硅酸鹽水泥熟料及組成

硅酸鹽水泥熟料的組成§2-1熟料的組成§2-2熟料礦物特性§2-3熟料的率值§2-4熟料礦物組成的計(jì)算與換算【掌握內(nèi)容】1、 硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)組成及礦物組成2、 四種主要礦物主要特性3、 熟料的率值：符號(hào)、公式、物理意義【理解內(nèi)容】1、 熟料的率值大小與熟料質(zhì)量及煅燒過程的關(guān)系2、 玻璃體的形成、組成、性能3、 游離氧化鈣的類型及其對(duì)安定性的影響4、 方鎂石的形成，性能【了解內(nèi)容】1、 熟料礦物組成的計(jì)算方法2、 熟料化學(xué)組成、礦物組成、率值之間的換算3、 熟料礦物的巖相結(jié)構(gòu)返回頁首§2-1熟料的組成一、化學(xué)組成：主要氧化物：CaOSiO2Al2O3Fe2O3其總和通常占熟料總量的95%以上。其它氧化物：如MgOSO3Na2OK2OTiO2P2O5等，其總量通常占熟料的5%以下。實(shí)際生產(chǎn)中，硅酸鹽水泥中個(gè)主要氧化物含量的波動(dòng)X圍一般為：CaO62%?67%SiO220%?24%Al2O34%?7%時(shí)32.5%?6%二、礦物組成：在硅酸鹽水泥熟料中，各氧化物不是單獨(dú)存在的，而是以兩種或兩種以上的氧化物反應(yīng)組合成各種不同的氧化物集合體，即以熟料礦物的形態(tài)存在。主要礦物：硅酸三鈣：3CaO-SiO2 簡(jiǎn)寫成C3S 占50%?65%硅酸二鈣：2CaO?SiO2 簡(jiǎn)寫成C2S占15%?35%鋁酸三鈣：3CaO?Al2O3 簡(jiǎn)寫成C3A占6%?12%鐵鋁酸四鈣：4CaO?Al2O3?Fe2O3簡(jiǎn)寫成C4AF占8%?12%其次還有：游離氧化鈣：f-CaO方鎂石：MgO玻璃體等其中：硅酸三鈣和硅酸二鈣合稱硅酸鹽礦物，一般約占75%左右，新型干法生產(chǎn)，約占77%左右。鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣合稱熔劑礦物，一般約占22%左右，新型干法生產(chǎn)，約占20%左右。硅酸鹽礦物和熔劑礦物總和約占95%左右。返回頁首§2-2熟料礦物特性一、硅酸二鈣（A礦、又稱阿里特、約占55%左右）（一）、存在形式：

1250rC3S C2S+CaO1、純C3S只在2065°C?1250°C溫度X圍內(nèi)穩(wěn)定，在2065C以上不一致熔融為CaO與液相；在1250C以下分解為C2S和CaO。2、純C3S具有同質(zhì)多晶現(xiàn)象。化較快，化較快，礦物水化特性3、化學(xué)組成：熟料中C3S不純，總是與少量的其他氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶體?；瘜W(xué)組成如下：54Ca。16SiO2Mg。AIRJS/A105CaO35SiO2MgOAIOCSMA2 23 (1053524、顯微結(jié)構(gòu)：在反光顯微鏡下為黑色多角形顆粒（如下圖），又稱阿利特（Alite）,簡(jiǎn)稱A礦。432,DAB,540*』礦山。體為冷去較快的熟料f水化反應(yīng)主要在28d以內(nèi)進(jìn)行，約經(jīng)一年后水化過程基本結(jié)束。2、早期強(qiáng)度高，強(qiáng)度的絕對(duì)值和增進(jìn)率較大。其28d強(qiáng)度可達(dá)到一年強(qiáng)度的70%?80%。3、水化熱較高。其他性能:

易磨性好；干縮變形大；抗水性較差。水化快，但凝結(jié)時(shí)間正常;抗酸性腐蝕能力差；燒成溫度高；冷卻過程易發(fā)生分解；二、硅酸二鈣（二、硅酸二鈣（B礦，又稱貝里特、約占22%左右）（一）、存在形式:1、多晶轉(zhuǎn)變純C2S在1450°C以下有同質(zhì)多晶現(xiàn)象。過程如下:其中：Y-C2S的密度為/cm3,B-C2S的密度為/cm3,故發(fā)生B-Y轉(zhuǎn)變時(shí)，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。而Y-C2S幾乎無水硬性。2、 熟料中硅酸二鈣通常固溶有少量氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶體，稱貝利特（Belite），簡(jiǎn)稱B礦。3、 化學(xué)組成：CaFeAISiO Ca,MSLO2 0.395 （ 2X1-X）

