硅酸盐水泥熟料的率值
整理资料
重点：水泥工艺学:什么叫孰料率值故乡反应粉磨作业三个率值孰料矿物组成考虑哪些因素预热器分流顺逆混篦冷机形式有哪些粉磨机工作指数硅酸孰料分化影响固相反应窑外分解特点配料计算混凝土工程与技术：各种特性混凝土泵送混凝土要求应用大体积混凝土定义要求应用可以解决什么问题怎样解决高强混凝土定义怎样设计怎样设计高性能混凝土如何实现高性能混凝土功能应用纤维增强混凝土混凝土缝产生的原因从配制方面采取什么措施防止混凝土裂缝产生如何修补混凝土裂缝材料（化学浓浆）水泥工艺学硅酸盐水泥：以黏土和石灰石为原料，经高温煅烧得到以硅酸钙为主要成分的熟料，加入0—5％的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
硅酸盐水泥熟料：以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产物，即为硅酸盐水泥熟料。
硅酸盐水泥孰料三个率值：硅酸率又称硅率，是指熟料中氧化硅与氧化铝、氧化铁之和的重量比。
铝率又称铁率或铝氧率。
表示熟料中氧化铝与氧化铁含量的重量比。
石灰饱和系数是指熟料中全部氧化硅生成硅酸钙(C2S+C3S)所需的氧化钙含量与全部二氧化硅生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值。
循环负荷率：回料量与产品之间比值百分数。
选粉效率：是指物料喂入闭路粉磨系统中，产品通过某一标准筛细分含量占为入选粉机系统含量百分数。
游离氧化钙:：当配料不当、生料过粗或煅烧不充分时，熟料中就会出现没有被吸收的游离状态存在的氧化钙，称为游离氧化钙，或者叫做游离石灰。
以f－CaO表示。
固相反应：所有包含固相物质参加的化学反应，包括固-固相反应、固-气相反应和固-液相反应等。
窑外分解：将水泥生料粉的预热和绝大部分碳酸钙的分解过程置于窑外的预热器和分解炉中进行助磨剂:提高研磨效率的添加剂填空或选择硅酸盐水泥由：孰料石膏混合材（粉煤灰矿渣火山灰煤矸石石灰石）组成硅酸盐水泥熟料的化学成份主要由氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝 (Al2O3)及三氧二铁(Fe2O3)四种氧化物组成，它们的总和占熟料成份的95％以上。
熟料特性
.4 硅酸盐水泥熟料的组成2.4.1 熟料的化学组成硅酸盐水泥熟料主要由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四种氧化物组成，含量占95%以上，此外还有少量其它氧化物。
四种主要氧化物含量的波动范围为：CaO 62～67% SiO220～24%Al2O34～7% Fe2O32.5～6.0%水泥熟料中各氧化物的含量对水泥的性质有极大影响，从氧化物的含量，大致可推断水泥的性质。
2.4.2 熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料中主要由以下四种矿物组成：硅酸三钙3CaO•SiO2，通常简写为C3S；硅酸二钙2CaO•SiO2，通常简写为C2S；铝酸三钙3CaO•Al2O3，通常简写为C3A；铁铝酸四钙4CaO•Al2O3•Fe2O3，通常简写为C4AF。
这四种主要矿物组成决定硅酸盐水泥的主要性质，在硅酸盐水泥熟料中，四种矿物占95%以上，C3S和C2S含量约占75%左右，称为硅酸盐矿物；C3A和C4AF约占22%左右，它们在1250～1280℃会熔融形成液相，促进C3S形成，称为熔剂矿物。
通常硅酸盐水泥熟料中，以上四种矿物组成含量波动范围如下：C 3S 37～60% C2S 15～37%C 3A 7～15% 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）、含碱矿物和玻璃体等。
2.4.3 熟料的物理性能要求水泥熟料的性能在很大程度上决定了水泥的性能，熟料是水泥厂的半成品，近年来也越来越多地作为商品出售。
JC/853－1999对硅酸盐水泥熟料的物理性能提出了具体要求：初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于390min；沸煮法检验安定性合格；熟料应不带有杂物，运输和储存应不与其他物品相混杂。
2.4.4 化学成分与矿物组成间的关系熟料中的主要矿物由各主要氧化物经高温煅烧化合而成，熟料矿物组成取决于化学组成，控制合适的熟料化学成分是获得优质水泥熟料的中心环节，根据熟料化学成分也可推测出熟料中各矿物的相对含量高低。
硅酸盐水泥熟料
组成
