第11章其他通用水泥生产技术本章学习要点本章主要学习活性混合材料、非性混合材料和除硅酸盐水泥以外的各种通用水泥的生产技术。11
.1混合材料的种类及质量要求11.1.1混合材料的种类及作用生产水泥时掺混合材料的作用是：(1)提高水泥产量，降
低水泥生产成本，节约能源达到提高经济效益的目的；(2)有利于改善水泥的性能，如改善水泥安定性，提高混凝土的抗蚀能力，降低水泥
水化热等；(3)调节水泥标号，生产多品种水泥，以便合理使用水泥，满足各项建设工程的需要；综合利用工业废渣，减少环境污染，实
现水泥工业生态化。◆活性混合材料活性混合材料是指具有火山灰性或潜在的水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料。主要
包括粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰等。◆非活性混合材料非活性混合材料是指在水泥中主要起填充作用而又不损害水泥性能的
矿物质材料，即活性指标不符合要求的材料，或者是无潜在水硬性、火山灰性的一类材料。主要包括砂岩、石灰石、块状的高炉矿渣等。11
.1.2粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣是高炉冶炼生铁时所得以硅酸钙和铝硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷粒化后的产品。它属冶金行
业高炉冶炼生铁时的工业废渣，是目前国内水泥工业中用量最大、质量最好的活性混合材料。但若是经慢冷（缓慢冷却）后的产品则呈现块状或细粉
状等，不具有活性，属非活性混合材料。◆矿渣的组成1、化学成分高炉矿渣的化学成分主要有CaO、SiO2、Al2O3，还
有少量的MgO、Fe2O3、硫化物如CaS、MnS、FeS等。其中CaO+SiO2+Al2O3总量一般＞90%，某些特殊情况下由
于矿石成分的不同所形成的高炉矿渣的化学成分还可能含有TiO2、P2O5、氟化物等。◆矿渣的组成2、矿物组成缓慢冷却的高炉
矿渣的矿物相一般为发育良好的各种晶体，主要有黄长石（C2AS）、钙长石（CAS2）、硅灰石（CS）、硅酸二钙（C2S）、以及透辉石
（CMS2）、尖晶石（MA）、钙镁橄榄石（CMS）、镁方柱石（C2MS2）、二硅酸二钙（C3S2）、正硅酸镁（M2S）、硫化物（
CaS、MnS、FeS）等。◆矿渣的活性与激发剂1、矿渣活性粒化高炉矿渣的活性高低与化学成分、玻璃体含量有关。实践证
明，在化学成分大致相同的情况下，玻璃体含量越多，其活性也越高，即急冷好的粒化高炉矿渣活性好。◆矿渣的活性与激发剂2、激发剂
常用的激发剂有两类：碱性激发剂和硫酸盐激发剂。碱性激发剂：石灰、水化时能够析出Ca(OH)2的硅酸盐水泥熟料属碱性激发剂；
硫酸盐激发剂：各类天然石膏或以CaSO4为主要成分的化工副产品，如氟石膏、磷石膏等属硫酸盐激发剂。值得说明的是，硫酸盐激发剂
只有在一定的碱性环境中才能充分激发矿渣的活性。粒化高炉矿渣在不同条件下的强度◆粒化高炉矿渣的质量评定1、化学成分分析法-
--质量系数法分析测得粒化高炉矿渣的化学成分质量百分数CaO、MgO、Al2O3和SiO2、MnO、TiO2后，可
按活性组分与低活性、非活性组分之间的比例，即质量系数（K）来评定矿渣质量。K=(CaO+MgO+Al2O3)/(
SiO2+MnO+TiO2)质量系数K越大，则矿渣活性越高。用于水泥中的粒化高炉矿渣必须是K≥1.2。◆粒化高炉矿渣的质
量评定2、激发强度试验法直接测定矿渣硅酸盐水泥强度的方法，并用下列强度比值R来评定矿渣的活性。R=100Ｐ1／Ｐ2(
100－矿渣掺入百分数)式中：Ｐ1――矿渣硅酸盐水泥的28d抗压强度；Ｐ2――不掺矿渣的硅酸盐水泥28d抗压强度。若比值
R=1，则矿渣无活性；R＞1，则认为矿渣有活性；R越大，矿渣活性越高。11.1.3火山灰质混合材料◆火山灰质混合材料
