硅酸盐水泥熟料的组成概述
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。
熟料特性
.4 硅酸盐水泥熟料的组成2.4.1 熟料的化学组成硅酸盐水泥熟料主要由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四种氧化物组成，含量占95%以上，此外还有少量其它氧化物。
四种主要氧化物含量的波动范围为：CaO 62～67% SiO220～24%Al2O34～7% Fe2O32.5～6.0%水泥熟料中各氧化物的含量对水泥的性质有极大影响，从氧化物的含量，大致可推断水泥的性质。
2.4.2 熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料中主要由以下四种矿物组成：硅酸三钙3CaO•SiO2，通常简写为C3S；硅酸二钙2CaO•SiO2，通常简写为C2S；铝酸三钙3CaO•Al2O3，通常简写为C3A；铁铝酸四钙4CaO•Al2O3•Fe2O3，通常简写为C4AF。
这四种主要矿物组成决定硅酸盐水泥的主要性质，在硅酸盐水泥熟料中，四种矿物占95%以上，C3S和C2S含量约占75%左右，称为硅酸盐矿物；C3A和C4AF约占22%左右，它们在1250～1280℃会熔融形成液相，促进C3S形成，称为熔剂矿物。
通常硅酸盐水泥熟料中，以上四种矿物组成含量波动范围如下：C 3S 37～60% C2S 15～37%C 3A 7～15% 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）、含碱矿物和玻璃体等。
2.4.3 熟料的物理性能要求水泥熟料的性能在很大程度上决定了水泥的性能，熟料是水泥厂的半成品，近年来也越来越多地作为商品出售。
JC/853－1999对硅酸盐水泥熟料的物理性能提出了具体要求：初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于390min；沸煮法检验安定性合格；熟料应不带有杂物，运输和储存应不与其他物品相混杂。
2.4.4 化学成分与矿物组成间的关系熟料中的主要矿物由各主要氧化物经高温煅烧化合而成，熟料矿物组成取决于化学组成，控制合适的熟料化学成分是获得优质水泥熟料的中心环节，根据熟料化学成分也可推测出熟料中各矿物的相对含量高低。
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。
硅酸盐水泥熟料的矿物组成
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五、熟料矿物的特性
◆铝酸三钙 ◇矿物特性
C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R2O等形成 固溶体，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。
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五、熟料矿物的特性
◆铝酸三钙 ◇水化特性
水化迅速，凝结较快，如不加石膏等缓凝 剂，易使水泥急凝；早期强度较高，其强度3d 之内大部分发挥出来，以 后几乎不增长，甚至倒缩； 水化热高；脆性大，耐磨 性差，抗硫酸盐性能差。
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1.硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算
◆石灰石饱和系数法 C3S=3.80(3KH-2)SiO2 C2S=8.60(1-KH) SiO2 C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3) C4AF=3.04Fe2O3
式 中 ： SiO2 、 Al2O3 、 Fe2O3 分 别 是 熟 料 中 相应氧化物的百分含量(%)。KH是熟料的石灰 饱和系数。
含义：表示熟料中Al2O3含量Fe2O3含量 之比，反映了熟料中C3A和C4AF的相对含量。 也反映煅烧过程中液相的性质（主要是液相 的粘度，C3A形成的液相粘度大，C4AF形成的 液相粘度小）
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七、熟料矿物组成的计算与换算
获得熟料矿物组成的方法： ①仪器分析法：如岩相分析；X射线分析；红外 光谱分析等。 ②理论计算法。
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2.硅率
n(或 SM )
Si2 O
A2O l 3F2 eO3
含 义 ： 熟 料 中 SiO2 含 量 与 Al2O3 、 Fe2O3 之和的比例。反映了熟料中硅酸盐矿物 （C3S+C2S）、熔剂矿物（C3A+C4AF）的相对 含量。
硅酸盐水泥熟料成分
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%
硅酸盐水泥熟料的组成(ppt 60页)
式中Al2O3、Fe2O3分别代表熟料中各该氧化物的质量百分比%
含义：
说明熟料中C3A、C4AF的相对含量。 反映液相的性质。
(C3A 产生的液相粘度大；C4AF产生的液相粘度小.)
