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

不是以單獨的氧化物存在，而是以兩種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)小：30~60μm二、熟料的礦物組成及特性（1）硅酸二鈣2CaO·SiO2

簡寫C2S（2）硅酸三鈣3CaO·SiO2

簡寫C3S（3）鋁酸三鈣3CaO·Al2O3

簡寫C3A（4）鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3

簡寫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，又稱阿利特（Alite），簡稱A礦。水化特性1）凝結(jié)時間正常，水化較快，水化反應(yīng)主要在28d以內(nèi)進(jìn)行，約經(jīng)一年后水化過程基本結(jié)束。2）早期強度高，強度的絕對值和增進(jìn)率較大。28d強度可達(dá)到一年強度的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個氧離子集中在一側(cè)，另一側(cè)只有一個，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，稱貝利特（Belite），簡稱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rB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，伴隨著體積膨脹10%，結(jié)果是熟料崩潰，生產(chǎn)中稱之為粉化。

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γ→β型轉(zhuǎn)變溫度而保留下來。實際生產(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）早期強度低，但28d后強度仍能較快增長，一年后其強度可趕超阿利特；

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)早期強度較高，但絕對值不高，其強度3d之內(nèi)大部分發(fā)揮出來，以后幾乎不增長，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，又稱才利特（Celite）或C礦。

在反光鏡下其反射能力強，呈亮白色，并填充在A礦與B礦之間，也稱白色中間相。

（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)早期強度類似于C3A，而后期還能不斷增

長，類似于C2S；

3)水化熱較C3A低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好。◆玻璃體

形成部分熔融液相被快速冷卻來不及結(jié)晶而成為過冷凝體

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。

游離氧化鈣的種類及其對安定性的影響

種類產(chǎn)生原因特點對水泥安定的影響欠燒f-CaO熟料煅燒過程中因欠燒、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裂。因此，熟料中隨f-CaO含量的增加，首先是抗折強度下降，進(jìn)而引起3天以后強度倒縮，嚴(yán)重時會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，結(jié)晶細(xì)小，慢冷時晶體發(fā)育較大，結(jié)構(gòu)致密。

危害1)水反應(yīng)速度很慢，幾個月甚至幾年才明顯