水泥熟料矿物形成和水化优秀PPT.ppt

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1、硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料生料SiO2CaO化合反应800 1450 800 左右分解反应Al2O3Fe2O32CaOSiO23CaOSiO23 CaO Al2O34 CaOAl2O3Fe2O3硅酸三钙 硅酸三钙 3CaO-SiO 3CaO-SiO2 2,(C,(C3 3S S）-（Alite A Alite A矿 矿)，50 50 60 60 硅酸二钙 硅酸二钙 2CaO-SiO 2CaO-SiO2 2,(C,(C2 2S S）-（Belite B Belite B矿 矿)，15 15 25 25 铝酸三钙 铝酸三钙 3CaO-Al 3CaO-Al2 2O O3 3,(C,(C3 3A)A

2、)，4 4 14 14 铁相固溶体 铁相固溶体，通常以铁铝酸四钙，通常以铁铝酸四钙4CaO-Al 4CaO-Al2 2O O3 3-Fe-Fe2 2O O3 3作为代表 作为代表式，可简写为 式，可简写为C C4 4AF AF。又称才利特（又称才利特（Celite Celite）或）或C C 矿 矿。此外还有少量 此外还有少量玻璃相 玻璃相、游离氧化钙 游离氧化钙和 和方镁石 方镁石等。等。A A矿和 矿和B B矿是硅酸盐矿物合占约 矿是硅酸盐矿物合占约75%75%，C C3 3A A和 和C C4 4AF AF 合占约 合占约22%22%。一、硅酸盐水泥对矿物组成的要求硅酸盐水泥必需具备熟料

3、性能：硅酸盐水泥必需具备熟料性能：良好的与水反应的实力 良好的与水反应的实力 相当的强度与良好的耐久性 相当的强度与良好的耐久性 反应速度可以满足工程的要求 反应速度可以满足工程的要求硅酸盐水泥熟料由 硅酸盐水泥熟料由C C3 3S S、C C2 2S S、C C3 3A A、C C4 4AF AF四种矿物组成。四种矿物组成。A A矿 矿 在硅酸盐水泥熟料中固溶了其它少量氧化物的 在硅酸盐水泥熟料中固溶了其它少量氧化物的C C3 3S S 称为阿利特（称为阿利特（Alite Alite），又称为），又称为A A矿；矿；在反光显微镜下为黑色多角形颗粒三、硅酸盐水泥熟料矿物硅酸三钙C3Sn n硅酸

4、三钙主要有硅酸二钙和氧化钙生成。纯硅酸三钙主要有硅酸二钙和氧化钙生成。纯C3SC3S在在1250-20651250-2065稳定，在稳定，在20652065以上不一样熔融为以上不一样熔融为CaOCaO和液相，在和液相，在1250 1250 以下分解为以下分解为C2SC2S和和CaOCaO。n n事实上事实上C3SC3S的分解反应进行的比较缓慢，致使纯的分解反应进行的比较缓慢，致使纯C3SC3S在常温下以介稳状态存在。在常温下以介稳状态存在。n n在二元在二元CaO-SiO2CaO-SiO2系统中，以固相反应制备系统中，以固相反应制备C3S,1800 C3S,1800 几分钟，几分钟，1650

5、1 1650 1小时，小时，1450 11450 1小时只有少量生成。小时只有少量生成。n n 矿物水化特性.水化较快，水化反应主要在 28d 以内进行，约一年后水化过程基本完成；.早期强度高，其 28d 强度可以达到它一年强度的 70%80%，它对水泥的性能起着主导作用。.水化热较高，水化过程中释放出约 500J/g 的水化热。B B矿 矿 C C2 2S S固溶体称为贝利特（固溶体称为贝利特（Belite Belite），又称为），又称为B B矿；矿；在反光显微镜下呈圆粒状，快冷常具有黑白交叉双晶条纹；慢冷常具有黑白平行双晶条纹。硅酸二钙（C2S，贝利特）晶体结构 晶体由Ca2+和SiO4

