硅酸盐水泥熟料成分
硅酸盐水泥熟料的主要化学成分
硅酸盐水泥熟料的主要化学成分
硅酸盐水泥熟料主要由三种化学成分组成，分别是C3S、C2S和C3A。
其中，C3S（三钙硅酸盐）占熟料总量的50-70%，是水泥的主要硬化成分，其反应速率最快，强度发展也最快；C2S（二钙硅酸盐）占熟料总量的20-30%，在水泥硬化过程中，其反应速率比C3S要慢，但是强度发展时间长；C3A（三钙铝酸盐）占熟料总量的5-10%，它是水泥中的一种玻璃质体，可以迅速反应生成一定强度的水化产物，但是熟料中的C3A含量过高会导致水泥的早期强度过高、后期强度下降。
此外，熟料中还含有少量的C4AF（四钙铁酸盐）和游离氧化钙等成分。
这些成分的含量和比例决定了水泥的品种和性能。
- 1 -。
硅酸盐水泥熟料标准
硅酸盐水泥熟料标准硅酸盐水泥熟料是水泥生产中的重要原料，其质量标准直接影响到水泥产品的品质和性能。
本文将对硅酸盐水泥熟料的相关标准进行详细介绍，以便文档创作者和相关行业人士了解和遵守相关规定。
一、外观和结构。
硅酸盐水泥熟料应呈灰色或浅灰色，无明显结块和结晶，应为均匀的粉末状。
其结构应为玻璃质，无机胶凝材料应占主导地位。
二、化学成分。
硅酸盐水泥熟料的化学成分应符合国家标准GB/T 1344的规定。
其中，二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）、氧化铁（Fe2O3）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）等元素的含量应在一定范围内。
三、物理性能。
1. 熟料比表面积应符合国家标准GB/T 1346的规定，一般应大于300平方米/千克。
2. 熟料的矿物组成及其晶体形态应符合国家标准GB/T 1345的规定，应以辊磨矿物为主，晶体应呈片状或柱状。
3. 熟料的烧失量应在一定范围内，一般不应大于3.0%。
四、烧成系统。
硅酸盐水泥熟料的烧成系统应符合国家标准GB/T 1345的规定，熟料应在高温下均匀烧结，确保熟料的化学成分和物理性能符合要求。
五、质量控制。
熟料生产企业应建立健全的质量管理体系，严格按照国家标准和行业标准进行生产，确保产品质量稳定可靠。
六、质量检验。
熟料产品应定期进行质量检验，包括化学成分、物理性能、烧成系统等方面的检测，确保产品符合相关标准要求。
七、质量追溯。
熟料生产企业应建立质量追溯体系，对原材料采购、生产工艺、质量检验等各个环节进行记录和追溯，确保产品质量可追溯。
总结：硅酸盐水泥熟料作为水泥生产的重要原料，其质量标准对水泥产品的品质和性能有着重要影响。
因此，熟料生产企业和相关行业人士应严格遵守国家标准和行业标准，确保产品质量稳定可靠。
同时，加强质量管理和质量控制，建立健全的质量追溯体系，对于提升硅酸盐水泥熟料产品质量具有重要意义。
水泥生产中硅酸盐水泥熟料成份说明
水泥生产中硅酸盐水泥熟料成份说明硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。
碳酸盐水泥生产主要使用水泥成套设备完成最重要的设备是回转窑设备。
因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3 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经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。
其结晶细小，一般为30^-60Icm 。
因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。
它主要有以下四种矿物：硅酸三钙一～3Ca0 ．'3i02 ，可简写为C3S ；硅酸二钙2Ca0 •Si02 ，可简写为C2S ；铝酸三钙3Ca0 •A1203 ，可简写为C 3 A ；铁相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成 C 4 AF, 此外，还有少量游离氧化钙(.f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。
通常熟料中C3S 和C2S 含量约占75 ％左右，称为硅酸盐矿物。
C3-ft 和C,AF 的理论含量约占22 ％左右。
在水泥熟料锻烧过程中,C 3 A 和C,AF 以及氧化镁、碱等在1250 ^ - 12800C 会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。
一、硅酸三钙C3S 是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。
其含量通常为50 ％左右，有时甚至高达60 ％以上。
纯C3S 只有在2065^ 12500C 温度范围内才稳定。
在2065℃以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250℃以下分解为CZS 和Ca0 ，但反应很慢，故纯C,S 在室温可呈介稳状态存在。
