水泥砂浆的可加工性,提高混凝土的密实性、抗渗性、抗蚀性、耐久性,这种微细粉可以加到水泥中也可以在施工时加到混凝土中,我国目前比较重视的是用磨细矿渣掺到水泥中,改善水泥性能。