第六章硅酸盐水泥熟料显微结构分析

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水泥硅酸盐水泥熟料矿物的组成结构及其与胶凝性能的关系

C2S含量一般为 20%左右，在水泥熟料烧成过程中形成的硅酸
二钙，常常含有少量的杂质，如FeO、TiO2等——Belite（贝利
特）或B矿。
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二、硅酸盐水泥熟料矿物的结构
690oC
780-860oC
当温度降低到500℃后，β-C2S转变为γ-C2S，晶格进行重排，
比密度由β型的3.28转变为γ型的2.97，体积膨胀越10%，导
使比例恰当，才能使水泥熟料中生成适当的C 3 A和C 4 AF矿物。
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一、硅酸盐水泥熟料中各氧化物的作用
(4) 氧化镁
含量不大时，以掺杂物的形态存在于其他水泥熟料
矿物和玻璃相中，此时对水泥安定性没有不良影响。
超过一定含量，以方镁石含量存在，引起水泥安定
性不良。(不超过5%)
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致熟料粉化。如果冷却速度很快，晶格重排来不及完成，
形成介稳的β-C2S。
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二、硅酸盐水泥熟料矿物的结构
β-C2S的结构特征
（1）在常温下存在的介稳的高温型矿物，因此，其结构具有
热力学的不稳定性。
（2）钙离子具有不规则配位，使其具有较高的活性。
（3）结构中的杂质和稳定剂的存在提高了其结构活性。
具有胶凝硬化能力的条件：
形成足够数量的水化物；这些水化物能否连生形成网状结构。
需满足两个必要条件：
形成水化物必须是稳定的，由水化物本身结构特性决定；
形成水化物有足够数量，能够彼此交叉，连生，在水泥浆体
空间形成连续的网状结构。由液相的过饱和度及其延续时间
决定。
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第四节
硅酸盐水泥的水化反应及机理

硅酸盐水泥熟料显微结构分析

（图7-8，图9-10），树叶状（图9-11），花蕾状（图7-6）和脑状（图7-7，图9-12）B矿。
B矿显微结构
B矿群
手指状、树叶状B矿
B矿矿巢及发育不完整的A、B矿
B矿矿巢及发育不完整的A矿
具有爪状结构的B矿和麻面、形状不规则的B矿矿巢
具有交叉双晶纹的B矿矿巢
Crushed clinker in refractive-index oil showing large, clear to pale yellow, round belite (arrow) with typical internal cross lamellae. Moderately high maximum temperature, long burning time, slow heating rate, quickly cooled. Dry-process kiln with flash calciner, 5000 tons/day. plane-polarized light
➢ 当烧成温度高于1400℃并急冷时，可见相互交叉的细密双晶纹，见图9-8；
➢ 当温度度在1400℃以上，但冷却较慢时，双晶纹变得粗短，见图8-1-2 ；
➢ 当温度低于1400℃（约1350℃）时，冷却速度又慢，会出现平行双晶纹，见图7-5，图9-9。
➢ 当煅烧温度低于1300℃时，晶体一般不具有双晶。
根据β-C2S的形态和双晶的变化，可以推断窑内的煅烧温度及热工制度。
当β- C2S 转变为γ- C2S 时，体积要增大10%左右，大量转变时常会使熟料崩裂呈粉状（图7-9）。
β- C2S 在反光显微镜下，
用 1％NH4Cl 水溶液或 1% 硝酸酒精浸蚀光片后，都呈现棕色或棕黄色。