C,S 有三种晶系七种变型：1070 0 C 1060 0 C 990 0 C 960 0 C 920 0 C 520 0 CR ←――→M Ⅲ←――→M Ⅱ←――→M Ⅰ←――→～T Ⅲ←――→T Ⅱ←――→T ⅠR 型为三方晶系，M 型为单斜晶系，T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。
材料工程技术专业《硅酸盐水泥熟料的矿物组成》
硅酸盐水泥熟料的矿物组成在硅酸盐水泥熟料中，CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等并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响组合成各种不同的氧化物集合体，即以多种熟料矿物的形态存在。
这些熟料矿物结晶细小，通常为30～60um，因此，可以说硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的、结晶细小的人造岩石。
1．熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料中的主要矿物有以下四种：硅酸三钙：3CaO·SiO2简写成C3S硅酸二钙：2CaO·SiO2 简写成C2S铝酸三钙：3CaO·Al2O3 简写成C3A铁铝酸四钙：4CaO·Al2O3·Fe2O3简写成C4AF另外，还有少量的游离氧化钙〔ƒ-CaO〕、方镁石〔即结晶氧化镁〕、含碱矿物以及玻璃体等。
硅酸三钙和硅酸二钙合称硅酸盐矿物，约占75%左右，要求最低为66%以上,它们是熟料的主要组分。
铝酸三钙和铁铝酸四钙合称熔剂矿物，约占22%左右。
硅酸盐矿物和熔剂矿物总和约占95%左右。
对于中等水化热、中等抗硫酸盐水泥熟料中的C3A≤％，C3S ＜％；高抗硫酸盐的水泥熟料中的C3A≤％，C3S＜％。
硅酸三钙和硅酸二钙都是硅酸盐矿物，硅酸盐水泥熟料的名称也由此而来。
在煅烧过程中，铝酸三钙和铁铝酸四钙与氧化镁、碱等在1250～1280℃开始会逐渐熔融成液相以促进硅酸三钙的顺利形成，因而把它们称之为熔剂性矿物。
四种主要矿物的含量一般范围及国内外局部水泥生产企业生产数据见表4-2。
表4-2 熟料矿物含量范围〔%〕〔1〕硅酸三钙①形成条件及其存在形式硅酸三钙是硅酸水泥熟料中的主要矿物，通常，它是在高温液相作用下，由先导形成的固相硅酸二钙吸收氧化钙而成。
现代研究及测试技术一致证明：水泥熟料中的硅酸三钙并不是以纯的C3S形式存在，而总是与少量的其他氧化物如A12O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶体。
这种固溶体在反光显微镜下的岩相照片为黑色多角形颗粒，将其定名为阿利物〔Alite〕，简称A矿。
硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算
硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。
因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3 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经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。
其结晶细小，一般为30-60μm 。
因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。
它主要有以下四种矿物：硅酸三钙3Ca0.Si02 ，可简写为C3S ；硅酸二钙2Ca0.Si02 ，可简写为C2S ；铝酸三钙3Ca0.A1203 ，可简写为 C 3 A ；铁相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成C4AF,此外，还有少量游离氧化钙(f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。
通常熟料中C3S 和C2S 含量约占75 ％左右，称为硅酸盐矿物。
C3A 和C4AF 的理论含量约占22 ％左右。
在水泥熟料锻烧过程中,C3A 和C4AF 以及氧化镁、碱等在1250℃- 1280℃会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。
一•硅酸三钙C3S是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。
其含量通常为50％左右，有时甚至高达60％以上。
纯C3S只有在2065-1250℃温度范围内才稳定。
在2065℃以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250℃以下分解为C2S 和Ca0 ，但反应很慢，故纯C3S 在室温可呈介稳状态存在。