長Jj形切面的J4有品帶構(gòu)造的牌礦M4/4D）房邊為同形的B礦（16/8）4、顯微結(jié)構(gòu)：在反光顯微鏡下呈圓粒狀，常具有黑白交叉雙晶條紋。400,水,500+.有平行條稅的BT幾乎克壘被含有包曳體的漫反妹U礦所1（換’在印/24）位置右個(gè)原來R礦殘存.（三）、水化特性A水化慢，凝結(jié)硬化慢：水化反應(yīng)比C手慢的多，28d只水化20%左右；?早強(qiáng)低，后強(qiáng)高：早期強(qiáng)度低，但28d后強(qiáng)度仍能較快增長，一年后其強(qiáng)度可趕超阿利特；?水化熱?。浩渌匦?0抗腐蝕性能好;0晶型易轉(zhuǎn)變，影響強(qiáng)度；0易磨性差；0干縮變形類似C"，略小；三、 鋁酸三鈣（一） 、礦物特性C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶體，在反光鏡下，其反光能力弱，呈暗灰色，并填充在A礦與B礦中間，又稱黑色中間相。（二） 、水化特性水化迅速，凝結(jié)較快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝，在四種礦物中排在第一；早期強(qiáng)度較高，但絕對(duì)值不高，其強(qiáng)度3d之內(nèi)大部分發(fā)揮出來，以后幾乎不增長，甚至倒縮；水化熱高；其他性能：干縮變形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸鹽性能差。四、 鐵鋁酸四鈣（一） 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（Celite）或C礦。在反光鏡下其反射能力強(qiáng)，呈亮白色，并填充在A礦與B礦之間，也稱白色中間相。（二） 水化特性水化速度在早期介于鋁酸三鈣與硅酸三鈣之間，但隨后的發(fā)展不如硅酸三鈣；早期強(qiáng)度類似于鋁酸三鈣，而后期還能不斷增長，類似于硅酸二鈣；水化熱較鋁酸三鈣低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好。五、 玻璃體（一） 形成：工廠實(shí)際生產(chǎn)條件下，硅酸鹽水泥熟料中的部分熔融液相被快速冷卻來不及結(jié)晶而成為過冷凝體，稱為玻璃體。（二） 、主要成分:Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R2O（三） 含量：取決于液相量及冷卻條件（四）性能：不及晶體穩(wěn)定，因而水化熱較大；可改善熟料性能與易磨性。六、游離氧化鈣（f-CaO）1、 定義：游離氧化鈣是指熟料中沒有以化合狀態(tài)存在而是以游離狀態(tài)存在的氧化鈣。2、 種類及其對(duì)安定性的影響：見表2-1表2-1游離氧化鈣的種類及其對(duì)安定性的影響種婁產(chǎn)生原因特點(diǎn)對(duì)水泥安定A1100-1200^不A-凌戴甫曩陽<5f-Af-Cao；度，尚工,島呂，A,F反筮而蕨菌虐，A工戳■富茲也45Af-CaOJ搬料我咨疏座原C3Sf七、方鎂石（MgO）1、 方鎂石：指游離狀態(tài)的氧化鎂晶體，是熟料中氧化鎂的一部分。2、 產(chǎn)生：熟料煅燒時(shí)，一部分氧化鎂存在于玻璃體中，一部分結(jié)晶出來，呈游離狀態(tài)。當(dāng)熟料快冷時(shí)，結(jié)晶細(xì)小，慢冷時(shí)晶體發(fā)育較大，結(jié)構(gòu)致密。

3、危害：方鎂石半包裹在熟料礦物中間，與水反應(yīng)速度很慢，幾個(gè)月甚至幾年才明顯反映出來。水化生成Mg（OH）2時(shí)，體積膨脹148%，在水泥石內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，輕者會(huì)降低水泥制品強(qiáng)度，重者會(huì)造成水泥制品破壞。方鎂石含量越多，晶體尺寸越大，引起的破壞越嚴(yán)重，因此，應(yīng)限制其含量及晶體尺寸。熟料冷卻速度越快，方鎂石晶體越小，含量越少。返回頁首§2-3熟料的率值熟料的率值：描述熟料中各氧化物含量之間比例關(guān)系的系數(shù)。率值的作用：簡(jiǎn)單明了地表示熟料化學(xué)成分與礦物組成之間的關(guān)系，明確地表示出水泥熟料的性能及其對(duì)煅燒的影響。我國主要采用的率值有三個(gè)：石灰飽和系數(shù)、硅率、鋁率。一、石灰飽和系數(shù)：（一） 符號(hào)：KH（二） 物理意義：KH表示水泥熟料中的總CaO含量扣除飽和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3）所需要的氧化鈣后，剩下的與二氧化鈣化合的氧化鈣的含量與理論上二氧化硅全部化合成硅酸三鈣所需要的氧化鈣含量的比值。簡(jiǎn)言之，石灰飽和系數(shù)表示熟料中二氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸三鈣的程度。（三）數(shù)學(xué)表達(dá)式:理論值:2.3SOa（三）數(shù)學(xué)表達(dá)式:理論值:2.3SOa實(shí)際值:式中：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、SO3分別為熟料中相應(yīng)氧化物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù);f-CaO、f-SiO2分別為熟料中呈游離狀態(tài)的氧化鈣、二氧化硅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。（四）、KH值與熟料礦物間的關(guān)系：1、從理論上講：KH值高，那么C3S較多，C2S較少。（1） 、KH=1，熟料中只有C3S，而無C2S；（2） 、KH〉1，無論生產(chǎn)條件多好，熟料中都有游離氧化鈣存在；2（3） 、KHW’=0.667，熟料中無C3S。

