硅酸盐水泥国家标准及其生产

第一节 硅酸盐水泥的国家标准

硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分的熟料所制得的水泥的总称。如掺入一定数量的混合材料，则硅酸盐水泥名称前冠以混合材料名称：如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。根据国家标准 GB175-92 ，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的定义、标号、品质指标以及验收规则如下： 一、定义

（一）硅酸盆水泥

凡是由硅酸盐水泥熟料 ,0^-5 ％石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥．硅酸盐水泥分为两种类型：不掺棍合材料的称为 I 型硅酸盐水泥，代号 P · I ；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量 5 ％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为 I 型硅酸盐水泥，代号 P · I 。 （二）普通硅酸盆水泥

凡是由硅酸盐水泥熟料 ,600^15 ％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 P · O

掺活性混合材料时，最大掺入量不得超过 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超过水泥质量 10 ％。 （三）组分材料 1. 硅酸盐水泥熟料

凡以适当成分的生料，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产物称为硅酸盐水泥熟料（简称熟料） 2. 石膏

天然石膏必须符合国家标准 GB5483 的规定。工业副产石膏是工业生产中以硫酸钙为主要成分的副产品。采用工业副产石青时必须经过试验，证明对水泥性能无害。

3. 活性混合材料

活性混合材料系指符合 GB1596 的粉煤灰，符合GB2847的火山灰质棍合材料和符合GB203的粒化高炉矿渣。 4. 非活性混合材料

活性指标低于 GB1596,GB2847 和 GB203 标准要求的粉煤灰、火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣以及石灰石和砂岩。石灰石中的三氧化二铝含量不得超过 2. 5 ％。 5. 窑灰

窑灰应符合 ZBQ12001 的规定。窑灰是从回转窑窑尾废气中收集下来的粉尘。 另外，水泥粉磨时还允许加入主要起助磨作用而不损害水泥性能的助磨剂，其加人量不得超过水泥质量 1 ％。使用助磨剂、工业副产石膏时，须经省、市、自治区以上建材行业主管部门批准，投产后定期进行质量检验。

二、标号

硅酸盐水泥分为 4258,525 、 5258 、 625,6258 、 7258 六个标号；普通硅

酸盐水泥分为 325,425, 4258, 525, 5258, 625,625R 七个标号 .R 型水泥属于快硬型，对其 3d 强度有较高的要求。 三、技术要求 1. 不溶物

I 型硅酸盐水泥不溶物不超过。． 7,5 ％． I 型硅酸盐水泥中不溶物不得超过 1.50 ％。 2. 氧化镁

水泥中氧化镁含量不超过 5.0 ％。如果水泥压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁含量允许放宽到 6.0 ％。 3 ．三氧化硫

水泥中 S03 含量不得超过 3.5 ％。 4. 烧失量

I 型硅酸盐水泥中烧失量不得大于 3. 。％， I 型硅酸盐水泥中烧失量不得大于 3. 5 ％。普通水泥中烧失量不得大于 5. 0 ％。 5. 细度

硅徽盐水泥比表面积大于 3 面分 /k$, 普通水泥 80jtm 方孔筛筛余不得超过 10.0 ％。 6. 凝结时间

硅酸盐水泥初凝不得早于 4 35min ，终凝不得迟于 390min 。普通水泥初凝不得早于 45min ，终凝不得迟于 l0h 。 7. 安定性

用沸煮法检验必须合格。 8. 强度

水泥标号按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各标号水泥的各龄期强度不得低于

表 1-2-1 中数值。

表 1-2-1 GB175-92 各龄期、各类型水泥强度

品种 标号 425R 525 硅 酸 盐 水 泥 525R 625 625R 725 抗压强度 (MPa) 3d 22.0 23.0 27.0 28.0 32.0 37.0 品种 标号 325 普 通 水 泥 425 425R 525 525R 抗压强度 (MPa) 3d 12.0 16.0 21.0 22.0 26.0 28d 32.5 42.5 42.5 52.5 52.5 坑折强度 (MPa) 3d 2.5 3.5 4.0 4.0 5.0 28d 5.5 6.5 6.5 7.0 7.0 28d 42.5 52.5 52.5 62.5 62.5 72.5 坑折强度 (MPa) 3d 4.0 4.0 5.0 5.0 5.5 6.0 28d 6.5 7.0 7.0 8.0 8.0 8.5 625 625R 9. 碱

