胶凝材料学读书报告

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1、绪 论胶凝材料是指凡能在物理、化学作用下，从具有可塑性的浆体逐渐变成巩固石状体的过程中，能将物料胶结为整体并具有一定机械强度的物质。 胶凝材料分为无机和有机两大类。各种树脂和沥青等属于有机胶凝材料，无机胶凝材料按其硬化条件，又可分为水硬性和非水硬性两种。水硬性胶凝材料在拌水后即能在空气中硬化，又能在水中硬化并具有强度，通常称为水泥。如硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥等。非水硬性胶凝材料不能在水中硬化，但能在空气中或其他条件下硬化。只能在空气中硬化的胶凝材料，成为气硬性胶凝材料。如石灰、石膏、镁质胶凝材料等。胶凝材料学研究的主要内容包括以下几个方面：1胶凝材料的组分、结构与胶凝性能的关系；2

2、胶凝材料水化硬化以及结构形成过程的规律；3胶凝材料硬化体的组成、结构与工程性质的关系；4制备具有指定性能与结构的胶凝材料及其制品的技术途径。第一章 石 膏石膏是一种应用历史悠久的材料。由于石膏主要是由单一的硫酸钙组成，随着脱水温度和条件的不同，其结晶结构又存在着多种形态，而脱水石膏的水化物又均为二水石膏晶体，所以它们在晶态胶凝体系中是具有代表性的。因此，无论是从应用或理论角度，许多科学技术工作者都对石膏进行了大量的研究。第一节 石膏胶凝材料的原料一、天然二水石膏天然二水石膏又称生石膏、软石膏或简称石膏。分子式为CaSO42H2O 。化学组成的理论质量为CaO32.57%，SO346.50%，H

3、2O20.93%。常含粘土、细砂等杂质。二水石膏属单斜晶系，其晶面发育好，解体完全，在显微镜下常见菱形薄板桩、柱板状或针状晶体。但其晶形常因微量杂质、溶液的性质、pH值、温度等的影响而变化。无论何种晶系二水石膏，其折射率是一定的，Ng；Np=1.520。纯天然二水石膏呈白色或无色透明。/cm3，常温下在水中的溶解度按CaSO4 计为/L。二、天然硬石膏天然硬石膏主要由无水硫酸钙CaSO4组成，又名无水石膏。属正交晶系，硬石膏通常在水作用下变成二水石膏。3.0 g/cm3。 三、工业副产石膏随着化学工业的开展，某些化学工业生产过程中同时产生以硫酸钙为主要成分的工业废渣即为工业副产石膏。（一） 磷

4、石膏 磷石膏是合成洗衣粉厂、磷肥厂等制造磷酸时的废渣，它是用磷灰石或含氟磷灰石和硫酸反响而得的产物之一。（二） 氟石膏氟石膏是制取氢氟酸时所产生的废渣。萤石粉CaF2和硫酸H2SO4按一定比例配合经加热产生的。新生氟石膏在堆放过程中能缓慢水化生成二水石膏。由于氟石膏一般无放射性污染，因此可直接作为原料资源利用，使用效果较好。（三） 排烟脱硫石膏FGD排烟脱硫石膏是利用火力发电站、钢铁厂、冶炼厂以及各种化工厂等在燃烧煤或重油过程中排放的大量SO2废气经脱硫装置或采用隔离预洗涤循环法处理后所得到的副产品。排烟脱硫石膏的主要成分为二水硫酸钙，其纯度可达90以上。（四） 其他副产石膏在化工过程为了中和

5、过多的硫酸而参加含钙的物质时，也会形成以石膏为主要成分的废渣。第二节 石膏的相组成及其形成条件与机理一、 石膏及其脱水作用目前，在CaSO4H2O系统中一般公认的石膏相有五种形态、七个变种。它们是：二水石膏CaSO42H2O；型与型半水石膏、 CaSO4 H2O；与型硬石膏、 CaSO4；型硬石膏CaSO4；型硬石膏CaSO4。除此，有一些研究者还发现在上述变种之间还存在一些中间相。半水石膏有型与型两个变种。当二水石膏在加压水蒸气条件下，或在酸和盐的溶液中加热时，可以形成型半水石膏。如果二水石膏的脱水过程是在枯燥环境中进行，那么可以形成型半水石膏。型硬石膏也称为可溶性无水石膏。也存在型与型两个

6、变种，它们分别由型与型半水石膏加热脱水而成。如果二水石膏脱水时，水蒸气分压过低，二水石膏也可以不经过半水石膏直接转变为型硬石膏。型硬石膏是难溶的或不溶的无水石膏，它是二水石膏、半水石膏和型硬石膏经高温脱水后在常温下稳定的最终产物。型硬石膏只有在温度高于1180时才能存在，如果低于此温度，它会转化为型硬石膏。所以型硬石膏在常温下是不存在的。二、 石膏的脱水转变及脱水石膏的形成机理石膏胶凝材料的制备过程主要是二水石膏加热脱水转变为不同脱水石膏的过程。CaSO4 H2OCaSO4 型硬石膏 型硬石膏二水石膏 45 107 400 在枯燥空气条件下 1180CaSO4 H2O CaSO4 97 100

7、 177 在加压水蒸气条件下 脱水石膏的形成机理有：1、 型半水石膏建筑石膏的形成机理目前有两种说法：一种是一次生成机理，即二水石膏加热后直接形成半水石膏；另一种是二次生成机理，即二水石膏先直接脱水形成硬石膏，再立即吸附脱出的水分子转变为型半水石膏。2、 型半水石膏的形成机理及制备方法一般认为，它是在加压水蒸气条件下由溶解析晶过程形成。制备方法：加压水蒸气法、水溶液法。3、 其他脱水相的形成 石膏继续脱水，那么形成相应的型硬石膏。关于可溶无水石膏CaSO4向难溶的型无水石膏的转变机理，Ball1978进行过研究，他认为首先是在型硬石膏晶体中形成型石膏的晶芽，随后按扩散规律长大。型硬石膏向型硬石

8、膏的转变是可逆的，它们的机制还不清楚。三、 石膏相的结构特征及其特性1、二水石膏二水石膏是由Ca2+和SO42-组成的离子结合层与水分子层交替形成的一种层状结构。在离子结合层内部是由正、负离子的相互作用而产生的结合力；在水分子层内部，那么是由偶极子与偶极子之间的相互作用而产生的结合力；水分子层与离子结合层之间，那么是由离子与偶极子的相互作用而产生的结合力。因此，在自然状态下，二水石膏的结构是稳定的，但在加热过程中，由于水分子层以及分子层与离子层之间的结合力较弱，水分子易于脱出而使结构转变成为各种脱水相。2、半水石膏的结构与特性型和型半水石膏在微观结构上没有本质的差异。在这里要指出的是，和型半水