硅酸盐水泥熟料的显微结构分析

新的研究方法和仪器的发展，给显微结构研究带来了新的活力。熟料的选择很重要，熟料不同的组成成分、煅烧
状、点线状和骨骼状。
图５点滴状ｃＡ
Ｉ％ＮＨＣ溶液反光５０× １０
展，水泥产业在经济建设中起着越来越重要的作用。
机理，曾经对水泥工艺学的发展起到了促进作用。随着现代科学研究工作的不断深入，虽然测试技术和测
试工具也相应得到了迅速的发展，但是在一些研究中仍不乏需要采用某些传统方法，以达到其测试目的。
—
ＣＳ反光显微镜下，２在用１Ｎ１％ＨＣ溶液或１硝酸％
酒精溶液浸蚀光片后，都呈棕色或棕黄色。
ｄ
１硝酸酒精％溶液
２ ℃．３０ｓ
Ａ矿深棕色；Ｂ矿黄褐色ｉ游离氧化钙．受轻微浸蚀：黑色中间相：深灰色
５
１％氢氧化０
硅酸盐水泥熟料的显微结构分析
乔园
（河医学高等专科学校，南漯河４２０漯河６０２）
摘要：泥在日常生活和生产中都起着重要作用，随着其应用的日渐广泛，对其性能的要求也越来越高，而水水泥的质量主要决定于熟料的质量。为了研究和提高硅酸盐水泥的性能和质量，可以通过不同途径去实现，但是这些材料的性质都与其显微结构有着密切的关系。文中实验的核心内容就是对水泥熟料的显微结构进行初步的研究。主要实验方法是制好水泥熟料光片，并通过研磨、抛光、浸蚀等一系列过程，得到高质量的水泥熟料光片，然后在反光显微镜下观察水泥熟料的岩相结构，并对其在不同溶液浸蚀下呈现出的状态做出简单的分析。关键词：酸盐水泥；水泥熟料；硅矿物组成；片光中图分类号：Ｑ１２Ｔ７文献标识码：Ａ文章编号：０９２７２１２ — ０６３１０ — ３４（０１）７０３ —０

95、高铁硅酸盐水泥熟料显微结构有何特征

高铁硅酸盐水泥熟料显微结构有何特征
高铁水泥熟料中Fe203含量较高，而Al2O3偏低，相应的矿物组成中铁铝酸钙含量高而C3A含量很低。

因而在高温烧结时液相粘度小，有利于晶体的生长。

这种熟料的阿利特发育良好，多呈六角板状，中间相较多，几乎均为白色中间相，而熟料中f-CaO一般都很低。

图8-2-24为高铁硅酸盐水泥熟料的反光显微镜照片，显示出发育良好呈六角板状的阿利特晶体，填充在阿利特晶体问的多为白色中间相，仅有少量呈细小点滴状的黑色中间相。

在致密块状的高铁硅酸盐水泥熟料中往往见有长得特别大(100μm以上)且受高温液相熔蚀的阿利特晶体(图8-2-25)。

图8-2-24 高铁硅酸盐水泥熟料中的结晶良好的C3S（反光）
图8-2-25 高铁硅酸盐水泥熟料中晶体尺寸大且受高温液相熔蚀的C3S（反光）。

水泥材料中的微观结构与性能研究

水泥材料中的微观结构与性能研究水泥是建筑材料中的一种重要材料，广泛应用于建筑、道路、桥梁等领域。

水泥在使用过程中具有很多优良性能，但也存在一些问题，如开裂、强度下降等。

这些问题与水泥材料中的微观结构密切相关。

因此，对水泥材料中的微观结构与性能进行研究，对于提高水泥的性能和降低问题的发生具有重要意义。

一、水泥材料中的主要组成与晶体结构水泥材料主要由熟料、石膏、水等组成。

其中，熟料是水泥的主要成分，主要由矿物晶体和非晶质物质组成。

水泥主要采用硅酸盐熟料，其主要成分为三叉钙硅酸盐(C3S)、双三钙硅酸盐(C2S)、三钙铍酸盐(C3A)、四钙铍酸盐(C4AF)等。

水泥熟料中的晶体结构主要包括立方晶系和六方晶系。

其中，3C和2H是3C-SiC和2H-SiC的简称，它们是6H-SiC的亚晶带。

水泥熟料中的主要矿物相是硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)，它们的结构分别为4CaO·Al2O3·Fe2O3·3SiO2(C4AF)、3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O(CAS)、3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O(C4AS)及其它，这些结构中所含氧离子的距离和角度以及有关层之间的填充情况均对水泥的性能产生了影响。

