完整word版水泥复习Word格式.docx

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C3A&

C4AF-溶剂矿物

5、硅酸盐水泥熟料在反光显微镜下的岩相照片：

（1）C3S：

黑色多角形颗粒

（2）C2S：

黑白双晶条纹圆形颗粒

（3）C3A：

黑色中间相

（4）C4AF：

白色中间相

6、四种矿物性能比较：

28d内绝对强度：

C3S＞C4AF＞C3A＞C2S

水化速度：

C3A＞C4AF＞C3S＞C2S

水化热：

C3A＞C3S＞C4AF＞C2S

28天硬化速度：

C3A＞C4AF＞C3S＞C2S

7、鲍格法：

化学成分、矿物组成、率值之间的关系。

四、简答

1、为什么将C3A&

C4AF称为溶剂矿物？

答：

在水泥熟料煅烧过程中，C3A&

C4AF及氧化镁、碱会在1250-1280℃逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成。

2、简述造成硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算值和实测值不一致的主要影响因素。

（1）固溶体的影响

（2）冷却条件的影响

（3）碱和其他微量组分的影响

5、问答

1、硅酸盐水泥熟料的矿物组成有哪些？

其矿物特性如何？

C3S、C2S、C3A、C4AF

C3S：

（1）纯C3S只在1250~2065℃内稳定；

T<

1250℃,C3S→C2S+CaO;

T>

2065℃,不一致熔融为CaO和液相。

（2）不纯，形成固溶体，简称A矿（阿利特）。

（3）反光显微镜下呈黑色多角形颗粒。

（4）水化较快

（5）早期强度高，强度的绝对值和强度的增进率大，

（6）水化热较高；

抗水性较差。

C2S：

（1）多晶转变

（2）不纯，形成固溶体，简称B矿（贝利特）

（3）反光镜下呈黑白双晶条纹圆形颗粒

（4）水化反应慢

（5）早期强度低，28d后强度较快增长，一年后赶超A矿。

（6）水化热小；

抗水性好

C3A：

（1）不纯，形成固溶体，称黑色中间相

（2）晶型随原材料性质、熟料形成与冷却工艺的不同而有所差别。

（3）水化快，凝结快

（4）早强较高，但绝对值不高。

3d发挥出大部分强度，以后不增长，甚至倒缩。

（5）水化热高，干缩变形大，抗硫酸盐性能差。

C4AF：

（1）代表的是一系列连续的固溶体。

（2）不纯，形成固溶体，称C矿（才利特），白色中间相。

（3）水化速度，早期介于C3A、C3S间，后期的发展不如C3S。

（4）早强似C3A，后期能增长，似C2S

（5）水化热较C3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好,但含量高的熟料难磨。

2、为什么要制定熟料率值？

说明KH、SM、IM的物理含义。

硅酸盐水泥熟料是由两种或两种以上的氧化物化合而成，控制各氧化物之间的比例（即率值）比单独控制各氧化物的含量，更能反映出对熟料矿物组成和性能的影响。

KH：

熟料中全部SiO2生成硅酸钙（C3S+C2S）所需要的CaO含量与全部SiO2理论上全部生成硅酸三钙所需要CaO含量的比值。

即熟料中SiO2被CaO饱和形成硅酸三钙的程度。

SM:

反映了熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的相对含量。

IM：

说明熟料中C3A、C4AF的相对含量。

反映液相的性质。

3、试述熟料的三率值对熟料煅烧和质量有何影响？

KH实际上表示熟料中C3S与C2S百分含量的比例。

KH越大，则C3S的比例越高，熟料强度越好，故提高KH有利于提高水泥熟料质量。

但KH过高，熟料煅烧困难，须提高煅烧温度，延长煅烧时间，否则会出现f-CaO，同时窑的产量低，热耗高，窑衬工作条件恶化。

SM：

若SM过高，则由于高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，C3S不易形成，如果CaO含量低，那么C2S含量过多而熟料易粉化；

SM过低，熟料因硅酸盐矿物少而强度降低，且由于液相量过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑的操作。

