硅酸盐水泥的组成及配料计算课件.ppt
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1、vv 硅酸三钙硅酸三钙硅酸三钙硅酸三钙C C3 3S S vv 硅酸二钙硅酸二钙硅酸二钙硅酸二钙C C2 2S S vv 铝酸三钙铝酸三钙铝酸三钙铝酸三钙C C3 3AAvv 铝酸一钙铝酸一钙铝酸一钙铝酸一钙CACA vv 二铝酸一钙二铝酸一钙二铝酸一钙二铝酸一钙CACA2 2 vv 七铝酸十二钙七铝酸十二钙七铝酸十二钙七铝酸十二钙 C C1212A A77vv 钙铝黄长石钙铝黄长石钙铝黄长石钙铝黄长石C C2 2ASAS vv 六铝酸一钙六铝酸一钙六铝酸一钙六铝酸一钙CACA6 6 一、一、一、一、CaOSiOCaOSiO2 2AlAl2 2OO3 3系系系系统统统统 硅酸三钙硅酸三钙硅酸三
2、钙硅酸三钙C C3 3S S v纯纯C3S只只在在20651250温度范围内稳定。温度范围内稳定。v随着温度的降低，随着温度的降低，C3S在不同温度下存在多晶转变。在不同温度下存在多晶转变。v硅酸三钙可以固溶少量的其它氧化物，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将影响它的反应能力 和晶型。和晶型。v硅酸三钙硅酸三钙加水调和后，初凝加水调和后，初凝45min，终凝，终凝12h。v水化较快水化较快。v硅酸三钙硅酸三钙可产生较高的强度，且强度发展比较快可产生较高的强度，且强度发展比较快，早期强度，早期强度较高，且强度增进率较大，较高，且强度增进率较大，28d强度可以达到一年强度的强度
3、可以达到一年强度的7080%。v硅酸三钙硅酸三钙水化热较高，抗水性较差水化热较高，抗水性较差。v硅酸三钙固溶体晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力。硅酸三钙固溶体晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力。硅酸三钙的合成：硅酸三钙的合成：硅酸三钙的合成：硅酸三钙的合成：在在在在CaOSiOCaOSiO2 2二元系统中：二元系统中：二元系统中：二元系统中：vv18001800，几分钟；，几分钟；，几分钟；，几分钟；vv 16501650，1h1h，C C3 3S S基本形成，游离基本形成，游离基本形成，游离基本形成，游离CaO1CaO1左右；左右；左右；左右；vv 14501450，1h1h，只有少量，只
4、有少量，只有少量，只有少量C C3 3S S生成。生成。生成。生成。硅酸三钙单矿物在硅酸三钙单矿物在1450合成时，需要多次重复合成时，需要多次重复粉磨再燃烧。如有粉磨再燃烧。如有足够的熔剂足够的熔剂(液相液相)存在存在，就可使，就可使C2S在在液相中吸收液相中吸收CaO，比较迅速地形成硅酸三钙。，比较迅速地形成硅酸三钙。硅酸二钙硅酸二钙硅酸二钙硅酸二钙C C2 2S S 纯纯纯纯C C2 2S S在在在在14501450下，进行下列多晶转变：下，进行下列多晶转变：下，进行下列多晶转变：下，进行下列多晶转变：CC2 2S S由由由由 型转变为型转变为型转变为型转变为 型，体积膨胀型，体积膨胀型
5、，体积膨胀型，体积膨胀10%10%而导致物料粉化。而导致物料粉化。而导致物料粉化。而导致物料粉化。型型C2S无无水硬性水硬性 硅酸二钙可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同，硅酸二钙可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同，同一同一 晶型的硅酸二钙与水反应后所得的强度不同。晶型的硅酸二钙与水反应后所得的强度不同。纯硅酸二钙色洁白当有氧化铁时呈棕黄色。纯硅酸二钙色洁白当有氧化铁时呈棕黄色。硅酸二钙固溶体与水反应速度较慢，硅酸二钙固溶体与水反应速度较慢，28天仅有天仅有20%左左 右反应。右反应。凝结硬化较慢，早期强度低，但后期强度增进率较凝结硬化较慢，早期强度低，但后期强度增进率较 高，一年后可赶
