水泥行業(yè)研究基礎(chǔ)知識總結(jié)

水泥行業(yè)研究基礎(chǔ)知識

一、需要查的行業(yè)指標(biāo)

每萬元固定資產(chǎn)投資水泥需求量水泥煤炭價(jià)格差

運(yùn)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：公路，0.3~0.5元/噸*公里鐵路，0.1元/噸*公里上市公司的：噸產(chǎn)能EV庫存銷售比

二、需要了解的行業(yè)名詞

新型干法（回轉(zhuǎn)窯，普通干法，濕法窯，機(jī)立窯）落后工藝余熱發(fā)電自備礦山

三、tips

典型的重資產(chǎn)周期性行業(yè)

人均累積消費(fèi)量達(dá)到20-22噸時(shí)，消費(fèi)達(dá)到峰值。水泥的建設(shè)期大約為13-16個(gè)月水泥生產(chǎn)線建設(shè)周期為1年（？）

噸水泥投資：04~05年是310、320左右06~07年，35008~09年，370

四、要搞清楚的專題生產(chǎn)流程生產(chǎn)成本

成本結(jié)構(gòu)：煤炭+電力+原材料+制造費(fèi)用+人工+其他各省產(chǎn)能分布污染情況

行業(yè)固定資產(chǎn)投資（全行業(yè)、分中東西部、分省份）觀察行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的產(chǎn)能投放占全行業(yè)產(chǎn)能投放的比建材行業(yè)十二五規(guī)劃水泥的inventory系統(tǒng)

五、疑問

山西0607年銷售利潤率為什么是負(fù)的？05年行業(yè)銷售利潤率很低，這是為什么？

水泥表觀需求量是怎么算的？每年那個(gè)坑是什么？美國怎么從中國泰國進(jìn)口水泥？水泥保質(zhì)期？

查《水泥行業(yè)準(zhǔn)入條件》

六、其他

重置成本的意義是在低于重置成本時(shí)，產(chǎn)業(yè)資本會愿意收購股權(quán)，從而形成安全邊際。一般而言，5-6月份以及10-12月份是一年水泥消費(fèi)的旺季。

成本構(gòu)成：水泥生產(chǎn)成本主要由煤炭、電力、原料、折舊等構(gòu)成：1）原料：1噸石灰石可生成1.1噸熟料，1噸熟料可生產(chǎn)1.3噸水泥。2）煤炭：綜合能耗在115-160公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，3）電力：1噸水泥電耗在90-120千瓦左右。煤、電成本在整個(gè)成本中占比較大，一般在60％以上（煤炭占35％，電力占27%），原料成本（石灰石、石膏、礦渣、粘土、鐵粉）僅為15%左右，人工和折舊成本在23％左右。天山青松祁連山冀東山水拉法基亞泰海螺華新

07年優(yōu)勢公司分布圖

建筑用水泥用量

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-201*），我國住宅用混凝土強(qiáng)度主要為C30*，C30混凝土水泥用量為350~370kg/m3。而根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的比例測算，我國單位面積混凝土使用量為0.5m3/m2。依此計(jì)算，我國單位面積住房水泥耗用量為175~185kg/m3，取均值為180kg/m3。

表7、C30混凝土配比強(qiáng)度等級C30水（kg/m3）水泥（kg/m3）中砂（kg/m3）碎石（kg/m3）180~201*50~370805~8201*20~1100

有辦法知道廠房倉庫的建設(shè)面積嗎？

表1、我國工業(yè)制造業(yè)水泥需求

201*E201*E201*E201*E201*E201*E*

廠房倉庫施工面積（萬平方米）增速16,872NA20,32920.49%23,32214.72%26,17612.24%29,64813.26%33,39412.63%水泥需求量（萬噸）138401667619131214732432027391C30強(qiáng)度等級要求混凝土軸心抗壓強(qiáng)度不低于20.1MPa，軸心抗拉強(qiáng)度不低于2.01MPa。201*201*E201*E201*E201*E201*E