取值：0.9~1.9。
抗硫酸盐水泥或低热水泥的铝率可低至0.7。
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
五、熟料的率值 （1）铝率 (Iron Modulus)
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
四、熟料矿物的特性 3、中间相
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
四、熟料矿物的特性 3、中间相
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
四、熟料矿物的特性 3、中间相
四种矿物性能比较
28d内绝对强度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S 水 化 速 度：C3A＞ C4AF＞ C3S＞C2S 水 化 热： C3A＞ C3S＞ C4AF＞ C2S
◆三种表示方法： •化学组成 •矿物组成 •率值
C3S、 C2S、 C3A、 C4AF
熟料
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
一、熟料的化学成分及含量 二、熟料的矿物组成及含量 三、熟料的化学成分与矿物组成的关系 四、熟料矿物的特性 五、熟料的率值 六、熟料矿物组成的计算 七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系
二、熟料的矿物组成及含量
金相显微镜下：
C3S
铁相固溶体
C2S
铝酸三钙
硅酸盐水泥熟料在反光显微镜下的岩相照片
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
三、熟料的化学成分与矿物组成的关系
CaO
C3S
SiO2
C2S
Al2O3 Fe2O3
C3A C4AF
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
四、熟料矿物的特性 1、硅酸三钙(tricalcium silicate)
硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成及水化特点
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硅酸盐水泥熟料矿物组成及配料计算概述
硅酸盐水泥熟料矿物组成及配料计算概述硅酸盐水泥熟料是一种重要的建筑材料，具有广泛应用的潜力。
了解其矿物组成和配料计算对于生产高质量的水泥熟料至关重要。
本文将概述硅酸盐水泥熟料的矿物组成以及配料计算的基本原理和步骤。
硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料是由多种矿物组成的复杂材料。
其中的主要矿物有以下几种：1.硅酸钙（C3S）：硅酸钙是硅酸盐水泥熟料中含量最高的成分，其化学式为Ca3SiO5。
它是水泥熟料中水化反应的主要产物之一，具有较高的强度和抗硫酸盐侵蚀性。
2.硅酸二钙（C2S）：硅酸二钙是硅酸盐水泥熟料中的第二大成分，其化学式为Ca2SiO4。
它在水化反应中释放的钙离子可以形成较弱的硬化产物，为水泥熟料的强度发挥了重要作用。
3.硷矾石（C4AF）：硷矾石是硅酸盐水泥熟料中的主要矿物之一，其化学式为Ca4Al2Fe2O10。
它对水泥的颜色和抗硫酸盐侵蚀性起着重要作用。
4.自由氧化钙（CaO）：自由氧化钙是水泥熟料中未水化的主要成分之一，它在水泥石中的比例直接影响到水泥的强度和活性。
除上述主要矿物组分外，硅酸盐水泥熟料中还可能含有少量的辅助矿物，如硅酸铝钙（C3A）和硅酸铝铁钙（C2AF）。
硅酸盐水泥熟料的配料计算硅酸盐水泥熟料的配料计算是指根据设定的熟料组分要求，计算所需的原料配比。