硅酸盐水泥熟料主要有CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3四种氧化物组成，在熟料中占95%，另5%为其他氧化物， 如MgO、SO3等。
水泥熟料经高温煅烧后，CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3四种氧化物不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两 种以上的氧化物反应生成的多种矿物集合体。
硅酸盐水泥熟料中主要形成四种矿物：硅酸三钙，3 CaO·SiO2，简写C3S,占50～60%，称阿利特（Alite） 或A矿；硅酸二钙，2 CaO·SiO2，简写C2S,占20～25%，称贝利特（Belite）或B矿；铝酸三钙，3CaO·Al2O3， 简写C3A,占5～aO·Al2O3·Fe2O3，简写C4AF,占10～15%，称才 利特（Celite）或C矿。
硅酸盐水泥熟料
建筑材料
01 组成
03 分类
目录
02 熟料的化学组成 04 率值
05 煅烧
07 化学性能
目录
06 粉磨 08 物理性能
硅酸盐水泥熟料是以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后在水泥窑中煅烧而成的。 矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-70%的粒化高炉矿渣及适量石膏组成。火山灰质硅酸 盐水泥简称火山灰水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-50%的火山灰质混合材料及适量石膏组成。粉煤灰硅酸盐水 泥简称粉煤灰水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20%-40%的粉煤灰及适量石膏组成。
分类
水泥熟料按用途和特性分为：通用水泥熟料、低碱水泥熟料、中抗硫酸盐水泥熟料、高抗硫酸盐水泥熟料、 中热水泥熟料和低热水泥熟料。
率值
水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物又是由四种氧化物化合而成。因此在熟料生产控制中，不仅要控 制氧化物含量，还要控制氧化物间的比例即率值。熟料率值有三个，各国学者因认识不同采用形式不一，我国采 用饱和比KH、硅酸率SM、铝氧率IM（AM）三大率值。
硅酸盐水泥熟料的率值及意义
硅酸盐水泥熟料的率值及意义硅酸盐水泥熟料的率值及意义硅酸盐水泥熟料是一种广泛应用于建筑、道路等行业的重要材料，其特点是具有较高的早期强度和长期耐久性。
硅酸盐水泥熟料的率值是对其质量特性的一种评估指标，它反映了熟料中各种组分的含量和特性，从而影响了水泥制品的性能。
硅酸盐水泥熟料的率值主要包括三方面内容：SiO2含量、Al2O3含量和CaO含量。
SiO2含量是硅酸盐水泥熟料的主要成分之一，它可提高水泥熟料的早期强度和耐久性。
较高的SiO2含量可促进水泥的硬化过程，使水泥熟料的颗粒骨架更加坚固，从而提高水泥制品的抗压强度和耐久性。
相反，SiO2含量过低则可能导致水泥强度低下，耐久性差。
Al2O3含量是硅酸盐水泥熟料的另一个重要成分。
Al2O3可与CaO形成硬质石膏结晶，增加水泥制品的抗压强度。
较高的Al2O3含量有助于提高水泥的早期强度和耐久性，并能显著减少水泥制品的收缩。
然而，过高的Al2O3含量也会影响水泥的强度和稳定性。
CaO含量是硅酸盐水泥熟料中最重要的成分之一，它为水泥的硬化过程提供了重要的活性物质。
较高的CaO含量有助于水泥熟料更快的硬化，提高水泥制品的早期强度和耐久性。
然而，过高的CaO含量会导致水泥体积膨胀，引起水泥制品的开裂和变形现象，降低了其使用寿命。
因此，CaO含量的控制非常重要。
硅酸盐水泥熟料的率值对水泥制品的性能具有重要的意义。
通过控制熟料中各种成分的含量和特性，可以调节水泥的强度、硬化速度、耐久性等性能指标。
例如，在建筑领域中，高强度水泥可用于桥梁、高层建筑等重要设施的施工，以确保其结构的安全性和稳定性。
另外，控制水泥制品的早期强度和耐久性，还可以减少施工中的时间和资源浪费，提高工程的效率和质量。
总之，率值是硅酸盐水泥熟料质量特性的重要评估指标，它反映了熟料中各种组分的含量和特性。
通过控制硅酸盐水泥熟料的率值，可以调节水泥制品的强度、硬化速度、耐久性等性能指标，提高工程的效率和质量。
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。
硅酸盐水泥的组成及配料计算
和晶型。