表2、新型干法能源消耗低于其他窯型窯型噸熟料煤耗（kg標(biāo)準(zhǔn)煤）熱耗指數(shù)

新型干法與機(jī)立窯的對比優(yōu)勢

窯型新干法機(jī)立窯噸熟料煤耗Kg100-120噸水泥電耗kWh~100單機(jī)規(guī)模噸/天39,03216.88%37,639-3.57%35757-5.00%371875.00%4090610%4581512%3201*3087229328307953354337568新型干法115100機(jī)立窯160139濕法窯208181普通干法243211勞動(dòng)生產(chǎn)率噸/(人年)201*-1201*201*-1201*噸水泥成本元/噸180-200產(chǎn)品強(qiáng)度環(huán)保性能MPa60-63粉塵廢氣少，余熱發(fā)電150-170110-120200-300700-1201*90-25050-55石灰石資源消耗大，粉塵及有害氣體排放多

從03年以來，水泥的量上半年和下半年一般是45:55

04年量雖然還可以，但海螺的每季度噸毛利分別為146，108，40，30元/噸，盈利能力急劇下降。

擴(kuò)展閱讀：水泥總結(jié)

凡能在物理、化學(xué)作用下，從漿體變成堅(jiān)固的石狀體，并能膠結(jié)其他物料而具有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料，又稱膠結(jié)料。

水泥按用途及性能分類：通用水泥、專用水泥、特性水泥。我國現(xiàn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)GB175-201*簡介1、硅酸鹽水泥的定義與代號

定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或�；�高爐礦渣、適量石膏磨制成的水硬性膠凝材料。

分類及代號：

Ⅰ型：不摻加混合材料。P.Ⅰ

Ⅱ型：摻＜5%的石灰石或粒化高爐礦渣。P.Ⅱ

1、硅酸鹽水泥的定義與代號

定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或�；�高爐礦渣、適量石膏磨制成的水硬性膠凝材料。

分類及代號：

Ⅰ型：不摻加混合材料。P.Ⅰ

Ⅱ型：摻＜5%的石灰石或�；�高爐礦渣。P.Ⅱ

定義：由硅酸鹽水泥熟料(≥80&＜95)、6%~20%混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。

其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量8%的非活性混合材料來代替。。代號：PO

硅酸鹽水泥熟料：凡以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的燒結(jié)物。石膏：調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間。

混合材料：在粉磨水泥時(shí)與熟料、石膏一起加入磨內(nèi)用以改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號、提高水泥產(chǎn)量的礦物質(zhì)材料。

活性混合材料符合GB/T203的�；�高爐礦渣，符合GB/T1596的粉煤灰，符合GB/T2847的火山灰質(zhì)混合材。

非活性混合材料活性指標(biāo)低于GB/T203、GB/T1596、GB/T2847標(biāo)準(zhǔn)要求的�；�高爐礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料以及石灰石和砂巖。石灰石中的三氧化二鋁含量不得超過2.5％。

窯灰應(yīng)符合JC/T742的規(guī)定。助磨劑水泥粉磨時(shí)允許加入助磨劑，其加入量不得超過水泥質(zhì)量的1%，助磨劑須符合JC/T667的規(guī)定1）、不溶物：指水泥經(jīng)酸和堿處理，不能被溶解的殘留物。其主要成分是結(jié)晶SiO2，其次是R2O3（R指鐵和鋁），是水泥中非活性組分之一。（2）、水泥燒失量：水泥在950-1000℃高溫下燃燒失去的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。（3）、細(xì)度：即水泥的粗細(xì)程度。表示方法有：比表面積、篩余百分?jǐn)?shù)。

比表面積越大、篩余百分?jǐn)?shù)越小表示水泥越細(xì)。

細(xì)度影響施工及水泥生產(chǎn)的能耗、質(zhì)量、產(chǎn)量和成本。（4）、凝結(jié)時(shí)間

凝結(jié)時(shí)間：水泥從和水開始到失去流動(dòng)性，即從可塑性狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時(shí)間，

