第五章水泥材料第二節(jié)硅酸鹽水泥熟料的

組成和配料一、硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)成分主要化學(xué)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

不是以單獨(dú)的氧化物存在，而是以?xún)煞N或兩種以上的氧化物經(jīng)高溫反應(yīng)生成的一種多礦物組成的結(jié)晶細(xì)小的人造巖石。

礦物結(jié)晶細(xì)?。?0~60μm二、熟料的礦物組成及特性（1）硅酸二鈣2CaO·SiO2

簡(jiǎn)寫(xiě)C2S（2）硅酸三鈣3CaO·SiO2

簡(jiǎn)寫(xiě)C3S（3）鋁酸三鈣3CaO·Al2O3

簡(jiǎn)寫(xiě)C3A（4）鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3

簡(jiǎn)寫(xiě)C4AF主礦物：C2S、C3S→~75%

C3A、C4AF→~25%熟料的礦物組成及巖相結(jié)構(gòu)次礦物：

f-氧化鈣、方鎂石、含堿礦物及玻璃體。硅酸鹽礦物熔劑性礦物硅酸鹽水泥熟料巖相結(jié)構(gòu)1)黑色多角形顆粒為C3S；2)黑白雙晶條紋的圓形顆粒為C2S結(jié)晶體；3)在這兩種晶體之間的是反射能力強(qiáng)的白色中間相鐵相固溶體和反射能力弱的黑色中間相鋁酸三鈣.熟料的礦物組成及巖相結(jié)構(gòu)（1）硅酸三鈣（C3S)（~50%）礦物特性

存在形式純C3S只在2065℃~1250℃溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定，在2065℃以上不一致熔融為CaO與液相；在1250℃以下分解為C2S和CaO。純C3S具有同質(zhì)多晶現(xiàn)象,熟料中C3S不純，總是與少量的其他氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgOR2O等形成固溶體。在反光顯微鏡下為黑色多角形顆粒，又稱(chēng)阿利特（Alite），簡(jiǎn)稱(chēng)A礦。水化特性1）凝結(jié)時(shí)間正常，水化較快，水化反應(yīng)主要在28d以?xún)?nèi)進(jìn)行，約經(jīng)一年后水化過(guò)程基本結(jié)束。2）早期強(qiáng)度高，強(qiáng)度的絕對(duì)值和增進(jìn)率較大。28d強(qiáng)度可達(dá)到一年強(qiáng)度的70%~80%。3）水化熱較高；4)抗水性較差。C3S中Ca離子的配位數(shù)是6，但配位不規(guī)則，有5個(gè)氧離子集中在一側(cè)，另一側(cè)只有一個(gè)，少離子處形成空腔，使水易進(jìn)入?yún)⑴c反應(yīng)。（2）硅酸二鈣（C2S)(~20%)礦物特性

熟料中硅酸二鈣通常固溶有少量氧化物：如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶體，稱(chēng)貝利特（Belite），簡(jiǎn)稱(chēng)B礦。在反光顯微鏡下呈圓粒狀，常具有黑白交叉雙晶條紋。

高溫?zé)蓵r(shí)B礦棱角已熔進(jìn)液相，而其余部分未熔進(jìn)液相緣故。多晶轉(zhuǎn)變純C2S在1450℃以下有同質(zhì)多晶現(xiàn)象。其中：γ-C2S的密度為2.97g/cm3，β-C2S的密度為3.28g/cm3，故發(fā)生β→γ轉(zhuǎn)變時(shí)，伴隨著體積膨脹10%，結(jié)果是熟料崩潰，生產(chǎn)中稱(chēng)之為粉化。

若液相多，冷卻迅速，可使熔劑性礦物形成玻璃體將β型C2S型晶體包住，使之越過(guò)γ→β型轉(zhuǎn)變溫度而保留下來(lái)。實(shí)際生產(chǎn)中，采用急冷，故以β-C2S型存在。水化特性

