2熟料组成及矿物性质

游离氧化钙水化生成氢氧化钙时，体积膨胀 97.9%。
随着游离氧化钙含量的增加，试体抗拉、抗折强
度降低，3d以后强度倒缩，严重时甚至引起安定性
不良。
游离氧化镁：
熟料中少量氧化镁的作用：含有少量氧化镁时，能降
低熟料液相生成温度，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。
高镁水泥中氧化镁的存在形式：
硅酸盐水泥熟料的化学组成
硅酸盐水泥熟料的矿物组成
硅酸盐水泥熟料矿物的性质 硅酸二钙（C2S 硅酸三钙（C3S） 中间相 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。
3.1 硅酸盐水泥熟料的化学组成
化学组成：主要由氧化钙(CaO)、二氧化硅（SiO2)、三氧化二铝 (A12O3)和三氧化二铁 (Fe2O3)四种氧化物组成，通常占 熟料的95％以上，同时，含有5％以下的少量氧化物， 如氧化镁(MgO)、三氧化硫(SO3)、二氧化钛(TiO2)、五 氧化二磷(P2O5)、以及碱(K2O和Na2O)等。 用萤石或各种金属矿石的尾矿作矿化剂的硅酸盐水泥 熟料中，还有少量的氟化钙（ CaF2 ）和其他微量金属 元素。
3.3 硅酸盐水泥熟料矿物的性质
3.3.1 硅酸三钙（C3S） 硅酸三钙的晶体结构
硅酸三钙的存在形式
纯C3S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。在常温下，通常以三斜晶型存在。
阿利特（Alite）：熟料中C3S总与少量的其他氧化物 如 Al2O3 、 Fe2O3 、 MgO 、 R2O等形成固溶体。在反光 显微镜下为多角形颗粒，又称阿利特（ Alite），简称 A矿，常以M型或R型存在。
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。
玻璃体 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
含量 性能
Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R 2O
不及晶体稳定，水化热较大；可改善熟
取决于液相量及冷却条件，一般2%~22% 料性能与易磨性。
40-45μm的硅酸三钙颗粒加水后28天，可以水化70%
左右。强度发展比较快，早期强度高，强度增进率 较大，28天强度可以达到一年强度的70-80%，四种 熟料矿物中强度最高。水化热较高，抗水性较差。
影响硅酸三钙的反应能力的因素
与含有的少量氧化物有关：由于在C3S晶格中产生变 位、应变和扭曲，改变其反应能力。 与晶体类型有关： •纳尔斯认为，单斜型C3S强度比三斜型高些。见P18页
一部分氧化镁与熟料矿物结合成固溶体以及溶于液相 中。在硅酸盐水泥熟料中，氧化镁的固溶总量可达2%。 多余的氧化镁即结晶出来呈游离状态的方镁石。
方镁石的形貌：在反光镜下呈多角形，一般为粉红色，
并有黑边。
方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢，要几 个月甚至几年才明显起来。 方镁石水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148%， 导致体积安定性不良。 方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸 等都有关系。方镁石晶体小于1μm，含量5%时， 只引起轻微膨胀；方镁石晶体5-7μm，含量3% 时，就会严重膨胀。
硅酸二钙的存在形式
不同氧化物稳定不同的晶型
少量氧化物对硅酸二钙多晶形态的稳定作用及其数量
煅烧条件、液相数量影响硅酸二钙的晶型 •冷却速度较慢、还原气氛严重，硅酸二钙在低于 500℃的温度下，容易由β型（3.28g/cm3）向γ型 （ 2.97g/cm3 ）转变，体系膨胀10%，导致熟料粉化。 •在烧成温度较高、冷却较快的熟料中，由于C2S中固 熔进少量Al2O3、 Fe2O3、MgO等，溶剂性矿物形成 玻璃体，将β型硅酸二钙晶体包裹住，在熟料冷却时， 越过β型向γ型的转变温度，通常都可保留β型。