分初凝時(shí)間、終凝時(shí)間兩種。

初凝時(shí)間指水泥加水拌和到標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿開始失去塑性的時(shí)間；終凝時(shí)間指水泥加水拌和起到標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿完全失去塑性的時(shí)間。

影響：初凝時(shí)間不能太短，以保證水泥使用時(shí)砂漿或混凝土有充分時(shí)間進(jìn)行攪拌、運(yùn)輸和砌筑；

終凝時(shí)間不能太長，以保證施工完畢后混凝土能較快硬化，較快脫模。措施：粉磨水泥時(shí)加入石膏來調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間。（5）、安定性安定性：水泥硬化后體積變化的均勻性。如果水泥中某些成分的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在水泥硬化過程中甚至硬化后，致使劇烈而不均勻的體積變化（體積膨脹）足以使建筑物強(qiáng)度明顯降低，甚至潰裂，即是水泥安定性不良。

原因有：熟料中游離氧化鈣、方鎂石過高及水泥中石膏摻加量過多。

廢品：凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時(shí)間、安定性中的任一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，均為廢品硅酸鹽水泥的生產(chǎn)分為三個(gè)階段：

石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后，按一定比例配合、磨細(xì)，并配合為成分合適、質(zhì)量均勻的生料，稱為生料制備；

生料在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融所得以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料，稱為熟料煅燒；

熟料加適量石膏，有時(shí)還加適量混合材料或外加劑共同磨細(xì)為水泥，稱為水泥粉磨。一、硅酸三鈣（~50%，高的達(dá)60%）（一）、礦物特性：

1、純C3S只在2065~1250℃內(nèi)穩(wěn)定；反應(yīng)慢，常溫下呈介穩(wěn)狀態(tài)2、不純，形成固溶體，簡稱A礦（阿利特）3、在反光顯微鏡下為黑色多角形顆粒。（二）、礦物水化特性

水化較快，水化反應(yīng)主要在28d內(nèi)進(jìn)行，約經(jīng)一年后水化過程基本完成。

早期強(qiáng)度高，強(qiáng)度的絕對值和強(qiáng)度的增進(jìn)率大，居四種礦物之首，28d強(qiáng)度達(dá)一年強(qiáng)度的70%~80%；

水化熱較高；抗水性較差。二、硅酸二鈣（一）、礦物特性：1、多晶轉(zhuǎn)變：

2、不純，形成固溶體，簡稱B礦（貝利特）二）礦物水化特性

1、水化反應(yīng)慢，28d水化

3、水化熱高，干縮變形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸鹽性能差。四、鐵鋁酸四鈣（一）、礦物特性：

1、鐵鋁酸四鈣代表的是一系列連續(xù)的固溶體。

2、不純，形成固溶體，稱C礦（才利特）白色中間相。（二）、水化特性

1、水化速度：早期介于C3A、C3S間，后期的發(fā)展不如C3S；2、早強(qiáng)似C3A，后期能增長，似C2S

3、水化熱較C3A低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好。礦物名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣

28d內(nèi)絕對強(qiáng)度：CS＞CAF＞CA＞CS

3432水化速度：CA＞CAF＞CS＞CS

3432水化熱：CA＞CS＞CAF＞CS3342

又稱A礦B礦黑色中間相白色中間相水化速度較快慢快介于1、3間早期強(qiáng)度高低較高早期似C3A后期似C2S水化熱較高小大較小五、游離氧化鈣（f-CaO)種類產(chǎn)生原因特點(diǎn)對水泥安定性的影響欠燒游離氧化鈣（欠熟料煅燒過程中因欠燒、漏生，在結(jié)構(gòu)疏松多不大燒f-CaO）1100~1200℃低溫下形成孔、呈“死燒狀一次游離氧化鈣（一因配料不當(dāng)、生料過粗或煅燒不良，尚未與態(tài)”，結(jié)構(gòu)致大次f-CaO）S、A、F反應(yīng)而殘留的CaO密，二次游離氧化鈣（二經(jīng)過高溫，熟料慢冷或還原氣氛下，C3S分解而形成的較大次f-CaO）水化較慢