C3S 有三种晶系七种变型：1070 ℃1060 ℃990 ℃960 ℃920 ℃520 ℃R ←―→ MⅢ ←―→ MⅡ ←―→ MⅠ ←―→～T Ⅲ ←―→ T Ⅱ ←―→ T ⅠR 型为三方晶系，M 型为单斜晶系，T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。
但有人认为,R 型和M ，型的强度比T 型的高。
在硅酸盐水泥熟料中, C3S 并不以纯的形式存在，总含有少量氧化镁、氧化铝、氧化铁等形成固溶液，称为阿利特(Alite ）或 A 矿。
水泥熟料组成及特性
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第四节 水泥熟料组成及特性
③C3A结构特征
结构中的铝离子、钙离子具有较高活性； 结构中存在较大的“空穴”，水化速度快。
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第四节 水泥熟料组成及特性
④C4AF结构特征
C4AF也称才利特或C矿。在透射光下，呈黄 褐色或褐色的晶体，有很高的折射率。其结 构特征为： 高温时形成一种固溶体，在铝原子取代铁 原子时引起晶格稳定性降低。
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大的水化速度。
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第四节 水泥熟料组成及特性
②C2S结构特征
C2S称为贝利特或简称B矿（因为没有纯的C2S ，固溶有MgO，Al2O3，Fe2O3 等） 。 C2S有4种晶型，在2130℃下烧至熔融为α型，1420°C为α′型，温度降至 675℃转变为β型，降到300~400℃转变为γ型。 强度以α型最高，以后随温度降低和晶型转变而降低，到γ型几乎没有强度， 体积膨胀10％，造成熟料粉化。
C4AF---呈棱柱状或圆粒状，反光能力强，在反光镜下呈亮白色，称为白色中间相。
School of Highway, Chang’an University长安大学公路学院来自第四节 水泥熟料组成及特性
①C3S结构特征
C3S称为阿利特或简称A矿（因为没有纯的C3S ，固
溶有MgO，Al2O3，Fe2O3 等）。其晶体断面 为六角形和棱柱形。
第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成
第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。
因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3 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经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。
其结晶细小，一般为30^-60Icm 。
因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。
它主要有以下四种矿物：硅酸三钙一～3Ca0 ．'3i02 ，可简写为C3S ；硅酸二钙2Ca0 · Si02 ，可简写为C2S ；铝酸三钙3Ca0 · A1203 ，可简写为 C 3 A ；铁相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成 C 4 AF,此外，还有少量游离氧化钙(.f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。
通常熟料中C3S 和C2S 含量约占75 ％左右，称为硅酸盐矿物。
C3-ft 和C,AF 的理论含量约占22 ％左右。
在水泥熟料锻烧过程中,C 3 A 和C,AF 以及氧化镁、碱等在1250 ^ - 12800C 会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。
一• 硅酸三钙C3S 是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。
其含量通常为50 ％左右，有时甚至高达60 ％以上。
纯C3S 只有在2065^ 12500C 温度范围内才稳定。
在20650C 以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250 0 C 以下分解为CZS 和Ca0 ，但反应很慢，故纯C,S 在室温可呈介稳状态存在。
C,S 有三种晶系七种变型：1070 0 C 1060 0 C 990 0 C 960 0 C 920 0 C 520 0 CR ←―― → M Ⅲ←――→ M Ⅱ←――→ M Ⅰ←――→ ～T Ⅲ←――→ T Ⅱ←――→ T ⅠR 型为三方晶系，M 型为单斜晶系，T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。
硅酸盐水泥的生产原料、工艺流程
聚煤网 2022-05-23 15:12:12 浏览 11摘要：以碳酸钙为主要成份的原料，是水泥熟料中 CaO 的主要来源。
如石灰石、白垩、石灰质泥灰岩、贝壳等。