IM高，熟料中铝酸三钙多,C3A产生的液相粘度大,物料难烧，水泥凝结快。

但铝率IM过低，虽然C4AF产生的液相黏度小，液相中质点易扩散对硅酸三钙形成有利，但烧结范围窄，窑内易结大块，不利于窑的操作

3、水泥原料及生料配料

1、易烧性：

反映在固、液、气相环境下，在规定的温度范围内，通过复杂的物理化学变化，形成熟料的难易程度。

1、水泥原料：

主要原料—钙质原料；

辅助原料—粘土质原料；

校正原料

2、煤的组分的表示方法：

元素分析法、工业分析法

3、元素分析法：

C、H、O、N、S、水分（M）、灰分（A）；

工业分析法：

水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）、固定碳（FC）。

4、煤的基准：

收到基（ar）、空气干燥基（ad）、干燥基（d）、干燥无灰基（daf）

5、易烧性的表示方法：

实用易烧性、易烧性指数

6、配料计算的依据:

物料平衡。

7、煤与原料一起混合：

全黑生料；

部分煤与原料混合：

半黑生料；

不含煤的生料：

白生料

8、配料计算常用基准：

干燥基、灼烧基、湿基

三、判断

1、各种原料有哪些提供。

钙质原料：

天然：

石灰石、泥灰岩、大理岩、白垩；

工业：

电石渣、碱渣、糖滤泥、白泥；

粘土质原料：

黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩、火山岩、河泥；

煤矸石、矿渣、钢铁厂熔渣。

校正原料：

铁质、硅质、铝质

2、空气干燥基不是绝对干燥的，水分与大气达到平衡状态；

干燥基：

绝对干燥

干燥无灰基：

无水无灰

3、实用易烧性：

规定温度下达到f-CaO不大于2%的时间。

五、问答

1、影响水泥易烧性的因素有哪些？

（1）生料的潜在矿物组成：

KH、SM高，则难煅烧；

反之易烧，还容易结圈。

SM和IM高，则难煅烧，要求较高的烧成温度。

（2）原料的性质和颗粒组成：

原料中石英和方解石含量多、结晶质粗粒多，易烧性差。

（3）生料中次要氧化物和微量元素：

生料中含有少量的MgO、K2O、Na2O等有利于熟料形成，易烧性好，但含量过多，又不利于煅烧。

（4）生料的均匀性和粉磨细度：

均匀好，粒度细，易烧性好。

（5）矿化剂：

掺加各种矿化剂，均可改善生料的易烧性。

（6）生料的热处理：

煅烧过程中，升温速度快，有利于提高新生态产物的活性，易烧性好。

（7）液相：

液相出现温度低，数量多，黏度小，则易烧性好。

（8）燃煤的性质：

燃煤热值高，灰分少，粒度细，燃烧温度高，则有利于生料的煅烧。

（9）窑内气氛：

氧化气氛，有利于熟料的烧成。

4、水泥熟料煅烧

1、填空

1、生料煅烧过程中的物理、化学变化：

干燥与脱水—碳酸盐分解—固相反应—熟料的烧结—熟料的冷却

2、碳酸钙的分解过程：

两个传热—热气流向颗粒表面传热&

热量以传导方式由物料表面向分解面传热；

一个化学反应—分界面上碳酸钙分解放出CO2；

两个传质—CO2穿过分阶层向表面扩散&

表面CO2向大气扩散。

3、固相反应包括界面上的反应和物质迁移。

1、传热和传质均为物理过程，只有一个化学反应。

2、熟料的冷却不单纯是熟料温度的降低，而是伴随着一系列物理化学变化，同时进行液相的凝固和相变两个过程。

3、预分解窑中，MgO含量过高时。

应减小Fe2O3的量。

1、影响碳酸钙分解反应的因素有哪些？

（1）温度：

温度升高，分解反应速度加快；

（2）窑内CO2分压：

通风良好,CO2分压较低,有利于碳酸盐分解;

（3）生料细度和颗粒级配：

生料细度细,颗粒均匀,粗粒少,分解速率快;