6、上或超过硅酸三钙固溶体。高，一年后可赶上或超过硅酸三钙固溶体。硅酸二钙固溶体的水化热较小，耐水性好。硅酸二钙固溶体的水化热较小，耐水性好。vv 等轴晶系，可固溶部分其他氧化物，呈多晶形态。等轴晶系，可固溶部分其他氧化物，呈多晶形态。v在偏光镜下，无色透明。在偏光镜下，无色透明。在反光镜下，快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱状。在反光镜下，快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱状。反光能力弱，呈暗灰色。反光能力弱，呈暗灰色。v水化迅速，放热多，凝结很快，如不加缓凝剂，就会急凝水化迅速，放热多，凝结很快，如不加缓凝剂，就会急凝。v硬化很快硬化很快，它的强度，它的强度3天内就大部分发挥出来，故天内就大部分发挥出来，
7、故早期强度早期强度较高较高，但，但绝对值不高绝对值不高，以后几乎不再增长，甚至倒缩。，以后几乎不再增长，甚至倒缩。v干缩变形大，抗硫酸盐性能差。干缩变形大，抗硫酸盐性能差。v铝酸三钙铝酸三钙铝酸三钙铝酸三钙C C3 3A A 铝铝酸一酸一钙钙CA二二铝铝酸一酸一钙钙CA2七七铝铝酸十二酸十二钙钙C12A7钙铝钙铝黄黄长长石石C2AS六六铝铝酸一酸一钙钙CA6FeFe2 2OO3 3？铁铝酸四钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙C C4 4AFAF vv 斜方晶系，常呈棱柱状和圆粒状晶体。斜方晶系，常呈棱柱状和圆粒状晶体。斜方晶系，常呈棱柱状和圆粒状晶体。斜方晶系，常呈棱柱状和圆粒状晶体。密度为密度
8、为密度为密度为3770Kg3770Kgmm3 3。在偏光镜下，具有从浅褐到深褐的多色性，二轴晶，在偏光镜下，具有从浅褐到深褐的多色性，二轴晶，在偏光镜下，具有从浅褐到深褐的多色性，二轴晶，在偏光镜下，具有从浅褐到深褐的多色性，二轴晶，负光性，光轴角中等。在反光镜下，由于反射能力强，负光性，光轴角中等。在反光镜下，由于反射能力强，负光性，光轴角中等。在反光镜下，由于反射能力强，负光性，光轴角中等。在反光镜下，由于反射能力强，呈亮白色，故在硅酸盐水泥熟料中又称白色中间相。呈亮白色，故在硅酸盐水泥熟料中又称白色中间相。呈亮白色，故在硅酸盐水泥熟料中又称白色中间相。呈亮白色，故在硅酸盐水泥熟料中又称白
9、色中间相。vv 铁铝酸四钙的水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙铁铝酸四钙的水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙铁铝酸四钙的水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙铁铝酸四钙的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。之间，但随后的发展不如硅酸三钙。之间，但随后的发展不如硅酸三钙。之间，但随后的发展不如硅酸三钙。vv 早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不断增长，类似早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不断增长，类似早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不断增长，类似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。于硅酸二钙。于硅酸二钙。于硅酸二钙。vv 铁铝酸四
