熟料的组成
材料工程技术专业《熟料的组成》
硅酸盐水泥熟料的组成化学组成〔1〕主要化学成分与含量硅酸盐水泥熟产料的主要化学成分是CaO、SiO、Al2O3、Fe2O3四种氧化物，其总和通常点熟料总量的95以上。
在实际生产中，硅酸盐水泥熟料中主要氧化物含量的波动范围一般为：CaO 62％～67％， SiO2 202124％， Al2O3 4％～7％，Fe2O3 2.5％～6％。
〔2〕化学要求生产中，各类硅酸盐水泥熟料(通用、中等抗硫酸盐、中等水化热、高抗硫酸盐的水泥熟料等类型)中的化学成分应控制在以下范围：CaO/SiO2 ≥2.0MgO ≤5.0％；当制成P.Ι型硅酸盐水泥样品的压蒸安定性合格时，允许到6.0％。
SO3 ≤1.0％中等水化热或中等抗硫酸盐的水泥熟料K2O+Na2O ≤0.60％低碱度的硅酸盐水泥熟料K2O+Na2O ≤0.60％。
矿物组成〔1〕主要矿物成分硅酸盐水泥熟料中的主要矿物有以下四种：硅酸三钙：3CaO·SiO2〔简写成C3S〕，硅酸二钙：2CaO·SiO2 〔简写成C2S〕铝酸三钙：3CaO·Al2O3 〔简写成C3A〕铁铝酸四钙：4CaO·Al2O3·Fe2O3〔简写成C4AF〕另外，还有少量的游离氧化钙〔ƒ-CaO〕、方镁石〔即结晶氧化镁〕、含碱矿物以及玻璃体等。
〔2〕主要矿物含量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。
对于中等水化热、中等抗硫酸盐水泥熟料中的C3A≤5.0％，C3S＜55.0％；高抗硫酸盐的水泥熟料中的C3A≤3.0％，C3S＜55.0％。
回转窑生产的熟料，四种主要矿物的含量范围：C3S 54～65%，C2S 15～32%，C3A4～11%，C4AF10～18%。
熟料的率值硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比例关系的系数称作率值。
第三章熟料的组成
课堂测验题：
1.请推导IM<0.64时的KH公式。 2.某熟料中SiO2含量为20%，已知与SiO2化合的
CaO含量为50.4%，试计算该熟料的KH。(已知分 子量分别是：Si:28，O:16，Ca:40, Fe:56, Al:27) 3.请说明熟料粉化的原因。 4.水泥粉磨时，为什么要加入石膏？但又为什么 要限制其掺量？
颗粒层的填充结构 1、等径球形颗粒群的规则排列结构 等径球形颗粒的平面排列形式： 立方排列和六方排列
规则填充
规则填充：(a)和 (d)是在下层球的正上面排 列上层球； (b)和(e)是在下层球和球的切点 上排列上层球； (c)和(f)是在下层球间隙的 中心上排列上层球。
布拉伐格子是晶格的 一种数学抽象，其中 布拉伐格子的所有格 点都是几何位置上等 价、周围环境相同的 点；若把原子或原子 团安置在布拉伐格子 的每一个格点上，就 可得到相应的晶格。 虽然晶格的类型很多， 但自然界中的布拉伐格子却只有14种。这14种布拉
系统中的水泥区
(二)矿物组成
四种矿物主要是:硅酸三钙,3CaO.SiO2,简写C3S;
硅酸二钙,2CaO.SiO2,简写C2S;
铝酸三钙,3CaO.Al2O3,简写C3A;
铁铝酸四钙,4CaO.Al2O3.Fe2O3,简写C4AF;
此外,熟料中还有:fCaO，和MgO,含碱矿物及玻璃体。
注意:在反光显微镜下,C3S呈黑色多角形;C2S呈黑白双晶 条纹的圆形;反射能力强的白色中间相是铁相固溶体,反
α,α’型C2S强度较高,而γ型C2S几乎无水硬性.在立窑厂有 时熟料常出现粉化现象,就是由于出现了β型向γ转变,体 积膨胀的结果.