1）水化反應(yīng)較C3S慢，28d只水化20%左右，凝結(jié)硬化慢；

2）早期強(qiáng)度低，但28d后強(qiáng)度仍能較快增長(zhǎng)，一年后其強(qiáng)度可趕超阿利特；

3）水化熱小；4）抗水性好。

礦物特性

C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶體，在反光鏡下，其反光能力弱，呈暗灰色，并填充在A礦與B礦中間，又稱(chēng)黑色中間相。

（3）鋁酸三鈣（C3A)(7~15%)水化特性1)水化迅速，凝結(jié)較快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝；2)早期強(qiáng)度較高，但絕對(duì)值不高，其強(qiáng)度3d之內(nèi)大部分發(fā)揮出來(lái)，以后幾乎不增長(zhǎng)，甚至倒縮；3)水化熱高；4)干縮變形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸鹽性能差。礦物特性

鐵鋁酸四鈣代表的是一系列連續(xù)的鐵相固溶體。通常固溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，又稱(chēng)才利特（Celite）或C礦。

在反光鏡下其反射能力強(qiáng)，呈亮白色，并填充在A礦與B礦之間，也稱(chēng)白色中間相。

（4）鐵鋁酸四鈣（C4AF）(10~18%)水化特性

1）水化速度在早期介于C3A與C3S之間，但隨后的發(fā)展不如C3S；

2)早期強(qiáng)度類(lèi)似于C3A，而后期還能不斷增

長(zhǎng)，類(lèi)似于C2S；

3)水化熱較C3A低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好?！舨Ａw

形成部分熔融液相被快速冷卻來(lái)不及結(jié)晶而成為過(guò)冷凝體

主要成分Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R2O

含量取決于液相量及冷卻條件

性能不及晶體穩(wěn)定，水化熱較大；可改善熟料性能與易磨性。

◆游離氧化鈣（f-CaO）

定義是指熟料中沒(méi)有以化合狀態(tài)存在而是以游離狀態(tài)存在的氧化鈣。

特征

游離氧化鈣在偏光顯微鏡下為無(wú)色圓形顆粒，有明顯解理。在反光鏡下用蒸溜水浸蝕后呈彩虹色。

游離氧化鈣的種類(lèi)及其對(duì)安定性的影響

種類(lèi)產(chǎn)生原因特點(diǎn)對(duì)水泥安定的影響欠燒f-CaO熟料煅燒過(guò)程中因欠燒、漏生，在1100～1200℃低溫下形成結(jié)構(gòu)疏松多孔不大一次f-CaO因配料不當(dāng)、生料過(guò)粗或煅燒不良，尚未與S、A、F反應(yīng)而殘留的CaO呈“死燒狀態(tài)”，結(jié)構(gòu)致密大

二次f-CaO熟料慢冷或還原氣氛下，C3S分解而形成的經(jīng)過(guò)高溫，水化較慢較大一次f-CaO結(jié)構(gòu)致密，水化很慢，通常3天后才明顯，而且水化后生成氫氧化鈣，體積增加97.9%，因此，會(huì)造成水泥硬化后其內(nèi)部的不均勻局部膨脹，使已硬化的水泥石開(kāi)裂。因此，熟料中隨f-CaO含量的增加，首先是抗折強(qiáng)度下降，進(jìn)而引起3天以后強(qiáng)度倒縮，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起水泥安定性不良。◆方鎂石（MgO）

指游離狀態(tài)的氧化鎂晶體。

產(chǎn)生一部分氧化鎂存在于玻璃體中，一部分結(jié)晶呈游離狀態(tài)。當(dāng)熟料快冷時(shí)，結(jié)晶細(xì)小，慢冷時(shí)晶體發(fā)育較大，結(jié)構(gòu)致密。

危害1)水反應(yīng)速度很慢，幾個(gè)月甚至幾年才明顯