二、水泥材料中的多级结构水泥材料中存在多级结构，包括微观结构、亚微观结构和宏观结构等。

其中，微观结构主要研究熟料中的晶体结构、矿物晶体的组成和成分分布等，可以通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等技术进行观测和分析；亚微观结构主要研究矿物晶体的结晶状态、颗粒尺寸、形状和空间排列等，可以通过X射线衍射仪(XRD)、高分辨率电镜(HRTEM)等技术进行研究；宏观结构主要研究水泥材料的孔隙结构、外形、表面形态和物理力学性能等，可以通过孔隙分析仪、动态力学分析仪等技术进行研究。

三、水泥材料中微观结构与性能之间的关系水泥材料中的微观结构与性能之间存在密切的关系。

水泥基材料-熟料化学

硅酸盐水泥熟料的煅烧
煅烧过程中的物理与化学变化 1. 干燥与脱水（<600 ℃） 2. 碳酸钙分解（600 ～1000 ℃） 3. 固相反应（900 ～1250 ℃） 4. 固液相反应（1280 ～1450 ℃） 5. 熟料冷却
在硅酸盐水泥熟料形成过程中各物相的变化
硅酸盐水泥熟料岩相照片
硅酸盐水泥熟料显微结构光学显微镜照片
湿法回转窑
立波尔窑（半干法）
预分解窑
气体出口温度物料入口温度
I
330℃ 500 ℃
50 ℃ 250 ℃
I
II III
II
III
IV
700 ℃
900 ℃
430 ℃
600 ℃
IV
悬浮预热器与窑外分解炉示意图
悬浮预热器与窑外分解炉示意图
（褐煤）
德国1994年水泥窑煅烧用燃料种类分布
德国水泥生产能源消耗变化
高Belite水泥
由于C2S的烧成温度低，形成能耗低于 C3S；而且钙含量也低于C3S，在制备过程中排放的CO2量较低，所以C2S含量高的水泥是节能环保型水泥。
目前我国开发的高Belite水泥含C2S 40％左右， C3S 30％左右，其余为中间相。
中间相
铝酸三钙（C3A）铁相固溶体（C4AF）为C8A3F-C2F系列固溶体，在硅酸盐水泥熟料中组成可变，平均接近C4AF。这两种矿物在煅烧过程中熔融成液相，使硅酸盐矿物在其中发生固液相反应，在1250 ～ 1450℃间烧成。
在配制高性能混凝土时，使用较粗的水泥可获得较好的性能。
水泥细度和颗粒级配是调控水泥质量的重要手段。水泥厂常通过调整水泥的细度来生产不同强度等级的水泥。但我们也不应忽略颗粒级配的重要作用。

硅酸盐水泥的分析实验报告

硅酸盐水泥中的SiO2，Fe2O3，Al2O3，CaO和M g O含量的测定摘要硅酸是一种很弱的无机酸，在水溶液中绝大部分以溶胶状态存在在用浓酸和加热蒸干等方法处理后，能使绝大部分硅酸水溶胶脱水成水凝胶析出，因此可以利用沉淀分离的方法把硅酸与水泥中的铁、铝、钙、镁等其他组分分开重量法测定SiO2 的含量，Fe2O3 、Al2O3 、CaO和MgO的含量以EDTA配位滴定法测定。

