材料工程技术专业《硅酸盐水泥熟料的矿物组成》.docx

硅酸盐水泥熟料的矿物组成 在硅酸盐水泥熟料中，CaO、SiO 、Al O 、Fe O 等并不是 2 2 3 2 3 以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物反响组合成各种不同的氧化物集合体，即以多种熟料矿物的形态存在。这些熟料矿物结晶细小，通常为 30～60um，因此，可以说硅酸盐水泥熟料是一种多矿物组成的、结晶细小的人造岩石。 熟料的矿物组成 硅酸盐水泥熟料中的主要矿物有以下四种： 硅酸三钙：3CaO·SiO 简写成C S 2 3 硅酸二钙：2CaO·SiO 简写成C S 2 2 铝酸三钙：3CaO·Al O 简写成C A 2 3 3 铁铝酸四钙：4CaO·Al 2 O · Fe O 3 2 3 简写成C AF 4 另外，还有少量的游离氧化钙〔?-CaO〕、方镁石〔即结晶氧化镁〕、含碱矿物以及玻璃体等。 硅酸三钙和硅酸二钙合称硅酸盐矿物，约占 75%左右，要求最低为 66%以上,它们是熟料的主要组分。 铝酸三钙和铁铝酸四钙合称熔剂矿物，约占 22%左右。硅酸盐矿物和熔剂矿物总和约占 95%左右。 A≤对于中等水化热、中等抗硫酸盐水泥熟料中的 C ％，C S A≤ 3 3 3＜％；高抗硫酸盐的水泥熟料中的 C3A≤％，C S＜％ 。 3 硅酸三钙和硅酸二钙都是硅酸盐矿物，硅酸盐水泥熟料的名称也由此而来。在煅烧过程中，铝酸三钙和铁铝酸四钙与氧化镁、 熟 料 类 别国内型干法窑熟料〔2023 均〕国内重点水泥企业熟料〔 熟 料 类 别 国内型干法窑熟料〔2023 均〕 国内重点水泥企业熟料〔56 家平均〕 C3S 53 54 57 C2S 24 20230 国外水泥企业熟料〔23 家平均〕 C3A 8 7 8 C4AF 10 14 10 四种主要矿物的含量一般范围及国内外局部水泥生产企业生产数据见表 4-2。 表 4-2 熟料矿物含量范围〔%〕 熟料矿物的特性 〔1〕硅酸三钙 ①形成条件及其存在形式 硅酸三钙是硅酸水泥熟料中的主要矿物，通常，它是在高温液相作用下，由先导形成的固相硅酸二钙吸取氧化钙而成。 现代争论及测试技术全都证明：水泥熟料中的硅酸三钙并不是以纯的C3S 形式存在，而总是与少量的其他氧化物如 A12O3、Fe2O3、MgO、R2O 等形成固溶体。这种固溶体在反光显微镜下 的岩相照片为黑色多角形颗粒，将其定名为阿利物〔 Alite〕，简 称A 矿。 ②矿物水化特性 硅酸三钙加水调和后，在其为断的与水发生反响的过程中， 具有如下特性： ａ水化较快，水化反响主要在 28d 以内进展，约经一年后水化过程根本完成； ｂ早期强度高，强度确实定值和强度的增进率较大。其 28d 强度可以到达它一年强度的 70%~80%，就 28d 或一年的强度来说，在四种主要矿物中硅酸三钙最高，它对水泥的性能起着主导 作用。 ｃ水化热较高，水化过程中释放出约 500J/g 的水化热；抗水性较差。因此，假设要求水泥的水化热较低，抗水性较好时那么宜适当降低熟料中的 C3S 含量。 〔2〕硅酸二钙 硅酸二钙由 CaO 与 SiO2 化合而成，是硅酸盐水泥熟料中的主要矿物之一。 ①多晶转变 纯C3S 在 1450℃以下亦有同质多晶现象，通常有四种晶型， 即?-C2S、?- C2S、?- C2S 、?- C2S。 常温下，有水硬性的?-C2S、高温型 ?H-C2S、低温型 ?H-C2S、 ?-C2S 都是不稳定的，有趋势要转变为构造中 Ca2 离子的配位数相当规那么的、几乎没有水硬性的?-C2S。因?-C2S 的密度 cm3， 而?-C2S 密度是 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。 当烧成温度较高，冷却较快，且固溶有少量 A12O3、Fe2O3、 R2O、MgO 等的熟料中，通常均可保存有水硬性的 -C2S。 ②矿物特性 硅酸二钙通常因溶有少量氧化物 A12O3、Fe2O3、MgO、R2O 等面呈固溶体存在。这种固溶少量氧化物的硅酸二钙称贝利特 〔Belite〕，简称 B 矿。在硅酸盐水泥熟料中，贝利特呈圆粒状， 但也可见其他不规那么外形。这是由于熟料在煅烧过程中，先固相反响形成的贝利特，其边棱再溶进液相，在液相中吸取 CaO 反响生成阿利特所致。在反光显微镜下，工艺条件正常的熟料中贝利特具有黑白穿插双晶条纹；在烧成温度低且冷却缓慢的熟料中，常觉察有平行双晶。 ③水化特性 慢得多，至 28d 龄期仅水化 2023 右，分散硬化缓慢。ｂ早期强度低，但 28d 以后强度仍能较快增长，一年后其强 度可以赶上甚至超过阿利特的强度 ，是四种矿物中最小者；抗水性好，因而对大体积工程或处于侵蚀性大的工程用水泥，适当提高贝利特含量，降低阿利特含量是有利的。 〔3〕铝酸三钙 铝酸三钙在熟料煅烧中起熔剂的作用