硅酸盐水泥熟料的化学成分

第五章水泥材料第二节硅酸盐水泥熟料的

组成和配料一、硅酸盐水泥熟料的化学成分主要化学成分(~95%)：

CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3

62~67%20~24%5~6%4~7%其它少量氧化物(~5%)：

MgO、SO2、TiO2、K2O、Na2O

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反应生成的一种多矿物组成的结晶细小的人造岩石。

矿物结晶细小：30~60μm二、熟料的矿物组成及特性（1）硅酸二钙2CaO·SiO2

简写C2S（2）硅酸三钙3CaO·SiO2

简写C3S（3）铝酸三钙3CaO·Al2O3

简写C3A（4）铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3

简写C4AF主矿物：C2S、C3S→~75%

C3A、C4AF→~25%熟料的矿物组成及岩相结构次矿物：

f-氧化钙、方镁石、含碱矿物及玻璃体。硅酸盐矿物熔剂性矿物硅酸盐水泥熟料岩相结构1)黑色多角形颗粒为C3S；2)黑白双晶条纹的圆形颗粒为C2S结晶体；3)在这两种晶体之间的是反射能力强的白色中间相铁相固溶体和反射能力弱的黑色中间相铝酸三钙.熟料的矿物组成及岩相结构（1）硅酸三钙（C3S)（~50%）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。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、MgOR2O等形成固溶体。在反光显微镜下为黑色多角形颗粒，又称阿利特（Alite），简称A矿。水化特性1）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。2）早期强度高，强度的绝对值和增进率较大。28d强度可达到一年强度的70%~80%。3）水化热较高；4)抗水性较差。C3S中Ca离子的配位数是6，但配位不规则，有5个氧离子集中在一侧，另一侧只有一个，少离子处形成空腔，使水易进入参与反应。（2）硅酸二钙（C2S)(~20%)矿物特性

熟料中硅酸二钙通常固溶有少量氧化物：如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O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。

高温烧成时B矿棱角已熔进液相，而其余部分未熔进液相缘故。多晶转变纯C2S在1450℃以下有同质多晶现象。其中：γ-C2S的密度为2.97g/cm3，β-C2S的密度为3.28g/cm3，故发生β→γ转变时，伴随着体积膨胀10%，结果是熟料崩溃，生产中称之为粉化。

若液相多，冷却迅速，可使熔剂性矿物形成玻璃体将β型C2S型晶体包住，使之越过γ→β型转变温度而保留下来。实际生产中，采用急冷，故以β-C2S型存在。水化特性

1）水化反应较C3S慢，28d只水化20%左右，凝结硬化慢；

2）早期强度低，但28d后强度仍能较快增长，一年后其强度可赶超阿利特；

3）水化热小；4）抗水性好。

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。

（3）铝酸三钙（C3A)(7~15%)水化特性1)水化迅速，凝结较快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝；2)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；3)水化热高；4)干缩变形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐性能差。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（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。

（4）铁铝酸四钙（C4AF）(10~18%)水化特性

1）水化速度在早期介于C3A与C3S之间，但随后的发展不如C3S；

2)早期强度类似于C3A，而后期还能不断增

长，类似于C2S；

3)水化热较C3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。◆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、MgO、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。

◆游离氧化钙（f-CaO）

定义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。

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。

游离氧化钙的种类及其对安定性的影响

种类产生原因特点对水泥安定的影响欠烧f-CaO熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在1100～1200℃低温下形成结构疏松多孔不大一次f-CaO因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与S、A、F反应而残留的CaO呈“死烧状态”，结构致密大

二次f-CaO熟料慢冷或还原气氛下，C3S分解而形成的经过高温，水化较慢较大一次f-CaO结构致密，水化很慢，通常3天后才明显，而且水化后生成氢氧化钙，体积增加97.9%，因此，会造成水泥硬化后其内部的不均匀局部膨胀，使已硬化的水泥石开裂。因此，熟料中随f-CaO含量的增加，首先是抗折强度下降，进而引起3天以后强度倒缩，严重时会引起水泥安定性不良。◆方镁石（MgO）

指游离状态的氧化镁晶体。

产生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。

危害1)水反应速度很慢，几个月甚至几年才明显