因此，熟料的KH值應(yīng)控制在0.667~1間。2、實(shí)際生產(chǎn)中，為使熟料順利形成，又不產(chǎn)生過多的游離氧化鈣，通常KH值控制在。KH值越大，C3S含量越高，水泥具有快硬高強(qiáng)的特性；但要求煅燒溫度較高，煅燒不充分時(shí)，熟料中將含有較多的游離氧化鈣，影響熟料的安定性。KH過低時(shí)，水泥熟料強(qiáng)度發(fā)展緩慢，早期強(qiáng)度低。預(yù)分解窯（五）、其他石灰飽和系數(shù)：較常用的是LSF2.3^0^ +0拓5目勺。自LSF的含義：熟料中CaO含量與全部酸性組分需要結(jié)合的CaO含量之比。一般LSF值高水泥強(qiáng)度也高。LSF的取值：一般硅酸鹽水泥熟料LSF=90~95早強(qiáng)型的水泥熟料LSF=95~98二、硅率（又稱硅氧率，我國俗稱硅酸率）（一）、符號(hào)：n或SM（二）、公式:機(jī)或雙）=（二）、公式:機(jī)或雙）=+P%Q（三）、含義：熟料中SiO2含量與Al2O3、Fe2O3之和的比例。反映了熟料中硅酸鹽礦物（C3S+C2S）、熔劑礦物（C3A+C4AF）的相對(duì)含量。（四）、SM值與熟料礦物及煅燒之間的關(guān)系:一般取值：。SM值越高，表示硅酸鹽礦物多，熔劑礦物少，對(duì)熟料強(qiáng)度有利。但SM值過高時(shí)，熟料較難燒成，煅燒時(shí)液相量較少，不易掛窯皮；隨SM值的降低，液相量增加，對(duì)熟料的易燒性和操作有利，但SM值過低，熟料強(qiáng)度低，窯內(nèi)易結(jié)圈，結(jié)大塊，操作困難。預(yù)分解窯三、鋁率（又稱鋁氧率或鐵率）符號(hào)：p三、鋁率（又稱鋁氧率或鐵率）符號(hào)：p或IM公式:含義：表示熟料中Al2O3含量Fe2O3含量之比，反映了熟料中C3A和C4AF的相對(duì)含量。也反映煅燒過程中液相的性質(zhì)（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?。﹑值與熟料礦物及煅燒的關(guān)系一般取值。p值過大，C3A多，液相粘度大，不利于C3S的形成，易引起熟料快凝；p值過低，C4AF量相對(duì)較多，液相粘度小，對(duì)C3S的形成有利，但窯內(nèi)燒結(jié)X圍窄，易使窯內(nèi)結(jié)大塊，對(duì)煅燒不利，不易掌握煅燒操作。預(yù)分解窯說明：三個(gè)率值要相互配合適當(dāng)，才能使熟料順利燒成，并保證熟料質(zhì)量。返回頁首§2-4熟料礦物組成的計(jì)算與換算獲得熟料的礦物組成的方法： 1、儀器分析法：如巖相分析；X射線分析；紅外光譜分析等；2、計(jì)算法。一、 硅酸鹽水泥熟料礦物組成的計(jì)算依據(jù)：熟料化學(xué)成分或率值方法：很多，常用的有（一） 、化學(xué)法：C3（3KH-2）SiO2C2S=8.60（1-KH）SiO2C3A=2.65（Al2O32O3）C42O3式中：SiO2、Al2O3、Fe2O3分別是熟料中相應(yīng)氧化物的百分含量（％）。KH是熟料的石灰飽和系數(shù)。（二） 、代數(shù)法：（也稱鮑格法）C3-2.86SO3C2S=8.60S++3-0.754C3SC3A=C4AF=CaSO4=1.70SO3式中：C、S、A、F、SO3分別代表熟料中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、SO3的百分含量。以上公式適用于：IMN二、 熟料化學(xué)組成、礦物組成與率值的換算（一）、由礦物組成計(jì)算各率值烏S十1.乾56%S吊―1.4舞1。/+2.口裝4。4工夕以上三式反映了率值與熟料礦物之間的關(guān)系。（二）、由熟料率值計(jì)算化學(xué)成分設(shè)E=CaO+SiO2+Al2O3+Fe2O3,一