熟料的矿物组成对强度影响

熟料矿物组成对水泥强度的影响

在硅酸盐水泥熟料中，四种主要矿物C3S、C2S、C3A、C4AF每一种都以单独的相存在，并在水化反应中显示各自不同的特征。因此，矿物组成及相对含量对水泥的水化速度、水化物的形态和尺寸有决定性影响，对水泥强度的形成和发展有着至关重要的作用。可以说，矿物组成是水泥早期强度、强度增长速度和后期强度高低位重要的影响因素。

表1和表2是水泥熟料四种单矿物质强度的测定结果。由于试验条件的差异，各方面所测单矿物的绝对强度不一样，但就其基本规律却是一致的，即硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的主要因素。

表1 四种主要矿物的抗压强度（一）单位：Mpa

其中C3S的早期强度最大，28天强度基本上依赖于C3S，C3S含量高，水泥的早期强度高，但以后强度增长不大。而C2S高的水泥虽然早期强度不高，但长期强度增幅大，到1年以后可以赶上甚至超过C3S高的水泥。C3S、C2S的相对含量对强度发展的影响如图2所示。

表2 四种主要矿物的抗压强度（二）单位：Mpa

C3A的早期强度增长很快，一般认为，C3A主要对早期强度有利，但强度绝对值不高，而后期强度增长随龄期延长逐渐减少，甚至有倒缩现象。实验表明，当水泥中C3A含量较低时，水泥强度随C3A的增多而提高，但超过某一最佳含量后，强度反而降低，同时龄期越短，C3A的最佳含量越高。C3A的含量对1d、3d 的早期强度影响最大，如果超过最佳含量，则将对后期产生不利影响。

关于C4AF的强度，目前国内外有关实验证明，C4AF不仅对早期强度有利，而且有助于后期强度的发展，由表1和表2数据可知，其3d、7d、28d抗压强度远比C2S和C3A高，其一年强度甚至还能超过C3S。由此可知，C4AF也是一种

水化活性较好的熟料矿物，但其凝胶性能否正常发挥，不仅取决于不同条件下形成的铁相固溶体的化学成分、晶体缺陷及原子团的配位状态等有关晶体结构的内在原因，而且也与水化环境、水化产物形态等因素有关。

作为调凝剂加入的石膏，也能改变水泥的强度。石膏对强度的影响受细度、C3A含量和碱含量等因素控制。当加入适量的石膏时，有利于提高水泥的强度，特别是早期强度，但石膏加入量过多时，则会使水泥产生体积膨胀而使强度降低。

由于熟料中存在的碱会使C3S、C3A等的水化速度加快，所以含碱水泥的早期强度提高，但28d及以后的强度会降低。

应该注意的是，水泥的强度并非是几种矿物强度的简单加和，还与各种矿物之间的比例、煅烧条件、结构形态、微量元素存在着一定的关联。因此，必须把各种影响因素综合考虑，否则将直接影响水泥的强度。