2熟料组成及矿物性质

据研究发现：铁相固溶体的水化速率与其中的 铝的含量有直接关系，其含量越高，水化越快。
玻璃体 形成 部分熔融液相被快速冷却来不及结晶而成 为过冷凝体
主要成分
含量 性能
Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R 2O
不及晶体稳定，水化热较大；可改善熟
取决于液相量及冷却条件，一般2%~22% 料性能与易磨性。
填充在阿利特、贝利特之间的物质通称为中间相， 它包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体、含碱化合 物、游离氧化钙及方镁石等。
铝酸钙（C3A、C12A7 、 C12A7· CaF2、C4A3Ŝ) C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶 硅酸二钙（C2S 体，在反光镜下，其反光能力弱，呈暗灰色，并填充在A矿 与B矿中间，又称黑色中间相。 铝酸三钙水化迅速，放热多，凝结硬化很快，如不加 石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。铝酸三钙硬化也很快，水 化3天内就大部分发挥出来，早期强度较高，但绝对值不高， 以后几乎不再增长，甚至倒缩。干缩变形大，抗硫酸盐浸 蚀性能差。
硅酸二钙的存在形式
不同氧化物稳定不同的晶型
少量氧化物对硅酸二钙多晶形态的稳定作用及其数量
煅烧条件、液相数量影响硅酸二钙的晶型 •冷却速度较慢、还原气氛严重，硅酸二钙在低于 500℃的温度下，容易由β型（3.28g/cm3）向γ型 （ 2.97g/cm3 ）转变，体系膨胀10%，导致熟料粉化。 •在烧成温度较高、冷却较快的熟料中，由于C2S中固 熔进少量Al2O3、 Fe2O3、MgO等，溶剂性矿物形成 玻璃体，将β型硅酸二钙晶体包裹住，在熟料冷却时， 越过β型向γ型的转变温度，通常都可保留β型。
贝利特（B矿）：通常固溶有少量氧化物如Al2O3、 Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶体，称贝利特 （Belite），简称B矿。在反光显微镜下呈圆粒状，常 具有黑白交叉双晶条纹
分布于孔洞之间的大堆B矿， 晶体大小不等，断面多脑状 微裂纹
煤灰熔滴形成的B矿矿 巢—粗大的晶体紧密分布、 中间包裹大量液相
一部分氧化镁与熟料矿物结合成固溶体以及溶于液相 中。在硅酸盐水泥熟料中，氧化镁的固溶总量可达2%。 多余的氧化镁即结晶出来呈游离状态的方镁石。
方镁石的形貌：在反光镜下呈多角形，一般为粉红色，
并有黑边。
方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢，要几 个月甚至几年才明显起来。 方镁石水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148%， 导致体积安定性不良。 方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸 等都有关系。方镁石晶体小于1μm，含量5%时， 只引起轻微膨胀；方镁石晶体5-7μm，含量3% 时，就会严重膨胀。
国家标准中规定硅酸盐水泥中氧化镁含量不 得超过5.0%
硅酸二钙的物Leabharlann 性质纯C2S色洁白，当含有某些离子时，可呈不同颜色。
硅酸二钙的化学性质
C2S与水作用时，水化速度较慢，至28天龄期仅水 化20%左右，凝结硬化缓慢，早期强度较低，28 天以后强度仍能较快增长，一年后可接近C3S。它 的水化热低，体积干缩性小，抗水性和抗硫酸盐 浸蚀能力较强。
3.3.3中间相
游离氧化钙水化生成氢氧化钙时，体积膨胀 97.9%。
随着游离氧化钙含量的增加，试体抗拉、抗折强
度降低，3d以后强度倒缩，严重时甚至引起安定性
不良。
游离氧化镁：
熟料中少量氧化镁的作用：含有少量氧化镁时，能降
低熟料液相生成温度，增加液相量，降低液相粘度，有 利于熟料形成，还能改善熟料色泽。
高镁水泥中氧化镁的存在形式：
结晶大小不等的A矿、断面 存在较多微裂纹
长宽比偏大的板、柱状A矿、 结晶细小的板柱状和六方片 状 A矿
硅酸三钙的物理性质
纯硅酸三钙色洁白；当含有少量氧化铬时，呈绿
色；含有钴的价数不同，可呈浅兰色或玫瑰红色；
