水泥材料学3-1-熟料组成.ppt

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1、第3章 硅酸盐水泥熟料,研究目的与意义,熟料是水泥的主要组成部分，水泥的质量主要决定于熟料的质量熟料矿物的组成和结构决定熟料性能熟料的形成过程、原料和制备条件影响矿物组成和结构,定义,凡以适当成分的生料烧制部分熔融，所得到的以硅酸钙为主要成分的产物，称为硅酸盐水泥熟料，简称熟料。特点：高温煅烧多矿物集合体人造岩石,主要内容,3.1 硅酸盐水泥熟料组成与特性3.2 硅酸盐水泥熟料的形成过程 3.3 硅酸盐水泥熟料的微观结构与分 析方法3.4 硅酸盐水泥熟料矿物组成设计与 配料计算,3.1 硅酸盐水泥熟料组成及特性,水泥熟料组成的表示方法,化学组成：以主要氧化物表示水泥熟料组成矿物组成：以实际存在

2、的能够发挥胶凝作用的化合物（固溶体）表示水泥熟料组成率值：氧化物之间或者矿物之间的相对比例关系，主要用于熟料设计和生产控制,水泥熟料的组成,硅酸盐水泥熟料的化学组成,化学组成:CaO 62-67%SiO2 20-24%Al2O3 4-7%Fe2O3 2.5-6.0%另外:MgO、K2O、Na2O、f-CaO等（5%）,硅酸盐水泥熟料的矿物组成,硅酸三钙-3CaO SiO2，可简写为C3S硅酸二钙-2CaO SiO2，可简写为C2S铝酸三钙-3CaO Al2O3，可简写C3A铁相固溶体-通常以铁铝酸四钙4CaOAl2O3 Fe2O3作为其代表式，可简写为C4AF玻璃体、方镁石、游离钙,硅酸盐水泥

3、熟料矿物组成的历史演变,自1824年英国人JosephAspdin发明硅酸盐水泥以来，在发展过程中，硅酸盐水泥熟料的组成也在不断地变化。1935年，Paul.S对美国多家水泥厂的熟料成分进行了分析，矿物组成波动范围为C3S:3253%、C2S:2432%、C3A:615%和C4AF:813%。乔龄山和王文义等总结了近一个世纪以来世界部分国家水泥熟料组成的变化。,硅酸盐水泥熟料矿物组成的历史演变,硅酸盐水泥熟料矿物组成的历史演变,在近一个世纪的进程中，熟料中C3S提高了约10%、C2S下降了约10%、C3A和铁相固溶体无明显变化。我国回转窑水泥熟料在1972年至2004年的30年间，其熟料中C3

4、S约提高了5%、C2S约下降了3%、C3A和C4AF无明显变化。我国水泥熟料中C3S和C3A的含量均低于发达国家，而C2S和C4AF则相反。,硅酸盐水泥熟料的矿物组成,熟料矿物形成温度,硅酸盐水泥熟料的矿物组成,硅酸盐水泥熟料矿物水化活性,硅酸盐水泥熟料的矿物组成,硅酸三钙及其固溶体Alite：CaO 70.9073.10%SiO2 24.9025.30%Al2O3 0.702.47%MgO 0.30.98%,C3S是在1250以上通过C2S与CaO相互反应形成。C3S及其同质多晶体的形成受到一些离子的影响（SO3、F-、金属离子等）C3S及其同质多晶体在结构上相似，仅有微小畸变,由硅氧四面体

5、组成空间群结构,钙离子联结硅氧四面体,以八面体配位于没有与硅离子联结的氧离子。每个分子单胞有三个八面体空洞，大到足可容纳其他原子。,A矿显微结构,结晶良好的A矿,A矿尺寸不均，分堆分布,理想A矿晶体形态为六方板状、柱状或片状常见单斜晶系,发育不完整的A矿、晶形不规则,短柱状和少量板状A矿,具有层带状结构的A矿,A矿物形态与成因分析,硅酸盐水泥熟料的矿物组成,硅酸二钙及其固溶体Blite：CaO 6363.7%SiO2 31.533.7%Al2O3 1.12.6%MgO 0.20.6%,C2S的晶体结构,B矿显微结构,B矿群,手指状、树叶状B矿,B矿的晶体形貌特征是常呈近圆粒状半自形晶常具有两组

6、相互交叉的双晶纹特殊条件下可见手指状、树枝状等,B矿矿巢及发育不完整的A、B矿,B矿矿巢及发育不完整的A矿,具有爪状结构的B矿和麻面、形状不规则的B矿矿巢,具有交叉双晶纹的B矿矿巢,B矿物形态与成因分析,硅酸盐水泥熟料的矿物组成,铝酸三钙及其固溶体铝酸钙（C3A）中固溶有SiO2 2.14.0%；Fe2O3 4.46.0%；MgO 0.41.0%；K2O 0.41.1%铁相固溶体中含有SiO2 0.61.2%；MgO 0.43.2%；K2O 00.1%,黑色中间相的形态与成因分析,没有多晶转化具有一定成分钙原子连结AlO4四面体每个分子单胞有8个半径为1.47埃的空穴钠和钾可置换钙，使C3A结

7、晶格子发生变化,正交晶系Mg、Si、Ti、Mn、Cr均能进入C4AF晶格，引起晶格变化,硅酸盐水泥熟料的矿物组成,游离氧化钙f-CaO没有参与熟料矿物形成反应的剩余氧化钙,f-CaO,游离钙显微结构,A矿与游离钙,游离钙,硅酸盐水泥熟料的矿物组成,方镁石（游离氧化镁）玻璃相（存在于中间相中，含有较多Al2O3和Fe2O3，熟料液相高温骤冷形成）气孔,水泥熟料的组成的表示方法,率值石灰饱和系数（KH）：熟料中实际与氧化硅反应生成硅酸钙（硅酸三钙+硅酸二钙）的氧化钙含量与氧化硅全部生成硅酸三钙所需要的氧化钙最大含量的比值。氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。硅酸率：硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例。铝氧率：铝酸盐矿物与铁铝酸盐矿物的比例。,