9、石膏的宏观性质相差很大。它们的差异主要有以下几点：（1） 在结晶形态上的差异。型半水石膏是致密的、完整的、粗大的原生颗粒，而型半水石膏那么是片状的、不规那么的，由细小的单个晶粒组成的次生颗粒。（2） 在晶粒分散度方面的差异。型半水石膏的分散度要比型半水石膏大得多。（3） 在水化热方面的差异。（4） 在差热分析方面的差异。（5） 在X射线衍射谱方面的差异。型与型半水石膏在宏观性能上的差异，主要是由于亚微观上即晶粒的型态、大小以及分散度等方面的差异。型半水石膏是结晶度较差，分散度较大的片状微粒晶体；而型半水石膏那么是结晶比拟完整，分散度比拟低的粗晶体。因此前者的水化速度快、水化热高、需水量大、硬化

10、体的强度低，而后者那么与之相反。3、型硬石膏型硬石膏水化时要经过半水石膏阶段再形成二水石膏，而其水化速度比半水石膏快，在潮湿空气中，型硬石膏可以吸湿转化为半水石膏。4、 型硬石膏型硬石膏属于斜方晶系,其晶胞尺寸为、。5、 型硬石膏型硬石膏是在温度为1180C时由型硬石膏转变成的。也只有高于这个温度它才是稳定的。第三节 石膏脱水相的水化过程与机理一、石膏脱水相的水化动力学特征半水石膏加水后立即溶解，并在溶液中发生水化反响，数分钟后反响加快，放热量增大并出现了放热顶峰，约1h水化反响根本结束；型无水石膏与水混合时即发生强烈的水化反响，水化放热峰形锋利，随着水化的进一步开展，又产生第二个较缓慢的放热

11、过程；型无水石膏的结构致密，水化很慢，因此放热量极小。二、半水石膏的水化过程与机理半水石膏加水后进行的化学反响可用下式表示：CaSO4 H2O+1 H2O = CaSO42H2O SO3半水石膏的水化机理主要有两个理论：一是溶解析晶溶解沉淀理论；另一个是局部化学反响理论。而前者目前得到了比拟普遍的成认，该理论认为：半水石膏与水拌和后，首先是半水石膏在水溶液中的溶解，因为半水石膏的饱和溶解度对于二水石膏的平衡溶解度来说是高度过饱和的，所以在半水石膏的溶液中二水石膏的晶核会自发地形成和长大。由于二水石膏的析出，破坏了原有半水石膏溶解的平衡状态，这时半水石膏会进一步溶解，以补偿二水石膏析晶而在液相中

12、减少的硫酸钙含量。如此不断进行的半水石膏的溶解和二水石膏的析晶，直到半水石膏完全水化为止。根据溶解析晶理论，我们可以认为，影响水化物晶体成核和生长的一个最重要的因素是液相的过饱和度，当温度一定时，溶液的过饱和度可以用溶液的浓度及新相的饱和浓度之比来衡量。石膏浆体的过饱和度的量度是可以用半水石膏的溶解度与该条件下二水石膏的平衡溶解度之比来表示。三、影响半水石膏水化过程的主要因素主要因素有：石膏的煅烧温度、粉磨细度、结晶型态、杂质情况以及水化条件等。如果其他条件相同，型半水石膏的水化速度大于型半水石膏的水化速度。在常温下型半水石膏到达完全水化的时间为712min，而型半水石膏到达完全水化的时间为1

13、720minm。四、硬石膏的水化化学纯无水硫酸钙无水石膏单独水化是非常慢的，但参加1的纯明矾作活化剂，其水化速度大大加快，因为活化剂先与硬石膏生成不稳定的复盐，在分解生成二水石膏，并反复不断通过中间水化物复盐转变成二水石膏。硬石膏在活化剂的作用下，水化硬化能力增强，凝结时间缩短，强度提高。根据活化剂性能的不同，分为：硫酸盐活化剂和碱性活化剂。第四节 石膏浆体的硬化及其强度开展过程石膏胶凝材料在水化过程中，仅形成水化产物，浆体并不一定能形成具有强度的人造石，而只有当水化物结晶互相连生形成结晶结构网时，才能硬化并形成具有强度的人造石。石膏浆体结晶结构网的形成与破坏受液相的过饱和度影响，它影响晶核形

14、成的速度和数量以及晶体生长和连生的条件；同时也决定着晶体结晶应力的大小。在生产工艺中，控制与此有关的主要因素是：胶凝材料的性质与用量、原始胶凝材料的分散度、工艺温度、水固比与溶液的介质条件等。第五节 石膏硬化浆体的结构与性质一、石膏硬化浆体的结构半水石膏的硬化体，主要是由水化新身成物二水石膏结晶体彼此交叉连生而形成的多孔的网状结构。石膏硬化浆体中的网状结构按粒子之间相互作用力的性质分为：一类是粒子间以范德华分子力的相互作用形成的凝聚结构；另一类是粒子之间通过结晶接触点以化学键相互作用而形成的结晶结构。石膏硬化浆体的性质，主要决定于以下结构特征：1.水化新生成物晶粒之间相互作用力的性质；2.水化

15、新生成物结晶粒子之间结晶接触点的数量与性质；3.硬化浆体中孔隙的数量以及孔径大小的分布规律。二、石膏硬化浆体的强度与耐水性 石膏硬化浆体强度的结构因素不仅与水化产物二水石膏的单晶体有关，而且和结晶接触点的性质和数量有关，而结晶接触点的性质和数量主要与过饱和度有关，控制适当的过饱和度，可以提高强度。同时，与空隙率及孔分布特性有关。目前0.3。提高抗水性的主要措施：保证石膏硬化浆体结晶结构的形成；在保证一定强度的前提下，减少接触点的数量；保证石膏浆体有较高的密实度。第六节 建筑石膏及高强石膏的生产和质量指标建筑石膏是二水石膏在一定的温度下加热脱水，并磨细制成的以半水石膏为主要组成的气硬性胶凝材料。

