硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)成分

1、第五章第五章 水泥材料水泥材料第二節(jié) 硅酸鹽水泥熟料的 組成和配料一、硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)成分一、硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)成分6267%2024%56%47%二、熟料的礦物組成及特性二、熟料的礦物組成及特性（1）硅酸二鈣）硅酸二鈣 2CaOSiO2 簡寫簡寫 C2S （2）硅酸三鈣）硅酸三鈣 3CaOSiO2 簡寫簡寫 C3S（3）鋁酸三鈣）鋁酸三鈣 3CaO Al2O3 簡寫簡寫 C3A（4）鐵鋁酸四鈣）鐵鋁酸四鈣 4CaOAl2O3 Fe2O3 簡寫簡寫 C4AF主礦物： C2S、C3S75% C3A、C4AF 25%熟料的礦物組成及巖相結(jié)構(gòu)次礦物： f-氧化鈣、方鎂石、 含堿礦物及玻璃體。硅

2、酸鹽礦物硅酸鹽礦物熔劑性礦物熔劑性礦物硅酸鹽水泥熟料巖相結(jié)構(gòu)硅酸鹽水泥熟料巖相結(jié)構(gòu)1) 1)黑色多角形顆粒黑色多角形顆粒為為C C3 3S S；2) 2)黑白雙晶條紋黑白雙晶條紋的圓形顆粒為的圓形顆粒為C C2 2S S結(jié)晶體；結(jié)晶體；3) 3)在這兩種晶體之間的是反射能力強的在這兩種晶體之間的是反射能力強的白色白色中間相中間相鐵鐵 相固溶體相固溶體和反射能力弱的和反射能力弱的黑色中間相黑色中間相鋁酸三鈣鋁酸三鈣. .熟料的礦物組成及巖相結(jié)構(gòu)（1 1）硅酸三鈣（）硅酸三鈣（C C3 3S) S)（ 50%50%）& 礦物特性礦物特性存在形式存在形式純C3S只在20651250溫度范圍內(nèi)

3、穩(wěn)定，在2065以上不一致熔融為CaO與液相；在1250以下分解為C2S和CaO。純C3S具有同質(zhì)多晶現(xiàn)象,熟料中C3S不純，總是與少量的其他氧化物如Al2O3、Fe2O3、 MgOR 2O等形成固溶體。在反光顯微鏡下為黑色多角形顆粒黑色多角形顆粒，又稱阿利特（阿利特（Alite），簡稱），簡稱A礦。礦。& 水化特性水化特性1 1）凝結(jié)時間正常，凝結(jié)時間正常，水化較快水化較快，水化反應(yīng)主要在，水化反應(yīng)主要在28d28d 以內(nèi)進行，約經(jīng)一年后水化過程基本結(jié)束。以內(nèi)進行，約經(jīng)一年后水化過程基本結(jié)束。2 2）早期強度高，早期強度高，強度的絕對值和增進率較大。強度的絕對值和增進率較大。28d

4、28d 強度可達到一年強度的強度可達到一年強度的70%80%70%80%。3 3）水化熱較高水化熱較高；4) 4) 抗水性較差?？顾暂^差。C3S中Ca離子的配位數(shù)是6，但配位不規(guī)則，有5個氧離子集中在一側(cè)，另一側(cè)只有一個，少離子處形成空腔，使水易進入?yún)⑴c反應(yīng)。（2 2）硅酸二鈣（）硅酸二鈣（C C2 2S) S)(20%)(20%)& 礦物特性礦物特性 熟料中硅酸二鈣通常固溶熟料中硅酸二鈣通常固溶有少量氧化物：如有少量氧化物：如AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、MgOMgO、R R 2 2O O等形成固溶體，等形成固溶體，稱貝利特（稱貝利特（BeliteBeli

5、te），），簡稱簡稱B B礦。礦。 在反光顯微鏡下呈在反光顯微鏡下呈圓粒狀圓粒狀，常具有，常具有黑白交叉黑白交叉雙雙晶條紋。晶條紋。 高溫燒成時B礦棱角已熔進液相，而其余部分未熔進液相緣故。& 多晶轉(zhuǎn)變多晶轉(zhuǎn)變 純純C C2 2S S在在14501450以下有同質(zhì)多晶現(xiàn)象。以下有同質(zhì)多晶現(xiàn)象。其中：其中： -C2S的密度為2.97g/cm3，-C2S的密度為3.28g/cm3，故發(fā)生轉(zhuǎn)變時，伴隨著體積膨脹10%，結(jié)果是熟料崩潰，生產(chǎn)中稱之為粉化。 若液相多，冷卻迅速，可使熔劑性礦物形成玻璃體將型C2S型晶體包住，使之越過型轉(zhuǎn)變溫度而保留下來。實際生產(chǎn)中，采用急冷，故以實際生產(chǎn)中，采用急

6、冷，故以- C2S型存在型存在。& 水化特性水化特性 1 1）水化反應(yīng)較水化反應(yīng)較C C3 3S S慢慢，28d28d只水化只水化20%20%左右，左右，凝凝 結(jié)硬化慢結(jié)硬化慢； 2 2）早期強度低早期強度低，但，但28d28d后強度仍能較快增長，后強度仍能較快增長， 一年后其強度可趕超阿利特；一年后其強度可趕超阿利特； 3 3）水化熱小水化熱?。?4 4）抗水性好抗水性好。 & 礦物特性礦物特性C C3 3A A可固溶有少量可固溶有少量SiOSiO2 2、FeFe2 2O O3 3、MgOMgO、R R2 2O O等等形成固溶體，在反光鏡下，其反光能力弱，形成固溶體，在反光鏡