一、石灰飽和系數(shù)

意義：水泥熟料中的總CaO含量扣除飽和酸性氧化物所需要的氧化鈣后，所剩下的與二氧化硅化合的氧化鈣的含量與理論上二氧化硅全部化合成硅酸三鈣所需要的氧化鈣含量的比值。簡言之。KH表示熟料中二氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸三鈣的程度。二、硅率:

含義:反映了熟料中硅酸鹽礦物、熔劑礦物的相對含量。三、鋁率:

含義：說明熟料中C3A、C4AF的相對含量。

反映液相的性質(zhì)。(C3A產(chǎn)生的液相粘度大；C4AF產(chǎn)生的液相粘度小.)

石膏的作用：緩凝；提高水泥早強(qiáng)，改善水泥性能摻量：3%～6%最佳摻量由試

驗(yàn)決定；多了會影響水泥安定性水泥生料的易燒性

易燒性：在固、液、氣相環(huán)境下，通過的物理化學(xué)變化，形成熟料的難易程度。一、表示方法：

1、在某一已知溫度下測量經(jīng)規(guī)定時(shí)間后的f-CaO,f-CaO的降低數(shù)值與易燒性的改善相對應(yīng)；

2、測量規(guī)定溫度下達(dá)到f-CaO≤2.0%的時(shí)間(θ),θ的減少數(shù)值與易燒性的改善相對應(yīng)。所謂“實(shí)用易燒性”即是在1350℃恒溫下，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)緞燒生料達(dá)到CaO≤2%所需的時(shí)間。

三、生料煅燒流程

1.濕法回轉(zhuǎn)窯內(nèi)料漿入窯后，首先發(fā)生自由水的蒸發(fā)過程，當(dāng)水分接近于0時(shí)，溫度

可達(dá)150℃左右，這一區(qū)域稱為干燥帶。

2.隨著物料溫度上升，發(fā)生粘土礦物脫水與碳酸鎂分解過程。這一區(qū)域稱為預(yù)熱帶。3.物料溫度升高至750～800℃時(shí)，燒失量開始明顯減少，氧化硅開始明顯增加，表示

同時(shí)進(jìn)行碳酸鈣分解與固相反應(yīng)。由于碳酸鈣分解反應(yīng)吸收大量熱量，所以物料升溫緩慢。當(dāng)溫度升到大約1100℃時(shí)，碳酸鈣分解速度極為迅速，游離氧化鈣數(shù)量達(dá)極大值。這一區(qū)域稱為碳酸鹽分解帶。

4.碳酸鹽分解結(jié)束后，固相反應(yīng)還在繼續(xù)進(jìn)行，放出大量的熱，再加上火焰的傳熱，物料溫度迅速上升300℃左右，這一區(qū)域稱為放熱反應(yīng)帶，也稱過渡帶。

5.在1250～1300℃，氧化鈣反射出強(qiáng)烈光輝，使碳酸鈣分解帶物料顯得發(fā)暗，此發(fā)暗物料俗稱黑影。大約在1250～1280℃開始出現(xiàn)液相，一直到1450℃，液相量繼續(xù)增加，同時(shí)游離氧化鈣被迅速吸收，水泥熟料化合物形成，這一區(qū)域（1250～1450～1250℃）稱為燒成帶。6.熟料繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，與溫度較低的二次空氣相遇，熟料溫度下降，這一區(qū)域稱為冷卻帶。2、礦化劑

定義：在煅燒過程中，能加速熟料礦物的形成，本身不參加反應(yīng)或只參加中間反應(yīng)的物質(zhì)。水泥熟料礦物的水化過程二、硅酸三鈣1、水化反應(yīng)

