4.4 硅酸盐水泥熟料的组成

水泥生产中硅酸盐水泥熟料成份说明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。

碳酸盐水泥生产主要使用水泥成套设备完成最重要的设备是回转窑设备。

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2065℃以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250℃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 CR ←――→M Ⅲ←――→M Ⅱ←――→M Ⅰ←――→～T Ⅲ←――→T Ⅱ←――→T ⅠR 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。

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〔%〕〔1〕硅酸三钙①形成条件及其存在形式硅酸三钙是硅酸水泥熟料中的主要矿物，通常，它是在高温液相作用下，由先导形成的固相硅酸二钙吸收氧化钙而成。

现代研究及测试技术一致证明：水泥熟料中的硅酸三钙并不是以纯的C3S形式存在，而总是与少量的其他氧化物如A12O3、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶体。

这种固溶体在反光显微镜下的岩相照片为黑色多角形颗粒，将其定名为阿利物〔Alite〕，简称A矿。

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。

生料成分对熟料煅烧的影响生料成分对熟料煅烧的影响一硅酸盐水泥熟料的组成1. 化学组成及矿物组成硅酸盐水泥熟料中的主要化学成分是CaO,SiO2,Al2O3,Fe2O3四种氧化物，其总和通常占熟料总量的95%以上。

此外还有少量的其他氧化物，如：MgO,SO3,Na2O,K2O,TiO2,P2O5等，它们的总量通常占熟料的5%以下。

硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物的波动范围一般为：CaO(62%~67%),SiO2(20%~24), Al2O3(4%~7%), Fe2O3(2.5%~6%).硅酸盐水泥熟料中的四种主要矿物：C3S(45%~65%), C2S(15%~32%), C3A(4%~11%),C4AF(10%~18%)。

另外，还有少量的游离氧化钙，方镁石，含碱矿物以及玻璃体等。

通常，熟料中硅酸三钙和硅酸二钙的含量为75%左右，合称为硅酸盐矿物，它们是熟料中的主要组分，铝酸三钙和铁铝酸四钙含量占22%左右。

在煅烧过程中，它们与氧化镁，碱等在1250~1280度开始，会逐渐熔融成液相以促进硅酸三钙的顺利形成，因而把它们称之为溶剂型矿物。

硅酸盐矿物和溶剂型矿物在熟料中占总量的95%左右。

2.化学成分与矿物组成间的关系熟料中的主要矿物均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，根据熟料的化学成分也可以推测出熟料中各种矿物的相对含量高低。

（一）CaOCaO是水泥熟料中的最重要的化学成分，它能与SiO2,Al2O3,Fe2O3经过一系列复杂的反应过程生成C3S, C2S, C3A C4AF等矿物，适量增加熟料氧化钙含量有利于提高硅酸三钙含量。

但并不是说氧化钙越高越好，因氧化钙过多易造成反应不完全而增加未化合的氧化钙（即游离氧化钙）的含量，从而影响水泥的安定性如果熟料中氧化钙过低，则生成硅酸三钙太少，硅酸二钙却相应增加。

会降低水泥的胶凝性。

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。

硅酸盐水泥熟料的主要化学成分
硅酸盐水泥熟料是一种重要的建筑材料，其主要化学成分包括以下几种：
1. 硅酸盐：熟料中含有较高比例的硅酸盐，主要是三钙硅酸盐(C3S)和二钙硅酸盐(C2S)。

这些化合物是水泥硬化的主要原料，可以在水的存在下与氢氧化钙反应，生成硬化的水泥石。

2. 水化钙：熟料中还含有少量水化钙(Ca(OH)2)，这是由石灰石在炉内分解而来的产物。

水化钙可以与硅酸盐反应，生成更多的水泥石。

3. 铝酸盐：熟料中还含有少量的铝酸盐，主要是三钙铝酸盐(C3A)和四钙铝酸盐(C4AF)。

这些化合物可以调节水泥硬化的速率和强度。

4. 铁酸盐：熟料中还含有少量的铁酸盐，主要是三钙铁酸盐(C3A)和四钙铁酸盐(C4AF)。

这些化合物可以影响水泥的颜色和特性，同时也能提高水泥的耐久性。

综上所述，硅酸盐水泥熟料的主要化学成分包括硅酸盐、水化钙、铝酸盐和铁酸盐，这些成分在水的存在下可以发生反应，生成硬化的水泥石，从而成为一种重要的建筑材料。

- 1 -。

第二期质量培训材料之一水泥质量控制基础知识一、硅酸盐水泥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：C3S、C2S、C3A、C4AF，另外还有少量的f-CaO、方镁石、含碱矿物、玻璃体。

