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% Al2O3 4%~ 7% Fe2O3 2.5%~6% 其它氧化物：MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等
＞95%
＜5%
缩写符号：
C a O －C M gO － M P2O5－P
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。
1.铝酸三钙 （C3A+C12A7） ◇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 ◇水化特性 ·水化迅速，放热量大，凝结较快； ·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； ·干缩变形大，抗硫酸盐性能差。
• 思考题： 1.简述各熟料矿物的水化特性。 2.简要说明熔剂矿物对熟料煅烧和质量的影 响。 3.熟料中的游离氧化钙、方镁石是怎样产生 的？它的存在对建筑物有什么不良影响？ 在生产中采取哪些措施可以防止它的发生?
§3.1 熟料的矿物组成
主要矿物组成：
硅酸三钙：3CaO· SiO2 (C3S) 硅酸盐矿物~75% 硅酸二钙：2CaO· SiO2 (C2S) ~95% 铝酸三钙： 3CaO· Al2O3 (C3A) ~22% 铁铝酸四钙：4CaO·Al2O3 · Fe2O3 (C4AF)
3.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、少量MgO和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
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
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
·水化反应慢，28d水化20%，凝结硬化慢； ·早期强度低， 28d后强度较快增长，一年 后赶超A矿。 ·水化热小；抗水性好；抗蚀性好。 ·易磨性差。
三.中间相
45～65 38～60 53 54 57
15～32 20～33 24 20 20
4～11 4～7 8 7 8
10～18 13～20 10 14 10
一、硅酸三钙（～50%，高的达60%）
1.存在形式（矿物特性）： · 纯C 3S T=2065～1250℃内稳定； T> 2065 ℃不一致熔融为CaO与液相 T＜ 1250℃ C3S C2S+CaO
二、硅酸二钙（20%）
1.存在形式 ·多晶转变： α -C2S α‘- C2S
β - C 2S
＜500℃
γ- C2S
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。
◇游离氧化钙产生原因： ·配料不当，生料过粗或煅烧不良
·熟料慢冷或在还原气氛下C3S分解， ·熟料中的碱等取代C3S 、C2S、 C3A中的CaO，形成二
次游离氧化钙。
◇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。 ◇控制：回转窑熟料﹤ 1.0 %，立窑﹤2.8 %。
SiO2－S N aO － N CO2－C
Al2O3－A FeO3－F K 2O － K TiO2－T SO3－S H 2O － H
本章内容
1. 熟料的矿物组成；
2. 熟料的率值；
3. 熟料矿物组成的计算。
• 第2次课：理论课 • 主要教学内容：§3.1 熟料的矿物组成 • 重点：1.熟料各矿物的存在形式、和水化特性。 • 教学目的要求 １.掌握硅酸盐水泥熟料的化学组成与矿物组 成； ２.了解熟料各矿物的存在形式；掌握熟料各 矿物的水化特性。 教学方法与手段： 讲授 板书与多媒体相结合
2.铁相固溶体（C4AF）
◇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。
◇水化特性： ·水化速度早期介于C3A、C3S间，后期的发展不C3S； ·早期强度似C3A，后期能增长，似C2S ·水化热较C3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。
（反应慢，常温下C3S呈介稳状态）
· 熟料中C3S并不以纯的形式存在，而是形成固溶 体，称阿利特或A矿
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
· 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。 · 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%。 · 水化热较高；抗水性较差。 · 易磨性好，干缩变形小。
少量： 游离氧化钙f-CaO、方镁石
含碱矿物
玻璃体
熔剂矿物
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。
熟料矿物含量范围（%）
熟料类别 C3 S C2 S C3 A C4AF
回转窑熟料 立窑熟料 新型干法窑熟料 国内重点企业熟料 国外水泥企业熟料
2.方镁石（结晶MgO）
指游离状态的氧化镁晶体。
四种矿物性能比较
四.游离氧化钙与方镁石（MgO）
1.游离氧化钙（f-CaO）
◇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），又称游离石形颗粒，有 明显解理。在反光镜下用蒸溜水浸蚀后呈彩虹色。