及种类凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性石灰混合后再加水拌和，则不
但能在空气中硬化而且能在水中继续硬化者，称为火山灰质混合材料。火山灰质混合材料分类◆火山灰质混合材料的组成火山灰质
混合材料的化学成分以SiO2-、Al2O3为主，其含量占70%左右，而CaO含量较低，其矿物组成随其成因变化较大。◆火山灰质
混合的活性评定（火山灰性试验）1、化学方法化学方法即火山灰试验，结果评定：如果试验点在曲线（40℃氢氧化钙的溶解度曲线
）的下方，则认为该混合材的火山灰试验验合格；如果试验点在曲线上方或曲线上，则重做试验，但恒温时间为15d。如果此时试验点落在曲线下
方，仍可认为火山灰性合格，否则不合格。◆火山灰质混合的活性评定（火山灰性试验）2、物理方法物理方法即强度对比法，是
利用掺30%火山灰质混合材水泥做胶砂28d抗压强度与硅酸盐水泥28d抗压强度之比值R来评定，要求R≥62%。具体试验方法按GB12
95进行。◆火山灰质混合材料的选择应注意满足如下质量要求：（1）、烧失量不得超过10%；（2）、SO3不超过3%；（3
）、火山灰性试验合格；（4）、.胶砂28d抗压强度经不得低于62%；（5）、人工山灰质混合材料放射性物质应符合规定，具体数值由
水泥厂根据人工的火山灰质混合材掺量而定。11.1.4粉煤灰质混合材料粉煤灰是从煤粉炉烟道气体中收集的粉尘。在火力发电
厂，煤粉在锅炉内经1100~1500℃的高温燃烧后，一般有70%~80%呈粉状灰随烟气排出经收尘器收集，即为粉煤灰；20%~30~
呈烧结状落入炉底，称为炉底灰或炉渣。◆粉煤灰的成分与基本性质1、成分与活性粉煤灰的化学成分随煤种、燃烧条件和收尘方式
等条件的不同而在较大范围内波动。但以SiO2、Al2O3为主，并含有少量Fe2O3、CaO。◆粉煤灰的成分与基本性质2、物理
性质粉煤灰的粒径一般在0.5~200?m之间，其主要颗粒在1~1.5?m范围内，0.08mm方孔筛筛余35~40%，质量密度
2.0~2.3g/cm3，体积密度0.6~1.0kg/L。国内大多数粉煤灰收集后用水冲灰即湿排，因此含水量较大。◆用于水泥中
粉煤灰的技术要求水泥生产中用作活性混合材料的粉煤灰分为I、Ⅱ两级。各级粉煤灰的技术要求见表11.8所示。如果28d坑压强度比
指标低于62%，则该粉煤灰只可作为非活性混合材料。11．1．5其他混合材料◆化铁炉渣◆精炼铬铁渣◆粒化电炉磷渣◆
粒化高炉钛矿渣◆增钙液态渣◆钢渣◆沸腾炉渣◆窑灰11.2 普通硅酸盐水泥11.2.1定义与代号◆凡由硅酸盐
水泥熟料、6%～15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥，代号为P.O（其中P.O分别为
“波特兰”、“普通”的英文字首）。当掺活性混合材时，最大掺量不得超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥
质量10%的非活性混合材料来代替。掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥质量的10%。11.2.2组分材料要求
硅酸盐水泥熟料、混合材料、石膏、窑灰己在硅酸盐水泥生产技术一章和上一节中述及。而水泥粉磨时允许加入助磨剂，其加入量不得超过水泥
质量的1％，助磨剂须符合JC/T667的规定。11.2.3强度等级与标号（1）氧化镁、三氧化硫、碱含量及安定性水泥中氧
化镁的含量、三氧化硫的含量、碱含量、安定性要求与硅酸盐水泥的生产技术要求相同。（2）废品、不合格品废品、不合格品的规定亦同于
硅酸盐水泥。(3)烧失量、细度、凝结时间、强度烧失量不得大于5.0％；细度要求是80μm方孔筛筛余不得超过10.0%；
凝结时间要求是初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h；各强度等级水泥的各龄期强度不得低于表11.10数值。11.2