一吨熟料约需 1.4~1.5 吨石灰质干原料，在生料中约占 80%摆布。
1.硅酸盐水泥的主要成份硅酸三钙(3CaO•SiO2)、硅酸二钙(2CaO•SiO2)、铝酸三钙(3CaO•AI2O3)、铁铝酸四钙(4CaO•AI2O3•Fe2O3) 其中： CaO 62~67%； SiO2 20~24%； AI2O3 4~7%；Fe2O3 2~6%。
2.硅酸盐水泥生产的主要原料(1) 石灰质原料：以碳酸钙为主要成份的原料，是水泥熟料中CaO 的主要来源。
如石灰石、白垩、石灰质泥灰岩、贝壳等。
一吨熟料约需 1.4~1.5 吨石灰质干原料，在生料中约占 80%摆布。
石灰质原料的质量要求品位 CaO (%) MgO (%) R2O (%) SO3 (%) 燧石或者石英(%)一级品＞48 ＜2.5 ＜1.0 ＜1.0 ＜4.0二级品 45~48 ＜3.0 ＜1.0 ＜1.0 ＜4.0(2)黏土质原料：含碱和碱土的铝硅酸盐，主要成份为 SiO2，其次为 AI2O3，少量 Fe2O3，是水泥熟料中SiO2、AI2O3、Fe2O3 的主要来源。
黏土质原料主要有黄土、黏土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。
一吨熟料约需 0.3~0.4 吨黏土质原料，在生料中约占 11~17%。
黏土质原料的质量要求品位硅酸率铁率 MgO (%) R2O (%) SO3 (%) 塑性指数一级品 2.7~3.5 1.5~3.5 ＜3.0 ＜4.0 ＜2.0 ＞12二级品 2.0~2.7 或者 3.5~4.0 不限＜3.0 ＜4.0 ＜2.0 ＞12普通情况下 SiO2 含量 60~67%，AI2O3 含量 14~18%。
(3)主要原料中的有害成份① MgO：影响水泥的安定性。
水泥熟料中要求 MgO＜5%，原料中要求 MgO＜3%。
硅酸盐水泥熟料的组成
硅酸盐水泥熟料的组成一.熟料的化学组成硅酸盐水泥熟料主要由CaO,SiO2, AI2O3和Fe2O3四种氧化物组成,通常在熟料中占95%左右。
同时还含有5%的少量氧化物,如MgO,SO3,以及碱K2O、Na2O。
氧化物对熟料的锻烧和水泥性质的影响：CaO是水泥熟料中最主要成份, SiO2含量较多, AI2O3和Fe2O3含量较少.在水泥熟料中,氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁不是以单独的氧化物存在,而是经高温锻烧后,以两种或两种以上的氧化物反应生成多种矿物集合体,其结晶细小,因此熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人造岩石。
硅酸盐水泥熟料主要由下面四种矿物组成：硅酸三钙：3CaO.SiO2.简写为:C3S硅酸二钙:：2CaO.SiO2.简写为:C2S铝酸三钙：3CaO.AI2O3,.简写为:C3A铁铝酸四钙：4CaO.Al2O3.Fe2O3,简写为:C4AF硅酸盐水泥熟料中,以上四种矿物占95%以上,硅酸盐矿物C3S和C2S含量约占75%左右,熔剂矿物C3A和C4AF含量约占22%左右,在锻烧过程中,C3A和C4AF与氧化镁、碱等,在1250-1280℃开始,会逐渐熔融成液相,以促进C3S的顺利形成,故称为熔剂矿物。
二.熟料的矿物组成1.硅酸三钙:主要由硅酸二钙和氧化钙反应生成,是硅酸盐水泥熟料的主要矿物,其含量通常为50%左右,有的高达60%以上,纯C3S只在2065-1250℃温度范围内稳定,在2065℃以上一致熔融为CaO和液相,在1250℃以下分解为C2S和CaO,实际上C3S的分解反应进行得比较缓慢,致使纯C3S在室温下可以呈介稳状态存在。
在硅酸盐水泥熟料中,硅酸三钙并不以纯的形式存在,总含有少量的其它氧化物如氧化镁、氧化铝等形成固熔体,称为阿利特或A矿,纯硅酸三钙颜色洁白,当熟料中含有少量氧化铬Cr2O3时,阿利特呈绿色,含氧化钴时,随钴的价数不同,可得浅兰色或玫瑰色,阿利特的密度为3.14-3.25g/cm3。
第四章 硅酸盐水泥熟料矿物组成
氧化物 缩写符号 普通名称 质量分数/%
CaO
SiO2 Al2O3
C
S A
氧化钙
二氧化硅 氧化铝
64.67
21.03 6.16
Fe2O3
无机非金属材料工学 硅酸盐水泥熟料 31
C3A的性质
密度：3.04g/cm3
X-射线衍射特征谱三强线： 2.69(100)、1.555(34)、1.905(31) 断面外形呈不规则小颗粒状、点滴状
反光能力弱，反光镜下呈暗灰色，黑色中间相
无机非金属材料工学 硅酸盐水泥熟料 32
C3A的水硬特性
水化迅速，凝结迅速，水化热大，易急凝；
24
比重
无机非金属材料工学 硅酸盐水泥熟料
不同氧化物对C2S晶型的影响
C2S的固溶特性和贝利特
贝利特(belite)：熟料中-C2S的固溶体，B矿 贝利特中常见的固溶物质： Al2O3：1.10-2.60、Fe2O3：0.40-2.20、MgO： 0.20-0.60 K2O：0.30-1.00、Na2O：0.20-1.00 P2O5：0.10-0.30、TiO2：0.10-0.30
MgO K2O
F
M K
氧化铁
氧化镁 碱 三氧化硫 二氧化碳 水
2.58
