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硅酸盐水泥熟料的组成

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。
C3A与水结合后,水化迅速,凝结硬化很快,如不加石 膏等缓凝剂,易使水泥急凝。它的早期强度较高,但后期 强度增长不多,甚至倒缩。它的水化热高,干缩变形大, 抗硫酸盐浸蚀、抗碱性都较差。它的脆性也大,耐磨性差。 C3A中也可固溶少量SiO2、Fe2O3、MgO等氧化物。
② 贝利特中的钙离子具有不规则配位,使其具有较高的活性。 ③ 在贝利特结构中的杂志和稳定剂的存在也提高了其结构活性。
3.3.3中间相
填充在阿利特、贝利特之间的物质通称为中间相, 它包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体、含碱化 合物、游离氧化钙及方镁石等。
铝酸钙(C3A、C12A7 、 C12A7·CaF2、C4A3Ŝ) C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶
铁相固溶体(C2F-C8A3F ) C4AF实际是C2F-C8A3连续固溶体,在一般的硅酸盐水
泥熟料中,这种连续固溶体的化学成分接近于C4AF,简称 C 矿;矿物中也溶有少最MgO、SiO2等氧化物。C 矿在反 射光下呈白色,故又被称为白色中间相。
C4AF水化硬化速度较快,因而早期强度较高,仅次于 C3A。与C3A不同的是它的后期强度也较高,类似C2S。它 的水化热低,干缩变形小,耐磨,抗冲击,抗硫酸盐浸蚀 能力强。据研究发现:铁相固溶体的水化速率与其中的铝 的含量有直接关系,其含量越高,水化越快。
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其它: 游离氧化钙:f-CaO
~95%
方镁石:(即结晶氧化镁)
熔剂矿物
玻璃体:
3.2 硅酸盐水泥熟料的矿物组成
在硅酸盐水泥熟料中,氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁 并不是以单独的氧化物存在,而是经高温燃烧后,以两种或 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,在硅酸盐水泥熟料中主要形成四种矿物;
种现象在通风不良、液相量较少、还原气氛较浓、冷
却较慢的立窑生产中较为多见。在烧成温度较高、冷 却较快的熟料中,由于C2S中固熔进少量Al2O3、 Fe2O3、MgO等,通常都可保留β型。这种β-C2S被称 为贝利特,简称B 矿。
贝利特的结构特征
① 贝利特是在高温下存在的介稳的高温型矿物,其结构具有热力 学的不稳定性。
误差较小,但含量太低则不易测准。
3. 红外光谱分析
硅酸盐水泥熟料矿物的结构
主要矿物组成:
硅酸三钙:3CaO·SiO2 硅酸二钙:2CaO·SiO2
(C3S) (C2S)
硅酸盐矿物~75%
铝酸三钙: 3CaO·Al2O3 (C3A) 铁铝酸四钙:4CaO·Al2O3 ·Fe2O3 (C4AF) ~22%
熟 料 中 C3S 不 纯 , 总 是 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 下为黑色多角形颗粒,又称阿利特 (Alite),简称A矿。
C3S加水调和后,凝结时间正常,水化较快, 早期强度高,强度增进率较大。其28 天强度、一 年强度是四种矿物中最高的。它的体积干缩性也 较小,抗冻性较好。但它的水化热较高,抗水性 较差,抗硫酸盐腐蚀能力也较差。另外,由于在 锻烧过程中,C3S形成需要较高的烧成温度和较 长的烧成时间,这给熟料的锻烧操作带来了困难。 因此,在实际生产中不能不切实际地追求C3S的 数量,否则将导致有害成分f-CaO增多,反而降 低熟料质量。
C2S与水作用时,水化速度较慢.早期强度较低, 但28 天以后强度仍能较快增长,一年后可接近场C3S。 它的水化热低,体积干缩性小,抗水性和抗硫酸盐浸 蚀能力较强。它的形成温度一般较低,C2S在1450 ℃ 以下易发生多种晶型转变,尤其在低于500 ℃ 时,由 β-C2S 转变为密度更小、活性很低的γ-C2S时,体积膨 胀10 % ,导致熟料粉化,且使熟料强度大大降低。这
硅酸三钙的结构特征
① 硅酸三钙是在常温下存在的介稳的高温型矿物。其结构是热力学不 稳定的。
② 在硅酸三钙结构中,进入了Al3+与Mg2+离子并形成固溶体,固溶程 度越高,活性越大。比如在C54S16MA结构中,由于Al3+离子取代 Si4+离子,同时为了补偿静电而引入Mg2+,因而引起了硅酸三钙的 变形,提高了其活性。
③ 在硅酸三钙结构中,钙离子的配位数是6,比正常的配位数低,并且 处于不规则状态,因而使钙离子具有较高的活性。
3.3.2硅酸二钙(C2S )
熟料中硅酸二钙通常固溶有少量氧化物如 Al2O3、Fe2O3、MgO、R 2O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。
使用萤石或萤石加石膏作矿化剂的硅酸盐水泥熟料中,还 有氟铝酸钙(C11A7·CaF2)、硫铝酸钙(3CA·CaSO4,简写 为C4A3Ŝ)等。
3.3 硅酸盐水泥熟料矿物性质
3.3.1硅酸三钙(C3S ) 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。
3.1 硅酸盐水泥熟料的化学组成
熟料矿物组成的测定
1. 岩相分析
基于在显微镜下测出单位面积中各矿物所占的百分率,再乘以相 应矿物的密度,得到各矿物的含量。
测定结果比较符合实际情况,但当矿物晶体较小时,可能因重叠 而产生误差。
2. X射线分析
基于熟料中各矿物的特征峰强度与单矿物特征峰强度之比以求得 其含量。
硅酸三钙 3CaO·SiO2,可简写为C3S,38-55%; 硅酸二钙 2CaO·SiO2,可简写为C2S,20-33% 铝酸三钙 3CaO·Al2O3:可简写为C3A: 4-15% 铁相固溶体 通常以铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3代替, 可简写为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f-MgO)、合碱矿物以及玻璃体等。
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、R 2O 含量 取决于液相量及冷却条件,一般2%~22% 性能 不及晶体稳定,水化热较大;可改善熟
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