Blite水化反应较慢,28d仅水化20%左右,凝结硬化缓慢,早 期强度较低,但后期强度增长率较高,在一年后可赶上
水泥熟料组成及特性
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第四节 水泥熟料组成及特性
③C3A结构特征
结构中的铝离子、钙离子具有较高活性； 结构中存在较大的“空穴”，水化速度快。
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第四节 水泥熟料组成及特性
④C4AF结构特征
C4AF也称才利特或C矿。在透射光下，呈黄 褐色或褐色的晶体，有很高的折射率。其结 构特征为： 高温时形成一种固溶体，在铝原子取代铁 原子时引起晶格稳定性降低。
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大的水化速度。
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第四节 水泥熟料组成及特性
②C2S结构特征
C2S称为贝利特或简称B矿（因为没有纯的C2S ，固溶有MgO，Al2O3，Fe2O3 等） 。 C2S有4种晶型，在2130℃下烧至熔融为α型，1420°C为α′型，温度降至 675℃转变为β型，降到300~400℃转变为γ型。 强度以α型最高，以后随温度降低和晶型转变而降低，到γ型几乎没有强度， 体积膨胀10％，造成熟料粉化。
C4AF---呈棱柱状或圆粒状，反光能力强，在反光镜下呈亮白色，称为白色中间相。
School of Highway, Chang’an University长安大学公路学院来自第四节 水泥熟料组成及特性
①C3S结构特征
C3S称为阿利特或简称A矿（因为没有纯的C3S ，固
溶有MgO，Al2O3，Fe2O3 等）。其晶体断面 为六角形和棱柱形。
硅酸盐水泥的熟料矿物组成
硅酸盐水泥的熟料矿物组成1. 什么是硅酸盐水泥？好啦，大家伙儿，今天我们来聊聊一个咱们生活中挺重要的东西——硅酸盐水泥。
听起来有点儿高大上吧？其实，它就在咱们身边，建筑物、道路，甚至是你家阳台的地砖，基本上都少不了它的身影。
那么，硅酸盐水泥到底是个啥呢？简单来说，它是一种能让混凝土和砂浆变得更坚固的材料。
就像是给这些建筑“大块头”穿上了厚厚的盔甲。
2. 熟料矿物的组成2.1 硅酸盐熟料的组成成分硅酸盐水泥的核心是熟料，这东西是水泥生产过程中的一大明星。
熟料主要由四种矿物组成，分别是：铝酸钙（C3A）、硅酸二钙（C2S）、硅酸三钙（C3S）和铁铝酸钙（C4AF）。
说起来，这四兄弟各有千秋，绝对不简单。
就像一个篮球队，虽然每个人的特点不同，但齐心协力才能赢得比赛。
2.2 各矿物的角色与特性首先，咱们得说说硅酸三钙（C3S），它可是熟料里的大力士，负责提供水泥的早期强度。
简单说，C3S就像是个能量饮料，喝了以后立马提神醒脑，让混凝土在刚浇筑的时候就能快速“发力”。
接下来是硅酸二钙（C2S），这小子就稳重多了。
它的强度增长比较慢，但后劲十足，能让混凝土在长期使用中保持稳定的强度，给人一种“长久之计”的感觉。
铝酸钙（C3A）在这里也不甘示弱，主要负责水泥的早期水化反应。
它的反应速度快，但要小心，C3A一旦遇到水，就像是个兴奋剂，反应起来可是相当剧烈的。
最后是铁铝酸钙（C4AF），这个家伙有点儿特别，虽然它的强度贡献不算多，但在水泥的颜色和耐火性上可是大有作为。
它就像是一个颜值担当，让水泥的外观更为美观。
3. 硅酸盐水泥的优势3.1 强度与耐久性所以，硅酸盐水泥的这几位矿物兄弟，结合在一起，构成了一个非常强大的团队。