27.0 31.0 62.5 62.5 5.0 5.5 8.0 8.0 水泥中碱含量按 Na20+0-658 20 计算值来表示，若使用活性骨料，用户要求提供低碱

水泥时，水泥中碱含童不得大于。． 60 ％或由供需双方商定．

四、废品与不合格品 1. 废品

凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任何一项不符合本标准规定时，均为废品。 2. 不合格品

凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任何一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品标号规定的指标时称为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、标号、工厂名称和出厂编号不全的也属于不合格品。

以上标准中，凝结时间、安定性及强度是硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的三项重要建筑性质指标。凝结时间直接影响到施工。凝结时间过短，使水泥砂浆与混凝土在浇灌之前即已失去流动性而无法使用，凝结时间过长，则降低施工速度和延长模板周转时间。硅酸盐水泥熟料初凝时间只有几分钟，要加入石膏进行调节，才能达到规定的要求。石膏掺入量过多，不仅水泥强度会降低，还会产生水泥安定性不良。因此，标准中除规定了初凝与终凝时间，还规定了三氧化硫的极限含量。石膏适宜的掺入量应通过试验来确定。

强度是水泥的一个重要指标，又是设计混凝土配合比的重要数据。水泥在水化硬化过程中强度是逐渐增长的，一般以 3d 、 7d 以前的强度称为早期强度， 28d 及其后的强度称为后期强度，也有以三个月以后的强度称为长期强度。由于水泥经 28d 后强度已大部分发挥出来，所以用 28d 强度划分水泥的等级，即划分为不同的标号。凡是符合某一标号和某一类型的水泥，必须同时满足表 1-2-1 中规定的各龄期抗压、抗折强度的相应指标。若其中任一龄期的抗压冷抗折强度指标达不到所要求标号的规定，则以其中最低的某一龄期的强度指标确定该水泥的标号。 第二节 硅酸盐水泥的生产 一• 硅酸盐水泥的生产方法

硅酸盐水泥的生产分为三个阶段： 1 ．生料制备

石灰质原料、粘土质原料及少量的校正材料经破碎后按一定的比例配合、细磨，并经均化调配为成分合适、分布均匀的生料。 2. 熟料锻烧

将生料在水泥工业窑内缎烧至部分熔融，经冷却后得到以硅酸钙为主要成分的熟料的过程。 3. 水泥的制成

将熟料、石膏，有时加入适量混合材共同磨细成水泥的过程。 以上三个阶段可以简称为“两磨一烧”。

水泥的生产方法按生料制备方法的不同可分为干法与湿法两大类。原料经烘干、粉碎制成生料粉，然后喂入窑内缎烧成熟料的方法称为干法。将生料粉加入适量的水分制成生料球，再喂入立窑或立波尔窑内缎烧成熟料的方法一般称为半干法，亦

可归入干法。将原料加水粉磨成生料浆，再喂入回转窑内锻烧成熟料的方法称为湿法。将生料浆脱水制成生料块，喂入窑内锻烧，或将生料块经供干、破碎成生料粉再喂入干法窑内锻烧成熟料的方法一般称为半湿法，亦可归入湿法。

50 年代出现的悬浮预热器窑，在 60 年代取得了较大发展，大大降低了熟料热耗； 70 年代出现了窑外分解技术，使产量成倍地提高，热耗也有较大幅度地下降。同时，生料的均化和原料预均化技术的发展、烘干兼粉磨设备的不断改进，使熟料质量进一步提高；冷却机热风用于窑外分解炉和窑废气用于原料、煤粉的烘干，以及成功地利用窑尾废气进行发电，使余热得到了比较充分地利用。这样，水泥的生产方法就开始逐步发生变化，出现了向干法发展以及湿法改干法的趋向。悬浮预热器窑和窑外分解窑就成为当前世界各国竞相发展的窑型。从世界各国的情况统计，即使原料平均水分高达 10 ％，干法生产（窑外分解）比湿法长窑仍可以降低能耗，而且经济上也是合理的。原料水分越低，干法生产节能效果越显著，技术经济效果愈好。