（4）生料悬浮分散程度：

生料悬浮分散良好,增大传热面积,提高了碳酸盐分解速率;

（5）石灰石的结构和物理性质：

结构致密,结晶粗大的石灰石,分解速率慢;

（6）粘土质组分和性质：

矿物活性：

高岭土>

蒙脱石>

伊利石>

石英，活性大，反应快。

2、影响固相反应的主要因素。

（1）生料的细度：

生料愈细，比表面积越大，接触面越大，反应速率加快；

（2）生料的均化程度：

混合均匀，增加各组分间接触，也有利于加速反应；

（3）温度和时间：

当温度较低时，固体的化学活性低，质点的扩散和迁移速度很慢；

提高反应温度，可加速固相反应。

由于固相反应时离子的扩散和迁移需要时间，所以，必须保证一定的时间才能使固相反应进行完全；

（4）原料性质：

当原料中含有结晶SiO2和结晶方解石时，由于破坏其晶格比较困难，所以使固相反应的速度明显降低；

矿化剂可通过与反应物形成固溶体使晶格活化，反应能力加强；

也可以形成低共熔物，使物料在较低温度下形成液相，从而加速扩散和和固相的溶解作用；

（6）压力：

在固相反应中，增大压力可加速物质的传递过程.但有时并不表现出积极作用。

3、急冷熟料有什么好处？

（1）提高熟料质量：

①阻止或减少β-C2S向γ-C2S转变，防止熟料粉化；

②阻止或减少C3S--→C2S+f-CaO；

且使C3S晶体细小，可提高熟料质量。

③避免或减少MgO结晶成方镁石，改善了水泥的安定性。

④急冷使熟料中C3A结晶体减少。

可增强水泥的抗硫酸盐性能；

另外，而非结晶的C3A水化后，不会使水泥浆快凝，因而容易掌握其凝结时间。

（2）改善熟料的易磨性：

　　①快冷熟料玻璃体含量高，同时造成熟料产生内应力，缺陷多；

　　②快冷使熟料矿物晶体保持细小，易磨。

（3）回收余热：

用二次空气来回收，有利窑内燃料煅烧，提高窑的热效率。

（4）有利于熟料的输送、储存和粉磨

5、水泥的制成与标准

1、安定性：

水泥加水硬化后体积变化的均匀性。

2、凝结时间：

从加水到失去流动性。

1、混合材：

活性混合材、非活性混合材

2、通用硅酸盐水泥的主要性能：

安定性、凝结时间、强度

3、凝结时间：

初凝、终凝

4、R：

快硬型

1、火山灰性—单独无水硬性，加石灰具有水硬性；

潜在水硬性—单独无水硬性，加激发剂具有水硬性。

2、硅酸盐水泥有两种：

型（无混合材）&

型

3、F-CaO：

沸煮法；

方镁石：

压蒸发；

SO3：

水浸法

6、水泥生产工艺过程与设备

1、均化：

通过搭配或使用外力使物料达到均匀的过程。

2、预均化：

原料在入生料磨之前的均化工作。

1、水泥生产工艺过程：

原料的开采与运输—破碎—烘干—粉磨—均化—煅烧—粉磨—储存、均化、发运—输送—除尘（两磨一烧）

2、破碎的施力方式：

压碎、击碎、磨剥、弯折、劈碎

3、破碎机械：

挤压式、冲击式

4、回转烘干机：

顺流式、逆流式

5、粉磨工艺流程：

开路&

闭路

6、粉磨：

生料粉磨、熟料粉磨

7、粉末方法：

干法、湿法

8、生料均化链：

矿山搭配开采、原料预均化、生料磨配料与粉磨、生料均化

9、预均化：

平铺直取

10、预均化堆场：

矩形、圆形

11、出磨生料的均化：

气力均化、机械均化

12、气力均化：

连续式均化、间歇式均化

13、机械均化：

机械均化库、多库搭配、机械倒库

14、新型干法窑以悬浮预热、预分解技术为核心

15、悬浮预热器分为旋风预热器、立筒预热器

16、悬浮预热器的功能：

使气、固两相充分分散均匀、迅速换热、高效分离

17、旋风预热器每个单元由旋风筒&

换热管道组成

18、旋风筒：

气固分离；

换热管道：

热交换

19、分解炉：

高温气固反应器

20、分解炉内的气流运动，有四种基本型式：

即涡旋式、喷腾式、悬浮式及流化床式。

21、分解炉与窑的连接方式：

同线型、离线型、半离线型

22、分解炉6大功能：

流动、分散、换热、燃烧、分解、传热、输送

23、新型干法窑：

过渡带、烧成带、冷却带

24、熟料冷却机：

单筒、多筒、篦式

25、水泥均化方式：

多库调配、机械倒库、空气搅拌

26、除尘器：

旋风除尘器、电除尘器、袋式除尘器

27、电除尘器工作过程：

电晕放电、气体电离、粉尘荷电、粉尘沉积、打落收集

28、袋式收尘器对尘粒的捕集分离包括以下两个过程：

过滤材料对尘粒的捕集&

粉尘层对尘粒的捕集

1、总破碎比等于各段破碎比之积。

2、开路：

一次通过磨机即为产品；

闭路：

粉磨后分级，粗料返回磨机

3、工厂通常采用顺流式

4、矩形预均化堆场：

两个料堆；

圆形：

一个

5、进料的是窑尾

6、从上往下，依次为1级、2级、3级......