6、4离子构成。前四种形态结构相近，C2S密度小，转变时产生粉化。C2S3.28,C2S2.97膨胀约10%n n矿物水化特性矿物水化特性 n n.水化反应比水化反应比C3S C3S 慢得多，至慢得多，至 28d 28d 龄期仅水化龄期仅水化 20%20%左右，凝合硬化缓慢。左右，凝合硬化缓慢。n n.早期强度低，但早期强度低，但 28d 28d 以后强度仍能较快增长，以后强度仍能较快增长，一年后其强度可以赶上甚至超过阿利特的强度。一年后其强度可以赶上甚至超过阿利特的强度。n n.水化热水化热 250J/g 250J/g，是四种矿物中最小者；抗水，是四种矿物中最小者；抗水性好，因而对大体积工程或处

7、于侵蚀性大的工程用性好，因而对大体积工程或处于侵蚀性大的工程用水泥，适当提高贝利特含量，降低阿利特含量是有水泥，适当提高贝利特含量，降低阿利特含量是有利的。利的。铝酸三钙 熟料中铝酸钙主要是铝酸三钙（C3A），有时还可能有七铝酸十二钙（C12A7）。铝酸三钙中可固溶部分氧化物，如：SiO2、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、TiO2等。一般固溶量：12%17%。在反光镜下，其反光实力弱，呈暗灰色，并填充在A矿与B矿中间，又称黑色中间相。n n 矿物水化特性 n n.水化快速，凝合很快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。n n.早期强度较高，但确定值不高。它的强度 3d 之内就大部分发挥出来

8、，以后却几乎不再增长，甚至倒缩。n n.水化热高，约1340J/g，干缩变形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸盐性能差。故制造抗硫酸盐水泥或大体积混凝土工程用水泥时，应将铝酸三钙限制在较低的范围之内。铁铝酸四钙 铁铝酸四钙 铁 铁铝 铝酸 酸四 四钙 钙代 代表 表的 的是 是一 一系 系列 列连 连续 续的 的铁 铁相 相固 固溶 溶体 体。通 通常 常固 固溶 溶有 有少 少量 量的 的MgO MgO、SiO2 SiO2等 等氧 氧化 化物 物，在 在反 反光 光镜 镜下 下其 其反 反射 射实 实力 力强 强，呈亮白色，并填充在 呈亮白色，并填充在A A矿与 矿与B B矿之间，也称白色中间相。

9、矿之间，也称白色中间相。n n矿物水化特性矿物水化特性.水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙之间，水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙之间，但随后的发展不如硅酸三钙。但随后的发展不如硅酸三钙。.早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不断早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不断增长，类似于硅酸二钙。增长，类似于硅酸二钙。.水化热较低，约水化热较低，约420J/g420J/g，其抗冲击性能和抗硫，其抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。因此，制造抗硫酸盐水泥或大体酸盐性能较好。因此，制造抗硫酸盐水泥或大体积工程用水泥时，适当提高铁铝酸四钙的含量是积工程用水泥时，适当提高铁铝酸四钙的含量是有利的。有利的。铁铝酸四

10、钙和铝酸三钙在烧成中的作用：铁铝酸四钙和铝酸三钙在煅烧过程中熔融成液相，又称熔 铁铝酸四钙和铝酸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当形成。剂矿物，可以促进硅酸三钙的顺当形成。假如物料中熔剂矿物过少，易生烧，氧化钙不易 假如物料中熔剂矿物过少，易生烧，氧化钙不易被吸取 被吸取 完全，导致熟料中游离氧化钙增加，影响熟料质 完全，导致熟料中游离氧化钙增加，影响熟料质量，降 量，降 低窑的产量，增加燃料消耗。低窑的产量，增加燃料消耗。假如熔剂矿物过多，在立窑内易结大块，结炉瘤；假如熔剂矿物过多，在立窑内易结大块，结炉瘤；在回 在回 转窑内易结大块，甚至结圈等。转窑内易结大块

11、，甚至结圈等。液相的粘度，随 液相的粘度，随C C3 3A A C C4 4AF AF比而增减。比而增减。四、熟料中的其他物质及其作用11、玻璃体、玻璃体 通常熟料冷却较快，有部分液相来不及结晶就称为 通常熟料冷却较快，有部分液相来不及结晶就称为玻璃体。玻璃体的主要成分为 玻璃体。玻璃体的主要成分为Fe Fe2 2O O3 3、Al Al2 2O O3 3、CaO CaO，也，也有少量的 有少量的MgO MgO和碱 和碱(K(K2 2O O和 和Na Na2 2O)O)等。等。22、游离氧化钙和方镁石、游离氧化钙和方镁石游离氧化钙游离氧化钙产生产生：生料过粗或煅烧不良时，熟料中出现没有被吸：生