它们的配合让水泥的强度和耐久性都变得异常出色。
简单来说，水泥越强，建筑就越结实，住得也更安心。
真是“千里之行，始于足下”，一袋好水泥，能为一栋大楼打下坚实的基础。
3.2 环保与经济性而且，硅酸盐水泥在环保方面也没闲着。
第三章 熟料的组成
KH实际上表示了熟料中C3S与C2S百分含量的 比例。KH越大，则硅酸盐矿物中的C3S的比例 越高，熟料强度越好，故提高KH有利于提高 水泥熟料质量。但KH过高，熟料煅烧困难， 必须提高煅烧温度，延长煅烧时间，否则会出 现f-CaO，同时窑的产量低，热耗高，窑衬工 作条件恶化。 为使熟料顺利形成，不致因过多的游离石灰而 影响熟料的质量，通常，在工厂条件下，石灰 饱和系数一般控制在0.82~0.96之间。 值得一提的是，各国用于控制石灰含量的率值 公式有所不同，常见的有： 水硬率HM，石灰标准值KSt，李和派克石灰 饱和系数LSF。
KH
C3 S 0.8837C2 S C3 S 1.3256C2 S
从上式中可知： 当C3S=0时，KH=0.667，这时，熟料中只有 C2S，C3A，C4AF而无C3S； 当C2S=0时,KH=1，此时，熟料中无C2S，只 有C3S,C3A,C4AF。 所以KH值介于0.667~1.0之间。
CaO CaO游 1.65 Al2O3 0.35Fe2O3 0.7 SO3 2.8( SiO2 SiO2 游 )
KH
KH
CaO CaO游 1.1 Al2O3 0.7 Fe2O3 0.7 SO3 2.8( SiO2 SiO2 游 )
石灰饱和系数与矿物组成的关系可用下式表示：
四.熟料矿物组成的计算
（一）石灰饱和系数法 （二）鲍格法（代数法） （三）熟料真实矿物组成与计算矿物组 成的差异 1.固溶体的影响 2.冷却条件的影响 3.碱和其他微组分的影响
思考题
1.推导石灰饱和系数KH公式？ 2.KH过低和过高将会对熟料质量、窑的操作产生怎样 的影响？ 3. SM过低和过高将会对熟料质量、窑的操作产生怎样 的影响？ 4 .下列水泥是什么品种的水泥？ A. 91.5%熟料，5%石灰石，3.5%石膏; B. 91%熟料，5%矿渣，4%石膏; C. 96%熟料，4%石膏; D. 82%熟料，15%矿渣，3%石膏; E. 81.5%熟料，5%窑灰，10%火山灰，3.5%石 膏;
硅酸盐水泥熟料的组成
硅酸盐水泥熟料的组成一.熟料的化学组成硅酸盐水泥熟料主要由CaO,SiO2, AI2O3和Fe2O3四种氧化物组成,通常在熟料中占95%左右。
同时还含有5%的少量氧化物,如MgO,SO3,以及碱K2O、Na2O。
氧化物对熟料的锻烧和水泥性质的影响：CaO是水泥熟料中最主要成份, SiO2含量较多, AI2O3和Fe2O3含量较少.在水泥熟料中,氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁不是以单独的氧化物存在,而是经高温锻烧后,以两种或两种以上的氧化物反应生成多种矿物集合体,其结晶细小,因此熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人造岩石。
硅酸盐水泥熟料主要由下面四种矿物组成：硅酸三钙：3CaO.SiO2.简写为:C3S硅酸二钙:：2CaO.SiO2.简写为:C2S铝酸三钙：3CaO.AI2O3,.简写为:C3A铁铝酸四钙：4CaO.Al2O3.Fe2O3,简写为:C4AF硅酸盐水泥熟料中,以上四种矿物占95%以上,硅酸盐矿物C3S和C2S含量约占75%左右,熔剂矿物C3A和C4AF含量约占22%左右,在锻烧过程中,C3A和C4AF与氧化镁、碱等,在1250-1280℃开始,会逐渐熔融成液相,以促进C3S的顺利形成,故称为熔剂矿物。