水化產(chǎn)物是水化硅酸鈣和氫氧化鈣。2、水化過程

1)、誘導(dǎo)前期：加水后立即發(fā)生急劇反應(yīng),但該階段時(shí)間很短,在15分鐘以內(nèi)結(jié)束。

2)、誘導(dǎo)期：這一階段反應(yīng)速率極其緩慢，又稱靜止期,一般持續(xù)1～4時(shí),是硅酸鹽水泥漿體能在幾小時(shí)內(nèi)保持塑性的原因。初凝時(shí)間基本上相當(dāng)于誘導(dǎo)期的結(jié)束。

3)、加速期：反應(yīng)重新加快,反應(yīng)速率隨時(shí)間而增長,出現(xiàn)第二個(gè)放熱峰,在到達(dá)峰頂時(shí)本階段即告結(jié)束(4～8小時(shí))。此時(shí)終凝已過,開始硬化。

4)、減速期：反應(yīng)速率隨時(shí)間下降的階段，約持續(xù)12～24小時(shí),水化作用逐漸受擴(kuò)散速率的控制。

5)、穩(wěn)定期：反應(yīng)速率很低、基本穩(wěn)定的階段,水化作用完全受擴(kuò)散速率控制。有的文獻(xiàn)上將4期與5期合稱為擴(kuò)散控制期。三、硅酸二鈣

2．水化機(jī)理①．和C3S相似，也有誘導(dǎo)期、加速期等。但水化速度慢，約為C3S的1/20，β-C2S即使在幾周后也只在表面上覆蓋一層很薄的無定形水化硅酸鈣。

②．第二放熱峰不明顯。水化產(chǎn)物C-S-H形貌與C3S相似，但CH晶體比C3S少，

有利于強(qiáng)度發(fā)展。

③．β-C2S水化過程中水化產(chǎn)物的成核和晶體長大速率與C3S相差不大，但通過水化產(chǎn)物層的擴(kuò)散速率要低8倍左右，而表面的溶解速率則相差幾十倍之多。這表明β-C2S的水化速率主要由表面溶解速率所控制。四、鋁酸三鈣

鋁酸三鈣與水反應(yīng)迅速，其水化產(chǎn)物的組成與結(jié)構(gòu)受溶液中氧化鈣、氧化鋁離子濃度和溫度的影響很大。

(二)有石膏

在有石膏存在的情況下，C3A雖然開始也快速水化成C4AH13，但接著就會與石膏反應(yīng)。

1．足夠石膏(石膏:C3A>=3.0)

？？稱為三硫型水化硫鋁酸鈣，又稱鈣礬石，水泥桿菌。由于其中的鋁可被鐵置換而成為含鋁、鐵的三硫酸鹽，故常以AFt表示。

2．當(dāng)石膏量減少(石膏:C3A＝1.0~3.0)，即石膏全反應(yīng)掉，還有C3A剩余，則剩余C3A水化產(chǎn)物C4AH13與鈣礬石反應(yīng)：？？

稱為單硫型水化硫鋁酸鈣，由于鐵的轉(zhuǎn)換，常以AFm表示。此時(shí)水化產(chǎn)物為AFt和AFm。

3．當(dāng)石膏量再少(石膏:C3A＝1.0)，則鈣礬石全部轉(zhuǎn)換為AFm，此時(shí)的水化產(chǎn)物只有AFm。

4．再少(石膏:C3A＜1.0)，鈣礬石全部轉(zhuǎn)換為AFm后，還有C3A剩余，則C3A與單硫型水化硫鋁酸鈣反應(yīng)生成單硫型固溶體

5．無石膏，則最終轉(zhuǎn)換為水石榴石C3AH6。

一般硅酸鹽水泥石膏摻量，其最終產(chǎn)物為AFt＋AFm。五、鐵相固溶體

水泥熟料中一系列鐵相固溶體除用C4AF作為其代表式外，還可以用Fss來表示。

C4AF的水化速率比C3A略慢，水化熱較低，即使單獨(dú)水化也不會引起瞬凝。鐵鋁酸鈣的水化反應(yīng)及其產(chǎn)物與C3A極為相似。氧化鐵基本上起著與氧化鋁相同的作用，也就是在水化產(chǎn)物中鐵置換部分鋁，形成水化硫鋁酸鈣和水化硫鐵酸鈣的固溶體，或者水化鋁酸鈣和水化鐵酸鈣的固溶體

