硅酸盐水泥组成及配料计算

硅酸盐水泥组成及配料计算
游离氧化钙 性质： 水化很慢；
硅酸盐水泥中含有C3S、C2S、C3A、C4AF四种矿物， 相应的组成氧化物为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3。因为 Fe2O3含量较低，可以合并入Al2O3一并考虑，C4AF则相应 计入C3A，这样可以用CaO- Al2O3- SiO2三元系统来表示 硅酸盐水泥的配料组成。
CaO
62%~67%
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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
硅酸盐水泥组成及配料计算
硅酸盐水泥的组成设计及配料计算
一、硅酸盐水泥的组成设计
1. 硅酸盐水泥对矿物组成的要求 硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料，因此水泥熟料矿物
SiO2
20%~24%
Al2O3+Fe2O3 6.5%~13%
C3S C2S C3A+C4AF
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50%~60% 20% 22%
4. 熟料中其他物质及其作用
玻璃体
冷却方式？
工厂中，通常熟料冷却较快， 有部分液相来不及结晶就成为玻璃 体。玻璃体的主要成分为Fe2O3、 Al2O3、CaO，也有少量的MgO和 碱(K2O和Na2O)等。
❖ 干缩变形大，抗硫酸盐性能差。
❖
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铝酸一钙CA 二铝酸一钙CA2 七铝酸十二钙C12A7 钙铝黄长石C2AS 六铝酸一钙CA6
Fe2O3？
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铁铝酸四钙C4AF
❖ 斜方晶系，常呈棱柱状和圆粒状晶体。 密度为3770Kg／m3。
在偏光镜下，具有从浅褐到深褐的多色性，二轴晶，
均以固溶体的形式存在。
硅酸盐水泥熟料由C2S、C3S、C3A、C4AF四种矿物组成。 A矿——在硅酸盐水泥熟料中固溶了其它少量氧化物的C3S
称为阿利特（Alite），又称为A矿；
在反光显微硅镜酸下盐水为泥组黑成及色配多料计角算 形颗粒
B矿——C2S固溶体称为贝利特（Belite），又称为B矿；
在反光显微镜下呈圆粒状，快冷常具有黑白交叉双晶条纹； 慢冷常具有黑白平行双晶条纹。
必须具备： ❖ 良好的与水反应的能力 ❖ 相当的强度与良好的耐久性 ❖ 反应速度可以满足生产的要求
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2. 硅酸盐水泥组成矿物的选择
对硅酸盐水泥而言，最符合硅酸盐水泥性质要求的矿物 组成是硅酸三钙和硅酸二钙。
C2S
C3S
3
C3S C2S y k
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C3A C A 硅酸盐水泥组成及配料3计算
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硅酸三钙的合成：
在CaO—SiO2二元系统中：
❖ 1800℃，几分钟； ❖ 1650℃，1h，C3S基本形成，游离CaO 1％左右； ❖ 1450℃，1h，只有少量C3S生成。
硅酸三钙单矿物在1450℃合成时，需要多次重复 粉磨再燃烧。如有足够的熔剂(液相)存在，就可使C2S在 液相中吸收CaO，比较迅速地形成硅酸三钙。
❖ 如果物料中熔剂矿物过少，易生烧，氧化钙不易被吸收 完全，导致熟料中游离氧化钙增加，影响熟料质量，降 低窑的产量，增加燃料消耗。
❖ 如果熔剂矿物过多，在立窑内易结粘大度块的，影结响炉？瘤；在回 转窑内易结大块，甚至结圈等。
液相的粘度，随C3A／C4AF比而增减。
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3. 硅酸盐水泥的组成设计
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硅酸二钙C2S
纯C2S在1450 ℃下，进行下列多晶转变：
γ型C2S无水硬性
C2S由β型转变为γ型，体积膨胀10%而导致物料粉化。 硅酸盐水泥组成及配料计算
硅酸二钙可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同， 同一 晶型的硅酸二钙与水反应后所得的强度不同。
纯硅酸二钙色洁白当有氧化铁时呈棕黄色。 硅酸二钙固溶体与水反应速度较慢，28天仅有20%左 右反应。 凝结硬化较慢，早期强度低，但后期强度增进率较 高，一年后可赶上或超过硅酸三钙固溶体。 硅酸二钙固溶体的水化热较小，耐水性好。
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铝酸三钙C3A
❖ 等轴晶系，可固溶部分其他氧化物，呈多晶形态。
❖ 在偏光镜下，无色透明。
在反光镜下，快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱状。
反光能力弱，呈暗灰色。
❖ 水化迅速，放热多，凝结很快，如不加缓凝剂，就会急凝。
❖ 硬化很快，它的强度3天内就大部分发挥出来，故早期强度
较高，但绝对值不高，以后几乎不再增长，甚至倒缩。
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C矿——固溶了其它少量氧化物的C4AF称为才利特 （Celite），又称为C矿； 在偏光显微镜下反光能力强， 一般称为白 色中间相。
黑色中间相——C3A固溶体。 在偏光显微镜下反光能力弱， 一般称为黑 色中间相。
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C3A和C4AF在煅烧中的作用
铁铝酸四钙和铝酸三钙在煅烧过程中熔融成液相，又称 熔剂矿物，可以促进硅酸三钙的顺利形成。
负光性，光轴角中等。在反光镜下，由于反射能力强， 呈亮白色，故在硅酸盐水泥熟料中又称白色中间相。 ❖ 铁铝酸四钙的水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙
之间，但随后的发展不如硅酸三钙。
❖ 早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不断增长，类似
于硅酸二钙。
❖ 铁铝酸四钙的抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好，水化热
较铝酸三钙低。
一、CaO—SiO2—Al2O3系统
❖ 硅酸三钙C3S ❖ 硅酸二钙C2S ❖ 铝酸三钙C3A ❖ 铝酸一钙CA ❖ 二铝酸一钙CA2 ❖ 七铝酸十二钙 C12A7 ❖ 钙铝黄长石C2AS ❖ 六铝酸一钙CA6
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硅酸三钙C3S
❖ 纯C3S只在2065~1250℃温度范围内稳定。 ❖ 随着温度的降低，C3S在不同温度下存在多晶转变。 ❖ 硅酸三钙可以固溶少量的其它氧化物，将影响它的反应能力
和晶型。 ❖ 硅酸三钙加水调和后，初凝≥45min，终凝≤12h。 ❖ 水化较快。 ❖ 硅酸三钙可产生较高的强度，且强度发展比较快，早期强度
较高，且强度增进率较大，28d强度可以达到一年强度的70~ 80%。 ❖ 硅酸三钙水化热较高，抗水性较差。 ❖ 硅酸三钙固溶体晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力。