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1、3 硅酸盐水泥熟料的组成三种表示方法：化学组成矿物组成率值熟熟 料料3.1 化学组成国内部分新型干法水泥企业的硅酸盐水泥熟料化学成分 一、主要氧化物（97）CaOC 62%67SiO2S 2024Al2O3A 47Fe2O3F 2.5%二、次要氧化物（量少）MgOMSO3S TiO2TP2O5PNa2O，K2OR2O3.2 矿物组成水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。四种主要矿物组成：硅酸三钙：3CaOSiO2，C3S，6070；硅酸二钙：2CaOSiO2，C2S，20；铝酸三钙：3CaOAl2O3，C3A，715铁相固溶体：4CaOAl2O3Fe2O3，C4AF，1018硅酸三钙
2、铝酸三钙 硅酸盐矿物 熔剂矿物 硅酸二钙 铁相固溶体金相显微镜下：C3S 板状多角颗粒 黑色C2S 圆形颗粒 黑白双晶条纹C3A 中间相 黑色中间相C4AF中间相 白色中间相C3SC3AC4AFC4AFC3AC2S一、硅酸三钙与A矿 1.硅酸三钙 组成 固定组成3CaOSiO2 物理性能 洁白色，3 化学性能 多晶转变 R：三方晶系 M：单斜晶系 T：三斜晶系1250以下：C3S C2SCaO （反应较缓慢）常温下介稳存在，具有一定的活性。固溶性C3S固溶少量氧化物（BaO、P2O5、MgO、Al2O3）形成固溶体，称为A矿Alite(阿利特)。?水化性能a 水化较快，水化反应主要在28d内进
3、行b 凝结时间正常c 早强较高，强度值高，强度增长率大d 水化热较高，抗水性较差 形成无液相：约1800有液相：12501450 2CaOSiO2C2S C2SCaOC3S 2.A矿 组成 近似于C3S,不固定 物理性能 颜色因固溶物而异，3 化学性能 反应活性比C3S高 受阿利特晶体尺寸和发育程度影响阿利特晶形完整、晶体尺寸适中、矿物分布均匀、界面清晰时，熟料的强度较高3.C3S与A矿关系 组成、结构、性能相近 工业水泥熟料中仅存在A矿，无C3S 把A矿“视为”C3S二、C2S与B矿1.C2S 组成 固定组成2CaOSiO2 物理性能 洁白色-C2S-C2S-C2S-C2S比重 3.043.
4、403.282.97 化学性质 多晶转变在室温下，、H、L、等变形都是不稳定的，有转变成型的趋势。水硬性、型有水硬性，型无水硬性工艺控制：常温下要求保留型急冷 固溶性C2S固溶少量氧化物（A、F、M、R2O、T、P等）形成固溶体，称为B矿Belite，贝利特。2.B矿 组成 近似于C2S，不固定 物性 颜色因固溶物而异 化学性能：水化慢，28d只水化20%左右 早强低，后期强度高（一年赶上A矿，二年超过A矿）水化热低，抗水性好工艺措施：a 磨细 水化加快，早强提高b 掺外加剂（如CaCl2）水化加快 3.C2S与B矿的关系与C3S和A矿相同三、中间相1.铝酸钙 组成：主要为C3A，有时有C12
5、A7，C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶体。水化特性 水化迅速，凝结较快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝；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；水化热高；干缩变形大，脆性大，耐磨性差；抗硫酸盐性能差2.铁铝酸四钙 组成：较复杂，成分接近于铁铝酸四钙（C4AF），固溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，又称才利特（Celite）或C矿。水化特性 水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙之间，但随后的发展不如硅酸三钙；早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不断增长，类似于硅酸二钙；水化热较铝酸三钙低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。
6、四种主要矿物性能比较四种主要矿物性能比较：28d内绝对强度：内绝对强度：C3SC4AFC3AC2S水化速度：水化速度：C3A C4AF C3SC2S水化热：水化热：C3A C3S C4AF C2S四、次要矿物1.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 性能 不及晶体稳定，水化热较大；可改善熟料性能与易磨性。2.方镁石（MgO）来源：主要是石灰石中含有白云石（CaCO3MgCO3），部分来自粘土和页岩。危害：方镁石含量越多，晶体尺寸越大，引起的破坏越严重；工艺控制：熟料冷却速度越快，方镁石
7、晶体越小，含量越少。3.游离氧化钙（f-CaO）是指熟料中没有以化合状态存在而是以游离状态存在的氧化钙。游离氧化钙的种类及其对安定性的影响 种类产生原因特点对安定性的影响欠烧f-CaO熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在11001200低温下形成结构疏松多孔小一次f-CaO因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与S、A、F反应而残留的CaO呈“死烧状态”，结构致密大二次f-CaO熟料慢冷或还原气氛下，C3S分解而形成的经过高温，水化较慢不大3.3 熟料的率值一、硅率（硅酸率）Silica Modulus1.数学表达式 SiO2、Al2O3、Fe2O3分别为熟料中相应氧化物的质量百分数；下同。2.含义熟
8、料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3之和的比例。反映了熟料中硅酸盐矿物（C3S+C2S）、熔剂矿物（C3A+C4AF）的相对含量。二、铝率（铝氧率或铁率）Iron Modulus1.数学表达式2.含义表示熟料中酸性氧化物Al2O3含量与Fe2O3含量之比。反映了熟料中C3A和C4AF的相对含量；也反映煅烧过程中液相的性质（主要是液相的粘度，C3A形成的液相粘度大，C4AF形成的液相粘度小）。三、石灰饱和系数 KH1.物理意义表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。2.数学表达式公式推导：假设酸性氧化物形成碱性最高的矿物为：C3S、C3A、C4AF 为便于计算，将C4AF改写成“C3
9、A”与“CF”，在各矿物中，每l酸性氧化物所需石灰量分别为：每l%SiO2形成C3S所需石灰量为：每l%Al203形成C3A所需石灰量为：每l%Fe2O3形成“CF”所需石灰量为：可得石灰理论极限含量的计算式：CaO22032O3 在实际生产中，硅酸盐水泥的四个主要矿物中，氧化铝和氧化铁始终为氧化钙所饱和，唯独SiO2可能不完全被CaO饱和生成C3S，而存在了部分C2S，否则，熟料就会出现游离氧化钙。故存在一个石灰饱和系数，以KH表示。即：CaO22032O3则：3.KH值与熟料矿物间的关系从理论上讲：KH值高，则C3S较多，C2S较少。KH=1，熟料中只有C3S，而无C2S；KH1，无论生产
10、条件多好，熟料中都有游离氧化钙存在；KH0.667，熟料中无C3S。因此，熟料的KH值应控制在1之间。3.4 熟料矿物组成的计算一、化学组成与矿物组成1.由化学组成计算矿物组成（适用于）C3S3C2S33.07C 3SC3AC4AFCaSO432.由矿物组成计算化学组成C3S2S3A 4AF0.4119 CaSO4S3S2SA3A4AFF4AF 二、化学组成与率值1.由化学组成计算率值 各率值公式2.由率值计算化学组成 Al2O3=IMFe2O3 SiO2=SM（Al2O3+Fe2O3）CaO=-（SiO2+Al2O3+Fe2O3）式中：-设计熟料中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO四种氧化物含量的总和(根据原料成分总和估算，一般97%左右)。
硅酸盐水泥熟料的组成水泥工艺学
