硅酸盐水泥熟料的化学成分

1、第五章第五章 水泥材料水泥材料第二节 硅酸盐水泥熟料的 组成和配料一、硅酸盐水泥熟料的化学成分一、硅酸盐水泥熟料的化学成分6267%2024%56%47%二、熟料的矿物组成及特性二、熟料的矿物组成及特性（1）硅酸二钙）硅酸二钙 2CaOSiO2 简写简写 C2S （2）硅酸三钙）硅酸三钙 3CaOSiO2 简写简写 C3S（3）铝酸三钙）铝酸三钙 3CaO Al2O3 简写简写 C3A（4）铁铝酸四钙）铁铝酸四钙 4CaOAl2O3 Fe2O3 简写简写 C4AF主矿物： C2S、C3S75% C3A、C4AF 25%熟料的矿物组成及岩相结构次矿物： f-氧化钙、方镁石、 含碱矿物及玻璃体。硅

2、酸盐矿物硅酸盐矿物熔剂性矿物熔剂性矿物硅酸盐水泥熟料岩相结构硅酸盐水泥熟料岩相结构1) 1)黑色多角形颗粒黑色多角形颗粒为为C C3 3S S；2) 2)黑白双晶条纹黑白双晶条纹的圆形颗粒为的圆形颗粒为C C2 2S S结晶体；结晶体；3) 3)在这两种晶体之间的是反射能力强的在这两种晶体之间的是反射能力强的白色白色中间相中间相铁铁 相固溶体相固溶体和反射能力弱的和反射能力弱的黑色中间相黑色中间相铝酸三钙铝酸三钙. .熟料的矿物组成及岩相结构（1 1）硅酸三钙（）硅酸三钙（C C3 3S) S)（ 50%50%）& 矿物特性矿物特性存在形式存在形式纯C3S只在20651250温度范围内

3、稳定，在2065以上不一致熔融为CaO与液相；在1250以下分解为C2S和CaO。纯C3S具有同质多晶现象,熟料中C3S不纯，总是与少量的其他氧化物如Al2O3、Fe2O3、 MgOR 2O等形成固溶体。在反光显微镜下为黑色多角形颗粒黑色多角形颗粒，又称阿利特（阿利特（Alite），简称），简称A矿。矿。& 水化特性水化特性1 1）凝结时间正常，凝结时间正常，水化较快水化较快，水化反应主要在，水化反应主要在28d28d 以内进行，约经一年后水化过程基本结束。以内进行，约经一年后水化过程基本结束。2 2）早期强度高，早期强度高，强度的绝对值和增进率较大。强度的绝对值和增进率较大。28d

4、28d 强度可达到一年强度的强度可达到一年强度的70%80%70%80%。3 3）水化热较高水化热较高；4) 4) 抗水性较差。抗水性较差。C3S中Ca离子的配位数是6，但配位不规则，有5个氧离子集中在一侧，另一侧只有一个，少离子处形成空腔，使水易进入参与反应。（2 2）硅酸二钙（）硅酸二钙（C C2 2S) S)(20%)(20%)& 矿物特性矿物特性 熟料中硅酸二钙通常固溶熟料中硅酸二钙通常固溶有少量氧化物：如有少量氧化物：如AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、MgOMgO、R R 2 2O O等形成固溶体，等形成固溶体，称贝利特（称贝利特（BeliteBeli

5、te），），简称简称B B矿。矿。 在反光显微镜下呈在反光显微镜下呈圆粒状圆粒状，常具有，常具有黑白交叉黑白交叉双双晶条纹。晶条纹。 高温烧成时B矿棱角已熔进液相，而其余部分未熔进液相缘故。& 多晶转变多晶转变 纯纯C C2 2S S在在14501450以下有同质多晶现象。以下有同质多晶现象。其中：其中： -C2S的密度为2.97g/cm3，-C2S的密度为3.28g/cm3，故发生转变时，伴随着体积膨胀10%，结果是熟料崩溃，生产中称之为粉化。 若液相多，冷却迅速，可使熔剂性矿物形成玻璃体将型C2S型晶体包住，使之越过型转变温度而保留下来。实际生产中，采用急冷，故以实际生产中，采用急

6、冷，故以- C2S型存在型存在。& 水化特性水化特性 1 1）水化反应较水化反应较C C3 3S S慢慢，28d28d只水化只水化20%20%左右，左右，凝凝 结硬化慢结硬化慢； 2 2）早期强度低早期强度低，但，但28d28d后强度仍能较快增长，后强度仍能较快增长， 一年后其强度可赶超阿利特；一年后其强度可赶超阿利特； 3 3）水化热小水化热小； 4 4）抗水性好抗水性好。 & 矿物特性矿物特性C C3 3A A可固溶有少量可固溶有少量SiOSiO2 2、FeFe2 2O O3 3、MgOMgO、R R2 2O O等等形成固溶体，在反光镜下，其反光能力弱，形成固溶体，在反光镜