16、高强石膏是二水石膏在加压蒸汽热处理条件下，形成半水石膏经枯燥磨细制成的气硬性胶凝材料。新制备的建筑石膏，应经过储存才能使用，这一工序称为陈化。陈化的本质是使熟石膏的品质均一化。生产建筑石膏，主要工序有石膏矿石的破碎、粉磨及煅烧。 第七节 石膏材料的应用石膏制品已得到迅速开展，其主要原因是它具有质轻、强度较高、防火、有一定的隔音绝热性能、尺寸稳定、加工性能好、装饰美观、原料广泛、加工设备简单、燃料消耗低等优点。石膏板是以半水石膏为主要原料制成的一种轻质板材，是一种比拟理想的内墙材料。目前我国生产较多的石膏板主要有三类：（1） 纸面石膏板，2纤维石膏板，3石膏空心条板。第二章 石 灰第一节 概 述

17、石灰是是人类使用较早的无机胶凝材料之一，是将以碳酸钙为主要成分的原料如石灰石等经适当的煅烧，排出二氧化碳CO2后得到的成品。其主要成分是氧化钙CaO。 按使用性质的不同，将石灰分为气硬性石灰和水硬性石灰，我国目前使用的石灰大多数是气硬性石灰。按成品加工方法不同，将石灰分为：块状生石灰、生石灰粉、消石灰粉和石灰浆。石灰的消化速度是指在一定条件下，从生石灰从和水开始混合，到达最高温度所需的时间。按消化速度的快慢，生石灰可以分为：快速消化石灰、中速消化石灰和慢速消化石灰。第二节 石灰的原料制造石灰的原料是含碳酸钙为主的天然岩石，即石灰石等。在自然界中，有两种碳酸钙矿物，即方解石和文石。常用的石灰原料

18、有致密石灰石、大理石、鲕状石灰石、贝壳石灰石、白垩。第三节 石灰石的煅烧及石灰的结构特征一、碳酸钙的分解反响和设备石灰是石灰石在煅烧过程中，由碳酸钙分解而成。其反响式如下：CaCO3 + 178kJ/mol =CaO + CO2实际上，由于煅烧后石灰的体积比原来石灰石的体积一般只缩小10%15%，故石灰具有多孔结构。煅烧石灰石的窑有很多种类型，如土窑、轮窑、立窑、回转窑以及沸腾窑和烧结机等。二、碳酸钙的分解温度石灰石的致密程度、块料大小及杂质的含量，对煅烧温度有较大影响。石灰石越致密，那么其煅烧温度越高；小块度的石灰石比大块度的石灰石煅烧得快。一般来说，石灰石的煅烧温度波动在10001200之

19、间或者更高一些，通常把898作为碳酸钙的分解温度，在硅酸盐制品中，还需要根据对石灰消化性能的要求，对其煅烧温度作必要的调整。三、氧化钙的活性与结构的关系DR格拉森对煅烧石灰的研究说明，新制备的石灰的活性即与水反响的能力，主要是由两个因素决定的：1内比外表积；2晶格变形程度。形成CaO所用原材料的结构、煅烧温度、煅烧时间及煅烧时环境的状态对其活性有巨大的影响。第四节 石灰的水化反响一、石灰的水化反响过程及影响因素石灰与水作用后，迅速发生化学反响而生成氢氧化钙的过程，即石灰的水化反响，亦称石灰的“消化或“熟化。其反响式如下：CaO + H2O =Ca(OH)2影响石灰水化反响能力的因素很多，如：煅

20、烧温度、水化温度以及掺入外加剂等。1、煅烧条件对石灰水化反响能力的影响主要表现在CaO的内比外表积和晶粒大小上，含有一定量欠烧的石灰，往往是在较低温度下煅烧的，具有较大的内比外表积，CaO晶粒较小，其水化反响能力就大。相反，含有一定量过烧的石灰，往往是在较高温度下煅烧的，具有较小的内比外表积，CaO晶粒较大，其水化反响能力就小。2、水化温度对石灰水化反响能力的影响 石灰水化反响速度随着水化温度的提高而显著增加。在0100的范围，温度每升高10，其消化速度增加1倍。3、外加剂对石灰水化反响能力的影响 通常，当某种外加剂和石灰互相作用时，生成比Ca(OH)2易溶的化合物，这种外加剂就能加速石灰的消

21、化，同时它还有助于消除CaO颗粒周围的局部过饱和现象，从而进一步加速石灰的水化反响，例如氯盐NaCl、CaCl2 ；反之，某种外加剂和石灰相互作用时，生成比Ca(OH)2难溶的化合物，这种外加剂就能延缓石灰的消化，因为难溶的化合物沉淀在CaO颗粒的外表上，从而阻碍CaO和水的相互作用，例如磷酸盐、草酸盐、硫酸盐和碳酸盐。二、石灰的水化特点 一水化热高 二需水量大 要使CaO完全转变为Ca(OH)2，需参加70%的水，才可得到十分枯燥、体积疏松的消石灰粉。三体积膨胀 石灰和水进行化学反响时，会产生化学减缩。 体积显著增大的原因：1水化过程中物质的转移，2孔隙体积增加。 控制石灰消化时体积变化的一

22、些主要方法有：1、提高石灰的细度；2、改变水灰比，水灰比增大，石灰在其水化期的膨胀值减少；3、降低消化时介质温度；4、掺外加剂石膏 石膏抑制石灰浆体体积膨胀的原因，一方面是由于它是一种石灰水化抑制剂，可以延缓石灰的水化速率，从而使石灰水化速率与水化产物转移速率相适应；另一方面，由于石膏的存在，压缩了石灰水化时吸附水扩散层的厚度，从而减少了孔隙体积增量。第五节 石灰在水作用下的分散与浆体的结构形成过程一、石灰在水作用下的溶解与分散石灰粒子在水作用下的吸附分散和化学分散的过程中，明显地存在以下几个特点：( 1 )由于石灰粒子的分散过程是一个放热过程，因此在此过程中呈现出强烈的放热特性，温度快速上升

23、，此时如果不及时引走热量，就会造成物料沸腾，从而形成粉状的消石灰。( 2 )由于吸附分散和化学分散的结果，形成大量胶体尺寸的新生成物，因而固相的比外表积急剧增大，标准磨细度的石灰，其比外表积一般为0.2 / g 系用透气法测定，而消石灰的比外表积达1030m2/g ，比外表积几乎增大一百倍。( 3 )固相体积明显增大。( 4 )石灰粒子分散后，形成一个胶核，早固体胶核周围吸附了一层Ca2和反离子OH- 构成吸附层，最外面浓集了一群OH一构成反离子扩散层这层离子是水合的，它们保有很大一局部水。这样，与石灰拌和的水，一局部与CaO 结合生成Ca(OH)2外，另一局部就进入扩散层，从而使石灰浆体迅速