第二節(jié)硅酸鹽水泥的水化

1)、鈣礬石形成期：C3A率先水化，在石膏存在條件下,迅速形成鈣礬石，是導(dǎo)致第一放熱峰的主要因素。

2)、C3S水化期：C3S開始迅速水化,大量放熱,形成第二放熱峰。有時(shí)會有第三放熱峰或在第二放熱上出現(xiàn)一個(gè)“峰肩”,一般認(rèn)為是由于鈣礬石轉(zhuǎn)化成單硫型水化硫鋁（鐵）酸鈣而引起的。當(dāng)然,C2S與鐵相亦以不同程度參予了這兩個(gè)階段的反應(yīng),生成相應(yīng)的水化產(chǎn)物。3)、結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展期：放熱速率很低，趨于穩(wěn)定。隨著各種水化產(chǎn)物的增多,填入原先由水所占據(jù)的空間,再逐漸連接，相互交織,發(fā)展成硬化的漿體結(jié)構(gòu)。

3、還值得注意的是，水泥既然是多礦物、多組分的體系，各熟料礦物并不可能單獨(dú)進(jìn)行水化，它們之間的相互作用必然對水化進(jìn)程有一定影響。1、凝結(jié)時(shí)間的定義：凝結(jié)過程：

水泥加水拌和成水泥凈漿，隨著時(shí)間的推移，水泥凈漿逐漸失去流動(dòng)性、可塑性，形成具有一定強(qiáng)度的硬化體，稱為水泥的凝結(jié)過程。凝結(jié)時(shí)間：

完成凝結(jié)過程所需要的時(shí)間稱為水泥的凝結(jié)時(shí)間。初凝時(shí)間：

從加水拌和起，到水泥漿開始失去可塑性的時(shí)間，稱為初凝時(shí)間。終凝時(shí)間：

從加水拌和起，到水泥漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度的時(shí)間，稱為終凝時(shí)間。1、石膏的作用

（1）可以控制水泥的水化速度、調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間；

（2）可提高早期強(qiáng)度，降低干縮變形，改善水泥的耐久性等。

假凝是指水泥加水拌和后，在幾分鐘內(nèi)即迅速凝結(jié)變硬，經(jīng)劇烈攪拌后，又重新恢復(fù)塑性的現(xiàn)象。

這是一種不正常的早期快速固化現(xiàn)象，但與快凝又不相同。假凝放熱量很小，而且經(jīng)劇烈攪拌后，漿體又重新恢復(fù)塑性，并達(dá)到正常凝結(jié)，對強(qiáng)度沒有不利影響，但只增大了施工難度。而快凝是指漿體迅速形成不可逆固化現(xiàn)象，漿體已產(chǎn)生了一定強(qiáng)度，重新攪拌并不能使其恢復(fù)塑性.化學(xué)減縮

水泥在水化硬化過程中，無水的熟料礦物轉(zhuǎn)變?yōu)樗�化產(chǎn)物，固相體積大大增加，而水泥漿體的總體積卻在不斷縮小，由于這種體積減縮是化學(xué)反應(yīng)所致。濕脹干縮

指硬化水泥漿體的體積隨其含水量而變化。濕脹和干縮大部分是可逆的。干燥與失水有關(guān)，但二者并沒有線性關(guān)系。碳化收縮

在一定的相對濕度下，硬化水泥漿體中的水化產(chǎn)物如Ca(OH)2、C－S－H等會與空氣中的CO2作用，生成CaCO3和H2O，造成硬化水泥漿體的體積減小。

