第四章硅酸盐水泥熟料矿物组成

MgO
M
氧化镁
2.62
KБайду номын сангаасO
K
碱
0.61
Na2O
N
SO3
S
CO2
C
H2O
H
0.34
三氧化硫
2.03
二氧化碳
-
水
-
硅酸盐水泥熟料矿物组成
CaO-SiO2-Al2O3系统中的水泥区
硅酸盐水泥熟料矿物组成
主要矿物：
硅酸三钙：3CaO SiO2，简写为C3S
硅酸二化钙学：名2称CaO SiO2，简化写学为式C2S 缩写符号
硅酸三钙
3CaO.SiO2
C3S
铝硅酸酸三二钙钙：3CaO
铝酸三钙
Al2O2C3，aO简.SiO写2 为C3A
3CaO.Al2O3
C2S C3A
铁铁铝铝酸酸四四钙钙 ：4CaO
二水硫酸钙（石膏）
A4ClC2aOSaOO3.4AF.2elH22OO2O3.3F，e2O简3 写CC为4SAHCF24AF
第四章硅酸盐水泥熟料矿物组成
硅酸盐水泥熟料
1、硅酸盐水泥熟料的定义 2、硅酸盐水泥熟料化学组成 3、硅酸盐水泥熟料矿物组成 4、硅酸盐水泥熟料单矿物
硅酸盐水泥熟料定义
定义：以适当成分的生料烧至部分熔融， 冷却后所得的以硅酸钙为主要成分的烧结 物，称为硅酸盐水泥熟料，简称熟料
硅酸盐水泥熟料的化学成分
四种主要矿物的特性
硅酸三钙（C3S）
C3S：（50-60%）
热力学稳定温度范围：2065～1250℃
C3S
CaO+液相（>2065℃）
C3S
C2S+CaO（<1250℃）
C3S的多晶转变
三个晶系七种晶型（1070 ℃ -室温） R（三方） MIII MII MI（单斜）
TIII TII TI（三斜）
BSE image of clinker
BSE image showing the fine intermixing of the interstitial phases in conventional industrial Portland cement clinker.
BSE image showing the fine intermixing of the interstitial phases
ZnO 1.8% MgO 0.55%
ZnO 0.8%
阿利特Alite的性质
密度：3.14-3.25g/cm3 X-射线衍射特征谱三强线：
2.78(100)，2.745(84)，2.61(80) 断面外形呈六角形或棱柱形
纯的C3S呈白色；固溶少量Cr2O3时呈绿色； 固溶氧化钴时呈浅蓝或玫瑰红（Co的价态）； 固溶氧化锰时呈红色-紫色（Mn的价态）；
☆理论上C3S单矿物合成时冷却后应为：TI型 ★水泥熟料中一般为： MIII、MI或R 阿利特（Alite）
C3S的固溶特性和阿利特
阿利特(alite)：熟料中C3S的固溶体，也称A 矿
阿利特中常见的固溶物质： Al2O3：0.70-2.47、Fe2O3：0.40-1.60、MgO： 0.30-0.98 K2O：0.20、Na2O：0.10 P2O5：0.10、TiO2：0.20-0.40
贝利特的性质
密度：3.28g/cm3
X-射线衍射特征谱三强线： 2.78(100)，2.79(90)，2.74(84)
断面外形呈不规则圆粒状
纯的C2S呈白色；固溶外来离子后呈彩色
贝利特的水硬特性
熔剂性矿物
熟料中硅酸盐矿物含量：～ 75%， 熔剂性矿物含量：～ 22%
硅酸盐水泥熟料岩相特征
C3S：边缘清晰并带有尖角 C2S：圆形颗粒，有时有双晶纹 C3A和C4AF：夹杂于C3S和C2S颗粒之间，外 形不定。其中C4AF白色中间相，C3A黑色中 间相
BSE image of clinker showing interstitial matrix
由不同氧化物稳定的C3S晶型
R
MII
MI
ZnO 5.0% MgO 2.0% ZnO 1.5%
SrO ZnO 2.2%
TII Fe2O3 1.1% Ge2O3 1.9% Al2O3 1.0%
TI Cr2O3 1.4% Fe2O3 0.9% Ge2O3 0.9%
MgO 1.4% Al2O3 0.45%
质量分数/% 55 18 10 8 6
了解硅酸盐水泥矿物组成不但能推测水泥的性能，而且更重要的是可 通过矿物组成改变水泥的某些性能。
次要矿物： 游离氧化钙（f-CaO） 方镁石（结晶游离态氧化镁f-MgO） 含碱矿物、硫酸盐以及玻璃体等
硅酸盐矿物和熔剂性矿物
C3S + C2S
硅酸盐矿物
C3A + C4AF
通常使用的硅酸盐水泥典型的氧化物组成
主要氧成化分物：CaO、缩S写iO符2、号Al2O3、Fe普2O通3名，称约95% 质量分数/%
次C要aO成分：MCgO、SO3、K2O、氧N化a2钙O、TiO2、P26O45.等67约5%
SiO2
S
二氧化硅
21.03
Al2O3
A
氧化铝
6.16
Fe2O3
F
氧化铁
2.58
变体 晶系 比重
三方或六方
3.04
’ 斜方 3.40
单斜 3.28
斜方 2.97
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
抗压强度（MPa）
1d
3d
28d
11.9
18.4 23.4
9.2
19.2 22.8
16.0
24.7
28.3
12.4
29.6
35.1
硅酸二钙（C2S）
C2S：18%左右；
C2S的多晶转变：
不同晶型C2S之间的性质差别
-C2S有水硬性，-C2S没有水硬性； 熟料粉化现象与C2S的-型向-型转变的关系； 熟料煅烧中的急冷与-型向-型转变的阻止；
阿利特的水硬特性
水化快，强度高，水化热较大，耐水性较差；
28天强度可达一年强度的70-80%； 不同晶型的阿利特水硬性能有所差别，但不大；
阿利特晶体尺寸以15左右，长宽比 L/B≥2～3， 水硬活性比较好；
不同晶型的阿利特的抗压强度
阿利特晶型
三斜（纯C3S，TI） 三斜（C154M2S52，TII） 单斜（C151M5S52，M） 单斜（C54S16MA，M）