二.熟料的矿物组成1.硅酸三钙:主要由硅酸二钙和氧化钙反应生成,是硅酸盐水泥熟料的主要矿物,其含量通常为50%左右,有的高达60%以上,纯C3S只在2065-1250℃温度范围内稳定,在2065℃以上一致熔融为CaO和液相,在1250℃以下分解为C2S和CaO,实际上C3S的分解反应进行得比较缓慢,致使纯C3S在室温下可以呈介稳状态存在。
在硅酸盐水泥熟料中,硅酸三钙并不以纯的形式存在,总含有少量的其它氧化物如氧化镁、氧化铝等形成固熔体,称为阿利特或A矿,纯硅酸三钙颜色洁白,当熟料中含有少量氧化铬Cr2O3时,阿利特呈绿色,含氧化钴时,随钴的价数不同,可得浅兰色或玫瑰色,阿利特的密度为3.14-3.25g/cm3。
关于熟料的组成
关于熟料的组成熟料的组成一、化学组成：主要氧化物：CaO SiO2Al2O3Fe2O3其总和通常占熟料总量的95%以上。
其它氧化物：如MgO SO3Na2O K2O TiO2P2O5等，其总量通常占熟料的5%以下。
实际生产中，硅酸盐水泥中个主要氧化物含量的波动范围一般为：CaO62%~67%SiO220%~24%Al2O34%~7%Fe2O3 2.5%~6%二、矿物组成：在硅酸盐水泥熟料中，各氧化物不是单独存在的，而是以两种或两种以上的氧化物反应组合成各种不同的氧化物集合体，即以熟料矿物的形态存在。
主要矿物：硅酸三钙：3CaO·SiO2简写成C3S占50%~65%硅酸二钙：2CaO·SiO2 简写成C2S占15%~35%铝酸三钙：3CaO·Al2O3简写成C3A占6%~12%铁铝酸四钙：4CaO·Al2O3·Fe2O3简写成C4AF占8%~12%其次还有：游离氧化钙：f-CaO、方镁石：MgO、玻璃体等其中：硅酸三钙和硅酸二钙合称硅酸盐矿物，一般约占75%左右，新型干法生产，约占77%左右。
铝酸三钙和铁铝酸四钙合称熔剂矿物，一般约占22%左右，新型干法生产，约占20%左右。
硅酸盐矿物和熔剂矿物总和约占95%左右。
熟料矿物特性一、硅酸三钙（A矿、又称阿里特、约占55%左右）（一）、存在形式：1、纯C3S只在2065℃~1250℃温度范围内稳定，在2065℃以上不一致熔融为CaO 与液相；在1250℃以下分解为C2S和CaO。
2、纯C3S具有同质多晶现象。
3、化学组成：熟料中C3S不纯，总是与少量的其他氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶体。
4、显微结构：在反光显微镜下为黑色多角形颗粒(如下图），又称阿利特（Alite），简称A矿。
4、显微结构：在反光显微镜下为黑色多角形颗粒(二）、矿物水化特性：1、水化较快，水化反应主要在28d以内进行，约经一年后水化过程基本结束。
10.3 硅酸盐水泥熟料的矿物组成ppt课件
其它氧化物：如MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等，其总量通常占熟料 的5%以下。
；.
2
一、熟料的化学组成
◆主要化学成分要求
实际生产中，硅酸盐水泥中个主要氧化物含量的波动范围一 般为：
CaO
62%～67%
SiO2 Al2O3 Fe2O3
20%～24% 4%～7% 2.5%～6%
；.
；.
21
六、熟料的率值
硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比例关系的系数称作率 值。
表示化学成分与矿物组成之间的关系，水泥熟料的性能及其对煅 烧的影响。
在一定的工艺条件下，率值是水泥生产质量控制的主要指标。 我国主要采用石灰饱和系数（KH）、硅率（n）、铝率（p）三个 率值。
；.