7、物料的休止角越大，摩擦力越大，物料在回转窑运动速度越慢

8、窑喂料量不变时，窑速加快，会使窑的填充率降低。

9、当窑的斜率越小时，为得到同样的物料运动速度，窑的转数越大

10、回转窑的斜率为3.5%表示倾斜角度对应的高除以相邻的直角边。

11、窑的喂料量不变的情况下，窑速增加，物料的填充率减少，有利于熟料煅烧均匀

12、回转窑长径比缩短，烧成带长度增加

13、从窑头进入窑内——一次风——未预热；

从篦冷机抽出，进入窑内——二次风——预热；

从篦冷机抽出，进入分解炉——三次风——预热；

14、从出磨到成品库，进行2次质量检测，

15、成品库——编号取样；

散装库——库号取样

16、电除尘器不能处理含尘浓度大的气体

1、破碎的目的：

便于工作与运输，储存，烘干，配料和粉磨。

2、顺流式和逆流式回转烘干机对物料的脱水有何特点？

顺流式烘干机中物料与热气体的流动方向是一致的，在进料端湿物料与温度较高的热气体接触，干燥速度较快；

但在卸料端，由于物料已被烘干，温度升高，气体温度降低，温差小，干燥速度慢，整个筒体干燥速度不均匀。

逆流式烘干机中，物料与热气体流动方向相反，已烘干的物料与温度较高的热气体接触，整个筒体干燥速度均匀。

3、旋风预热器的工作原理。

低温粉体物料均匀分散在高温气流之中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速加热升温。

起换热和气固分离的双重作用。

4、旋风筒的原理。

物料悬浮于气流中从切线进入旋风筒，产生离心力，料气特性不同，料离心碰壁下行，气不受影响向上。

5、回转窑的工作原理

生料从窑的冷端喂入，由于窑有一定的倾斜度，且不断回转，因此使生料连续向热端移动。

燃料自热端喷入，在空气助燃下燃烧放热并产生高温烟气，热气在风机的驱动下，自热端向冷端流动，而物料和烟气在逆向运动的过程中进行热量交换，使生料烧成熟料。

6、旋风除尘器的工作原理。

含尘气流由进口沿切线方向进入除尘器后，沿器壁自上而下作旋转运动，这股旋转向下的气流称为外旋流，旋转过程中，陈丽在离心力作用下撞击器壁，失去动能，沿器壁滑下。

外旋流到达锥体底部转而沿轴心自下而上旋转，最后经排出管排出，这股向上旋转的气流称为内旋流。

7、电除尘的基本原理

静电除尘是在高压电场的作用下，通过电晕放电使含尘气流中的尘粒带电，利用电场力使粉尘从气流中分离出来并沉积在电极上的过程。

8、袋式收尘器的工作原理

袋式收尘器是利用多孔纤维材料的过滤作用将含尘气体中的粉尘过滤出来的收尘设备。

1、影响磨机产量的因素。

（1）入磨物料的粒度

（2）入磨物料的水分

（3）入磨物料的易磨性

（4）入磨物料温度

（5）产品细度

（6）磨机通风

（7）分级效率与循环负荷率

（8）球料比及磨内物料流速

7、水泥的水化和硬化

1、水化：

物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。

2、凝结：

水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。

3、硬化：

此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体，这一过程称为硬化。

4、水化程度（a）：