2.62 0.61
Na2OSO3 CO2 H2ON S0.34
2.03 4
C
H
硅酸盐水泥熟料矿物组成
CaO-SiO2-Al2O3系统中的水泥区
5
硅酸盐水泥熟料矿物组成
硅酸盐水泥熟料的组成
C3A与水结合后，水化迅速，凝结硬化很快，如不加石 膏等缓凝剂，易使水泥急凝。它的早期强度较高，但后期 强度增长不多，甚至倒缩。它的水化热高，干缩变形大， 抗硫酸盐浸蚀、抗碱性都较差。它的脆性也大，耐磨性差。 C3A中也可固溶少量SiO2、Fe2O3、MgO等氧化物。
② 贝利特中的钙离子具有不规则配位，使其具有较高的活性。 ③ 在贝利特结构中的杂志和稳定剂的存在也提高了其结构活性。
3.3.3中间相
填充在阿利特、贝利特之间的物质通称为中间相， 它包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体、含碱化 合物、游离氧化钙及方镁石等。
铝酸钙（C3A、C12A7 、 C12A7·CaF2、C4A3Ŝ) C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶
铁相固溶体（C2F－C8A3F ) C4AF实际是C2F-C8A3连续固溶体，在一般的硅酸盐水
泥熟料中，这种连续固溶体的化学成分接近于C4AF，简称 C 矿；矿物中也溶有少最MgO、SiO2等氧化物。C 矿在反 射光下呈白色，故又被称为白色中间相。
C4AF水化硬化速度较快，因而早期强度较高，仅次于 C3A。与C3A不同的是它的后期强度也较高，类似C2S。它 的水化热低，干缩变形小，耐磨，抗冲击，抗硫酸盐浸蚀 能力强。据研究发现：铁相固溶体的水化速率与其中的铝 的含量有直接关系，其含量越高，水化越快。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
其它： 游离氧化钙：f-CaO
~95%
方镁石：（即结晶氧化镁）
熔剂矿物
玻璃体：
3.2 硅酸盐水泥熟料的矿物组成
在硅酸盐水泥熟料中，氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁 并不是以单独的氧化物存在，而是经高温燃烧后，以两种或 两种以上的氧化物反应生成的多种矿物集合体，其结晶细小， 通常，在硅酸盐水泥熟料中主要形成四种矿物；
第3章 硅酸盐水泥熟料的组成
由于硅酸盐水泥熟料是多矿物集合体，因此熟料 的强度主要决定于4种单矿物的强度，但并不是4种
单矿物强度简单的加和。有些矿物之间有一定的促
进作用。
4、游离氧化钙
1）产生原因：当配料不当、生料过粗或煅烧不良、 欠烧、漏生、慢冷或还原气氛时，熟料中就会出现 未被吸收的以游离状态存在的氧化钙，称为游离氧 化钙，又称游离石灰(f-CaO)。也即没有与酸性氧化 物化合而以游离状态存在的CaO。 熟料中f-CaO的产生条件不同，形态也不同，其对 水泥的质量影响也不一样。 欠烧的f-CaO、一次的f-CaO 、二次的f-CaO
第3章 硅酸盐水泥熟料的组成
水泥的质量主要决定于熟料的质量。 优质熟料应该具有适合的矿物组成和岩相结构。 熟料的化学成分不仅决定了熟料的矿物组成，同 时还与熟料的烧成工艺和资源的合理利用密切相关， 直接影响优质、高产、低消耗等经济指标。因此控 制熟料的化学成分，是水泥生产的关键环节之一。
3.1 熟料的化学成分
一、硅酸三钙 1．热力学稳定性 1250℃-2065℃。 高于2065℃：不一致熔分解 低于1250℃： 实际上在1250℃以下分解反应进行得非常缓慢， 只有在慢冷且还原气氛下才明显进行，所以C3S在 室温下可以呈介稳状态存在。
2．多晶转变
C3S有三个晶系7种变型：斜方晶系的R型；单斜
晶系的MⅠ、MⅡ、MⅢ型和三斜晶系的TⅠ、TⅡ、TⅢ
6）水化特性
①水化速度在早期介于铝酸三钙和硅酸三钙之间。
但随后的发展不如硅酸三钙。
②早期强度类似于铝酸三钙，后期还能继续增长，
类似于硅酸二钙。
③水化热较铝酸三钙低，抗冲击性能、抗硫酸盐性
能好，耐磨。
因而，大体积工程，抗硫酸盐工程可适当提高其含
硅酸盐水泥熟料
3
硅酸盐水泥熟料
• 硅酸盐水泥熟料，是一种由主要含有 CaO、SiO2、Al2O3、 Fe2O3的原料，按适当比例配合磨成细粉并烧至部分熔融所 得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。 • 硅酸盐水泥熟料可用于通用硅酸盐水泥中、抗硫酸盐水泥、 中等水化热水泥中等。 • 硅酸盐水泥熟料矿物结晶非常细小30-60um，是一种多矿 物组成的、结晶细小的人造岩石。 •
C3S, C4AF,C3A,f-CaO C3S, C4AF,C3A C3S,C2S,C4AF,C3A C2S,C4AF,C3A
C3S,C2F, C4AF ,f-CaO C3S,C2F, C4AF C3S, C2S C2F, C4AF C2S C2F, C4AF
3.6.2 硅率
• 1.硅率表达式：又称硅酸率，表示熟料中SiO2的百分 含量与Al2O3和Fe2O3百分含量之比；还表示熟料中硅 酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系。用SM（n)表示：