10、钙的抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好，水化热铁铝酸四钙的抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好，水化热铁铝酸四钙的抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好，水化热铁铝酸四钙的抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好，水化热 较铝酸三钙低。较铝酸三钙低。较铝酸三钙低。较铝酸三钙低。四种矿物性能比较四种矿物性能比较 28d内绝对强度内绝对强度：C3SC4AFC3AC2S水水化化速速度度：C3AC4AFC3SC2S水水化化热热：C3AC3SC4AFC2S硅酸硅酸硅酸硅酸盐盐盐盐水泥水泥水泥水泥的组成设计及配料计算的组成设计及配料计算的组成设计及配料计算的组成设计及配料计算 一、硅酸盐水泥的组成设计一、硅酸盐水泥的组成设计一、硅酸盐水泥的
11、组成设计一、硅酸盐水泥的组成设计 1.1.1.1.硅酸盐水泥对矿物组成的要求硅酸盐水泥对矿物组成的要求硅酸盐水泥对矿物组成的要求硅酸盐水泥对矿物组成的要求 硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料，因此水泥熟料矿物硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料，因此水泥熟料矿物 必须具备：必须具备：vv 良好的与水反应的能力良好的与水反应的能力良好的与水反应的能力良好的与水反应的能力 vv 相当的强度与良好的耐久性相当的强度与良好的耐久性相当的强度与良好的耐久性相当的强度与良好的耐久性 vv 反应速度可以满足生产的要求反应速度可以满足生产的要求反应速度可以满足生产的要求反应速度可以满足生产的要求对硅酸盐水泥而言，最符合
12、硅酸盐水泥性质要求的矿物对硅酸盐水泥而言，最符合硅酸盐水泥性质要求的矿物对硅酸盐水泥而言，最符合硅酸盐水泥性质要求的矿物对硅酸盐水泥而言，最符合硅酸盐水泥性质要求的矿物 组成是硅酸三钙和硅酸二钙。组成是硅酸三钙和硅酸二钙。组成是硅酸三钙和硅酸二钙。组成是硅酸三钙和硅酸二钙。3C2SykC2SC3SC3AC3SC3A2.2.2.2.硅酸硅酸硅酸硅酸盐盐盐盐水泥水泥水泥水泥组组组组成成成成矿矿矿矿物的物的物的物的选择选择选择选择 硅酸盐水泥熟料由硅酸盐水泥熟料由硅酸盐水泥熟料由硅酸盐水泥熟料由C C2 2S S、C C3 3S S、C C3 3A A、C C4 4AFAF四种矿物组成。四种矿物组成
13、。四种矿物组成。四种矿物组成。均以固溶体的形式存在。均以固溶体的形式存在。均以固溶体的形式存在。均以固溶体的形式存在。A A矿矿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 3SS称为称为称为称为阿利特（阿利特（阿利特（阿利特（AliteAlite），又称为），又称为），又称为），又称为A A矿矿矿矿；在反光显微镜下为黑色多角形颗粒在反光显微镜下为黑色多角形颗粒B B矿矿矿矿CC2 2S S固溶体称为固溶体称为固溶体称为固溶体称为贝利特（贝利特（贝利特（贝利特（Bel
14、iteBelite），又称为），又称为），又称为），又称为B B矿矿矿矿；在反光显微镜下呈圆粒状，快冷常具有黑白交叉双晶条纹；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。慢冷常具有黑白平行双晶条纹。C C矿矿矿矿固溶了其它少量氧化物的固溶了其它少量氧化物的固溶了其它少量氧化物的固溶了其它少量氧化物的C C4 4AFAF称为称为称为称为才利特才利特才利特才利特 （CeliteCelite），又称为），又称为），又称为），又称为C C矿；矿；矿；矿；在偏光显微镜下反光能力强，在偏光显微镜下反光能力强，在偏光显微镜下反光能力强，在偏光显微镜下反光能力强，一般称为白