关键词：SiO2、Fe2O3 、Al2O3 、CaO和MgO、EDTAAbstractSilicate is a weak inorganic acid , it exists in aqueous solution in most in the form of the gel .When heated with concentrated acid and evvaporated ,dehydration can make most of the acid water sol gel precipition into water . Therefore,the method can be used to precipition of iron silicate and cement ,aluminum,calcium and other components separately from the content of the weight determination of SiO2,Fe2O3,Al2O3,CaO,and MgO content of the weight determination of SiO2,Fe2O3,Al2O3,CaO,and MgO content of the EDTA titrimetric method. Keywords: SiO2, Fe2O3, Al2O3, CaO and MgO, EDTA目录硅酸盐水泥中的SiO2，Fe2O3，Al2O3，CaO和MgO含量的测定...........................................................摘要.......................................................................................................................................................... Abstract..........................................................................................................................................................前言 ...................................................................................................................................................................1.实验目的.......................................................................................................................................................1.1 学习复杂物质分析的方法..........................................................................................................1.2 掌握尿素均匀沉淀法的分离技术 ............................................................................................2. 实验原理.....................................................................................................................................................2.1 硅酸盐水泥中SiO2含量测定原理 ..........................................................................................2.2 Fe2O3的测定原理 ...................................................................................................................2.3 Al2O3的测定原理....................................................................................................................2.4 硅酸盐水泥中CaO和MgO的测定原理.............................................................................3.主要试剂和仪器 .........................................................................................................................................3.3 指示剂 ...............................................................................................................................................3.4缓冲溶液 ...........................................................................................................................................3.5 其他试剂 ..........................................................................................................................................3.6 实验仪器 ..........................................................................................................................................4. 实验步骤（本组此次实验用的是4号试样） ................................................................................4.1 EDTA 溶液的标定 ...................................................................................................................... 4.2 2SiO 的测定 .................................................................................................................................. 4.3 32e O F ，32l O A ，CaO ，MgO 的测定 .........................................................................4.3.1 溶样 ........................................................................................................................................ 4.3.2 32e O F 和32l O A 含量的测定 ..........................................................................................4.3.3 CaO 和MgO 含量的测定 ..............................................................................................5.结果与讨论 ..................................................................................................................................................5.1 EDTA 溶液的标定 ......................................................................................................................... 5.2 2SiO 含量的计算 ........................................................................................................................... 5.332e O F 含量的计算 ..........................................................................................................................5.4 32l O A 含量的计算 ...................................................................................................................... 5.5 CaO 的含量计算 .............................................................................................................................5.6 MgO 的含量计算 ............................................................................................................................5.7 结果讨论与误差分析 ...................................................................................................................6. 结论 ..................................................................................................................................................... 参考文献 ..........................................................................................................................................................前言水泥主要由硅酸盐组成。

复合硅酸盐水泥的微观结构及力学性能分析

复合硅酸盐水泥的微观结构及力学性能分析简介复合硅酸盐水泥（CSH）是一种重要的建筑材料，具有优异的力学性能和耐久性。

本文将从微观结构和力学性能两个方面对复合硅酸盐水泥进行分析，以增进对该材料的了解。

一、复合硅酸盐水泥的微观结构研究1. 水化反应过程复合硅酸盐水泥的水化反应是形成其微观结构的关键过程。

水化反应主要包括初期水化、中期水化和后期水化三个阶段。

在初期水化阶段，水泥中的硅酸盐产生凝胶物质，形成基础水化产物。

在中期水化阶段，水化反应逐渐加剧，形成更多的凝胶物质，增强了材料的力学性能。

在后期水化阶段，水泥逐渐凝固，达到最终的硬化状态。

2. 凝胶物质结构复合硅酸盐水泥的凝胶物质主要由C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶组成。