24、稠化并失去流动性。当磨细生石灰同水拌和后，在其颗粒外表上立即开始水化生成氢氧化钙，由于反响产物能够溶解于水，所以立即进入溶液并离解成离子状态，由于石灰表层的最初水化产物进入到溶液内，石灰粒子的新外表层就露出来，它继续和水发生化学反响，反响的产物再进行溶解，此过程一直进行到液体变成饱和溶液为止，当溶液到达饱和后，水对未消化石灰的作用并未停止。第六节 石灰浆体的硬化石灰浆体在空气中由于逐渐结晶和碳化作用而使其硬化并具有强度。一、 结晶与枯燥附加强度二、 碳酸化石灰从水化到凝结、硬化继而碳酸化，这就完成了一个转变循环，从而得到原始产物碳酸钙。它在自然条件下具有较大的稳定性，因此，石灰浆体在碳酸化后获

25、得最终强度，这个强度可以称为碳酸化强度。石灰碳酸化反响的速率主要取决于环境中CO2的浓度；溶解石灰的浓度及石灰溶液和空气接触面积的大小。第七节 石灰的应用石灰最常见的用途如下：（一） 石灰乳和石灰砂浆1、 砌筑砂浆2、 抹灰砂浆（二） 三合土和灰土（三） 配制无熟料水泥及碳酸盐制品第四章 硅酸盐水泥水泥是加水后能拌和成塑性浆体，可胶结砂石等适当材料，并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。水泥按矿物组成，可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥以及少熟料或无熟料水泥等。按其用途和性能分为通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类。硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、05%石灰

26、石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。P：不掺混合材料的硅酸盐水泥。P：掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的硅酸盐水泥。PO：掺入6%15%混合材料的硅酸盐水泥。硅酸盐水泥是一类应用非常广泛的水泥，其主要技术要求包括不溶物、氧化镁、三氧化硫、烧矢量、细度、凝结时间、安定性、碱、标号及强度。第一节 硅酸盐水泥的生产过程与方法硅酸盐水泥的生产技术概括起来，叫做两磨一烧，即1生料的配制与磨细；2将生料经煅烧使之局部熔融形成熟料；3将熟料与适量石膏共同磨细成为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥熟料组成的范围：SiO2Al2O3CaOMgOC3SC2SC3AFe2O3C4AF2024

27、4762685446218305121018生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质原料和粘土质原料两类。水泥的生产方法有干法和湿法两种。煅烧水泥熟料的窑型主要有：回转窑和立窑。第二节 硅酸盐水泥熟料矿物形成的物理化学过程生料的煅烧过程可分为几个阶段：1生料的枯燥与脱水；2碳酸钙分解；3固相反响；4液相的形成与熟料的烧结；5熟料的冷却。一、生料的枯燥和脱水生料中自由水的蒸发，称为枯燥。生料中黏土矿物的分解并放出其化合水，称为脱水。二、碳酸盐的分解碳酸盐的分解反响是可逆反响，受系统温度和CO2 分压的影响。固相反响在生料煅烧过程中，碳酸盐分解的组分和粘土分解的组分通过质点的相互扩散而进行的反响称为固相

28、反响。影响固相反响的因素主要有三个：1固相反响的温度；2粒子的细度和均匀性；3相互进行固相反响的物质状态。三、液相的形成与熟料的烧结仅通过固相反响形成C3S，温度需高达1600，为了降低C3S的形成温度，必须使熟料中出现液相。 液相出现的温度决定于熟料在加热过程中出现的最低共熔温度。而最低共熔温度决定于系统的组分。液相的数量与生料的组分，特别是与铝率IM有关，同时也决定于烧成温度。C3S的形成与液相的性质有关，特别是与液相的黏度有关，小的黏度有利于C3S的形成。而液相的黏度主要决定于温度和铝率。液相黏度随温度的提高而降低，随铝率的降低而减小。CaO与C2S在液相中的溶解速率主要决定于CaO粒子

29、的大小和所形成的C2S晶体的尺度，它们的粒子尺寸越小，溶解速率越大。同时也与其晶格缺陷的多少及晶格排列的无序化程度有关。四、熟料的冷却熟料的快速冷却可使高温下形成的液相来不及结晶而成玻璃相，同时也使C3S等矿物晶体的尺寸来不及长大而保持其细小均匀分布的状态，并且可以形成较多的微细裂缝。采用快速冷却，不仅使水泥熟料的使用性质，以及抗硫酸盐性能等变好，而且能改善熟料的工艺性质，特别使其易磨性变好。第三节 硅酸盐水泥熟料矿物的组成、结构及其与胶凝性能的关系一、硅酸盐水泥熟料矿物组成计算一水泥熟料中各氧化物的作用1氧化钙 其主要作用是与酸性氧化物结合生成C3S、C2S、C3A、C4AF等熟料矿物，其含

30、量直接影响C3S的含量，含量过少，那么C3S就少，过多，那么以游离状态存在，影响水泥的安定性。其含量一般为62%68%。2二氧化硅 其含量决定了水泥熟料中硅酸钙矿物的数量。当CaO含量一定时，SiO2的含量影响C2S与C3S的相对含量，SiO2含量较高，C3S的生成量较少。含量一般控制在20%24%。3氧化铝和氧化铁 与CaO作用生成C3A与C4AF，首先是CaO与Al2O3生成C3A，随后C3A与Fe2O3反响生成C4AF，只有当Fe2O3 与之作用完了，才有C3A的矿物存在。4氧化镁 含量过大时，以方镁石的形态存在，会引起水泥的安定性不良。其含量一般不超过5%。二硅酸盐水泥熟料的率值用以下