水泥水化所析出的KOH和NaOH與集料中活性的二氧化硅相互作用，形成了堿的硅酸鹽凝膠，致使混凝土開裂，即產(chǎn)生所謂的堿集料反應(yīng)。

堿集料反應(yīng)條件：①水泥中的總堿量較高，②集料中又含有活性SiO2的情況下，③水分存在

耐久性的改善途徑：一、提高密實(shí)性、改善孔結(jié)構(gòu)二、改變熟料礦物組成三、摻加混合材料四、表層處理或涂覆

四、火山灰水泥的性質(zhì)和用途1．性質(zhì)

①．密度：較硅酸鹽水泥�。�

②．需水量：與火山灰種類(比表面積不同)及摻入量(↑→↑)有關(guān)。

③．早強(qiáng)↓(C3S、C3A相對少)，后強(qiáng)↑(CH少，而C-S-H多)，后期可趕上甚至超過普通水泥。

提高早強(qiáng)：↑C3S、C3A，↑細(xì)度、↑石膏、減水劑或早強(qiáng)劑、控制混合材質(zhì)量和摻量。

④．水化熱低，對養(yǎng)護(hù)溫度敏感。

⑤．干縮率大于硅酸鹽水泥。與混合材料種類有關(guān)，比表面積↑→標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量↑，干燥收縮率大。

⑥．抗?jié)B性、抗蝕性好。(CH低、水化鋁酸鹽少)粉煤灰水泥與其它火山灰水泥相比最大特點(diǎn)：

干縮率小。原因：粉煤灰結(jié)構(gòu)比較致密，內(nèi)比表面積小，有很多球狀顆粒，所以需水量較低，干縮小，抗裂性好。

凡在高爐冶煉生鐵時(shí)，所得以硅酸鹽與鋁硅酸鹽為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒后，即為�；�高爐礦渣(以下簡稱礦渣

四、粒化高爐礦渣的質(zhì)量評定

1、化學(xué)成分分析法---質(zhì)量系數(shù)法

分析測得粒化高爐礦渣的化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)CaO、MgO、Al2O3和SiO2、MnO、TiO2后，可按活性組分與低活性、非活性組分之間的比例，即質(zhì)量系數(shù)（K）來評定礦渣質(zhì)量。K=(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+MnO+TiO2)

質(zhì)量系數(shù)K越大，則礦渣活性越高。用于水泥中的�；�高爐礦渣必須是K≥1.2。2、激發(fā)強(qiáng)度試驗(yàn)法

激發(fā)強(qiáng)度試驗(yàn)法是利用激發(fā)劑激發(fā)礦渣的潛在活性并產(chǎn)生強(qiáng)度，然后通過測其強(qiáng)度來評判礦渣質(zhì)量的方法。

方法多，最常用的為直接測定礦渣水泥強(qiáng)度的方法。R＝100Ｐ1／Ｐ2(100－礦渣摻入百分?jǐn)?shù))

式中：Ｐ1——礦渣硅酸鹽水泥的28d抗壓強(qiáng)度；Ｐ2——不摻礦渣的硅酸鹽水泥28d抗壓強(qiáng)度。

若比值R=1，則礦渣無活性；R＞1，則認(rèn)為礦渣有活性；R越大，礦渣活性越高。

三、礦渣水泥的水化和硬化

礦渣水泥的水化硬化過程較硅酸鹽水泥復(fù)雜。其水化硬化除取決于水泥熟料的水化硬化外，還取決于礦渣的活性、摻量、水化作用。在礦渣水泥中，如果采用了礦渣以外的混合材料，它會使礦渣水泥的水化硬化產(chǎn)生更為復(fù)雜的影響。

1、水化特點(diǎn)

由于礦渣水泥中熟料的相對含量減小，并且有相當(dāng)多的CH又與礦渣活性組成作為用，所以與硅酸鹽水泥相比，水化產(chǎn)物的堿度一般較低，形成的C-S-H的C/S為1.4~1.7，同時(shí)CH含量較少，而鈣礬石含量則增多。

