水泥的化学成分与水化原理

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1、二. 水泥的化学成分与水化原理2.1    硅酸盐水泥的定义：把适当成分的“生料”如：石灰石、白玺、粘土等，在窑里煅烧至部分熔融，得以硅酸盐为主要成分的水泥“熟料”；再掺入一定比例的石膏与矿渣或火山灰、粉煤灰等混合料一起磨成细粉，即成硅酸盐水泥。随着原料种类的不同和各成分比例不同及混合料的不同种类掺入，就形成不同品种的硅酸盐水泥。在国外就叫“波特蓝”水泥。2.2硅酸盐水泥熟料的化学成分与性能：2.2.1 硅酸盐水泥熟料中的几种主要化学成分： 硅酸盐水泥熟料的典型化学成分含量见如下附表《1》：%化学组成矿物名称  Ca

2、OSiO2AI2O3Fe2O3MgONa2OTiO2Mn2O3K2OP2O5SO3A        矿71.625.21.00.71.10.1000.10.10.1B         矿63.531.52.10.90.50.10.200.90.10.2C         矿47.53.621.921.43.00.11.60.70.200(低铝)铁酸盐47.85.016.225.43.70.40.61.00.200.3铝酸盐(立方晶)56.63.731.35.11.41.00.200.700铝酸盐(斜方晶)53.94.

3、328.96.61.20.60.504.000铝酸盐(低铁)58.14.633.81.01.00.40.600.500CaO(一氧化钙)    SiO2(二氧化硅)     AI2O3(三氧化二铝)          Fe2O3(三氧化二铁)  MgO(氧化镁)        SO3（氧化硫）              Na2O（氧化钠）   K2O（氧化钾）      TiO2（氧化钛）            Mn2O3（氧化锰）   P2O5（氧化磷）             另外也可能含有极少量的其他杂质。水泥

4、熟料中各氧化物的含量对水泥的性质有很大影响：2.2.1.1 CaO(一氧化钙)：是水泥熟料中最主要的成分。在水泥熟料煅烧过程中与其他酸性氧化物(如：SiO2、AI2O3、Fe2O3等)化合反应生成C3S、C2S、C3A、C4AF(见下面第2.3条)等矿物复盐活性化合物。经煅烧未被化合的CaO称为“游离钙”。在水泥中单独存在的“游离钙”,其水化反应不能在水泥硬化过程中完成，而是在水泥硬化后才能与水化合生成Ca(HO)2并在水化过程中发生体积膨胀，降低混凝土的内应力甚至破坏混凝土结构。其含量多、少是影响水泥安定性的重要原

5、因之一。因此国家标准中要求水泥熟料内CaO含量不得超过1%。2.2.1.2 SiO2(二氧化硅)：也是水泥熟料所含主要成分之一。SiO2经过煅烧可与CaO进行化合反应，生成C3S和C2S矿物，是影响水泥强度的主要成分之一。如果SiO2含量低，水泥熟料中硅酸盐矿物成分少，水泥强度就低；但SiO2含量高时，虽然水泥后期强度有显著提高并使其抗硫酸盐侵蚀性能增强，但水泥凝结速度和早期强度增进率都会变慢。SiO2含量不仅影响水泥性能，同时对水泥熟料的煅烧也有影响。其含量少时，熟料煅烧会结大块，影响操作；但其含量大时，会使熟料烧

6、成困难，易于“粉化”。2.2.1.3 AI2O3(三氧化二铝)：在水泥熟料的煅烧过程中，它与CaO和Fe2O3可化合生成C3A或C4FA。当其含量高时可使水泥的凝结及硬化速度变快，但后期强度增长缓慢，并使水泥的抗硫酸盐性能降低。原因是C3A与硫酸盐化合反应生成硫铝酸盐(钟乳石)，易溶于水而造成水泥石的破坏。同时C3A含量高的水泥水化热高，放热速度也快，不适用于大体积混凝土和抗硫酸盐混凝土。2.2.1.4 Fe2O3(三氧化二铁)：经煅烧可与CaO和AI2O3化合生成C4AF。在水泥生料中增加氧化铁含量，能降低水泥熟料

7、的煅烧温度。但含量高时会使水泥的凝结过程和硬化过程变慢(缓凝)，后期强度仍能长期增长，并能增强水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。2.2.1.5 MgO(氧化镁)：是水泥原料中的不良杂质(后述)。2.2.1.6 SO3(硫酐)：水泥中的SO3仅少部分来自水泥熟料，大部分是在水泥熟料磨细时掺入的石膏(CaSO4)。适量的石膏，可有利于调节水泥凝结时间；但含量过多时，会破坏水泥的体积安定性。2.2.1.7  K2O、Na2O(碱分)：即氧化钾、氧化钠，在水泥中是有害成分，能导致水泥凝结时间变换不定；也能引起水泥石的表面风化(起霜)。

8、若混凝土骨料内含有碱分时，混凝土将出现“碱骨料反应”。若水泥中含有碱分，即使骨料内不含碱分，水泥中的碱分也会与骨料中的酸性物质反应，在混凝土内部引起膨胀(碱集料反应)。2.2.1.8 TiO2(氧化钛)：一般含量很少，不超过0.3%。少量TiO2可促进熟料的很好结晶。2.2.1.9 Mn2O3(氧化锰)：一般含量很少，也未发现其对水泥有何不良影