矿物组成：具有一定化学成分和结构特征的稳定 单质和化合物。
材料中的元素和化合物以特定的矿物形式存在并决定着材 料的许多重要性质
3.1
• 熟料的矿物组成
矿物组成
硅酸盐矿物~75%
3CaO•SiO2，C3S 2CaO•SiO2，C2S 3CaO•Al2O3，C3A
4CaO•Al2O3•Fe2O3，C4AF
• 4．氧化钛：来源于粘土，≯0.3%，矿化剂作用0.5-1.0%，形 成固溶体，稳固β- C2S，提高早期强度。过高降低强度。 • 5． P2O5： 矿化剂作用0.1-0.3%，↑1%P2O5：Ｃ3S↓9.9% • Ｃ2S↑10.9%，降低早强。
• 3.6 熟料的率值
• 硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比例关 系的系数称为率值。 • 控制生产的主要指标。 • 有些国家，如日本采用 HM, SM 和 IM 三个率值来 控制熟料成分，结果还比较满意。我国从日本引 进的冀东水泥厂也用此三个率值来控制生产。 • 但不少学者认为水硬率的意义不明确，因此，又 提出了不同的与石灰最大含量有关的计算公式， 常见的有 KH 和 LSF 。
硅酸盐水泥熟料的化学成分
◆游离氧化钙（f-CaO） 游离氧化钙（ CaO）
◇ 定义
是指熟料中没有以化合状态存在而是以游离状态 是指熟料中没有以化合状态存在而是以游离状态 存在的氧化钙。 存在的氧化钙。
实际生产中，采用急冷，故以 型存在。 实际生产中，采用急冷，故以β- C2S型存在。 型存在
水化特性
28d只水化20 左右， 20% 1）水化反应较C3S慢，28d只水化20%左右，凝 水化反应较C 结硬化慢； 结硬化慢； 2）早期强度低，但28d后强度仍能较快增长， 早期强度低， 28d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）水化热小； 水化热小； 抗水性好。 4）抗水性好。
熟料的矿物组成及岩相结构
50%） （1）硅酸三钙（C3S)（~50%） 硅酸三钙（
矿物特性
◇存在形式 纯C3S只在2065℃~1250℃温度范围内稳定，在 2065℃以上不一致熔融为CaO与液相；在1250℃以 下分解为C2S和CaO。 C S 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、 MgO R 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 黑色多角形颗粒 称阿利特（Alite），简称A矿。 阿利特（ ），简称 矿 阿利特 ），简称
（4）铁铝酸四钙（C4AF） (10~18%) 铁铝酸四钙（ AF） 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 （Celite）或C矿。 Celite） 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 亮白色 矿之间，也称白色中间相 白色中间相。 白色中间相
硅酸盐水泥中矿物组成
硅酸盐水泥熟料主要由氧化钙（CaO，简写为C）、二氧化硅（SiO2简写为S）、氧化铝（Al2O3简写A）和氧化铁（Fe2O3简写为F）四种氧化物组成。
通常这四种氧化物总量在熟料中占95％以上。
每种氧化物含量虽然不是固定不变，但其含量变化范围很小，水泥熟料中除了上述四种主要氧化物以外，还有含量不到5％的其他少量氧化物，如氧化镁、氧化钛、三氧化硫等。
氧化钙是熟料中最主要的成分，它与熟料中其他氧化物如Si02、A1203、Fe203等发生化学反应，生成熟料矿物如硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙等。
一般情况下，随着熟料中CaO含量的增加，熟料中矿物成分C3S含量增大，从而可以提高水泥的强度。
但是CaO的含量不是越多越好，而是有一个最佳含量，即与SiO2、A1203、Fe203等氧化物化合后没有剩余的CaO存在的量。
假如CaO含量超过其他氧化物与之化合所需的量，则多余的CaO会以游离状态存在于熟料中，从而影响水泥的体积安定性。
二氧化硅也是硅酸盐水泥熟料中最主要化学成分之一。
它在高温下与CaO发生反应，生成硅酸盐矿物硅酸三钙和硅酸二钙。
假如熟料中SiO2含量低，生成的硅酸盐矿物量就减少，从而影响水泥的强度。
另外SiO2含量对熟料煅烧也会产生很大影响。
熟料中氧化铝可以与CaO、Si02、Fe203发生反应，生成铝酸三钙和铁铝酸四钙。
当A1203含量增加时，水泥的凝聚、硬化速度加快，但是水泥后期强度增长缓慢，并且降低了水泥的抗硫酸盐性能。
A1203含量高的水泥，在水化时放热快，而且水泥的水化热较大。
氧化铁也是熟料中重要的化学成分之一，可以与CaO、A1203反应生成铁铝酸四钙。
增加熟料中的Fe203含量，可以降低水泥熟料的熔融温度，但会导致水泥水化和硬化速度变慢。
其他少量氧化物的存在，也会不同程度地影响着硅酸盐水泥熟料的煅烧过程和水泥性能。