指在一定时间内发生水化作用的量和完全水化量的比值。

5、水化深度（h）：

指已水化层的厚度。

1、最初的产物，大部分生长在颗粒原始周界以外由水所填充的空间，这部分C-S-H称为“外部产物”；

后期的生长则在颗粒原始周界以内的区域进行，这部分C-S-H称为“内部产物”。

2、高浓度的钙离子和硫酸盐离子在溶液中保持时间的长短，取决于水泥的组成。

3、

4、水泥水化过程分为3个阶段：

钙矾石形成期、C3S水化期、结构形成和发展期

5、水泥的水化速率常以单位时间内的水化程度或水化深度表示。

6、水泥的水化反应在开始主要为化学反应所控制。

7、水泥浆体中的水：

结晶水、吸附水、自由水

1、初凝时间相当于诱导期结束，终凝时间发生在加速期的中间阶段。

2、C-S-H的生长仅限于表面。

3、水泥的水化作用在开始后，基本上是在含碱的Ca（OH）2、CaSO4的饱和溶液中进行的。

4、凝结与硬化只是同一过程的不同阶段，其区别只是凝结标志着浆体失去流动性，而具有一定的塑性强度，硬化则表示浆体固化后产生一定的机械工业强度。

5、硬化水泥浆体是一非均质的多相体系，是固—液—气三相多孔体。

6、强结晶水以OH-形式存在；

弱结晶水以中性H2O存在。

2、根据C3S水化放热曲线，可将其水化过程分为那几个阶段？

简述各阶段的反应特点。

水化过程分为5个阶段：

诱导前期、诱导期、加速期、减速期、稳定期

各阶段反应特点如下：

（1）诱导前期：

加水后立即发生反应放热，Ca2+和OH—迅速从C3S粒子表面释放，pH值上升，溶液具有强碱性。

（2）诱导期：

反应速率极其缓慢，初凝时间基本上相当于诱导期的结束。

（3）加速期：

反应重新加快，出现第二个放热峰，在峰顶达最大反应速率，此时终凝已过，开始硬化。

（4）减速期：

由于水化产物CH和C—S—H从溶液中结晶出来而在C3S表面形成包裹层，故水化作用受扩散速率的控制而变慢。

（5）稳定期：

是反应速率很低并基本稳定的阶段，水化完全受扩散速率控制。

3、水化速率的影响因素有哪些？

（1）熟料矿物组成：

（2）水灰比：

水灰比大，水泥颗粒能高度分散，水与水泥的接触面积大，因此水化速率快；

但水灰比过大，会使水泥凝结慢，强度下降。

（3）细度：

水泥细，比表面积大，与水接触面积大，水化快；

但细度过高，需水量大，收缩大。

（4）养护温度：

温度升高，水化加快。

（5）外加剂：

大多数无机电解质都有促进水泥水化的作用，大多数有机外加剂对水化有延缓作用

1、C3S的水化过程。

（一）C3S的早期水化：

（1）保护膜理论：

诱导期是由于水化产物形成了保护膜层。

当保护膜破坏时，诱导期就结束。

C3S最初生成的第一水化物在C3S周围形成保护膜层，阻碍C3S进一步水化，诱导期开始；

当第一水化物转变为较易使离子通过的地儿水化物时，水化重新加速，较多Ca2+和OH-进入溶液，诱导期即将结束。

（2）晶核形成延缓理论：

诱导期是由于氢氧化钙或C-S-H的晶核形成和生长需要一定时间，从而使水化延缓所致。

最初，Ca2+和OH-溶出，C3S表面变为缺钙的“富硅层”，然后Ca2+吸附到C3S的表面，形成双电层，Ca2+溶出速度减慢，诱导期产生。

直到液相中的Ca2+和OH-缓慢增长到足够的过饱和度，才形成稳定的Ca（OH）2晶核。