配料计算的目的是确保水泥熟料中各矿物的含量满足要求，从而获得所需的水泥特性。
配料计算的基本原理是根据各原料的化学成分和配比要求，利用化学计算方法确定每种原料的用量。
具体步骤如下：1.确定目标熟料组分要求：根据水泥的特性要求和生产工艺条件，确定所需的硅酸钙、硅酸二钙、硷矾石等成分的含量范围。
2.收集原料化学分析数据：收集原料供应商提供的化学分析数据，包括各成分的含量百分比。
3.计算原料用量：根据目标熟料组分要求和原料化学分析数据，使用化学计算方法计算每种原料的用量。
4.考虑原料变异性：由于原料的化学成分可能存在一定的变异性，因此在配料计算时需要考虑一定的余量，以确保实际生产的水泥熟料能够满足要求。
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
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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 。
硅酸盐水泥的主要成分
硅酸盐水泥的主要成分硅酸盐水泥是目前建筑工程中最常用的一种水泥，其主要成分含有硅酸盐等多种化学物质。
本文将对硅酸盐水泥的主要成分进行详细的介绍。
1. 硅酸盐水泥的基本成分硅酸盐水泥是一种由熟料、石膏和一定量的混合材料组成的建筑材料。
熟料是硅酸盐水泥的主要成分，其主要成分包括熟料矿物相中的硅酸盐矿物、铝酸盐矿物、铁酸盐矿物等。
2. 硅酸盐水泥中的硅酸盐矿物硅酸盐水泥中最主要的成分是硅酸盐矿物，其主要成分是三种硅酸盐矿物：石英石、长石和辉石。
其中，石英石是一种含有硅酸盐的矿物，其化学式为SiO2，是硅酸盐水泥中含量最高的矿物。
长石也是一种含有硅酸盐的矿物，其化学式为KAlSi3O8，是硅酸盐水泥中含量较高的矿物。
辉石是一种含有硅酸盐的矿物，其化学式为CaMgSi2O6，是硅酸盐水泥中含量较低的矿物。
3. 硅酸盐水泥中的铝酸盐矿物硅酸盐水泥中的铝酸盐矿物主要包括方解石、白云石和蛇纹石。
其中，方解石是一种含有铝酸盐的矿物，其化学式为CaCO3，是硅酸盐水泥中含量较高的矿物。
白云石也是一种含有铝酸盐的矿物，其化学式为CaMg(CO3)2，是硅酸盐水泥中含量较高的矿物。
蛇纹石是一种含有铝酸盐的矿物，其化学式为Mg3Si4O10(OH)2，是硅酸盐水泥中含量较低的矿物。
4. 硅酸盐水泥中的铁酸盐矿物硅酸盐水泥中的铁酸盐矿物主要包括赤铁矿、黄铁矿和铁钙石。
其中，赤铁矿是一种含有铁酸盐的矿物，其化学式为Fe2O3，是硅酸盐水泥中含量较高的矿物。
黄铁矿也是一种含有铁酸盐的矿物，其化学式为FeS2，是硅酸盐水泥中含量较低的矿物。
铁钙石是一种含有铁酸盐的矿物，其化学式为CaFe(CO3)2，是硅酸盐水泥中含量较低的矿物。
5. 硅酸盐水泥中的混合材料硅酸盐水泥中的混合材料主要包括矿渣、粉煤灰、石膏和天然石灰等。
其中，矿渣是一种由冶炼过程中产生的废渣，其主要成分是硅酸盐、铝酸盐和铁酸盐等。
粉煤灰是一种由燃烧煤炭时产生的废渣，其主要成分是硅酸盐、铝酸盐和铁酸盐等。
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。
硅酸盐水泥熟料的组成
熟料中C 并不以纯的形式存在， · 熟料中C3S并不以纯的形式存在，而是形成固溶 阿利特或A 体，称阿利特或A矿
2.形态 2.形态
固溶体反光显微镜下呈黑色多角形颗粒。 固溶体反光显微镜下呈黑色多角形颗粒。
3.水化特性 3.水化特性
◇定义 当配料不当，生料过粗或煅烧不良时， 当配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料中出现没 有被吸收的以游离状态存在的氧化钙， 有被吸收的以游离状态存在的氧化钙，称为游离氧化 CaO），又称游离石灰。 ），又称游离石灰 钙（f－CaO），又称游离石灰。