.4生产技术要求普通水泥强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。实际生产和应
用中,人们习惯于将普通水泥分325、325R、425、425R、525、525R六个标号,按早期强度分普通型和早强型（即R型）
。11.2.5试验方法与检验规则120万t以上，不超过1200t为一编号；60万t以上至120万t，不超过1000t为
一编号；30万t以上至60万t，不超过600t为一编号；10万t以上至30万t，不超过400t为一编号；10万t以下，不超过
200t为一编号11.2．6生产过程与控制◆混合材料的适宜掺加量1、可掺入普通水泥中的混合材种类2、混合材料的
掺加量的标准3、生产中混合材料的适宜掺入量的确定◆普通硅酸盐水泥净浆结颗粒现象的主要原因和特征分析1、调查取样
2、原因分析3、结论11.2．7普通水泥的性能与应用11.2．7普通水泥的性能与应用11.3
矿渣硅酸盐水泥11．3．1矿渣硅酸盐水泥的定义凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称
为矿渣硅酸盐水泥，简称矿渣水泥，代号P·S。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为20%~70%。允许用石灰石、窑灰、粉煤
灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替矿渣，代替数量不得超过水泥质量的8%，替代后水泥中粒化高炉矿渣不得少于20%。11．3．2
矿渣硅酸盐水泥的标号及技术要求矿渣硅酸盐水泥的强度等级分别为：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、5
2.5R。各强度等级水泥的各龄期强度值各强度等级水泥的各龄期强度值11．3．3矿渣水泥的生产矿渣水泥的生产过
程与Ⅱ型硅酸盐水泥、普通水泥的生产过程基本相同。粒化高炉矿渣（或其他替代的混合材料）烘干后，与硅酸盐水泥熟料、适量石膏按一定
比例送入水泥磨内共同粉磨。根据水泥熟料、矿渣的质量，改变熟料、矿渣、石膏的配比及调整水泥的粉磨细度，可以生产出不同标号的矿渣水泥，
以满足不同工程的需要。11.3.4矿渣水泥的水化和硬化1、矿渣水泥化过程及特点矿渣水泥加水拌和后，首先是熟料的水化
。熟料中的矿物C3A迅速与石膏作用，生成针状晶体钙矾石（AFt），C3S水化成C—S—H、Ca（OH）2，同时还有水化铁酸钙等产物
，这些水化物的性质与纯硅酸盐水泥水化时的产物是相同的。2、矿渣水泥的硬化特性拌水水化后，首先是熟料矿物的先期水化产物逐渐
填充由水所占据的空间，水泥颗粒逐渐接近；由于钙矾石这种针、棒状晶体的相互搭接，特别是大量箔片状、纤维状C—S—的交叉攀附，从而使原
先分散的水泥颗粒以及水化产连结起来，构成一个三维空间牢固结合、密实的整体。但是，由于矿渣水泥中水泥熟料矿物相对地减少了（与硅酸盐水
泥相比），而矿渣的潜在活性早期尚未得到充分激发与发挥，水化产物相对较少，因而矿渣水泥的早期硬化较漫，所表现出来的是水泥的3d、7d
强度偏低。11.3.5矿渣水泥的性能和用途◆性能1、密度与颜色矿渣水泥的颜色比硅酸盐水泥淡，密度较硅酸盐水泥小
，为2.8~3.0g/cm3。2、需水性和保水性矿渣水泥的标准稠度用水量较小，基本上与硅酸盐水泥相同。3、凝结时间较长
矿渣掺加量增多，凝结时间延长，特别是掺加量大于30%后凝结时间明显变长。4、水化热低由于熟料用量较少且矿渣的水化速度
慢，随矿渣掺加量的增加，矿渣水泥的水化热降低。当矿渣掺加量大于30%以后，水泥水化热明显降低；如果矿渣掺加量达70%时，水化热仅为
硅酸盐水泥的59%。11.3.5矿渣水泥的性能和用途5、强度发展规律早期强度低，后期强度增进率大，这是矿渣水泥强度
发展的一般规律。6、耐腐蚀性好矿渣掺加量大于30%后，水泥耐腐蚀性显著增强，当矿渣掺加量为50%时，水泥6个月的耐腐蚀系数