31、指标表示水泥熟料中各化学成分与矿物组成之间的关系。硅率：以SM或n表示。表示熟料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3含量之和的质量比值。铝率：又称铁率，用IM或p表示。是熟料中氧化铝与氧化铁含量的质量比。石灰饱和系数KH：为熟料中全部SiO2生成C3S和C2S所需的CaO含量与全部SiO2生成C3S所需CaO最大含量的比值。碱度N：是表示与一摩尔SiO2作用的CaO的摩尔数。二、硅酸盐水泥熟料矿物的结构(一)硅酸三钙硅酸三钙是硅酸盐水泥的主要矿物，其含量通常在50左右，它对水泥的性质有重要的影响。水泥中的硅酸三钙一般并不是以纯的C3S形式存在，而是含有氧化镁和氧化铝的固溶体。所以，一般称它为

32、阿利特Alite或简称A矿。其结构特征如下：1C3S是在常温下存在的介稳的高温型矿物。因而其结构是热力学不稳定的。2在C3S结构中，进入了Al3+ ,Mg2+并形成固溶体，固溶程度越高，活性越大。3在C3S的结构中，钙离子的配位数是6，比正常的配位数低，并且处于不规那么状态， 因而使钙离子具有较高的活性。4、在阿里特结构中存在大尺寸的“空穴，这可意味着氢氧根粒子直接进入晶格中，这一点便决定了它具有大多分水化速度。(二)硅酸二钙硅酸二钙含量一般为20左右，在水泥熟料烧成过程中形成的硅酸二钙，常常含有少量的杂质，如氧化铁、氧化钛等，所以一般称为贝利特Belite或简称B矿。C2S的结构特性如下：1

33、C2S是在常温下存在的介稳的高温型矿物。因而其结构是热力学不定的。2C2S中的钙离子具有不规那么配位，使其具有较高的活性。3在C2S结构中的杂质和稳定剂的存在，也提高了它得得结构活性。4在C2S结构中不具有象C3S结构中的那种大“空穴，这也是它的水化速度较慢的原因之一。三铝酸三钙C3A的结构特性如下：1C3A的晶体结构中，钙离子具有不规那么配位数，其中处于配位数为6的钙离子以及虽然配位数为12，但联系松散的钙离子，均有较大的活性。2C3A的晶体结构中，铝离子也具有两种配位情况，而且四面体AlO45-是变了形的，铝离子也具有较高的活性。3在C3A的晶体结构中具有较大的孔穴，OH离子很容易进入晶格

34、内部，因此C3A的水化速度较快。四铁铝酸四钙铁铝酸四钙也叫才利特或简称C矿，在透射光下，它为黄褐色或褐色的晶体。在水泥熟料中，C4AF常常是以铁铝酸盐固溶体的形式存在。C4AF才里特矿的结构特征在于：它是在高温时形成的一种固溶体，在铝原子取代铁原子时引起晶格稳定性降低。五玻璃相主要成分是Al2O3 ，Fe2O3，CaO以及少量的MgO,R2O。玻璃相的形成是由于熟料烧至局部熔融时局部液相在冷却时来不及析晶的结果。因此它是热力学不稳定的，所以也具有一定的活性。六游离氧化钙和氧化镁游离氧化钙和氧化镁是水泥熟料的有害成分。通常认为在煅烧温度下生成的游离氧化钙成死烧状态，水化速度很慢，在水泥水化硬化并

35、具有一定强度后，游离氧化钙才开始水化，产生体积膨胀，致使水泥石强度下降、开裂、甚至崩溃。熟料中游离氧化钙的含量超过一定数值，会造成水泥安定性不良。三、水泥熟料矿物具有胶凝能力的本质与条件1硅酸盐水泥熟料矿物的水化反响火性，决定于其结构的不稳定性；2在晶体结构中存在活性阳离子；3形成的水化物必须是稳定的；4形成的水化物要有足够的数量，它们之间要能够彼此连生、交叉，并且能够在整个水泥浆的空间形成连续的网状结构。第四节 硅酸盐水泥的水化反响及机理一、硅酸盐水泥熟料矿物的水化（一） 硅酸三钙的水化在常温下，C3S的水化可大致用以下方程表述：3CaOSiO2+nH2O xCaOSiO2yH2O3xCaO

36、H2根据C3S水化时的放热率随时间的变化关系，大体上可以把C3S水化过程分为五个阶段：1 诱导前期：加水后立即发生急剧反响，该阶段时间很短，在15min以内结束。2 诱导期：这一阶段反响极其缓慢，一般持续24h，是硅酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原因，初凝根本上相当于诱导期的结束。3 加速期：反响重新加快，反响速率随时间而增长，出现第二个放热峰，到达峰顶时本阶段即告结束48h，此时终凝已过，开始硬化。4 减速期：反响速率随时间下降的阶段约持续1224h，水化作用逐渐受扩散速率的控制。5 稳定期：反响速率很低，反响过程根本上趋于稳定，水化作用完全受扩散速率的控制。对于C3S水化的诱导期起讫的

37、原因，有很多的说法，主要有：1保护膜的假说；2半渗透膜假说；3延迟成核假说。C3S的水化动力学全过程受下述因素制约：1C3S外表的溶解或称之为C3S与液相之间的化学反响；2成核与晶体生长反响；3通过水化物层的扩散反响。二硅酸二钙的水化-C2S水化与C3S的差异是其水化速率特别慢，约为C3S的1/20左右，其水化反响速率主要由-C2S的外表溶解速率控制，提高C2S的结构活性，可以加快其水化速率。增加粉磨比外表积，可以明显增加贝利特的早期强度。低温煅烧的硫铝酸盐系列水泥中，贝利特的水化硬化速度大大加快，它不但提供水泥的后期强度，对早期强度也有促进作用。三C3A的水化C3A是水泥熟料的重要组成之一，

38、它对水泥的早期水化和浆体的流变性质起着重要作用。在硅酸盐水泥浆体中，熟料中的C3A实际上是在Ca(OH)2和有石膏存在的环境中水化的，C3A在Ca(OH)2饱和溶液中的水化反响可以表述为：C3A CH 12H= C4AH13在水泥粉磨时，参加适量的石膏以调整其凝结时间。在石膏、氧化钙同时存在的条件下，C3A虽然开始很快水化成C4AH13，但接着它会与石膏反响生成三硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石，以AFt表示。当浆体中的石膏被消耗完毕后，而水泥中还有未水化的C3A时，C3A的水化物C4AH13又能与钙矾石继续反响生成单硫型水化硫铝酸钙，以AFm表示。当石膏掺量极少，在所有的钙矾石都转化为单硫型水化