C-S-H凝胶是复合硅酸盐水泥最主要的水化产物，具有类似于石英的层状结构。

C-A-S-H凝胶是水化反应中产生的次要产物，与C-S-H凝胶相比，其结构更为松散。

3. 石英和水化产物的分布石英是复合硅酸盐水泥中常见的硬度较高的骨料颗粒，其在水化反应中会与凝胶物质形成复杂的结构。

同时，水化产物也会分布在石英的表面，并与石英形成结合物。

石英和水化产物的复合结构对于复合硅酸盐水泥的力学性能起着重要的作用。

二、复合硅酸盐水泥的力学性能研究1. 抗压强度抗压强度是评估复合硅酸盐水泥力学性能的重要指标之一。

通过实验测定，可以得出复合硅酸盐水泥的抗压强度。

研究表明，复合硅酸盐水泥的抗压强度与水化反应过程和凝胶物质结构有关。

较高的温度和长时间的养护可以提高水泥的抗压强度。

2. 抗拉强度抗拉强度是评估复合硅酸盐水泥的抗拉性能的关键指标。

通过拉伸试验，可以测定复合硅酸盐水泥的抗拉强度。

研究表明，复合硅酸盐水泥的抗拉强度与凝胶物质的含量和结构有关。

增加C-S-H凝胶的含量和改善其结构可以提高水泥的抗拉强度。

3. 耐久性复合硅酸盐水泥的耐久性是评估其使用寿命的重要指标之一。

研究表明，复合硅酸盐水泥的耐久性与凝胶物质的结构、温度和湿度等因素有关。

硅酸盐水泥熟料的光学显微结构特征的研究

生产的水泥熟料，中包括其正常煅烧熟料、烧熟料、欠急烧熟料等．其主要化学成分：ｉ、、ｅＯ。Ｃ（、Ｏ、ＳＯ！Ａ１７Ｆ！、ａ）ＭｇＯ。
硅酸盐水泥熟料的光学显微结构特征的研究
王岩．林伦
（津城市建设学院材料工程系．津３０８）天天０３４
摘要：用反光显微镜观察了不同煅烧制度下硅酸盐水泥熟料的显微结构特征．论了煅烧利讨
ｆＣａ） — （．
主要矿物组成：ＳＣＳ、Ａ、．Ｃ。、：ＣｊＣＡＦ烧失量：Ｏ～４．２Ｏ１２试样制备．
１２１试样的截取．．
将选择好的材料进行编号，金刚石强力带锯从用材料中部进行切割，形状、小以便于握在手中磨制其大
中仍不乏需要采用某些传统方法。达到其测试目以
的．本文采用光学显微镜技术对硅酸盐水泥熟料显微
砂纸，手将试样磨面轻压在砂纸上。向前推磨．一并直到试样磨面上仅留一个方向的均匀磨痕为止。时在此镜下检查应观察到折射率较高的方镁石，棱多并能其清楚地看到周围有一黑边（因其硬度较大，可在反光故镜下直接观察）同时．看到表面比较粗糙的灰色矿，还

水泥熟料的微细结构

般为粉红色，品格尺寸随冷却速率变化，快冷结
品ｆ￣１Ｊ，。游离氧化钙（ｆＣａＯ）在偏光镜下为无色圆
形顿粒，有明解理，在反光镜下呈彩虹色。
微细结构相比发生变化时（如晶体种类、数量、晶体尺寸、晶体形态、分布及晶体内多态内禽物的变化等），可根据岩相变化情况做出改进，改变煅烧过程的有关参数，如生料化学成分、生料细度、熟料率值
彤，品格间距为２５～４０ｔｘｍ，而短时间反应则为
１０ｔｘｍ，常规反应为１５～２０１＊ｍ。另外，存业生产的熟料中铝酸ｊ钙（Ｃ，Ａ）呈
图１水泥熟料主要成分微细结构图
间相。铁销酸四钙（ＣＡＦ）常呈棱柱状和圆柱状晶
揭示熟料煅烧工况及水泥性能的情况，这是水泥厂物化性能测试的一个十分有价值的］一具，萁主要作
用有以下几方面。
体，在反光镜下呈亮Ｆ１色。除上述四种晶体外，还
图４子Ｌ洞被ＣＳ包围，Ｃ！Ｓ又被含粗颗粒Ｓｉ０２的Ｃ３Ｓ晶体包围
图５Ｃ，Ｓ晶体内含有ＣＳ和熔融体
图６外部边角清晰可见的ｃ３ｓ内不同部位含有大量的多态内含物
图７慢冷窑皮ｒｘ－ｉＣ２Ｓ和多态内含物

硅酸盐水泥熟料的矿物学研究

工作探索硅酸盐水泥熟料的矿物学研究侯玉梅(山西西山华通水泥有限公司，山西太原030205)摘要：水泥是国民经济的基础原材料，也是人类社会的主要建筑材料。

本文对娃酸盐水泥熟料的矿物学进行了论述。

关键词：硅酸盐；水泥熟料；矿物学1硅酸盐水泥熟料概述硅酸盐水泥熟料是以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后在水泥窑中煅烧而成的。

