硅酸盐水泥熟料的矿物组成
在硅酸盐水泥熟料中，CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等并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。
1．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·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。
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≤％，C3S＜％；高抗硫酸盐的水泥熟料中的C3A≤％，C3S＜％ 。
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、碱等在1250～1280℃开始会逐渐熔融成液相以促进硅酸三钙的顺利形成，因而把它们称之为熔剂性矿物。
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 类 别 C3S C2S C3A C4AF
国内新型干法窑熟料〔2021均〕
国内重点水泥企业熟料〔56家平均〕
国外水泥企业熟料〔23家平均〕 53
54
57 24
20210 8
7
8 10
14
10
2．熟料矿物的特性
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30-60μm 。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 3Ca0.Si02 ，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
C4AF,
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。 C3A 和C4AF 的理论含量约占 22 ％左右。在水泥熟料锻烧过程中,C3A 和C4AF 以及氧化镁、碱等在 1250℃ - 1280℃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 2065-1250℃温度范围内才稳定。在 2065℃以上不一致熔融为 Ca0 和液相；在 1250℃以下分解为 C2S 和 Ca0 ，但反应很慢，故纯 C3S
在室温可呈介稳状态存在。 C3S 有三种晶系七种变型：
1070 ℃ 1060 ℃ 990 ℃ 960 ℃ 920 ℃ 520 ℃
R ←―→ MⅢ ←―→ MⅡ ←―→ MⅠ ←―→ ～ T Ⅲ ←―→ T Ⅱ ←―→ T Ⅰ
硅酸盐水泥熟料矿物的水化
硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下：
①硅酸三钙水化
硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。
3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2
②硅酸二钙的水化
β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。
2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2
所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。
③铝酸三钙的水化
铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。
在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。
④铁相固溶体的水化
水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。
硅酸盐水泥熟料的化学成分
主要成分是氧化钙（cao）、二氧化硅（sio2)、三氧化二铝（AL2O3)、三氧化二铁（FE2O3)、等四种氧化物，他们在熟料中总量在95％以上。另外还有其他少量氧化物，如氧化镁（MGO)三氧化硫（SO3)二氧化钛（TIO2)、二氧化钛（TIO2)、五氧化二磷（p2o5)氧化钾（K2O)、氧化钠(NA2O)等,总量占熟料的5％以下。
氧化钙（cao）：62％——67％
二氧化硅（sio2)：20％——24％
三氧化二铝（AL2O3)：4％——7％
三氧化二铁（FE2O3)：2.5％——6％
矿物含量％ C3S C2S C3A C4AF C3S+c2S C3A+c4AF
旋窑 42---60 15---32 3---11 8---18 72---78 20---24
另外还有少量的游离氧化钙、氧化镁（方镁石）、含碱矿物、玻璃体等