7、下，其反光能力弱，呈呈暗灰色，并填充在暗灰色，并填充在A A矿与矿与B B矿中间矿中间，又称黑色中间相黑色中间相。 （3 3）铝酸三钙（）铝酸三钙（C C3 3A) A) (715%)(715%)& 水化特性水化特性1) 1) 水化迅速，凝结较快水化迅速，凝结较快，如不加石膏等缓凝剂，易，如不加石膏等缓凝剂，易 使水泥急凝；使水泥急凝；2) 2) 早期强度较高早期强度较高，但绝对值不高，其强度，但绝对值不高，其强度3d3d之内大之内大 部分发挥出来，以后几乎不增长，甚至倒缩；部分发挥出来，以后几乎不增长，甚至倒缩；3) 3) 水化热高水化热高；4) 4) 干缩变形大，脆性大，耐磨性差，

8、抗硫酸盐性能干缩变形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐性能 差。差。 & 矿物特性矿物特性 铁铝酸四钙代表的是一系列连续的铁相固溶体。通常固溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，又称才利特才利特（CeliteCelite）或）或C C矿矿。 在反光镜下其反射能力强，呈亮白色亮白色，并填充在A矿与B矿之间，也称白色中间相白色中间相。 （4 4）铁铝酸四钙（）铁铝酸四钙（C C4 4AFAF） (1018%)(1018%)& 水化特性水化特性 1 1）水化速度在早期介于水化速度在早期介于C C3 3A A与与C C3 3S S之间之间，但随，但随 后的发展不如后的发展不如C C3 3S

9、S； 2) 2) 早期强度类似于早期强度类似于C C3 3A A，而后期还能不断增，而后期还能不断增 长，类似于长，类似于C C2 2S S； 3) 3) 水化热较水化热较 C C3 3A A 低低，抗冲击性能和抗硫抗冲击性能和抗硫 酸盐性能较好酸盐性能较好。 玻璃体玻璃体 形成形成 部分熔融液相被快速冷却来不及结晶 而成为过冷凝体主要成分主要成分 Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R 2O含量含量 取决于液相量及冷却条件 性能性能 不及晶体稳定，水化热较大；可改善 熟料性能与易磨性。 游离氧化钙（游离氧化钙（f-CaOf-CaO） 定义定义是指熟料中没有以化合状态存在而是以是指熟料中没

10、有以化合状态存在而是以游离状态游离状态存在的氧化钙存在的氧化钙。 特征特征 游离氧化钙在偏光显微镜下为游离氧化钙在偏光显微镜下为无色圆形颗粒无色圆形颗粒，有，有明显解理明显解理。在反光镜下用蒸溜水浸蚀后呈彩虹色。在反光镜下用蒸溜水浸蚀后呈彩虹色。 游离氧化钙的种类及其对安定性的影响游离氧化钙的种类及其对安定性的影响 种类 产生原因 特点 对水泥安定的影响 欠烧f-CaO 熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在11001200低温下形成 结构疏松多孔 不大 一次f-CaO 因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与S、A、F反应而残留的CaO呈“死烧状态”，结构致密 大 二次f-CaO 熟料慢冷或还原气氛下

11、，C3S分解而形成的经过高温，水化较慢 较大 一次 f-CaOf-CaO结构致密，水化很慢，通常结构致密，水化很慢，通常3 3天后才明显，而且天后才明显，而且水化后生成氢氧化钙，体水化后生成氢氧化钙，体积增加积增加97.9%97.9%， 因此，会造成水泥硬化后其因此，会造成水泥硬化后其内部的不均匀局部膨胀，使已硬化的水泥石内部的不均匀局部膨胀，使已硬化的水泥石开裂开裂。 因此，熟料中随熟料中随f-CaOf-CaO含量的增加，首含量的增加，首先是抗折强度下降，进而引起先是抗折强度下降，进而引起3 3天以后强度倒天以后强度倒缩，严重时会引起水泥安定性不良。缩，严重时会引起水泥安定性不良。 方镁石（方镁石（MgOMgO） 指游离状态的氧化镁晶体。 产生产生 一部分氧化镁存在于玻璃体中，一部分结晶呈游离状态。当熟料快冷时，结晶细