硅酸三钙加水调和后，初凝≥45min，终凝≤12h。 水化较快。 硅酸三钙可产生较高的强度，且强度发展比较快，早期强度 较高，且强度增进率较大，28d强度可以达到一年强度的70~ 80%。 硅酸三钙水化热较高，抗水性较差。 硅酸三钙固溶体晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力。
黑色中间相——C3A固溶体。
在偏光显微镜下反光能力弱， 一般称为黑
色中间相。
C3A和C4AF在煅烧中的作用
铁铝酸四钙和铝三钙在煅烧过程中熔融成液相，又称
熔剂矿物，可以促进硅酸三钙的顺利形成。 如果物料中熔剂矿物过少，易生烧，氧化钙不易被吸收
完全，导致熟料中游离氧化钙增加，影响熟料质量，降
低窑的产量，增加燃料消耗。 如果熔剂矿物过多，在立窑内易结大块，结炉瘤；在回 粘度的影响？ 转窑内易结大块，甚至结圈等。 液相的粘度，随C3A／C4AF比而增减。
硅酸二钙C2S
铝酸三钙C3A 铝酸一钙CA 二铝酸一钙CA2 七铝酸十二钙 C12A7 钙铝黄长石C2AS 六铝酸一钙CA6
硅酸三钙C3S
纯C3S只在2065~1250℃温度范围内稳定。 随着温度的降低，C3S在不同温度下存在多晶转变。 硅酸三钙可以固溶少量的其它氧化物，将影响它的反应能力
一次游离氧化钙 因配料不当、生料过粗或煅烧不 （一次f-CaO） 良，尚未与S、A、F反应而残留 的CaO
呈“死烧状 态”，结构 致密，
大
二次游离氧化钙 （二次f-CaO） 熟料慢冷或还原气氛下，C3S分 解而形成的
经过高温， 水化较慢
较大
方镁石
方镁石——系游离状态的氧化镁晶体。
氧化镁的作用：熟料含有少量氧化镁时，能降低熟料液相 生成温度，增加液相数量，降低液相粘，有利于熟 料形成，还能改善熟料色泽。 方镁石性质：方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢； 水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148％，也会 导致安定性不良。水化时会导致安定性不良。 方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。
硅酸盐水泥的技术性质资料
凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5%以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为硅酸盐水泥（Portland cement），国际上统称为波特兰水泥。
硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ；掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。
硅酸盐水泥的相关技术性质：1.密度、细度密度：3.05~3.20g/cm3，一般取 3.10。
堆积密度：1000~1600kg/m3。
细度：指水泥颗粒的粗细程度，用筛余率或比表面积表示。
国标规定：硅酸盐水泥比表面积应大于300m2/kg；其它五种水泥0.080mm 方孔筛的筛余量不超过10%。
细度影响到水泥的水化速度、收缩等性质。
粒径：< 3μm，水化非常迅速，需水量增大；>40μm，水化非常缓慢，接近惰性。
2.凝结时间初凝时间：水泥开始加水拌合起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间。
终凝时间：水泥开始加水拌合起至标准稠度净浆完全失去可塑性。
水泥凝结时间的测定，是以标准稠度净浆，在规定的温度和湿度条件下，用标准稠度测定仪来测定。
国标规定：水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。
检验水泥的凝结时间和体检定性时，需用“标准稠度”的水泥净浆。
标准稠度用水量：不同水泥达到标准稠度时所需的加水量。
用水泥标准稠度仪测定。
一般在21~28%。
凝结时间的工程意义：水泥的初凝时间不宜过早，以便在施工时有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇筑和砌筑等工作。
水泥的终凝时间也不宜过迟，以便混凝土尽快硬化，具有强度。
异常情况：闪凝——未掺石膏（水泥可继续使用）假凝——温度过高、石膏少（影响水泥正常使用）3.体积安定性定义——水泥在凝结硬化过程中提及变化是否均匀。
为什么会出现体积不安定？①熟料中含游离氧化钙过多；②熟料中含游离氧化镁过多。
水泥硬化后因体积膨胀而产生不均匀变形，即为安定性不良。