15、一般称为白一般称为白一般称为白 色中间相。色中间相。色中间相。色中间相。黑色中间相黑色中间相黑色中间相黑色中间相CC3 3A A固溶体。固溶体。固溶体。固溶体。在偏光显微镜下反光能力弱，在偏光显微镜下反光能力弱，在偏光显微镜下反光能力弱，在偏光显微镜下反光能力弱，一般称为黑一般称为黑一般称为黑一般称为黑色中间相。色中间相。色中间相。色中间相。C C3 3A A和和和和C C4 4AFAF在在在在煅烧中的作用煅烧中的作用煅烧中的作用煅烧中的作用 铁铝酸四钙和铝酸三钙在煅烧过程中熔融成铁铝酸四钙和铝酸三钙在煅烧过程中熔融成液相液相，又称，又称熔剂矿物熔剂矿物，可以，可以促进硅酸三钙的顺利形成促进硅
16、酸三钙的顺利形成。vv 如果物料中熔剂矿物过少，易生烧，氧化钙不易被吸收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。低窑的产量，增加燃料消耗。v 如果熔剂矿物过多，在立窑内易结大块，结炉瘤；在回如果熔剂矿物过多，在立窑内易结大块，结炉瘤；在回 转窑内易结大块，甚至结圈等。转窑内易结大块，甚至结圈等。液相的粘度，随液相的粘度，随液相的粘度，随液相的粘度，随C C3 3A AC C4 4AFAF比而增减。比而增减。比而增减。比而增减。粘度的影响？粘度的影响？3.3.3.
17、3.硅酸硅酸硅酸硅酸盐盐盐盐水泥的水泥的水泥的水泥的组组组组成成成成设计设计设计设计 硅酸盐水泥中含有硅酸盐水泥中含有C C3 3S S、C C2 2S S、C C3 3A A、C C4 4AFAF四种矿物四种矿物四种矿物四种矿物，相应的组成相应的组成氧化物为氧化物为氧化物为氧化物为CaOCaO、SiOSiO2 2、AlAl2 2OO3 3、FeFe2 2OO3 3。因。因为为Fe2O3含量含量较较低，可以合并入低，可以合并入Al2O3一并考一并考虑虑，C4AF则则相相应应计计入入C3A，这样这样可以用可以用CaO-Al2O3-SiOSiO2 2三元系三元系统来表示统来表示 硅酸盐水泥的配料组
18、成。硅酸盐水泥的配料组成。CaO62%67%CaO62%67%SiOSiO2 220%24%20%24%AlAl2 2OO3 3+Fe+Fe2 2OO3 36.5%13%6.5%13%C C3 3S50%60%S50%60%C C2 2S20%S20%C C3 3A+CA+C4 4AF22%AF22%4.4.4.4.熟料中其他物熟料中其他物熟料中其他物熟料中其他物质质质质及其作用及其作用及其作用及其作用 玻璃体玻璃体玻璃体玻璃体 工厂中，通常熟料冷却较快，工厂中，通常熟料冷却较快，工厂中，通常熟料冷却较快，工厂中，通常熟料冷却较快，有部分液相来不及结晶就成为玻璃有部分液相来不及结晶就成为玻璃有
19、部分液相来不及结晶就成为玻璃有部分液相来不及结晶就成为玻璃 体。玻璃体的主要成分为体。玻璃体的主要成分为体。玻璃体的主要成分为体。玻璃体的主要成分为FeFe2 2OO3 3、AlAl2 2OO3 3、CaOCaO，也有少量的，也有少量的，也有少量的，也有少量的MgOMgO和和和和 碱碱碱碱(K(K2 2OO和和和和NaNa2 2O)O)等。等。等。等。冷却方式？冷却方式？冷却方式？冷却方式？游离氧化钙游离氧化钙游离氧化钙游离氧化钙 性质：性质：水化很慢；水化很慢；水化生成氢氧化钙时，水化生成氢氧化钙时，体积膨胀体积膨胀97.9，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
20、力。作用：作用：游离氧化钙含量增加：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；严重时甚至引起严重时甚至引起安定性不良安定性不良，使水泥制品变形或，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。应严格控制游离氧化钙的含量。应严格控制游离氧化钙的含量。种种 类类产产 生生 原原 因因特特 点点对水泥安对水泥安定性的影定性的影响响欠烧游离氧化钙（欠烧f-CaO）熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在11001200低温下形成结构疏松多孔、不大一次游离氧化钙（一次f-CaO）因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与S、A、F反应而残留的CaO呈“死烧状态”，结构致密，大二