22
1.石灰饱和系数
；.
31
2.熟料化学组成、矿物组成与率值的换算
◆由矿物组成计算各率值
KH C3 S 0.8838C2 S C3 S 1.3256C2 S
n
C3 S 1.3256C2 S
1.4341C3 A 2.0464C4 AF
P 1.1501C3 A 0.6383 C4 AF
；.
32
2.熟料化学组成、矿物组成与率值的换算
式中：SiO2、Al2O3、Fe2O3分别是熟料中相应氧化物的百分含量(%)。 KH是熟料的石灰饱和系数。
；.
28
1.硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算
◆代数法：（也称鲍格法） C3S=4.07S-7.60S-6.72A-1.43F-2.86 SO3 C2S=8.60S+5.07A+1.07F+2.15SO3-3.07C=2.87S-0.754 C3S C3A=2.65A-1.69F C4AF=3.04F CaSO4=1.70 SO3
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射能力弱的黑色中间相是C3A;
硅酸盐矿物:C3S+C2S约75%
熔剂矿物:C3A和C4AF,以及氧化镁,碱等.
1.硅酸三钙(C3S)
C以3上S是.纯硅C酸3S盐只水有泥在熟2料06的5~主1要25矿0物ºC,温其度含内量才通稳常定在,5所0% 以 在室温下C3S呈介稳状态;它有三种晶系七种变形.
关于水泥四种矿物性质的比较:
1.水化速度: C3A>C3S>C4AF>C2S
2.水化热: C3A>C3S>C4AF>C2S
3.强度: C3S>C2S>C4AF>C3A
4.耐化学侵蚀:
C4AF>C2S>C3S>C3A 5.干缩性:
C3A>C3S>C2S>C4AF
三.熟料的率值
率值:各氧化物之间的比例。
(一)石灰饱和系数
在熟料四个主要氧化物中,CaO为碱性氧化物,SiO2, Al2O3和Fe2O3为酸性氧化物，两者相互化合生成四种 熟料矿物C3S、C2S、C3A和C4AF。
古特曼(A.Guttmann)和杰耳(F.Gille)认为酸性氧化物 形成碱性最高的矿物为C3S、C3A和C4AF，从而提出 了他们的石灰理论极限含量。为便于计算，可将 C4AF改写为C3A与CF，所以石灰理论极限含量计算 式为：
(2)铁相固溶体
在熟料中一般10~18%。熟料中含铁相较复杂，是 一系列的连续固溶体，一般用C4AF表示，称为铁铝 酸四钙，又称为Clite,C矿，属斜方晶系，常呈棱柱 状和圆粒状晶体,在反光镜下由于反射能力强，呈亮 白色，故通常称为白色中间相。
C4AF的水化速度在早期介于C3A与C3S之间，但随 后的发展不如C3S。早期强度类似C3A，后期还能不 断地增长，类似于C2S.抗冲击性能和抗硫酸盐性能 好，水化热较C3A低，含C4AF高的熟料难磨，所以 在道路水泥中和抗硫酸盐水泥中，C4AF含量应高些。
(1)铝酸三钙(C3A)
在熟料中含量约在7~15%的范围内,结晶完善的C3A 呈立方,八面体或十二面体.一般成玻璃相或不规则微 晶体.在反光镜下,快冷呈点滴状,慢冷呈矩形或柱形,常 因反光能力差,呈暗灰色,故称黑色中间相.
C3A水化迅速,放热多,凝结很快,硬化快,强度3d内就发 挥出来,但绝对值不高,以后几乎不增长,甚至倒缩.干缩 变形大,抗硫酸盐性能差.