密度3.14-3.25g/cm3
硅酸三钙的化学性质 加水调和后，凝结时间正常，水化较快，粒径为
硅酸盐水泥熟料的化学组成
硅酸盐水泥熟料的矿物组成
硅酸盐水泥熟料矿物的性质 硅酸二钙（C2S 硅酸三钙（C3S） 中间相 包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃 体、含碱化合物、游离氧化钙及方镁石 等。
3.1 硅酸盐水泥熟料的化学组成
化学组成：主要由氧化钙(CaO)、二氧化硅（SiO2)、三氧化二铝 (A12O3)和三氧化二铁 (Fe2O3)四种氧化物组成，通常占 熟料的95％以上，同时，含有5％以下的少量氧化物， 如氧化镁(MgO)、三氧化硫(SO3)、二氧化钛(TiO2)、五 氧化二磷(P2O5)、以及碱(K2O和Na2O)等。 用萤石或各种金属矿石的尾矿作矿化剂的硅酸盐水泥 熟料中，还有少量的氟化钙（ CaF2 ）和其他微量金属 元素。
含
量：四种主要氧化物的波动范围一般为： CaO:62-67 ％； SiO2:20-24％；Al2O3:4.0-7.0％；Fe2O3:2.5-6.0％。
3.2 硅酸盐水泥熟料的矿物组成
硅酸三钙 3CaO· SiO2，可简写为C3S，50%左右， 有时高达60%以上； 硅酸二钙 2CaO· SiO2，可简写为C2S，20-33% 铝酸三钙 3CaO· Al2O3：可简写为C3A，7-15% 铁相固溶体：常以铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3 代替，可简写为C4AF，10-18%。 另外，还有少量的游离氧化钙 (f-CaO)、方镁石(结 晶氧化镁f-MgO)、合碱矿物以及玻璃体等。 使用萤石或萤石、石膏复合做矿化剂的硅酸盐水泥 熟料中，还有氟铝酸钙（C11A7· CaF2）、硫铝酸盐矿 物等。
•山口（Yamaguchi）发现，单斜阿利特的水化比三斜
阿利特的稍快些； •哈达（T.Harda）认为：单斜C3S ＜三斜C3S，随着水 化时间的延长，这种差别消除；且在三个月后，所有 晶体的水化程度达到近似70%，多晶体水化生成的C-S-
H的形态不同。
3.3.2硅酸二钙（C2S )
硅酸二钙的晶体结构
游离氧化钙
形成：当配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料 中就会出现没有被吸收的以游离形态存在的氧化钙。
游离氧化钙的形貌：在偏光镜下为无色圆形颗粒，有 明显解离，有时有反常干涉色；在反光镜下用蒸馏水 浸湿后呈彩虹色。 控制指标：我国回转窑一般控制在1.5%以下，立窑 控制在2.8%以下。
游离氧化钙的性能： 过烧的游离氧化钙结构比较致密，水化很慢，通 常在加水3d以后反应比较明显。
铁相固溶体（C2F－C8A3F )
C4AF 实际是 C2F-C8A3F 或 C6A2F-C6AF2 连续固 溶体，在一般的硅酸盐水泥熟料中，这种连续固溶 体的化学成分接近于C4AF，简称C 矿；矿物中也溶 有少量MgO、SiO2等氧化物。C 矿在反射光下呈白 色，故又被称为白色中间相，密度为3.77g/cm3 C4AF水化硬化速度较快，因而早期强度较高， 仅次于C3A。与C3A不同的是它的后期强度也较高， 类似C2S。抗冲击，抗硫酸盐浸蚀能力强，水化热较 铝酸三钙低。
3.3 硅酸盐水泥熟料矿物的性质
3.3.1 硅酸三钙（C3S） 硅酸三钙的晶体结构
硅酸三钙的存在形式
纯C3S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。在常温下，通常以三斜晶型存在。
阿利特（Alite）：熟料中C3S总与少量的其他氧化物 如 Al2O3 、 Fe2O3 、 MgO 、 R2O等形成固溶体。在反光 显微镜下为多角形颗粒，又称阿利特（ Alite），简称 A矿，常以M型或R型存在。
40-45μm的硅酸三钙颗粒加水后28天，可以水化70%
左右。强度发展比较快，早期强度高，强度增进率 较大，28天强度可以达到一年强度的70-80%，四种 熟料矿物中强度最高。水化热较高，抗水性较差。
影响硅酸三钙的反应能力的因素
与含有的少量氧化物有关：由于在C3S晶格中产生变 位、应变和扭曲，改变其反应能力。 与晶体类型有关： •纳尔斯认为，单斜型C3S强度比三斜型高些。见P18页