21、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，水化较慢较大游离氧化钙（游离氧化钙（f-CaO)方镁石方镁石方镁石方镁石 方镁石方镁石方镁石方镁石系游离状态的氧化镁晶体。系游离状态的氧化镁晶体。系游离状态的氧化镁晶体。系游离状态的氧化镁晶体。氧化镁的作用氧化镁的作用：熟料含有少量氧化镁时，能降低熟料液相：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。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；方镁石性质：方镁石的水化比游离氧化钙更为
22、缓慢；水化生成氢氧化镁时，体积膨胀水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148，也会，也会 导致安定性不良。水化时会导致导致安定性不良。水化时会导致安定性不良安定性不良。方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。二、配料计算二、配料计算二、配料计算二、配料计算 1.1.熟料的率值熟料的率值熟料的率值熟料的率值 水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物又是由四种水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物又是由四种 主要氧化物化合而成。因此，在生产控制中，不
23、仅要控制熟料主要氧化物化合而成。因此，在生产控制中，不仅要控制熟料 中各氧化物的含量，中各氧化物的含量，还应控制各氧化物之间的比例，即率值还应控制各氧化物之间的比例，即率值还应控制各氧化物之间的比例，即率值还应控制各氧化物之间的比例，即率值。这样，可以这样，可以比较方便地表示化学成分和矿物组成之间的关系比较方便地表示化学成分和矿物组成之间的关系比较方便地表示化学成分和矿物组成之间的关系比较方便地表示化学成分和矿物组成之间的关系，明确地明确地表示对水泥熟料的性能和煅烧的影响表示对水泥熟料的性能和煅烧的影响表示对水泥熟料的性能和煅烧的影响表示对水泥熟料的性能和煅烧的影响。因此，在生产中，。因此，在
24、生产中，用率值作为用率值作为生产控制的一种指标生产控制的一种指标生产控制的一种指标生产控制的一种指标。我国目前采用的是石灰我国目前采用的是石灰饱饱和系数和系数KH、硅率硅率SM和和铝铝率率IM三个率三个率值值。石灰饱和系数（石灰饱和系数（石灰饱和系数（石灰饱和系数（KHKH）当当A2O3/Fe2O30.64时，时，熟料熟料CaO与另外三种酸性氧与另外三种酸性氧化物化合形成化物化合形成C3S、C2S、C3A、C4AF四个主要熟料矿物。四个主要熟料矿物。CaOCaO存在一个极限石灰含量。存在一个极限石灰含量。存在一个极限石灰含量。存在一个极限石灰含量。古特曼与杰耳：石灰理论极限含量的观点。古特曼与
25、杰耳：石灰理论极限含量的观点。古特曼与杰耳：石灰理论极限含量的观点。古特曼与杰耳：石灰理论极限含量的观点。将将C4AF看作为看作为“C3A”和和“CF”，并把，并把“C3A”与与C3A视为同一相。视为同一相。理论上在熟料四个主要氧化物中，酸性氧化物应形成碱性理论上在熟料四个主要氧化物中，酸性氧化物应形成碱性最高的熟料矿物最高的熟料矿物C3S、C3A、C4AF。每每每每1 1酸性氧化物所需石灰含量分别为：酸性氧化物所需石灰含量分别为：酸性氧化物所需石灰含量分别为：酸性氧化物所需石灰含量分别为：1 1AlAl2 2OO3 3形成形成形成形成C C3 3A A所需所需所需所需CaO=3CaOCaO=
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