（Kc6）是硅酸盐水泥的2.5倍。在淡水和硫酸盐环境介质中其稳定性优于硅酸盐水泥，与钢筋的粘结力也很好，但抗大气性及抗冻性不及硅酸
盐水泥。11.3.5矿渣水泥的性能和用途◆用途适用于任何地上工程，制造各种混凝土和钢筋混凝土构件。但施工时要严格控
制混凝土的用水量，并尽量排除混凝土表面泌出的水分，加强保湿养护，防止干缩。拆模时间相对延长；低温施工时，必须采取保温或加速硬化等措
施。11.3.6提高矿渣水泥质量的主要途径1、选择适当的熟料的矿物组成2、控制矿渣的质量和加入量3、提高水泥的
粉磨细度4、增加石膏加入量11.4火山灰质硅酸盐水泥11.4.1生产技术要求火山灰质硅酸盐水泥简称火山灰水泥
，代号P·P。它是由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶硬材料。水泥中火山灰质混合材掺加量按质量百分比计
为20%~50%。火山灰水泥的材料要求、强度等级与矿渣硅酸盐水泥相同。火山灰水泥的技术要求中，氧化镁、水泥细度、凝结时
间、安定性、强度指标均同于矿渣水泥的技术要求，但SO3在水泥中的含量不得超过3.5%。如果火山灰水泥中混合材料总掺量＞30%，熟料
中MgO含量为5.0%~6.0%时，制成的水泥可不作压蒸试验。11.4.2配制工艺在生产工厂，将硅酸盐水泥熟料、
火山灰质混合材料、石膏按一定比例一起入磨或分别粉磨再进行混合。这是常见的工艺。在实际生产中，通过调整水泥熟料、混合材料、石膏
的配比及合理控制出磨水泥的细度等，可以生产出不同标号的火山灰水泥。11.4.3火山灰质硅酸盐水泥混合材料的掺加量
混合材料掺量多少，直接影响所生产水泥的性质、标号及水泥的成本等。火山灰水泥中混合材料的掺加量按质量百分比计为20%~50%。1
1.4.4火山灰质硅酸盐水泥的水化硬化火山灰水涨的水化硬化过程是：水泥拌水后，首先是水泥熟料矿物水化，生成水化硅酸钙、水
化硫铝（铁）酸钙、水化铝（铁）酸钙、Ca（OH）2等。然后是熟料矿物水化释放出来的Ca（OH）2与火山灰质混合材料掺中的活性组分
进行火山灰反应，即Ca（OH）2对火山灰质混合材料中的玻玻璃体所含的硅氧、铝氧微晶格作用，使其崩溃、溶解，与Ca2+离子生
成难溶于水的二次水化物水化硅酸钙、水化铝酸钙等。11.4.5火山灰质硅酸盐水泥的性能与用途◆性能1、泌水率低，保水
性好2、水化热小，而耐腐蚀性好3、需水量大，干缩性大，抗冻性差4、早期强度低，但后期强度较高甚至可以赶上或超过硅
酸盐水泥◆用途适用地下、水中工程或经常受较高水压作用的工程，尤其是需要抗渗性、抗淡水、抗硫酸盐侵蚀的工程中;适宜于
进行水蒸汽养护、生产的混凝土构制件;适用于大体积的混凝土工程;可同普通水泥一样用于一般地面建筑工程。但应该注意，火山灰水泥不适用于
早期强度要求较高的工程，也不适合冻融交替的工程及长期于燥和高温的地方。11.5粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥简称粉
煤灰水泥。它是由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材，代号P·F。水泥中粉煤灰掺加加量按质量百分比计为20
%~40%。11.5.1粉煤灰水泥的粉磨工艺◆常用的粉磨流程及特点1、共同粉磨2、分别粉磨3、两级混磨4、辊
压机预粉磨5、辊压机联合粉磨工艺系统6、粉煤灰直接喂入选粉机中7、将粉煤灰喂入磨机最后一仓11.5.1粉煤灰水
泥的粉磨工艺◆粉磨流程选择在生产粉煤灰水泥时，由于粉煤灰掺量较大，粉煤灰应经过球磨机粉磨，以破坏粉煤灰团粒和球状玻璃体外
壳，提高粉煤灰的水化活性。◆粉煤灰的掺量粉煤灰在水泥中的掺加量，通常与水泥熟料的质量、粉煤灰的活性和要求生产的水泥标号有
关，粉煤灰掺加加量按质量百分比计为20%~40%。11.5.2粉煤灰水泥的水化硬化粉煤灰水泥的水化产物同硅酸盐水泥基本
相同。主要有水化硅酸钙、水化硫铝（铁）酸钙、水化铝（铁）酸钙、Ca（OH）2，有时还可能存在少量水化石榴等。但水化产物Ca（OH）