39、硫铝酸钙后，就有可能还有未水化的C3A剩余。在这种情况下，那么会形成C4AH12 和C4AH13的固溶体。石膏的掺量是决定C3A的水化速率，水化产物的类别及其数量的主要因素。石膏的溶解速率对水泥浆体的凝结时间也有重要影响。二、硅酸盐水泥的水化一硅酸盐水泥的水化过程简要的概括为如下三个阶段：钙矾石形成阶段；2、C3S水化阶段；3、结构形成与开展。二硅酸盐水泥的水化速率水泥的水化速率是指单位时间内水泥的水化程度或水化深度。而水化程度是指某一时刻水泥发生水化作用的量和完全水化的量的比值，以百分率表示。测定水化速率的方法有直接法和间接法。影响水泥水化速率的因素：1水泥熟料粒子的矿物组成与结构；2水泥粒

40、子的大小；3水泥的加水量；4水化时的温度；5参加的混合材以及外加剂的类型与数量等。1水泥熟料矿物的水化速率到28天龄期，各种矿物的水化速率按以下顺序减少：C3AC4AFC3SC2S1C3S最初反响较慢，但以后反响很快。2C3A开始反响很快，以后反响速度较慢。3C4AF开始反响比C3S快，以后变慢。3-C2S的水化速度是最慢的，后期稳步增长。水泥熟料中的四种矿物的水化速度与四种矿物单独水化的速率相比没有很大的差异。2温度对反响速率的影响提高温度对C2S的水化反响影响最大，而对C3A、C4AF影响最小。对C3S来说，温度的影响主要表现在水化的早期，对水化后期影响不大。3水泥细度对水泥水泥水化速率的

41、影响按照化学反响动力学的一般原理，在其他条件不变的情况下，反响物参与反响的外表积越大，其反响速率越快。水泥分散度越大，其早期水化速率越快。4水灰比对水化速率的影响水灰比不同，影响溶液中离子的浓度。水泥的水化速率随水灰比的增加而提高。第五节 水泥浆结构的形成过程与特性水泥拌水以后，立即形成水泥浆悬浮体，并且逐渐凝聚和硬化，这个过程就是水泥浆结构的形成过程。一、水泥浆体结构形成过程根据水泥浆体的塑性强度随时间而变化的试验结果，可以将其形成过程分为：1、无结构的悬浮状态；2、凝聚结构状态；3、凝聚结晶结构共存状态；4、结晶结构迅速开展状态。水泥与水拌和以后的早期阶段为水泥浆悬浮体。对于水泥浆溶液中的

42、固体粒子，有两种彼此相反的相互作用，一种是排斥作用，一种是吸引作用。如果离子之间的排斥力不能克服，那么离子之间彼此独立成为稳定的悬浮体。如果排斥力克服，那么离子在引力作用下彼此凝聚起来。二、水泥的需水性、泌水性和凝聚结构的关系水泥混凝土拌合时所参加的水量有两种作用：一是保证水泥水化过程的进行；二是使水泥混凝土混合料具有足够的流动性，以便于浇捣成型。 评价水泥的需水性的指标：对于水泥浆来说,其需水量为到达标准稠度时的用水量；而对砂浆、混凝土来说，那么是指到达成型工艺所要求的扩散度或坍落度等一定指标所需的用水量。 泌水过程是与浆体中固相粒子的沉淀过程同时发生的。测定泌水性的方法或者是测定在重力作用

43、下或离心力作用下水泥奖体积的减少；或者是测定由于水泥浆体自动密实而在起外表所析出的水的体积。标准稠度的水泥浆，即在一定水灰比的情况下，不仅水泥浆的固相粒子外表有一个最小的溶剂化层，而且在溶剂化的固相粒子之间的空隙也充满着水。影响水泥泌水性的主要因素1水泥细度 水泥的分散度越高，吸附层需水量也越多；2水泥的矿物组成 在水泥的矿物组成中对水泥浆体泌水性影响最大的是C3A的含量。C3A的含量越高，水泥浆体保水量越大，泌水越少。当水泥原始细度越高，C3A含量越高，其早期水化作用越剧烈，因而在水泥浆内分散的胶体粒子数量增加，粒子的外表积增加，形成的凝聚结构的接触点增多，这种有巨大固相外表的松散的凝聚结构

44、网内，能大大增加吸附水的量，因而其保水能力也就提高了。三、水泥浆的流变特性流变学中三种理想物体为：1、虎克弹性固体；它是指这样一种弹性固体，当其在外力作用下，变形立即发生，变形的大小与作用力成正比，当外力取消后，物体能恢复原来的形状。2、圣维南塑性固体；它是指这样一种理想塑性体，当使固体产生变形的力超过屈服应力后，在应力不变的情况下，物体产生塑性流动，如果外力等于屈服应力物体以匀速流动。3、牛顿粘性液体；它是指这样一种理想的粘性液体，其剪应力与应变速率之比为一个常数，这一常数称为粘性系数。影响水泥浆的流变性的因素：水灰比、水化温度、水泥的矿物组成、搅拌制度等。第六节 水泥石的结构一、水泥石物理

45、结构的一般描述在常温下硬化的水泥石，通常是由未水化的水泥熟料颗粒、水化水泥、水和少量的空气，以及由水和空气占有的孔隙网所组成。二、水泥水化物的组成与结构一水泥水化物的结晶相及其结构硅酸盐水泥水化物的结晶相主要有：氢氧化钙；钙矾石；单硫型水化硫铝酸钙；水化硫铝酸钙。1氢氧化钙氢氧化钙属于三方晶系，其晶体构造属层状，其结构和形状决定了它对水泥石的强度奉献是极少的，其层间较弱的连接，可能是水泥石受力时裂缝的发源地。2Aft相钙矾石是典型的Aft相，它属三方晶系，层柱状结构，其完全脱水温度约为900。3AFm相典型代表是单硫型水化硫铝酸钙及其固溶体，属三方晶系，呈层装结构。与钙矾石相比，AFm相中的结

46、构水少。当AFm与各种来源的SO42-接触而转为Aft，结构水增加，体积膨胀，密度减小，可能引起硬化水泥浆体结构的破坏而导致强度下降。二水泥水化物的凝胶相及其结构1C-S-H凝胶的化学组成表征C-S-H凝胶的化学组成的两个主要指标是钙硅比与水硅比，这两个比值不是一定的值，因为在C-S-H凝胶中还可以进入任一些其他的离子，如Al3，Fe3+,SO42-因此，C-S-H的化学组成是不一定的。水化时间、水化温度、水固比对C-S-H凝胶的化学组成都有影响，其中最为显著的的是水固比的影响。当水固比降低时，C-S-H凝胶的C/S提高，H/S也有相似的规律，而且H/S大约比C/S小0.5左右，这说明C-S-