生长到相当尺寸，且数量又足够多时，液相中的Ca2+和OH-就迅速沉析出Ca（OH）2晶体,促使C3S加快溶解，水化重新加速。

同时,Ca（OH）2还会和硅酸根离子结合形成C-S-H的晶核。

（3）晶格缺陷：

C3S的早期水化反应并不遍及整个表面，而是在最易与水发生作用的活化点上进行。

（4）综合观点：

当与水接触后在C3S表面有晶格缺陷的部位很快发生水解，Ca2+和OH-进入溶液，在C3S表面形成一个缺钙的“富硅层”。

接着,Ca2+吸附到“富硅层”表面形成双电层，从而使C3S溶解受阻而出现诱导期。

另一方面，因双电层所形成的ξ电位，使颗粒在溶液中保持分散状态，一直到ξ电位下降接近于零时，才会产生凝聚。

由于C3S仍在缓慢水化，待溶液中Ca（OH）2浓度达到一定的过饱和度时，Ca（OH）2析晶，导致诱导期结束。

（2）C3S的中期水化：

在C3S水化的加速期内，伴随着Ca（OH）2及C-S-H的形成和长大，液相中Ca（OH）2及C-S-H的过饱和度降低,，使Ca（OH）2及C-S-H的生长速度逐渐变慢。

随着水化产物在颗粒周围的形成，C3S的水化也受到阻碍。

因而，水化加速过程就逐渐转入减速阶段。

（3）C3S的后期水化：

泰勒认为水化过程中存在一个界面区，并逐渐推向颗粒内部。

H+通过内部产物进入界面区与C3S作用，界面区中的Ca2+和Si4+通过内部产物向外迁移进入Ca（OH）2和外部C-S-H。

在界面区内，得到H+，失去Ca2+和Si4+，离子重新组排，使C3S转化成内部C-S-H。

并逐渐向内推进。

总结如下：

2、C3A的水化过程。

（1）常温：

2C3A十27H=C4AH19十C2AH8——脱水：

C4AH13——介稳：

C4AH13十C2AH8=2C3AH6十9H

（2）高温：

C3A十6H=C3AH6

（3）液相CaO浓度达到饱和时：

C3A十CH十12H=C4AH13

（4）有石膏时：

C4AH13十3CŜH2十14H=C3A·

3CŜ·

H32（AFt）+CH

（5）若CaSO4·

2H2O在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C4AH13作用转化为单硫型水化硫铝酸钙（AFm）：

C3A·

H32十2C4AH13=3（C3A·

CŜ·

H12）+2CH+20H

（6）若石膏掺量极少，在所有钙矾石转变成单硫型水化硫铝酸钙后，还有C3A，那就形成C3A·

H12和C4AH13的固溶体。

3、水泥水化过程。

（1）钙矾石（AFt）形成期：

C3A率先水化，在石膏存在的条件下，迅速形成钙矾石，这是导致第一放热峰的主要因素。

（2）C3S水化期：

C3S开始迅速水化，大量放热，形成第二个放热峰。

有时会有第三放热峰或在第二放热峰上出现一个“峰肩”。

一般认为是由钙矾石转化成单硫型水化硫铝酸钙。

（3）结构形成和发展期：

放热速率很低并趋于稳定。

随着各种水化产物的增多，填入原先由水所占据的空间，再逐渐连接并相互交织，发展成硬化的浆体结构。

4、水泥凝结硬化过程的不同理论。

（1）结晶理论：

溶解——沉淀不断进行；

（2）胶体理论：

胶状物质，内吸作用；

（3）拜依柯夫理论：

溶解、胶化和结晶三个时期；

（4）列宾捷尔理论：

凝聚——结晶形成三维网状结构；

（5）洛赫尔理论：

三个