7、下，其反光能力弱，呈呈暗灰色，并填充在暗灰色，并填充在A A礦與礦與B B礦中間礦中間，又稱黑色中間相黑色中間相。 （3 3）鋁酸三鈣（）鋁酸三鈣（C C3 3A) A) (715%)(715%)& 水化特性水化特性1) 1) 水化迅速，凝結(jié)較快水化迅速，凝結(jié)較快，如不加石膏等緩凝劑，易，如不加石膏等緩凝劑，易 使水泥急凝；使水泥急凝；2) 2) 早期強度較高早期強度較高，但絕對值不高，其強度，但絕對值不高，其強度3d3d之內(nèi)大之內(nèi)大 部分發(fā)揮出來，以后幾乎不增長，甚至倒縮；部分發(fā)揮出來，以后幾乎不增長，甚至倒縮；3) 3) 水化熱高水化熱高；4) 4) 干縮變形大，脆性大，耐磨性差，

8、抗硫酸鹽性能干縮變形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸鹽性能 差。差。 & 礦物特性礦物特性 鐵鋁酸四鈣代表的是一系列連續(xù)的鐵相固溶體。通常固溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，又稱才利特才利特（CeliteCelite）或）或C C礦礦。 在反光鏡下其反射能力強，呈亮白色亮白色，并填充在A礦與B礦之間，也稱白色中間相白色中間相。 （4 4）鐵鋁酸四鈣（）鐵鋁酸四鈣（C C4 4AFAF） (1018%)(1018%)& 水化特性水化特性 1 1）水化速度在早期介于水化速度在早期介于C C3 3A A與與C C3 3S S之間之間，但隨，但隨 后的發(fā)展不如后的發(fā)展不如C C3 3S

9、S； 2) 2) 早期強度類似于早期強度類似于C C3 3A A，而后期還能不斷增，而后期還能不斷增 長，類似于長，類似于C C2 2S S； 3) 3) 水化熱較水化熱較 C C3 3A A 低低，抗沖擊性能和抗硫抗沖擊性能和抗硫 酸鹽性能較好酸鹽性能較好。 玻璃體玻璃體 形成形成 部分熔融液相被快速冷卻來不及結(jié)晶 而成為過冷凝體主要成分主要成分 Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R 2O含量含量 取決于液相量及冷卻條件 性能性能 不及晶體穩(wěn)定，水化熱較大；可改善 熟料性能與易磨性。 游離氧化鈣（游離氧化鈣（f-CaOf-CaO） 定義定義是指熟料中沒有以化合狀態(tài)存在而是以是指熟料中沒

10、有以化合狀態(tài)存在而是以游離狀態(tài)游離狀態(tài)存在的氧化鈣存在的氧化鈣。 特征特征 游離氧化鈣在偏光顯微鏡下為游離氧化鈣在偏光顯微鏡下為無色圓形顆粒無色圓形顆粒，有，有明顯解理明顯解理。在反光鏡下用蒸溜水浸蝕后呈彩虹色。在反光鏡下用蒸溜水浸蝕后呈彩虹色。 游離氧化鈣的種類及其對安定性的影響游離氧化鈣的種類及其對安定性的影響 種類 產(chǎn)生原因 特點 對水泥安定的影響 欠燒f-CaO 熟料煅燒過程中因欠燒、漏生，在11001200低溫下形成 結(jié)構(gòu)疏松多孔 不大 一次f-CaO 因配料不當、生料過粗或煅燒不良，尚未與S、A、F反應(yīng)而殘留的CaO呈“死燒狀態(tài)”，結(jié)構(gòu)致密 大 二次f-CaO 熟料慢冷或還原氣氛下

11、，C3S分解而形成的經(jīng)過高溫，水化較慢 較大 一次 f-CaOf-CaO結(jié)構(gòu)致密，水化很慢，通常結(jié)構(gòu)致密，水化很慢，通常3 3天后才明顯，而且天后才明顯，而且水化后生成氫氧化鈣，體水化后生成氫氧化鈣，體積增加積增加97.9%97.9%， 因此，會造成水泥硬化后其因此，會造成水泥硬化后其內(nèi)部的不均勻局部膨脹，使已硬化的水泥石內(nèi)部的不均勻局部膨脹，使已硬化的水泥石開裂開裂。 因此，熟料中隨熟料中隨f-CaOf-CaO含量的增加，首含量的增加，首先是抗折強度下降，進而引起先是抗折強度下降，進而引起3 3天以后強度倒天以后強度倒縮，嚴重時會引起水泥安定性不良?？s，嚴重時會引起水泥安定性不良。 方鎂石（方鎂石（MgOMgO） 指游離狀態(tài)的氧化鎂晶體。 產(chǎn)生產(chǎn)生 一部分氧化鎂存在于玻璃體中，一部分結(jié)晶呈游離狀態(tài)。當熟料快冷時，結(jié)晶細