硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算.doc

第三章 硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算 第一节　硅酸盐水泥熟料矿物组成 如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。因此，在硅酸盐水泥熟料中 CaO，SiO2，A1203，Fe2O3 不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。其结晶细小，一般为 30^-60Icm 。因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶　　细小的人工岩石。它主要有以下四种矿物： 硅酸三钙一～ 3Ca0 ． 3i02 ，可简写为 C3S ； 硅酸二钙 2Ca0 · Si02 ，可简写为 C2S ； 铝酸三钙 3Ca0 · A1203 ，可简写为 C 3 A ； 铁相固溶体通常以铁铝酸四钙 4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成 C 4 AF，此外，还有少量游离氧化钙 (.f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。通常熟料中 C3S 和 C2S 含量约占 75 ％左右，称为硅酸盐矿物。 C3-ft 和 C，AF 的理论含量约占 22 ％左右。在水泥熟料锻烧过程中 ，C 3 A 和 C，AF 以及氧化镁、碱等在 1250 ^ - 12800C 会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。 一硅酸三钙 C3S 是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。其含量通常为 50 ％左右，有时甚至高达 60 ％以上。纯 C3S 只有在 2065^ 12500C 温度范围内才稳定。在 20650C 以上不一致熔融为 Ca0 和液相；在 1250 0 C 以下分解为 CZS 和 Ca0 ，但反应很慢，故纯 C，S 在室温可呈介稳状态存在。 C，S 有三种晶系七种变型： 1070 0 C 1060 0 C 990 0 C 960 0 C 920 0 C 520 0 C R ←―― → M Ⅲ ←――→ M Ⅱ ←――→ M Ⅰ ←――→ ～ T Ⅲ ←――→ T Ⅱ ←――→ T Ⅰ R 型为三方晶系， M 型为单斜晶系， T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。但有人认为 ，R 型和 M ，型的强度比 T 型的高。 在硅酸盐水泥熟料中 ， C3S 并不以纯的形式存在，总含有少量氧化镁、氧化铝、氧化铁等形成固溶液，称为阿利特 (Alite ）或 A 矿。 纯 C3S 在常温下，通常只能为三斜晶系 (T 型），如含有少量 Mg0， A1203 ， Fe2O3 ， 503 ， ZnO，Cr203，R20 等氧化物形成固溶体则为 M 型或 R 型。由于熟料中 C3S 总含 MgO，A12O3， Fe2O3 以及其他氧化物，故阿利特通常为 M 型或 R 型。据认为锻烧温度的提高或锻烧时间的延长也有利于形成 M ．型或 R 型。 纯 C3S 为白色，密度为 3. 14g /cm3 ， 其晶体截面为六角形或棱柱形。单斜晶系的阿利特单晶为假六方片状或板状。在阿利特中常以 CS 和 CaO 的包裹体存在。 C3S 凝结时间正常，水化较快，粒径 40^-50jum 的颗粒 28d 可水化 70 ％左右。放热较多，早期强度高且后期强度增进率较大， 28d 强度可达一年强度的 70 ％ ^-80 ％，其 28d 强度和一年强度在四种矿物中均最高。 阿利特的晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力，当烧成温度高时，阿利特晶形完整，晶体尺寸适中，几何轴比大（晶体长度与宽度之比 L/B2-3) ，矿物分布均匀，界面清晰，熟料的强度较高。当加矿化剂或用急剧升温等锻烧方法时，虽然含较多阿利特，而且晶体比较细小，但因发育完整、分布均匀，熟料强度也较高。因此，适当提高熟料中的硅酸三钙含量，并且当其岩相结构良好时，可以获得优质熟料。但硅酸三钙的水化热较高，抗水性较差，如要求水泥的水化热低、抗水性较高时，则熟料中的硅酸三钙含量要适当低一些。 二硅酸二钙 C2S 在熟料中含量一般为 20 ％左右，是硅酸盐水泥熟料的主要矿物之一，熟料中硅酸二钙并不是以纯的形式存在，而是与少量 MgO，A1203，Fe2O3，R20 等氧化物形成固溶体，通常称为贝利特 (Belite ) 或 B 矿。纯 C2S 在 14500C 以下有下列多晶转变。 1425 0 C 1160 0 C 630— 680 0 C ＜ 500 0 C α ====== α H ＝＝＝ α L ＝＝＝＝＝β --- →γ ↑＿＿＿＿＿＿＿＿↑ 780— 860 0 C (H 一高温型， L 一低温型） 在室温下 ， α，α H ， α L ，β 等变形都是不稳定的，有转变成 Y 型的趋势。在熟料中 α，α H 型一般较少存在，在烧成温度较高、冷却较快的熟料中，由于固溶有少量 A120， ， Mg0 ， Fe2O3 等氧化物，可以 β