2.2硅酸盐水泥熟料矿物组成在水泥熟料中，氧化钙、二氧化硅、氧化铝和氧化铁等都不是以单独的氧化物形式存在，而是经过高温煅烧后，两种或两种以上的氧化物反应生成的多种矿物集合体，其结晶细小，通常为30～60μm。
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硅酸盐水泥熟料的矿物组成
硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料实际上是 一种结晶细小的人造岩石（工艺岩石），它主要由 四种矿物组成：
1.硅酸三钙C3S：（3CaO·SiO2或Ca3SiO5）44-62%；
2.硅酸二钙C2S：（2CaO·SiO2或Ca2SiO4）18-30%； 3.铝酸三钙C3A：（3 CaO·Al2O3或CaAl2O6）5-18%； 4.铁铝酸四钙C4AF：（4CaO·Al2O3 ·Fe2O3或
（1）熟料中玻璃体对水泥性能的影响1） 影响水泥的颜色；2）玻璃体较多时， 能包围C2S，使C2S不易转化；3）玻璃
体提高时，水泥的抗硫酸盐性能增强。 （2）液相对煅烧的影响1）液量与煅烧 的关系C3A、C4AF在煅烧过程中，熔融 液相可以促进C3S的形成，这是它们的 一个重要作用。
如果物料中熔剂性矿物过少，使熟料易生
较高，主要引起水泥早期安定性不 良
f-CaO的危害与含量控制f-CaO与水反应生 成氢氧化钙时，体积膨胀97.9%，在硬化 水泥石内部造成局部应力，因此，随着fCaO含量的增加，首先抗拉（抗折）强度 降低，进而3天后强度倒缩，严重时引起 安定性不良。在烧成条件下死烧的一次fCaO结构比较致密，水化很慢，活性差， 通常要在加水3天后反应才比较明显，因 此一次f-CaO是引起安定性不良的主要原因； 二次f-CaO部分可能在混凝土拌制过程中已
硅酸盐水泥熟料 化学成分和矿物成分
水泥有限责任公司
硅酸盐水泥熟料的化学成分
一、主要化学成分
硅酸盐水泥熟料主要由CaO、SiO2、Al2O3、 Fe2O3四种氧化物组成。这四种氧化物通常占 95%以上，同时含有5%以下的其他氧化物，如 MgO、TiO2、P2O5以及碱（K2O与Na2O）等。 CaO：62-67%；SiO2：20-24%；Al2O3：4-7%； Fe2O3：2.5-6.0%
经发生反应，因此对硬化后混凝土影响减
小，当然在拌制过程中未反的那部分二次 f-CaO同样是对安定性有影响的
f-CaO的含量控制，一般情况下：湿法 窑：≤1.0%；干法窑：≤1.5%；立窑： 2.3-2.5%。机立窑为低值，普立窑为高
值。实际立窑生产的普遍偏高，曾经有 些厂高于10%。立窑熟料f-CaO含量可比此时要求全部酸性氧Fra bibliotek物（氧化硅、氧
化铝、氧化铁）与石灰生铝酸三钙、铁
铝酸四钙和硅酸三钙，几乎不存在硅酸 二钙，以求避免反应不完全而增加f-CaO。 生产时一般倾向于CaO含量稍高一些，以 使熟料中含有较多的硅酸三钙。
2、从Al2O3和Fe2O3含量分析Al2O3和 Fe2O3含量太少时，由于要求有较高的温 度，而加大煅烧难度。Al2O3含量太高时， 液相粘度太大，不利于熟料的形成；同
熟料矿物结构特征与性质
硅酸三钙（C3S）C3S是熟料的主要矿物， 占熟料总量的44-62%，它的性能决定了 熟料性能。水泥熟料质量的好坏主要取 决于C3S的含量与C3S的形态。1、纯C3S 的性质（1）主要化学性质纯C3S可用 3CaO+SiO2经过反复多次煅烧制得。
C3S的稳定温度范围为：1250-2065ºC。 低于1250ºC时，发生分解：C3S— C2S+CaO高于2065ºC时，不一致熔融： C3S—CaO+液相注：在1250ºC以下， C3S虽然发生分解，但进行得非常缓慢，
1、CaO是水泥熟料中最主要的氧化物，主要提供熟料中四 种主要矿物中的钙。CaO含量直接影响水泥质量：含量低， 则生成硅酸三钙少，水泥质量差；含量过高，影响熟料烧 成，使f-CaO含量升高。熟料CaO主要来源于石灰石。
2、SiO2提供水泥熟料中两种主要矿物硅 酸三钙和硅酸二钙中的硅，主要来源于粘 土。SiO2的主要性质：（1）在常温下是 化学极不活泼的物质，只有在高温下才能 与碱反应形成硅酸盐；（2）当有水存在 并在高温蒸汽下加热时，SiO2可与石灰反 应；（3）SiO2的光学性质随不同的稳定 剂而变化；（4）SiO2可分为可溶性和不 可溶性两种，可溶性的常可被石灰水等侵 蚀。自然界中，SiO2通常以石英的形式存 在。
因而水泥强度降低，严重时完全失去强 度。
3、贝利特的结构特征（1）β-C2S是在常
温下存在的介稳高温型矿物，因此其结 构上具有热力学不稳定性；（2）β-C2S 中，Ca++具有不规则的配位，因此β-C2S 具有较高的活性；（3）在β-C2S中杂质
和稳定剂的存在引起了晶格的变化，从 而也提高了它的稳定性；（4）在β-C2S 中不具有C3S结构中的空穴，这就是C2
之间，通常称为铁相固熔体。在一般硅
酸盐水泥熟料中，其组成接近铁铝酸四 钙C4AF，所以常用C4AF来代替熟料中的 铁相固熔体。当熟料中Al2O3/Fe2O3＜ 0.64时，则生成C4AF和铁酸二钙C2F的 固熔体。C4AF的固熔体又称为才利特 （Celite）或C矿。