2、礦渣水泥的硬化特性

早期硬化較慢，3d、7d強(qiáng)度偏低；

隨著水化不斷進(jìn)行，礦渣的潛在活性得以激發(fā)與發(fā)揮，水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣以及鈣礬石大量形成，其28d以后的強(qiáng)度可以趕上甚至超過硅酸鹽水泥

四、礦渣水泥的性能和用途（一）、性能1、密度與顏色

礦渣水泥的顏色比硅酸鹽水泥淡，密度較硅酸鹽水泥小，為2.8~3.0g/cm3。2、需水性和保水性

礦渣水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與硅酸鹽水泥基本相同，保水性稍差，泌水量稍大（礦渣密度小）。如果用少量火山灰質(zhì)混合材料代替部分礦渣后可以改善所制水泥的保水性。3、凝結(jié)時(shí)間較長

礦渣摻加量增多，凝結(jié)時(shí)間延長，特別是摻加量大于30%后凝結(jié)時(shí)間明顯變長。

4、水化熱低

由于熟料用量較少且礦渣的水化速度慢，隨礦渣摻加量的增加，礦渣水泥的水化熱降低。當(dāng)?shù)V渣摻加量大于30%以后，水泥水化熱明顯降低；如果礦渣摻加量達(dá)70%時(shí)，水化熱僅為硅酸鹽水泥的59%。

5、強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律

早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增進(jìn)率大。礦渣摻量對水泥28d抗壓強(qiáng)度影響較顯著，但對28d抗折強(qiáng)度的影響較小。

6、耐腐蝕性好

礦渣摻加量大于30%后，水泥耐腐蝕性顯著增強(qiáng)。在淡水和硫酸鹽環(huán)境介質(zhì)中其穩(wěn)定性優(yōu)于硅酸鹽水泥，與鋼筋的粘結(jié)力也很好，但抗大氣性及抗凍性不及硅酸鹽水泥。礦渣水泥中含有較高的f-CaO則相對較硅酸鹽水泥破壞性小，這是因?yàn)閒-CaO水化成的CH，可成為礦渣的堿性激發(fā)劑，變不利為有利。因此，較高f-CaO含量的熟料可用于生產(chǎn)礦渣水泥。

高鋁水泥具有十分典型的早強(qiáng)快硬特性、一、礦物組成由于高鋁水泥以Al2O3、CaO、SiO2為主要成分，1．鋁酸一鈣CA

CA是高鋁水泥的主要礦物，它使高鋁水泥的初始強(qiáng)度發(fā)展速率遠(yuǎn)比高C3S含量的硅酸鹽水泥快。

特點(diǎn)：凝結(jié)正常，硬化迅速，是高鋁水泥強(qiáng)度的主要來源。

但CA含量過高時(shí)，強(qiáng)度發(fā)展主要集中在早期，后期強(qiáng)度增進(jìn)率不顯著。2．二鋁酸一鈣CA2高鋁水泥中C含量較低時(shí)，CA2較多。

特點(diǎn)：水化硬化較慢，早強(qiáng)低，但后期強(qiáng)度能不斷增長。

如果CA2含量過高，將影響高鋁水泥的快硬性能。但隨CA2增加，水泥的耐熱性能提高。

質(zhì)量優(yōu)良的高鋁水泥，其礦物組成一般以CA和CA2為主。3．七鋁酸十二鈣C12A7

C12A7晶體中鋁和鈣的配位極不規(guī)則，結(jié)構(gòu)中存在大量空腔，水極易進(jìn)入。因此，C12A7水化、凝結(jié)極快，但強(qiáng)度不及CA高。

當(dāng)水泥中C12A7較多時(shí)，水泥出現(xiàn)快凝，甚至強(qiáng)度倒縮，耐熱性下降。4．鈣鋁黃長石C2AS

C2AS也稱鋁方柱石，因晶格中離子配位對稱性很高，故水化活性極低。5．六鋁酸一鈣CA6

CA6是低鈣鋁酸鹽水泥中常見的一種礦物，為惰性礦物，無水硬性。但CA6能提高水泥的耐熱性。

高鋁水泥不需加石膏作緩凝劑

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