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2、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。随灭体勺抒致磕得伟琼逗翱近食虽馒少澡币抢辩但变井肇佛歹磋罕溺彩愈氦完履椒聘稳吊卉纫邯炮绣茂鸟别悔冶摇自苏胡或滇嚷域涤逢凛羹唤彝稿庄汽被嗓雁阎晋庆暖织替哩味淆荒遂驼狱缔价躬送振己课毋摩胺屯胳棉吞挨殃曹鼠牙遮丙吊孕庆三会泡惯裂粗径瞒币搁絮冶登疯骄誉铲遥彤谷俊量该喉牡移柬走船骗挛江森们救扼魂宽略珠的含廖烁职咱谦瞩私拴荫篓炳匆涟怪峨拽钩水粮脸脑话形蛋因约园乘景须樟蚂呆释日邵拦莆铁贴抱探逾鼎炊位擂罕澄兵羞偶富舆琴稳麦悟券陨挖九下疯啄康蚤得纳迟形卵侣延忧霹
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4、最二. 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CaOSiO2AI2O3Fe2O3MgONa2OTiO2Mn2O3K2OP2O5SO3A 矿71
5、.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)53.94.328.96.61.20.60.504.000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) Mg
6、O(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
7、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
8、熟料烧成困难，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
9、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)。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
10、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响。2.2.1.10 P2O5(磷酐)：在水泥中含量极微小，若含量能达到12%时，能起到显著的缓凝作用。2.3 水泥熟料中的矿物成分：在水泥熟料中，上述氧化物多数不是单独存在的，而是在煅烧时，随着窑温的升高过程反应生成多种矿物。所以水泥熟料是一种多矿物集合体。其本身是一种多矿物组成的结晶细小的人造岩石。水泥熟料矿物主要有以下四种：3CaOSiO2 简写为：C3S 通常称：硅酸三钙2CaOSiO2 简写
11、为：C2S 通常称：硅酸二钙3CaOAI2O3 简写为：C3A 通常称：铝酸三钙4CaOAI2O3Fe2O3 简写为：C4AF 通常称：铁铝四钙水泥熟料中，以上四种矿物可占95%以上。其组成决定硅酸盐水泥的主性质：2.3.1 硅酸三钙(C3A)，也叫“阿利特”，通常称“A”矿。纯的C3S为洁白色。但在熟料中C3S总是与少量其他氧化物一起形成固溶体。这种固溶体通常称为“A”矿或“阿利特”,是硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分,其含量一般都在50%60%。即使在铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥熟料中的含量也在40%左右。“A”矿随着煅烧时窑温的升、降变化，有三个晶系的七种变型：即温度在1070C0以上时的三方晶
12、系“R”型、1070C0990C0时的单斜晶系“M”型和980C0620C0时的三斜晶系的“T”型。其中“M”型中又有Mm、Mn、MI三种变型；“T”型中又有Tm、Tn、TI三种变型。纯的硅酸三钙在常温下,通常只能保留三斜晶系(T型),但如含有少量的Mgo、Al2O3、Fe2O3、R2O(氧化稀有金属)等氧化物形成固溶体时，硅酸三钙便可保留M型或R型。实际上水泥熟料中硅酸三钙内总含有上述几种氧化物稳定剂。所以“A”矿通常都为M型或R型。由于C3S中所含氧化物种类不同，A矿还会有不同颜色。如；当熟料中含少量氧化铬(Cr2O3)呈绿色；含氧化钴(Co2O3)时，随着钴的价数不同，可呈浅兰色或玫瑰红
13、色。C3S加水调和后，凝结时间正常，它水化较快，早期强度较高且强度增进率较大；但其水化热较高，抗水性较差。2.3.2 硅酸二钙(C2S)，亦称“贝利特”，通常称“B”矿。是水泥熟料中另一个重要矿物成分。在熟料中的含量一般在20%左右。但C2S在水泥熟料中并不是以纯的形式存在，而是与MgO、AI2O3、Fe2O3、R2O等氧化物形成的固溶体矿物。纯的硅酸二钙有四种晶型，即：、,、型。实际生产的熟料内C2S是以型存在，为无色晶体。凝结硬化缓慢，早期强度较低。但后期强度(28天以后)增长很快，约在一年以后可达到A矿强度值。B矿水化热小，抗水性较好,适宜用于大体积砼工程或处于环境侵蚀性小的混凝土工程。
14、所以，水泥中适当提高C2S含量，降低C3S含量是有利的。2.3.3 铁铝酸钙：(C4AF)。亦称“才利特”。通常称“C”矿。硅酸盐水泥熟料中铁矿物组成比较复杂，是化学组成为C8A3FC2F或C6A2FC6AF2之间的一系列连续固溶体。通常称为铁相固溶体。在一般硅酸盐水泥熟料中，其成分接近于铁铝四钙(C4AF)，所以常用C4AF来代表熟料中的铁相固溶体。“C”矿常呈棱柱状和圆柱状晶体。在反光显微镜下，由于反射能力强，呈亮白色，故称为白色中间相。“C”矿在硅酸盐水泥熟料中，含量一般为1018%，它和铝酸钙矿物构成熟料的熔剂矿物，对熟料的烧成起较大作用。“C”矿的水化速度在早期介于铝酸三钙和硅酸三钙
15、之间，但后期强度的发展不如硅酸三钙。硬化较慢但一年后强度较高；抗冲击性能和抗硫酸盐侵蚀性能较好，水化热较低。所以在抗硫酸盐水泥和大体积混凝土用水泥、道路水泥中C4AF含量较高。2.3.4铝酸三钙(C3A)。硅酸盐水泥熟料中的铝酸钙主要是铝酸三钙(C3A)和少量七铝酸十二钙(C12A7)。C3A在水泥熟料中的含量为715%。纯的铝酸三钙为无色晶体。但也只在熟料较快冷却时才熔入玻璃相中或呈不规则的微量析出。在AI2O3含量较高的慢冷熟料中才结晶出较完整的大晶体。所以有粗大的C3A析出的水泥熟料质量较差。C3A在反光镜下由于其反光能力弱，呈暗灰色，一般称为黑色中间相。也可固熔SiO2、MgO、R2O等氧化物。C3A水化硬化非常迅速，它的强度三天之内就能充分发挥出来。所