4）干缩性小；5）易磨性较差， 与C2S相当；6）抗硫酸盐侵蚀性 能较好；7）在熟料煅烧过程中， 也形成液相，而且液相粘度小，
性矿物的比例与含量，当然配料是一个关 键。
综上所述，硅酸盐水泥熟料是一种多 矿物集合体，熟料的强度主要取决于 单矿物的强度；但并不是四种单矿物 强度的加和，矿物相互之间有一定的 促进和影响作用
（四）游离氧化钙和方镁石当配料不当、
生料过粗或煅烧不良时，熟料中就会出
现没有被吸收的以游离状态存在的氧化 钙，称为游离氧化钙，常写成f-CaO（或 fCaO），也称为游离石灰（Free Lime或 f-CaO ）。1、f-CaO的形成原因与类型熟 料中f-CaO主要有两种：一次f-CaO和二 次f-CaO。
CaO4Al2Fe2O10）10-18%。
硅酸三钙C3S、硅酸二钙为硅 酸盐矿物，其总量约为75%。 后两种由于在1250-1280ºC开 始，与MgO、碱等熔融成液相， 以促进C3S的形成，故称为熔 剂性矿物。除以上四种主要矿 物外，还有一些其他次要矿物。 如：方镁石（结晶的MgO）、 f-CaO、含碱化合物、玻璃体 等。
以至在室温下通过急冷可得到介稳的 C3S，这是水泥生产工艺中的一个非常 重要的环节。
熟料中C3S的性质：1）具有很好的水硬 性，硬度高，水化增进速率大，决定了 水泥的早期强度；2）水化热大，完全 水化时水化热为120Cal/g水泥；C3A＞ C3S＞C4AF＞C2S3）易磨性好：C3S ＞ C3A ＞C4AF＞C2S4）水化速度快；5） 抗水性较差，抗硫酸盐的侵蚀较差；6） 生产时所需温度较高。
二、次要成分熟料中微量成分和元素
（按含量由大至小）MgO、K2O、 SO3、Na2O、TiO2、Mn2O3、P2O5、 SrO、F-、Cl-、Cr2O等。这些次 要成分虽然数量不大，但对水泥 熟料的性能影响很大。当这些微 量成分（元素）在某一范围内时， 起有利作用，而超过范围时，却 严重影响水泥性能和熟料的烧成。
烧、欠烧，氧化钙不易被吸收完全，导致 熟料中f-CaO增高。相反，如果熔剂性矿物 过多，则在窑内易结大块、结瘤、结圈等， 使煅烧困难。2）液相的粘度对煅烧的影响 液相的粘度随C3A/C4AF的比例变化而发生 变化，C4AF多，液相粘度低，有利于液相 中离子的扩散，促进C3A的形成，但C4AF 过多，使烧成范围变窄，不利于窑的操作。 相反C3A/C4AF增大，液相粘度增大，不利 于离子的扩散。因此生产中应控制好熔剂
应从两个方面理解有利的一面：当熟料中含 有少量的MgO时，能降低熟料液相温度，增
加液相量，降低液相粘度，有利于熟料形成， 还能改善熟料色泽。在熟料中MgO的固熔总 量可达到2%，其中在阿利特中可溶解1-2%， C4AF中可熔0.4-3.2%，而在C2S和C3A中通常 小于1%。
关于熟料矿物组成的综合讨论1、从CaO 含量分析熟料中CaO的低限大约为62% （以避免熟料中C2S过多），过低的CaO 含量会增加C2S，降低水泥的胶凝性，甚 至会导致熟料的粉化。CaO的高限为67%，
贝利特的主要性质（1）β-C2S具有良好 的水硬性；（2）与水作用速度较慢，
早期强度低，后期强度高，一年后可超 过A矿；（3）干缩变形比C3A小，但比 C3S大；（4）易磨性较差，四种矿物中 与C4AF的易磨性相当；（5）抗水、抗 硫酸盐性较好。
中间相中间相——填充在阿利特、贝利
特之间的铝酸盐、铁酸盐、组成不定 的玻璃体和含碱化合物等。1、铝酸盐 熟料中的铝酸钙，主要是C3A，有时还 可能是七铝酸十二钙C12A，但其组成 大部分为C3A 。（1）C3A的结构特征 （3个方面）
3、Al2O3提供熟料矿物铝酸三钙和铁铝酸四钙 中的铝。主要来源于粘土。在水泥中Al2O3以酸 性氧化物的形式出现。在自然界中少部为刚玉 a-Al2O3，大部分以化合态存在。水泥生产中使 用的不是刚玉，而是化合态的Al2O3。4、Fe2O3 提供铁铝酸四钙中的铁。注：Al2O3、Fe2O3即 水泥熟料中熔剂性矿物铝酸三钙和铁铝酸四钙 的主要来源。
及冷却开始的温度与速率，生产中可
以保留不同的高温型。这也就是生产
中必须对熟料进行急冷的原因之一。 也是水泥生产中的一个关键。
烧成温度对贝利特的影响除了稳定 剂的影响外，在熟料烧成过程中， 如果烧成温度偏低、液相量不足、 C2S含量过多、冷却较慢、大窑通 风不良造成还原气氛严重都会影响 到C2S的性能。
更需值得注意的是：C2S在低于500ºC的 温度下，容易由比重为3.28的β型转变 为比重为2.97的γ型，体积膨胀10%，从
而导致熟料粉化。当然液相较多时，可 使熔剂矿物形成玻璃体将β-C2S晶体包
住；在迅速冷却的条件下，可使其越过 β型向γ型的转变温度（500ºC），而使β
型保留下来。熟料的粉化产物，视转变 的程度，主要为不同比例的β-C2S和γC2S的混合物，甚至大部分转变为γ型，
过多时易出现结大块、结溜，使
熟料烧成困难。
3、玻璃体在熟料煅烧过程中，熔融液 相如能在平衡条件下冷却，则全部可结 晶析出晶体，而不存在玻璃体。但在生 产中熟料通常冷却较快，有部分液相来 不及结晶成为玻璃体。玻璃体的主成成 分CaO、Al2O3、Fe2O3，也有少量MgO 和碱等。玻璃体实际上是热力学不稳定 的，具有一定的活性。