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1、.,硅酸盐水泥熟料是一种由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当比例配合磨成细粉（生料）烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水硬性胶凝物质。,10.3硅酸盐水泥熟料的矿物组成,.,一、熟料的化学组成,主要化学成分与含量 主要氧化物：CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 其总和通常占熟料总量的95%以上。 其它氧化物：如MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等，其总量通常占熟料的5%以下。,.,一、熟料的化学组成,主要化学成分要求 实际生产中，硅酸盐水泥中个主要氧化物含量的波动范围一般为： CaO 62%67% SiO2 20%24% Al2O3 4%7%
2、 Fe2O3 2.5%6%,.,二、矿物组成,主要矿物组成： 硅酸三钙：3CaOSiO2 (C3S) 硅酸二钙：2CaOSiO2 (C2S) 铝酸三钙：3CaOAl2O3 (C3A) 铁铝酸四钙：4CaO Al2O3 Fe2O3 (C4AF),硅酸盐矿物75%,22%,95%,游离氧化钙：f-CaO 其它： 方镁石：（即结晶氧化镁） 玻璃体：,熔剂矿物,.,熟料的矿物组成及岩相结构,.,三、熟料的物理性能要求,凝结时间 安定性 强度 硅酸盐水泥熟料物理性能的检验，是通过将水泥熟料在500mm500mm标准小磨中与二水石膏一起磨细至表面积350m2/kg，80m方孔筛筛余4%制成P.型硅酸盐水泥
3、后进行的。,.,四、化学成分与矿物组成间的关系,熟料中的主要矿物均由各主要氧化物经高温煅烧化合而成，熟料矿物组成取决于化学组成，控制合适的熟料化学成分是获得优质水泥水泥熟料的中心环节，根据熟料化学成分也可以推测出熟料中各矿物的相对含量高低。 （1）CaO；（2）SiO2；（3）Al2O3；（4）Fe2O3； （5）其他少量氧化物和微量元素,.,五、熟料矿物的特性,硅酸三钙 存在形式： 纯C3S只在2065-1250温度范围内稳定，在1250 以下分解为C2S和CaO。纯C3S具有同质多晶现象,熟料中C3S不纯，总是与少量的其他氧化物 如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成 固溶体。在显
4、微镜下为黑色多角 形颗粒，又称阿利特（Alite）， 简称A矿。,.,硅酸三钙 水化特性： 水化较快，水化反应主要在28d以内进行，约经一年后水化过程基本结束。 早期强度高，强度的绝对值和增进率较大。其28d强度可达到一年强度的70%80%。 水化热较高；抗水性较差。,五、熟料矿物的特性,.,硅酸二钙 矿物特性 熟料中硅酸二钙通常固溶有少量氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶体，称贝利特（Belite），简称B矿。在反光显微镜下呈圆粒状，常具有黑白交叉双晶条纹。,五、熟料矿物的特性,.,硅酸二钙 水化特性 水化反应比C3S慢的多，28d只水化20%左右，凝结硬化慢； 早期强
5、度低，但28d后强度仍能较快增长，一年后其强度可赶超阿利特； 水化热小；抗水性好。,五、熟料矿物的特性,.,硅酸二钙 多晶转变 纯C2S在1450以下有同质多晶现象。 其中：-C2S的密度为2.97g/cm3，-C2S的密度为3.28g/cm3，故发生转变时，伴随着体积膨胀10%，结果是熟料崩溃，生产中称之为粉化。而-C2S几乎无水硬性。,五、熟料矿物的特性,.,铝酸三钙 矿物特性 C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶体，在反光镜下，其反光能力弱，呈暗灰色，并填充在A矿与B矿中间， 又称黑色中间相。,五、熟料矿物的特性,.,铝酸三钙 水化特性 水化迅速，凝结较快，如
6、不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝；早期强度较高，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；脆性大，耐磨 性差，抗硫酸盐性能差。,五、熟料矿物的特性,.,铁铝酸四钙 矿物特性： 1、铁铝酸四钙代表的是一系列连续的固溶体。 2、不纯，形成固溶体，称C矿（才利特）,又称白色中间相。,五、熟料矿物的特性,.,铁铝酸四钙 水化特性： 1、水化速度：早期介于C3A、C3S间，后期的发展不如C3S； 2、早期强度似C3A，后期能增长，似C2S； 3、水化热较C3A低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。,五、熟料矿物的特性,.,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