12、料过粗或煅烧不良时，熟料中出现没有被吸收的以游离状态存在的氧化钙，称为游离氧化收的以游离状态存在的氧化钙，称为游离氧化钙，又称游离石灰钙，又称游离石灰(FreelimeFreelime或或ffCaO)CaO)。形貌形貌：偏光镜下为无色圆形颗粒，有明显解理，有时：偏光镜下为无色圆形颗粒，有明显解理，有时有反常干涉色。有反常干涉色。反光镜下用蒸馏水浸蚀后呈彩虹色。反光镜下用蒸馏水浸蚀后呈彩虹色。性质：性质：水化很慢；水化很慢；水化生成氢氧化钙时，体积膨胀水化生成氢氧化钙时，体积膨胀97.997.9，在硬，在硬 化水泥石内部造成局部膨胀应力。化水泥石内部造成局部膨胀应力。作用：游离氧化钙含量增加：作

13、用：游离氧化钙含量增加：强度降低，甚至倒缩；强度降低，甚至倒缩；严峻时甚至引起安定性不良，使水泥制品变形或严峻时甚至引起安定性不良，使水泥制品变形或开裂，导致水泥浆体的破坏。开裂，导致水泥浆体的破坏。应严格限制游离氧化钙的含量。应严格限制游离氧化钙的含量。种类 种类 产生原因 产生原因 特点 特点 对水泥安 对水泥安定的影响 定的影响性 性 欠烧 欠烧f-CaO f-CaO 熟料煅烧过程中因欠烧、漏 熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在 生，在1100 1100 1200 1200低温下 低温下形成 形成 结构疏松多 结构疏松多孔 孔 不大 不大 一次 一次f-CaO f-CaO 因 因配 配料 料

14、不 不当 当、生 生料 料过 过粗 粗或 或煅 煅烧 烧不 不良 良，尚 尚未 未与 与S S、A A、F F反 反应而残留的 应而残留的CaO CaO呈 呈“死烧状 死烧状态 态”，结构，结构致密 致密 大 大 二次 二次f-CaO f-CaO 熟 熟料 料慢 慢冷 冷或 或还 还原 原气 气氛 氛下 下，C C3 3S S分解而形成的 分解而形成的经过高温，经过高温，水化较慢 水化较慢 较大 较大 通常回转窑熟料限制在 通常回转窑熟料限制在1.5 1.5以下，立窑熟料限制在 以下，立窑熟料限制在2.5 2.5以下。以下。矿物的形成1.硅酸三钙的形成2.硅酸二钙的形成3.铝酸三钙铁相固溶体的

15、形成一、熟料矿物的水化1.硅酸三钙的水化 2.硅酸二钙的水化 3.铝酸三钙的水化 4.铁相固溶体的水化硅酸三钙的形成程序温度范围（）反应产物脱水和结构水分解27600 H2O碳酸盐分解5501000 F-CaO1.硅酸三钙的水化 硅 硅酸 酸三 三钙 钙在 在常 常温 温下 下的 的水 水化 化反 反应 应，大 大体 体上 上可 可用 用下 下面 面的 的方 方程 程式表示：式表示：3CaO 3CaO SiO SiO2 2十 十 n nH H2 2O=O=x xCaO CaO SiO SiO2 2 y y H H2 2O O十 十(3(3一 一 x x)Ca(OH)Ca(OH)2 2 简写为：

16、简写为：C C3 3S S十 十 n nH=C H=C S S H H十 十(3(3一 一 x x)CH)CH 上式表明，其水化产物为 上式表明，其水化产物为C C S S H H凝胶和氢氧化钙。凝胶和氢氧化钙。C C S S H H有时也被笼统地称之为水化硅酸钙，它的组成 有时也被笼统地称之为水化硅酸钙，它的组成不确 不确定 定，其，其CaO CaO SiO SiO2 2(摩尔比，简写成 摩尔比，简写成C C S)S)和 和H H2 2O O SiO SiO2 2(摩尔 摩尔比，简写为 比，简写为H H S)S)都在较大范围内变动。都在较大范围内变动。C C S S H H凝胶的组 凝胶的组成与它所处液相的 成与它所处液相的Ca(OH)Ca(OH)2 2浓度有关，如图 浓度有关，如图5-1 5-1所示。所示。