颗粒层的填充结构 1、等径球形颗粒群的规则排列结构 等径球形颗粒的平面排列形式： 立方排列和六方排列
规则填充
规则填充：(a)和 (d)是在下层球的正上面排 列上层球； (b)和(e)是在下层球和 中心上排列上层球。
布拉伐格子是晶格的 一种数学抽象，其中 布拉伐格子的所有格 点都是几何位置上等 价、周围环境相同的 点；若把原子或原子 团安置在布拉伐格子 的每一个格点上，就 可得到相应的晶格。 虽然晶格的类型很多， 但自然界中的布拉伐格子却只有14种。这14种布拉
伐格子又可划分为七大晶系。 七大晶系分别是：单斜晶系、三斜晶系、三方晶系、
四方晶系、斜方晶系、六方晶系、立方晶系
面心立方堆积
2.硅酸二钙（C2S)
在熟料中含量约为20%左右，是硅酸盐水泥熟料的主要 矿物之一。在熟料中并不是以纯的形式存在，常含少量 M为gBOl,itAe或l2OB3矿, F，e2O纯3C, R2S2O在等14氧50化以物下形有成下固列溶晶体型，转通变常。称之
系统中的水泥区
(二)矿物组成
四种矿物主要是:硅酸三钙,3CaO.SiO2,简写C3S;
硅酸二钙,2CaO.SiO2,简写C2S;
铝酸三钙,3CaO.Al2O3,简写C3A;
铁铝酸四钙,4CaO.Al2O3.Fe2O3,简写C4AF;
此外,熟料中还有:fCaO，和MgO,含碱矿物及玻璃体。
注意:在反光显微镜下,C3S呈黑色多角形;C2S呈黑白双晶 条纹的圆形;反射能力强的白色中间相是铁相固溶体,反
(3)玻璃体
在实际的生产中,由于冷却速度较快,部分液相来不及 结晶而成为过冷液体，即玻璃体。
熔剂矿物太多或太少，都会影响熟料质量。
(4)游离氧化钙和方镁石
游离氧化钙又称为游离石灰，是指经高温煅烧而仍 未化合的氧化钙。
f-CaO增加，首先是抗折强度下降，进而引起3d以 后强度倒缩，严重影响安定性。
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.
由于在硅酸盐水泥熟料中,C3S常含有少量MgO, Al2O3, Fe2O3等形成固溶体,称为Alite(A矿),通常为M型或R型 .
在Alite 中常以C2S和CaO的包裹体存在。
C期3强S凝度结增时进间率正较常大,,水28化d较强快度,可放达热一较年多强,早度期的强度高且后 70~80%,其28d强度和一年强度在四种矿物中均最 高.但C3S的水化热较高,抗水性较差.
我国回转窑f-CaO一般控制在1.5%以下，立窑控制 在2.5%以下。
方镁石是指游离的MgO晶体，它在熟料中有三种存 在形式:1.溶解于C3A、C3S中形成固溶体；2.溶于 玻璃体中；3.以游离状态形式存在。
以前两者形式存在熟料中，对硬化水泥浆体无破坏 作用，但以游离状态形式存在会造成体积安定性不 良。因此，在水泥生产中应严格限制MgO的含量。
C2S存在α,α’,β,γ等变形,在室温下, α,α’,β变形是不稳定的, 有转变成γ型的趋势.一般在熟料中α和α’较少存在；在烧 成温度较高，冷却较快时,由于固溶了少量的MgO、 A通l常2O所3、指Fe的2O硅3、酸R二2O钙等或氧B化矿物即形为成β型固硅溶酸体二而钙以.由β型于存有在固, 溶体的存在, β型的C2S可以稳定.
α,α’型C2S强度较高,而γ型C2S几乎无水硬性.在立窑厂有 时熟料常出现粉化现象,就是由于出现了β型向γ转变,体 积膨胀的结果.
Blite水化反应较慢,28d仅水化20%左右,凝结硬化缓慢,早 期强度较低,但后期强度增长率较高,在一年后可赶上
3.中间相
填充在Alite和Blite 之间物质通称为中间相,部分结晶, 部分成为玻璃体.