如果原料水分较高，且易于制成生料浆时，则湿磨干烧或采用湿法长窑是合理的。

二、硅酸盐水泥生产的主要工艺过程

在我国特定的条件下，机械化立窑水泥厂得到了蓬勃发恳在整个水泥工业中，机械化立

窑的生产能力占绝对优势。机械化立窑水泥厂的生产流程如图 1-2-1 所示。石灰石经破碎后进

图 1-2-1 机械化立窑水泥厂生产流程示意图

1 一破碎机； 2 一供干机． 3 一原料库； 4 一原煤库； 5 一生料磨； 6 一生料库． 7 一成球盘． 8- 立窑．

9 一碎煤机； 10- 熟料库； 11 一供干机‘ 12 一混合材库． 13 一水泥磨； 14 一水泥库； 15 一包装机

入碎石库。粘土、铁粉、无烟煤经供干分别进入干燥的粘土、铁粉、无烟煤库，在库底用量秤按比例准确配料喂入生料磨粉磨。出磨生料入生料库调配和均化，然后加水成球用布料器撒入机械化立窑中锻烧成熟料（成球时有的工厂还按要求配入部分粒状煤）。出窑熟料经破碎后送至熟料库储存。混合材料经供干送入混合材料库，石膏经破碎送入石膏库，熟料、混合材料、石膏按要求比例配合喂入水泥磨粉磨。

出磨水泥送至水泥库储存，经检验后包装出厂或散装出厂。

用窑外分解窑干法生产的流程如图 1-2-2 所示。图中：来自矿山的石灰石 1 ，经过一级破碎 6 和二级破碎 7 成为碎石，进入碎石库 8 ；矿山开采的粘土 2 ，汽车运输进厂，经粘土破碎机 10 破碎后与碎石经计量按一定配比进入预均化堆场 9 ，经过均化和粗配的碎石和粘土，再经计量秤和铁质校正原料 3 按规定比例配合进入烘干兼粉磨的生料磨 11 加工成生料粉， 24 为选粉机．生料用气力提升泵 12 送至连续性空气搅拌库 13 ，经均匀化的生料粉再用气力提升泵送至窑尾悬浮预热器 14 和窑外分解炉 15 ，经预热和分解的物料进入回转窑 16 缎烧成熟料，熟料经蓖式冷却机 17 冷却，用斗式提升机输送至熟料库 220 回转窑和分解炉用的燃料（煤粉），是原煤 4 经烘干兼粉磨的风扫式煤磨 20 制备成煤粉 ,21 是经粗细分离器选出的细度合格的煤粉，贮存在煤粉仓。生料和煤的烘干所需热气体来自窑尾，冷却熟料的部分热风送至分解炉帮助煤的燃烧。窑尾的多余气体经排气除尘系统排出,18 为电收尘器 ,19 为增湿塔。熟料经计量秤配入一定数量右膏 5 在圈流球磨机 23 中粉磨成一定细度的水泥， 24 为水泥选粉机。水泥经仓式空气输送泵 25 送至水泥库 26 储存。一部分水泥经包装机 27 包装为袋装水泥，经火车或汽车 28 运输出厂；另外，也可用专用的散装车 29 散装出厂。

图 1-2-2 窑外分解窑干法水泥厂生产流程示意图

干法生产生料粉磨可以采用开路管磨、闭路球磨或烘干兼粉磨的系统。烘干兼粉磨系统可以在立式磨（辊式磨），也可以在球磨机中进行。按原料性质和含水量的不同，可采用预先干燥、破碎兼供干或供干兼粉磨等各种方法和系统。湿法生产时，则多采用开路管磨或棒球磨系统，也可以采用弧形筛等组成闭路系统。

为保证入窑生料质量均匀、具有适当的化学组成，除应严格控制原、然料的化学成分进行精确的配料外，通常出磨生料均应在生料库内进行调配均化。当干法生产的原料较复杂时，原料在入磨前，也应在预均化堆场预先进行预均化。熟料的锻烧可

以采用立窑和回转窑。立窑适用于规模较小的工厂，而大、中型厂则宜采用回转窑。回转窑又分为干法窑、立波尔窑、湿法窑。根据热交换器设置在窑内或窑外，湿法窑又可分为湿法长窑与带料浆蒸发机、料浆过滤机、料浆喷雾装置的短窑，湿法长窑使用较为广泛。