47、H凝胶组成的变化与氢氧化钙的进入或脱离有关。因此，在水化良好的情况下，C-S-H凝胶的化学组成可以粗略的表示为CxSH.另外，由于石膏的存在，硫酸盐也要进入C-S-H凝胶的结构中，其进入的量也与胶体中C/S比值有关。，我们得到一个规律，即当硫酸盐的含量最高时，其强度只有不含硫酸盐的56。 2C-S-H凝胶的硅酸根聚合度 C3S或C2S水化时，首先溶出Ca2+离子和单硅酸根离子SO44- ，在溶液中，硅酸根随水化过程的进行不断聚合，所以C-S-H凝胶是由不同聚合度的硅酸根与钙离子组成的水化物。用三甲基硅烷化法TMS法可以测定出C-S-H凝胶中不同聚合度的硅酸根。 影响水泥浆体中硅酸根聚合度的因素

48、：1水化龄期的影响 随着水化龄期的增长，单聚硅酸根迅速减少，多聚硅酸根迅速增加。2水化温度的影响 随着温度的提高，多聚物增加，低聚物减少。3C-S-H组成的影响 C-S-H中的H+C/S提高时，多聚物减少。当C-S-H中存在Al2+、Fe3+、 SO42+等掺杂离子时，硅酸根的聚合度也会降低。3C-S-H的形貌C-S-H主要有下面四种形貌：第一种为纤维状粒子，称为型C-S-H凝胶，它是水泥水化早期，从水泥粒子外表向外辐射的细长物质，成针柱状或棒状晶体。第二种是网络状粒子，称为型C-S-H凝胶，它是由许多小的粒子互相接触而形成的互相连锁的网状构造。第三种为大而不规那么的等大粒子或扁平粒子，称为型

49、C-S-H凝胶，这种粒子一般m,它在水泥中占有相当数量，这种粒子要到水泥水化到相当程度才出现，而且水泥石形成的Ca(OH)2结构常常插入到这类凝胶体中。第四种为“内部产物，称为型C-S-H凝胶，它存在于水泥粒子原来边界的内部，与其他产物的边界保持紧密接触。影响水化硅酸钙凝胶体型态的主要因素是水泥水化阶段及水化环境包括水化温度、水溶液中的组成以及其他条件。三、水泥石的孔结构水泥石是一个多相多孔体系，因而水泥石内部固相外表的性质及其比外表积的大小，固相之间的孔隙数量及孔径的大小和分布状态对水泥石的物理性质如强度、抗渗性、抗冻性，特别是它与周围介质的相互作用和吸附性能等有重要影响。一水泥石的内比外表

50、积测定方法：水蒸气吸附法和氮气吸附法。水泥石的内外表积非常之大，影响到水泥石的一系列特性。（二） 水泥石的孔隙率水泥石的孔隙率和孔分布一般用压泵法和吸附法测得，也可用测定密度的方法求得水泥石的孔隙率，即当水泥石的表观密度后，再测定水泥石的密度，便可计算出孔隙率。三水泥石孔的分布水泥石孔径大小及其分布对水泥石的性质影响极大。按孔径大小将水泥石中的孔分为四类：1凝胶孔，包括凝胶粒子之间的孔和凝胶粒子内孔，孔径约为1.23.2nm；2过渡孔，主要是指外部水化物之间的孔，孔径约为10100nm；3毛细孔，指没有被水泥水化物所填充的原充水空间，孔径约为1001000nm；4大孔，指孔径大于1000nm的

51、孔。凝胶粒子内部存在凝胶孔，占凝胶体体积的28。水泥浆体的收缩和徐变主要受凝胶孔的影响。水化物可以分为两种情况，即内部水化物和外部水化物，内部水化物以C-S-H凝胶为主，而且比拟密实，外部水化物是存在于原来水泥矿物界限之外，它包括一局部的C-S-H凝胶，以及绝大局部的Ca(OH)2及钙钒石晶体，比拟疏松。因此，水化物之间的孔隙尺寸在一个较大的范围内变动，可以把它称之为过渡孔。一般认为孔径小于20nm的孔为无害孔，孔径在20100nm的为少害孔，孔径在100200nm的为有害孔，孔径大于200nm的孔为多害孔。孔的数量与孔径级配影响水泥石的强度及耐久性。影响水泥石分布的因素很多，主要有水化龄期，

52、水灰比，水泥的矿物组成，养护制度，外加剂以及成型方法等。1水泥水化龄期对孔分布的影响研究说明，随着水化龄期的增长，总孔隙率减小，凝胶孔增多，毛细孔减少。但是当水化超过三个月以后，由于水化物结晶度提高，胶凝孔的百分率稍有降低，毛细孔的百分率稍有增加的趋势。（2） 水灰比对水泥石孔分布的影响水灰比拟小时，水泥石中不仅总孔隙率减小了，而且凝胶孔相对含量增多，毛细孔相对含量减少，因而强度大大提高。当水灰比提高时，水泥中出现几率最大的孔隙向尺寸增大的方向移动。3不同养护制度对水泥石孔分布的影响经蒸汽养护90后，虽然水化程度较高，但水化结晶程度也较高，所以其凝胶孔的相对含量较常温养护20的水泥石为少，因此

53、，强度也较低，而低温下0的水化的水泥石与常温下比拟，由于水化程度低，所以其胶凝孔较少而毛细孔较多，因此其强度开展最差。(4)掺减水剂的影响在水泥浆中参加减水剂可以提高其流动性，因而可以在满足施工和易性的前提下采用低水灰比的混凝土，从而可以大幅度提高混凝土的强度。加减水剂后，最可几孔径大大变小。四、水泥中的水及其形态一水泥石中水分形态的分类水泥石中的水以不同的形态存在，根据水与固相组分的相互关系，可以分为吸附水、结晶水和化合水三类。1吸附水是以呈中性的水分子H20的形态存在。它不参与组成水化物的结晶结构，而是在分子力或外表张力的作用下被机械的吸附于固体离子的外表或孔隙之中。包括凝胶水和毛细管水。