7、 主要成分：Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R2O 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。,五、熟料矿物的特性,.,游离氧化钙（f-CaO） 定义 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。,五、熟料矿物的特性,.,游离氧化钙的种类及其对安定性的影响,.,方镁石（MgO） 指游离状态的氧化镁晶体。 产生 一部分氧化镁存在于玻璃体中，一部分结晶呈游离状态。 当熟料快冷时，结晶细小，慢冷时晶体发育较大，结构致密。,五、熟料矿物的特性,.,方镁石（MgO） 危害 方镁石与水反应速度很慢，几个月甚至几年才明显反映出来。水化生成Mg(
8、OH)2时，体积膨胀148%，在水泥石内产生应力，轻者会降低水泥制品强度，重者会造成水泥制品破坏。 方镁石含量越多，晶体尺寸越大，引起的破坏越严重，因此，应限制其含量及晶体尺寸。熟料冷却速度越快，方镁石晶体越小，含量越少。,五、熟料矿物的特性,.,六、熟料的率值,硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比例关系的系数称作率值。 表示化学成分与矿物组成之间的关系，水泥熟料的性能及其对煅烧的影响。 在一定的工艺条件下，率值是水泥生产质量控制的主要指标。 我国主要采用石灰饱和系数（KH）、硅率（n）、铝率（p）三个率值。,.,1.石灰饱和系数,物理意义： KH表示水泥熟料中，CaO总是与酸性氧化物Al2
9、O3、Fe2O3饱和生成C3A，C4AF，在生成上述矿物后，所余下的氧化钙与使二氧化硅饱和形成硅酸三钙所需的氧化钙的比值。 简言之，石灰饱和系数表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。,.,数学表达式：,式中：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、SO3分别为熟料中相应氧化物的质量百分数；f-CaO、f-SiO2分别为熟料中呈游离状态的氧化钙、二氧化硅的质量百分数。,.,2.硅率,含义：熟料中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。,.,3.铝率（又称铝氧率或铁率）,含义：表示熟料中Al2O3
10、含量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）,.,七、熟料矿物组成的计算与换算,获得熟料矿物组成的方法： 仪器分析法：如岩相分析；X射线分析；红外光谱分析等。 理论计算法。,.,1.硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算,石灰石饱和系数法 C3S=3.80(3KH-2)SiO2 C2S=8.60(1-KH) SiO2 C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3) C4AF=3.04Fe2O3 式中：SiO2、Al2O3、Fe2O3分别是熟料中相应氧化物的百分含量(%)。KH是熟料的石
11、灰饱和系数。,.,代数法：（也称鲍格法） C3S=4.07S-7.60S-6.72A-1.43F-2.86 SO3 C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C=2.87S-0.754 C3S C3A=2.65A-1.69F C4AF=3.04F CaSO4=1.70 SO3 式中：C、S、A、F、SO3分别代表熟料中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3 、SO3的百分含量。 以上公式适用于：IM0.64,1.硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算,.,1.硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算,【例3.1】已熟料化学成分如下表所示，试求熟料的率值和矿物组成。,.,=0.877 按石
12、灰石饱和系数法公式可求得熟料矿物组成： C3S3.80（3KH2）SiO23.80（30.8772）21.4051.31% C3S8.60（1KH）SiO28.60（10.877）21.4022.64% C3A2.65（Al2O30.64Fe2O3）2.65（6.220.644.35）9.11% C4AF3.04Fe2O33.044.3513.22%,解：,.,2.熟料化学组成、矿物组成与率值的换算,由矿物组成计算各率值,.,2.熟料化学组成、矿物组成与率值的换算,由熟料率值计算化学成分 设=CaO+SiO2+Al2O3+Fe2O3，一般=95%-98%，具体值大小受原料化学成分和配料方案的影响，通常情况下可取=97.5%。,.,Al2O3pFe2O3 SiO2n（Al2O3Fe2O3） CaO（SiO2Al2O3Fe2O3）,.,2.熟料化学组成、矿物组成与率值的换算,由矿物组成计算化学成分 SiO20.2631C3S0.3488C2S Al2O30.3773C3A0.2098C4AF Fe2O30.3286C4AF CaO0.7369C3S0.6512C2S0.622C3A0.4616C4AF0.4119CaSO4 SO30.5881CaSO4,