◇特征 游离氧化钙在偏光显微镜下为无色圆形颗粒， 游离氧化钙在偏光显微镜下为无色圆形颗粒，有 明显解理。在反光镜下用蒸溜水浸蚀后呈彩虹色。 明显解理。在反光镜下用蒸溜水浸蚀后呈彩虹色。
C a O －C M gO － M P 2O 5－ P
SiO2－S Ai2O3－A F eO 3－ F N aO － N K 2O － K TiO2－T SO3－S CO2－C H 2O － H
本章内容
熟料的矿物组成； 1. 熟料的矿物组成； 熟料的率值； 2. 熟料的率值； 3. 熟料矿物组成的换算。 熟料矿物组成的换算。
少量： 游离氧化钙f-CaO、方镁石 少量： 游离氧化钙 、 含碱矿物 玻璃体 熔剂矿物
硅酸三钙和硅酸二钙合称硅酸盐矿物 ， 硅酸三钙和硅酸二钙合称 硅酸盐矿物， 约占 硅酸盐矿物 75%左右。 75%左右。 铝酸三钙和铁铝酸四钙合称熔剂矿物 ， 铝酸三钙和铁铝酸四钙合称 熔剂矿物， 约占 熔剂矿物 22%左右。 22%左右。 硅酸盐矿物和熔剂矿物总和约占95%左右。 硅酸盐矿物和熔剂矿物总和约占95%左右。 95
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
硅酸盐水泥熟料的组成
水泥的质量主要取决于熟料的质量，优质熟料应该具
有合适的矿物组成和岩相结构。因而控制组成十分关键。
硅砖
SiO2
玻璃
石英
酸性矿渣 硅灰石瓷
碱性矿渣
硅酸盐水泥
半硅砖 瓷 火山灰 粘土
高铝砖 电熔莫来石
石灰质耐火材料
刚玉
CaO
高铝水泥
Al2O3
图1 CaO-Al2O3-SiO2系统中各种材料组成范围示意图
✓与阿利特晶体尺寸和发育程度有关
•A矿数量多、B矿含量少、二 次B矿含量少、中间相数量适 中、分布均匀、A矿晶体结晶 规则（发育完整）、尺寸细 小、大小均齐（约20μ左右）, 轴比较小 •3d:38.4MPa; 28d:68.7MPa •f-CaO:0.62%; C3S:69.2% •生料细度(0.08mm): 10~12%
✓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。
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
少量氧化物对硅酸三钙多晶态的稳定作用：
➢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 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。
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概述： • 主要化学成分： CaO 62%~67%
• • • • • SiO2 20%~24% Al2O3 4%~ 7% Fe2O3 2.5%~6% 其它氧化物：MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等
＞95%
＜5%
缩写符号：
C a O －C M gO － M P2O5－P
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统称为中间相。
1.铝酸三钙 （C3A+C12A7） ◇形态： 快冷时呈点滴状，慢冷时呈矩形或柱状，反光能 力弱，呈暗灰色，一般称为黑色中间相 ◇水化特性 ·水化迅速，放热量大，凝结较快； ·早期强度较高，但绝对值不高，其强度3d之内大部分 发挥出来，以后几乎不增长，甚至倒缩； ·干缩变形大，抗硫酸盐性能差。
• 思考题： 1.简述各熟料矿物的水化特性。 2.简要说明熔剂矿物对熟料煅烧和质量的影 响。 3.熟料中的游离氧化钙、方镁石是怎样产生 的？它的存在对建筑物有什么不良影响？ 在生产中采取哪些措施可以防止它的发生?
