硅酸盐水泥熟料的组成

第三章 硅酸盐水泥熟料的组成

概述：

• 主要化学成分： CaO 62%~67%

SiO2 20%~24%

Al2O34%~ 7%

Fe2O3 2.5%~6%

• 其它氧化物：MgO SO3 Na2O K2O TiO2P2O5等

缩写符号：

C a O－C SiO2－S Ai2O3－A F e O3－F

M g O－M N a O－N K2O－K TiO2－T

P2O5－P CO2－C SO3－S H2O－H

本章内容:

1. 熟料的矿物组成；

2. 熟料的率值；

3. 熟料矿物组成的换算。

熟料矿物含量范围（%）：

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

一、硅酸三钙（～50%，高的达60%）

1.存在形式（矿物特性）：

纯C3S

T=2065～1250℃内稳定；

T> 2065 ℃不一致熔融为CaO与液相

T＜ 1250℃C3S → C2S+CaO（反应慢，常温下C3S呈介稳状态）

熟料中C

S并不以纯的形式存在，而是形成固溶体，称阿利特或A矿

3

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

⑴ 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。

⑵ 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%。

⑶水化热较高；抗水性较差。

⑷易磨性好，干缩变形小。

二、硅酸二钙（20%

1.存在形式

＜500℃

S γ- C2S

多晶转变：α -C

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。

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

⑴ 水化反应慢，28d水化20%，凝结硬化慢；

⑵ 早期强度低， 28d后强度较快增长，一年后赶超A矿。

⑶ 水化热小；抗水性好；抗蚀性好。

⑷ 易磨性差。

三.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统称为中间相。

◇铝酸三钙 （C 3A+C 12A 7）

1、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

2、水化特性

⑴ 水化迅速，放热量大，凝结较快；

⑵ 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；

⑶ 干缩变形大，抗硫酸盐性能差。

◇铁相固溶体（C 4AF）

1、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。

2、水化特性：

⑴ 水化速度早期介于C 3A、C 3S间，后期的发展不C 3S； ⑵ 早期强度似C 3A，后期能增长，似C 2S

⑶ 水化热较C 3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。

◇玻璃体

1、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:

Al 2O 3、Fe 2O 3、CaO、少量MgO和R 2O 2、含量: 取决于液相量及冷却条件

3、性能: 不及晶体稳定，水化热较大；可改善熟料性能与易磨性

四.游离氧化钙与方镁石（MgO）

1、游离氧化钙（f-CaO）

⑴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），又称游离石灰。

⑵特征

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。

⑶游离氧化钙产生原因：

Ⅰ 配料不当，生料过粗或煅烧不良

Ⅱ 熟料慢冷或在还原气氛下C

3

S分解，

Ⅲ 熟料中的碱等取代C

3S 、C

2

S、 C

3

A中的CaO，形成二次游离氧化钙。

⑷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。

⑸控制：回转窑熟料﹤ 1.0 %，立窑﹤2.8 %。

2、方镁石（结晶MgO）

指游离状态的氧化镁晶体。

⑴ 产生：碳酸镁高温下分解

一部分氧化镁存在于玻璃体中，一部分结晶呈游离状态。当熟料快冷时，结晶细小，慢冷时晶体发育较大，结构致密。

⑵ 危害：

水化很慢，水化时，固体体积膨胀148%，引起水泥的安定性不良。

⑶ 控制：

水泥﹤5﹪，压蒸安定性和格可放宽到6﹪

3.2 熟料的率值