水泥熟料按用途和特性分为：通用水泥熟料、低碱水泥熟料、中抗硫酸盐水泥熟料、高抗硫酸盐水泥熟料、中热水泥熟料和低热水泥熟料。

1.1组成桂酸盐水泥熟刺主要有CaO 、SiO ^ Fe 203、A 1203四种氧化物誠，在熟料中占95%，另5%为其他氧化物，如M gO 、S 03等。

水泥熟料经高温煅烧后，CaO 、Si 02、Fe 203、A 1203四种氧化物不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物反应生成的多种矿物集合体。

硅酸盐水泥熟料中主要形成四种矿物：硅酸三钙，3 Ca 0_Si 02，简写C 3S ，占50〜60%，称阿利特（Alite )或A 矿；硅酸二钙，2Ca 0.Si 02,简写C 2S ,占20〜25%，称贝利特 (Belite )或B 矿；铝酸三钙，3CaOAl 203，简写C 3A ,占5〜 10%;铁相固溶体，通常以铁铝酸四钙表示，4CaO *Al2(V Fe 203，简写C 4AF ,占10〜15%，称才利特（Celite )或C 矿。

1.2熟料的化学组成硅酸盐水泥熟料中的主要化学成分是CaO 、Si 02、 Fe 203、A 1203四种氧化物，其总和通常占熟料总量的95%以上。

此外，还含有少量的其他氧化物，如MgO , S 03, Na 20, K 20, Ti 02, P 205等，它们的总量通常占熟料的5%以下。

当用萤石或其他金属尾矿作矿化剂生产硅酸盐水泥熟料时，熟料中还会有少量的CaF 2或其它微量金属元素。

水泥熟料的岩相分析

水泥熟料的岩相分析一、实验目的了解水泥熟料的矿物组成、形态，掌握水泥熟料的岩相结构以及显微分析方法。

二、实验内容硅酸盐水泥熟料中主要的矿物组成为硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF）。

硅酸三钙在熟料中常固溶少量的MgO、Al2O3、Fe2O3等物质，又被称为A矿。

A矿在单偏光显微镜下为无色透明的棱柱状晶体，Ng=1.722±0.002(Na)，Np=1.718±0.002(Na)，Ng-Np=0.004 – 0.007，Np近于平行C轴。

在正交偏光显微镜下干涉色为一级灰白或深灰，平行消光，二轴晶正光性，光轴角2V=0-5︒。

在反光显微镜下，用1%NH4Cl溶液侵蚀光片后，A矿呈兰色，用1%硝酸酒精侵蚀光片后，A矿呈棕色。

图14-1和图14-2是反光显微镜观察到的A矿的形态。

图14-1 六角形板状和短柱状A矿晶体图14-2 长柱状A矿晶体硅酸二钙在熟料中常是含有Al3+、Fe3+、K+、Na+、Ti4+等离子的固溶体，又被成为B矿。

B矿有多种晶型，水泥熟料中的β型，属于单斜晶系，Ng=1.735，Nm=1.726，Np=1.717，Ng-Np=0.018，正交偏光显微镜下干涉色为一级橙黄，平行消光，二轴晶正光性，光轴角2V=64-69︒。

B矿在反光显微镜下一般呈圆粒状，用1%NH4Cl溶液或1%硝酸酒精溶液侵蚀光片后，呈棕色或棕黄色。

当煅烧温度高于1400︒C，冷却较快时，常形成具有两组相互交叉的双晶纹（图14-3），当煅烧温度低于1400︒C，冷却较慢时，形成具一组平行的聚片双晶纹（图14-4），当煅烧温度低于1300︒C时，B矿一般不具有双晶。

如果冷却时固溶组分分离，会形成花蕾状B矿（图14-5）和脑状B矿（图14-6）。

如图14-7所示的手指状、树叶状B矿存在于在还原气氛条件下煅烧的熟料或含硫量高的熟料中。

图14-3 交叉双晶B矿图14-4 平行双晶B矿图14-5 花蕾状B矿图14-6 脑状B矿图14-7 手指状、树叶状B矿硅酸盐水泥熟料中的铝酸盐矿物主要是铝酸三钙（C3A），因其反射率小又被称为黑色中间相。