通常，熟料中C3S+C2S含量75%左右，C3A+C4AF含量22%左右。

1、C3S含量通常占熟料的50%以上，其特点：水化较快，早期强度高，强度增进就率大，干缩性、抗冻性较好，但水化热较高，抗水性差，抗硫酸盐浸蚀能力较差。

C3S形成需要较高的烧成温度和较长的烧成时间，含量过高，烧成困难，易导致f-CaO增多，熟料质量下降。

2、C2S含量通常分熟料的20%左右，其特点：水化较慢，早期强度低，水化热低，体积干缩小，抗水性和抗硫盐日浸蚀能力好，后期强度增进快。

3、C3AC3A水化速度、凝结硬化很快，放热多，硬化快，早期强度较高，但绝对值不高，后期几乎不再增长，甚至倒缩，C3A干缩变形大，抗硫酸盐性能差，脆性大，耐磨性差。

4、C4AFC4AF水化速度早期介于C3A与C3S之间，早期强度类似于C3A但后期还能不断增长，水化热低，干缩变形小，耐磨、抗冲击、抗硫酸盐浸蚀能力强。

5、f-CaO、MgOf-CaO在高温下死烧形成，水化很慢，一般加水3天后才反应有尽有，反应体积膨胀97.9%产生应力，造成水泥石破坏。

MgO少量可与熟料矿物固溶，对降低烧成温度、增加液相数量，改善熟料色泽有好处，但超过一定量后，未固溶部分水化很慢，要几个月甚至几年才与水反应，生产Mg（OH）2，体积膨胀148%，导致水泥安定性不良。

二、水泥生产质量控制水泥制成的控制项目，一般有水泥的细度、三氧化硫、烧失量、物料的配合比（混合材料、石膏的掺加量）、凝结时间、安定性、强度等。

（一）控制项目1.入磨物料的配比：目前生产的水泥品种中除硅酸盐水泥外，其余各种水泥均由硅酸盐水泥熟料、石膏和混合材料组成，它们之间的配比关系着生产水泥的品种、标号和物理性能。

硅酸盐水泥熟料主要由氧化钙（CaO，简写为C）、二氧化硅（SiO2简写为S）、氧化铝（Al2O3简写A）和氧化铁（Fe2O3简写为F）四种氧化物组成。

通常这四种氧化物总量在熟料中占95％以上。

每种氧化物含量虽然不是固定不变，但其含量变化范围很小，水泥熟料中除了上述四种主要氧化物以外，还有含量不到5％的其他少量氧化物，如氧化镁、氧化钛、三氧化硫等。

氧化钙是熟料中最主要的成分，它与熟料中其他氧化物如Si02、A1203、Fe203等发生化学反应，生成熟料矿物如硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙等。

一般情况下，随着熟料中CaO含量的增加，熟料中矿物成分C3S含量增大，从而可以提高水泥的强度。

但是CaO的含量不是越多越好，而是有一个最佳含量，即与SiO2、A1203、Fe203等氧化物化合后没有剩余的CaO存在的量。

假如CaO含量超过其他氧化物与之化合所需的量，则多余的CaO会以游离状态存在于熟料中，从而影响水泥的体积安定性。

二氧化硅也是硅酸盐水泥熟料中最主要化学成分之一。

它在高温下与CaO发生反应，生成硅酸盐矿物硅酸三钙和硅酸二钙。

假如熟料中SiO2含量低，生成的硅酸盐矿物量就减少，从而影响水泥的强度。

另外SiO2含量对熟料煅烧也会产生很大影响。

熟料中氧化铝可以与CaO、Si02、Fe203发生反应，生成铝酸三钙和铁铝酸四钙。

当A1203含量增加时，水泥的凝聚、硬化速度加快，但是水泥后期强度增长缓慢，并且降低了水泥的抗硫酸盐性能。

A1203含量高的水泥，在水化时放热快，而且水泥的水化热较大。

氧化铁也是熟料中重要的化学成分之一，可以与CaO、A1203反应生成铁铝酸四钙。

增加熟料中的Fe203含量，可以降低水泥熟料的熔融温度，但会导致水泥水化和硬化速度变慢。

其他少量氧化物的存在，也会不同程度地影响着硅酸盐水泥熟料的煅烧过程和水泥性能。

2.2硅酸盐水泥熟料矿物组成在水泥熟料中，氧化钙、二氧化硅、氧化铝和氧化铁等都不是以单独的氧化物形式存在，而是经过高温煅烧后，两种或两种以上的氧化物反应生成的多种矿物集合体，其结晶细小，通常为30～60μm。