2含量较少，且水化产物大部分为凝胶相，C—S—H胶凝中C/S比较低。11.5.3粉煤灰水泥的性能1、需水量少，和易性好
2、干缩小，抗裂性好3、水化热低4、耐腐蚀性好5、早期强度低，后期强度增进率大11.5.4粉煤灰水泥的用途粉
煤灰水泥可用于一般的工业和民用建筑，尤其适用于大体积和水利工程的混凝土以及地下、海港工程等，但不适用于早期强度要求高的工程、受冻工
程、有水位升降的混凝土工程以及有抗碳化要求的工程等等。11.6复合硅酸盐水泥11.6.1复合硅酸盐水泥的生产技术要求
◆定义凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水
泥）代号P·C。水泥中的混合材料总掺加量按质量百分数计应大于15%，但不超过50%。◆水泥标号复合水泥允许生产的标号有：
325、325R、425、425R、525、525R六个标号。其对应的强度等级分别为：32.5、32.5R、42.5、42.5
R、52.5、52.5R11.6.2生产复合水泥应注意的问题◆选择性能优势可互补的复合材料并确定适宜掺量◆控制合适
的粉磨细度◆当混合材料掺量较高时可掺入一加剂定量的外11.6.3复合水泥的性能与应用◆性能◇复合水泥的性能可以
通过混合材料的相互搭配◇复合水泥建筑性能良好◆应用复合水泥可广泛应用于工业和民用建筑工程中。11.7石灰石硅酸
盐水泥石灰石硅酸盐水泥是通用水泥的一种，现行标准是JC600—2002，2002年12月1日开始实施。硅酸盐水泥熟料掺加
适量石灰石生产石灰石硅酸盐水泥，有利于提高水泥早期强度，改善水泥混凝土和易性，调整企业产品结构，解决混合材料资源短缺问题，降低水泥
生产成本，节约能源增加经济效益。尤其对矿渣、粉煤灰、火山灰等混合材短缺的地区来说，生产这种水泥有更大的价值本章学习小结
普通硅盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥及石灰石硅酸盐水泥同属于硅酸盐水泥系列，都是以硅
酸盐水泥熟料为主要组分，以石膏作缓凝剂，不同品种水泥之间的差别主要在于所掺加混合材料的种类和数量不同。编号配比（
%）28d抗压强度（MPa）矿渣石灰水泥生料石膏1234510092.58047.7
74.5－－20－－－－－47.715－7.5－4.610.50018.546.8
62.8天然的火山灰质混合材料人工的火山灰质混合材料火山灰、凝灰岩、沸石岩、浮石、硅藻土、硅藻石、蛋白石。烧页岩、
烧粘土、煤矸石、煤渣、硅质渣普通水泥的性能与硅酸盐水泥是相近的，没有明显的差别。这由于普通水泥中熟料的比例很大，起着主导作
用，混合材料则起着辅助作用。在熟料水化硬化的作用下，活性混合材料的潜在水硬性被Ca（OH）2激发，火山灰性得以发挥，从而促进了水化
硬化；非活性混合材料在水泥硬化体中则起着微集料作用。组别12水泥品种混全材料用量标准稠度用水量（%）终凝时间
（h：min）20℃5℃胶砂28d相对抗压强度（%）耐蚀系数KC61水化热（J/g）泌水率（%）混凝土28d相对抗压强度（%）（W/C=0.5）（%）抗冻性（%，100次冻融）耐磨性（%，磨损量）干缩率（%，6月试体）硅酸盐—24.394∶299∶001000.3522731.0100?39.584.06—普通矿渣15%24.444∶218∶4497.50.3824431.3102.7?42.964.38—硅酸盐—25.503∶499∶311000.3727833.6100?——0.243普通火山灰15%26.883∶438∶42102.20.5327726.397.6?——0.251强度等级抗折强度（Mpa）抗压强度（Mpa）3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0 |
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