第三章硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算

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1、第三章硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算 第一节　硅酸盐水泥熟料矿物组成  如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。其结晶细小，一般为30^-60Icm。因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶　　细小的人工岩石。它主要有以下四种矿物：　　硅酸三钙一～3Ca0．'3i02，可简写为C3S；　　硅酸二钙2Ca0·Si02，可简写为C2S；　　铝酸三钙3Ca0·A1203，可简写为C3A；　　铁

2、相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0.A1203.Fe203作为代表式，可简写成C4AF,　　此外，还有少量游离氧化钙(.f-Ca0)、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。通常熟料中C3S和C2S含量约占75％左右，称为硅酸盐矿物。C3-ft和C,AF的理论含量约占22％左右。在水泥熟料锻烧过程中,C3A和C,AF以及氧化镁、碱等在1250^-1280度会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。一• 硅酸三钙    C3S是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。其含量通常为50％左右，有时甚至高达60％以上。纯C3S只有在2065～1250度温度范围内才稳定。在2065度以上不一致熔融为Ca

3、0和液相；在1250度以下分解为CZS和Ca0，但反应很慢，故纯C,S在室温可呈介稳状态存在。C,S有三种晶系七种变型：　　1070度1060度990度960度920度520度　　R←――→MⅢ←――→MⅡ←――→MⅠ←――→～TⅢ←――→TⅡ←――→TⅠ　　R型为三方晶系，M型为单斜晶系，T型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。但有人认为,R型和M，型的强度比T型的高。　　在硅酸盐水泥熟料中,C3S并不以纯的形式存在，总含有少量氧化镁、氧化铝、氧化铁等形成固溶液，称为阿利特(Alite）或A矿。　　纯C3S在常温下，通常只能为三斜晶系(T型），如含有少量Mg0,A1203,Fe2O3,50

4、3,　　ZnO,Cr203,R20等氧化物形成固溶体则为M型或R型。由于熟料中C3S总含MgO,A12O3,　　Fe2O3以及其他氧化物，故阿利特通常为M型或R型。据认为锻烧温度的提高或锻烧时间的延长也有利于形成M．型或R型。　　纯C3S为白色，密度为3.14g/cm3,其晶体截面为六角形或棱柱形。单斜晶系的阿利特单晶为假六方片状或板状。在阿利特中常以C'S和CaO的包裹体存在。　　C3S凝结时间正常，水化较快，粒径40～50jum的颗粒28d可水化70％左右。放热较多，早期强度高且后期强度增进率较大，28d强度可达一年强度的70％～80％，其28d强度和一年强度在四种矿物中均最高。　　阿利

5、特的晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力，当烧成温度高时，阿利特晶形完整，晶体尺寸适中，几何轴比大（晶体长度与宽度之比L/B>2-3)，矿物分布均匀，界面清晰，熟料的强度较高。当加矿化剂或用急剧升温等锻烧方法时，虽然含较多阿利特，而且晶体比较细小，但因发育完整、分布均匀，熟料强度也较高。因此，适当提高熟料中的硅酸三钙含量，并且当其岩相结构良好时，可以获得优质熟料。但硅酸三钙的水化热较高，抗水性较差，如要求水泥的水化热低、抗水性较高时，则熟料中的硅酸三钙含量要适当低一些。二• 硅酸二钙    C2S在熟料中含量一般为20％左右，是硅酸盐水泥熟料的主要矿物之一，熟料中硅酸二钙并不是以纯的形式存在，

6、而是与少量MgO,A1203,Fe2O3,R20等氧化物形成固溶体，通常称为贝利特(Belite)或B矿。纯C2S在1450度以下有下列多晶转变。　　1425℃1160℃630—680℃＜500℃　　α======αH＝＝＝αL＝＝＝＝＝β---→γ　　↑＿＿＿＿＿＿＿＿↑　　780—860℃　　(H一高温型，L一低温型）　　在室温下,α，αH，αL，β等变形都是不稳定的，有转变成Y型的趋势。在熟料中α，αH型一般较少存在，在烧成温度较高、冷却较快的熟料中，由于固溶有少量A120,,Mg0,Fe2O3等氧化物，可以β型存在。通常所指的硅酸二钙或B矿即为β型硅酸二钙。　　α，αH型C2S强度较

7、高，而Y型C2S几乎无水硬性。在立窑生产中，若通风不良、还原气氛严重、烧成温度低、液相量不足、冷却较慢，则硅酸二钙在低于500℃下易由密度为3.28g/cm'的R型转变为密度2.97g/cm3的Y型，体积膨胀10％而导致熟料粉化。但若液相量多，可使溶剂矿物形成玻璃体将刀型硅酸二钙晶体包围住，并采用迅速冷却方法使之越过尹-}Y型转变温度而保留下来。　　贝利特为单斜晶系，在硅酸盐水泥熟料中常呈圆粒状，这是因为贝利