54、2结晶水也是以中性H2O水分子的形态存在，但是它参与水化物的晶格，有固定的配位位置，水分子的数量也与水化物其他组分的含量有一定的比例关系。结晶水由于受到晶格的束缚，结合较牢固，因此要使它从水化物中脱去就需要比拟高的温度。3化合水也称结构水，它并不是真正的水分子，而是以OH-离子的形式参与组成水化物的结晶结构。只有在较高的温度下当晶格破坏时才能释放出来。二水泥石中不可蒸发水的含量与水泥水化程度的关系对于某一定水泥来说，它完全水化以后，有一个确定的不可蒸发水的含量，而对于不同水化程度的水泥也有与之相应的非蒸发水含量。因此非蒸发水的含量可以作为水泥水化程度的一个表征值。三水泥石的水在湿度和温度下的转

55、移当环境湿度降低或温度升高时，先是毛细水，然后是凝胶水向大气中转移。水泥石中水的失去与水泥石的收缩特性密切相关。水泥石中水与固相的作用不同，它们从液相转变为固相的冰点也不同。孔径越小，孔中水的冰点越低。第七节 水泥石的工程性质水泥混凝土最重要的工程性质是它的力学性质和它与环境的相互作用及耐久性。一、水泥石的强度与变形一水泥石的强度理论水泥石的强度是指它抵抗破坏与断裂的能力。关于水泥石强度有几种典型的论述：1脆性材料断裂理论认为，断裂强度主要与水泥石的弹性模量、外表能以及裂缝的大小有关；2多孔材料的强度理论认为，水泥石的强度开展决定于空隙率，或者说决定于水化生成物充满原始充水空间的程度。二水泥石

56、的变形水泥石在荷载作用下的两种变形性能：一是在短期荷重作用下的弹性形变；二是在持续作用下的徐变。影响水泥石的徐变因素：1. 与水泥石凝聚-结晶的性质有关,硬化浆体中的晶体与凝胶的比值对徐变有较大影响；2.与水泥石在应力作用下水分的转移有关。T.C.鲍威尔斯认为，徐变主要与凝胶水的转移有关。二、水泥石的体积变化一水泥浆的化学收缩水泥浆体在水化过程中，水泥水体系的总体积发生缩小的现象，称为化学减缩。发生减缩作用的原因，是由于水化前后反响物和生成物的平均密度不同。水泥熟料中四种矿物的减缩作用，无论是绝对值或相对值，其大小按以下次序排列：C3AC4AFC3SC2S二水泥石的失水收缩 分为与湿度相关的枯

57、燥脱水和与温度相关的温度脱水。三水泥石的碳化收缩 湿度对碳化收缩的影响很大，在相对湿度为100%时不产生碳化收缩，随温度的下降，碳化收缩值增大，当湿度为55%时，碳化收缩值最大，之后碳化收缩又减小，当湿度小于25%时，碳化收缩就不再产生了。 产生碳化收缩的原因：空气中的CO2与水泥石中的水化物，特别是与Ca(OH)2不断作用，引起水泥石结构的解体，释放出水分子所致。三、水泥石的抗冻性、抗渗性与抗腐蚀性 一水泥石的抗渗性水泥石的抗渗性主要与孔结构有关。影响水泥石抗渗性的主要因素是体系中连通的毛细孔，该类孔的数量越多，水泥石的抗渗性越差。（一） 水泥石的抗冻性水泥石的抗冻性对于在负温下使用的水泥混

58、凝土构筑物，是一个重要的耐久性指标。硬化水泥石的抗冻性主要与水泥石中水分的结冰以及由此产生的体积变化有关。因为渗入水泥石中的水在结冰后其体积为原来的1.1倍，因此造成膨胀应力。改善水泥石抗冻性的途径；1.在水泥石中掺入引气剂；2.增加水泥石的密实度。四、水泥石的抗侵蚀性水介质对水泥石的侵蚀包括：1淡水侵蚀；2离子交换侵蚀；3)体积破坏侵蚀。实际中往往是多因素共同作用，叠加效应是复杂的。因此研究混凝土耐久性的方向是弄清破坏作用的先后和主次，并对几种作用的叠加，尤其是超叠加效应加以研究。防止侵蚀的方法：1改变熟料矿物组成；2在硅酸盐水泥中参加某些外加剂；3提高混凝土的密实度；4在混凝土外部加覆盖物

59、；5对具有特殊要求的抗侵蚀混凝土，可以采用浸渍混凝土, ，也就是将树脂单体浸渍到混凝土的空隙中，再使之聚合以填满混凝土的空隙。第五章 高炉矿渣和矿渣水泥第一节 高炉矿渣高炉矿渣是冶炼生铁时的副产品。一、高炉矿渣的化学组成和矿物组成矿渣的化学成分与硅酸盐水泥熟料相比，其氧化钙含量较高。矿渣中各氧化物的作用为：1、 氧化钙：在熔体缓慢冷却过程中，能与氧化硅和氧化铝结合形成具有水硬性的硅酸钙和铝酸钙。2、 氧化铝：形成铝酸钙或铝酸钙玻璃体。它的存在对矿渣活性有利。3、 氧化硅：含量较高时，矿渣熔体的粘度较大，冷却时易形成低碱性高硅玻璃体，使玻璃结构中的网络形成剂增加，降低矿渣的活性。4、 氧化镁：在

60、矿渣玻璃中以玻璃调整物的状态存在，对水泥体积安定性不会产生不良影响。可以降低矿渣熔体的粘度，有助于提高矿渣的粒化质量，对增加矿渣的活性是有利的。5、 氧化亚锰：是为了使铁脱硫。6、 氧化钛：含量高时，矿渣的活性会降低。按碱性氧化物与酸性氧化物的质量关系，计算碱性系数，将矿渣分为碱性矿渣M1，中性矿渣M=1，酸性矿渣M1。熔融的矿渣在缓慢冷却时，析出的结晶矿物主要是钙长石、硅酸二钙和硅酸一钙。二、粒化高炉矿渣中玻璃体的结构凡在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，其主要成分为玻璃体。矿渣玻璃相的各种性质不仅与其化学成分而且与其冷却速率密切相关。从热力学观点看，玻璃相的内能较结晶相高，它有转变为稳定晶相的倾向。三、矿渣的结构与其水化特性的关系矿渣的水化特性主要决定于结构，其结构主要由其化学成分和热历史决定。矿渣实际上是由玻璃相和结晶相或微晶相组成的复合体。四、矿渣潜在水硬活性的激发在一般条件下，矿渣水浆