贝利特（B矿）：通常固溶有少量氧化物如Al2O3、 Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶体，称贝利特 （Belite），简称B矿。在反光显微镜下呈圆粒状，常 具有黑白交叉双晶条纹
分布于孔洞之间的大堆B矿， 晶体大小不等，断面多脑状 微裂纹
煤灰熔滴形成的B矿矿 巢—粗大的晶体紧密分布、 中间包裹大量液相
国家标准中规定硅酸盐水泥中氧化镁含量不 得超过5.0%
ห้องสมุดไป่ตู้
含
量：四种主要氧化物的波动范围一般为： CaO:62-67 ％； SiO2:20-24％；Al2O3:4.0-7.0％；Fe2O3:2.5-6.0％。
3.2 硅酸盐水泥熟料的矿物组成
硅酸三钙 3CaO· SiO2，可简写为C3S，50%左右， 有时高达60%以上； 硅酸二钙 2CaO· SiO2，可简写为C2S，20-33% 铝酸三钙 3CaO· Al2O3：可简写为C3A，7-15% 铁相固溶体：常以铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3 代替，可简写为C4AF，10-18%。 另外，还有少量的游离氧化钙 (f-CaO)、方镁石(结 晶氧化镁f-MgO)、合碱矿物以及玻璃体等。 使用萤石或萤石、石膏复合做矿化剂的硅酸盐水泥 熟料中，还有氟铝酸钙（C11A7· CaF2）、硫铝酸盐矿 物等。
铁相固溶体（C2F－C8A3F )
C4AF 实际是 C2F-C8A3F 或 C6A2F-C6AF2 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 有少量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，密度为3.77g/cm3 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。抗冲击，抗硫酸盐浸蚀能力强，水化热较 铝酸三钙低。
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 硅酸二钙（C2S 体，在反光镜下，其反光能力弱，呈暗灰色，并填充在A矿 与B矿中间，又称黑色中间相。 铝酸三钙水化迅速，放热多，凝结硬化很快，如不加 石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。铝酸三钙硬化也很快，水 化3天内就大部分发挥出来，早期强度较高，但绝对值不高， 以后几乎不再增长，甚至倒缩。干缩变形大，抗硫酸盐浸 蚀性能差。
结晶大小不等的A矿、断面 存在较多微裂纹
长宽比偏大的板、柱状A矿、 结晶细小的板柱状和六方片 状 A矿
硅酸三钙的物理性质
纯硅酸三钙色洁白；当含有少量氧化铬时，呈绿
色；含有钴的价数不同，可呈浅兰色或玫瑰红色；
密度3.14-3.25g/cm3
硅酸三钙的化学性质 加水调和后，凝结时间正常，水化较快，粒径为
硅酸二钙的物理性质
纯C2S色洁白，当含有某些离子时，可呈不同颜色。
硅酸二钙的化学性质
C2S与水作用时，水化速度较慢，至28天龄期仅水 化20%左右，凝结硬化缓慢，早期强度较低，28 天以后强度仍能较快增长，一年后可接近C3S。它 的水化热低，体积干缩性小，抗水性和抗硫酸盐 浸蚀能力较强。
3.3.3中间相
游离氧化钙
形成：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形态存在的氧化钙。
游离氧化钙的形貌：在偏光镜下为无色圆形颗粒，有 明显解离，有时有反常干涉色；在反光镜下用蒸馏水 浸湿后呈彩虹色。 控制指标：我国回转窑一般控制在1.5%以下，立窑 控制在2.8%以下。
游离氧化钙的性能： 过烧的游离氧化钙结构比较致密，水化很慢，通 常在加水3d以后反应比较明显。
•山口（Yamaguchi）发现，单斜阿利特的水化比三斜
阿利特的稍快些； •哈达（T.Harda）认为：单斜C3S ＜三斜C3S，随着水 化时间的延长，这种差别消除；且在三个月后，所有 晶体的水化程度达到近似70%，多晶体水化生成的C-S-
H的形态不同。
3.3.2硅酸二钙（C2S )
硅酸二钙的晶体结构