§3.1 熟料的矿物组成
主要矿物组成：
硅酸三钙：3CaO· SiO2 (C3S) 硅酸盐矿物~75% 硅酸二钙：2CaO· SiO2 (C2S) ~95% 铝酸三钙： 3CaO· Al2O3 (C3A) ~22% 铁铝酸四钙：4CaO·Al2O3 · Fe2O3 (C4AF)
3.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: Al2O3、Fe2O3、CaO、少量MgO和R2O ◇含量: 取决于液相量及冷却条件 ◇性能: 不及晶体稳定，水化热较大；可改 善熟料性能与易磨性
28d内绝对强度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S 水 化 速 度：C3A＞ C4AF＞ C3S＞C2S 水 化 热： C3A＞ C3S＞ C4AF＞ C2S
2.形态：
反光显微镜下呈圆粒状，也可见其他不规则 形状。正常熟料中具有黑白交叉双晶条纹；低温 煅烧且慢冷熟料中常发现有平行双晶。
3.水化特性
·水化反应慢，28d水化20%，凝结硬化慢； ·早期强度低， 28d后强度较快增长，一年 后赶超A矿。 ·水化热小；抗水性好；抗蚀性好。 ·易磨性差。
三.中间相
45～65 38～60 53 54 57
15～32 20～33 24 20 20
4～11 4～7 8 7 8
10～18 13～20 10 14 10
一、硅酸三钙（～50%，高的达60%）
1.存在形式（矿物特性）： · 纯C 3S T=2065～1250℃内稳定； T> 2065 ℃不一致熔融为CaO与液相 T＜ 1250℃ C3S C2S+CaO
二、硅酸二钙（20%）
1.存在形式 ·多晶转变： α -C2S α‘- C2S
β - C 2S
＜500℃
γ- C2S
几乎无水硬性 常温下，有水硬性，不稳定 密度(g/cm3):3.28 2.97 体积膨胀10%，熟料粉化
·熟料中C2S通常固溶有少量氧化物形成固溶体， 称贝利特 （Belite），简称B矿。
◇游离氧化钙产生原因： ·配料不当，生料过粗或煅烧不良
·熟料慢冷或在还原气氛下C3S分解， ·熟料中的碱等取代C3S 、C2S、 C3A中的CaO，形成二
次游离氧化钙。
◇游离氧化钙危害： 死烧的游离氧化钙结构致密，水化很慢，水化生成 氢氧化钙时体积膨胀97.9%，在硬化水泥石内部产生膨 胀应力。因此，随着游离氧化钙增加，抗拉、抗折强 度降低，使3天以后强度倒缩，严重时引起安定性不良。 ◇控制：回转窑熟料﹤ 1.0 %，立窑﹤2.8 %。
SiO2－S N aO － N CO2－C
Al2O3－A FeO3－F K 2O － K TiO2－T SO3－S H 2O － H
本章内容
1. 熟料的矿物组成；
2. 熟料的率值；
3. 熟料矿物组成的计算。
• 第2次课：理论课 • 主要教学内容：§3.1 熟料的矿物组成 • 重点：1.熟料各矿物的存在形式、和水化特性。 • 教学目的要求 １.掌握硅酸盐水泥熟料的化学组成与矿物组 成； ２.了解熟料各矿物的存在形式；掌握熟料各 矿物的水化特性。 教学方法与手段： 讲授 板书与多媒体相结合
2.铁相固溶体（C4AF）
◇形态：
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 （Celite）或C矿。在反光 镜下其反射能力强，呈亮 白色，并填充在A矿与B 矿之间，也称白色中间相。
◇水化特性： ·水化速度早期介于C3A、C3S间，后期的发展不C3S； ·早期强度似C3A，后期能增长，似C2S ·水化热较C3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。
（反应慢，常温下C3S呈介稳状态）
· 熟料中C3S并不以纯的形式存在，而是形成固溶 体，称阿利特或A矿
2.形态
固溶体反光显微镜下呈黑色多角形颗粒。
3.水化特性
· 凝结时间正常，水化较快，水化反应主要 在28d以内进行，约经一年后水化过程基本 结束。 · 早期强度高，强度的绝对值和增进率较大, 居四种矿物之首。其28d强度可达到一年强 度的70%～80%。 · 水化热较高；抗水性较差。 · 易磨性好，干缩变形小。
少量： 游离氧化钙f-CaO、方镁石
含碱矿物
玻璃体
熔剂矿物
硅酸三钙和硅酸二钙合称硅酸盐矿物，约占
75%左右。
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。
熟料矿物含量范围（%）
熟料类别 C3 S C2 S C3 A C4AF
回转窑熟料 立窑熟料 新型干法窑熟料 国内重点企业熟料 国外水泥企业熟料
2.方镁石（结晶MgO）
指游离状态的氧化镁晶体。
四种矿物性能比较
四.游离氧化钙与方镁石（MgO）
1.游离氧化钙（f-CaO）
◇定义 当配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料中出现没 有被吸收的以游离状态存在的氧化钙，称为游离氧化 钙（f－CaO），又称游离石形颗粒，有 明显解理。在反光镜下用蒸溜水浸蚀后呈彩虹色。