熟料各矿物的特性

1.硅酸三钙

硅酸三钙是熟料的主要矿物，其含量通常为50%左右。硅酸三钙有三个晶系的七种变型，在1250℃以下分解为C₂S和CaO，但反应非常缓慢，使C₃S在室温下呈介稳状态存在。

在硅酸盐水泥熟料中，并不是以纯的硅酸三钙存在，而是以少量的其它氧化物，如MgO、Al₂O₃等形成固溶体，称为A矿，或称阿利特。

形态：A矿通常为板状或柱状晶体，在显微镜下大多呈六角形。如下图：

特性：硅酸三钙凝结时间正常，水化较快，强度发展快，早期强度高，且强度增进率大（28天强度可达到一年强度的70～80%）。但水化热高，抗水性差。

2.硅酸二钙

硅酸二钙在熟料中含量一般为20%左右，硅酸二钙有四种晶型，α－C₂S、α’－C₂S、β－C₂S、γ－C₂S，实际生产的正常熟料以β－C₂S存在，当烧成温度低，液相量不足，C₂S含量高，冷却速度慢，窑内还原气氛严重时，C₂S在低于500℃时，容易由β－C₂S转变为几乎无水硬性的γ－C₂S，体积膨胀10%，造成熟料粉化。液相量较多，采用急冷时，可防止C₂S晶型转变。

熟料中的C₂S并不是以纯的形式存在，而是溶进少量的其它氧化物形成固溶体，称为B矿，或称贝利特。

形态：贝利特晶体多数呈圆形或椭圆形，表面光滑或有双晶纹。如下图。

特性：B矿凝结硬化慢，早期强度低，但28天以后，强度仍能很快增长，约在一年后可达到A矿的强度，B矿水化热小，抗水性好，因而对大体积工程，适当提高C₂S含量，降低C₃S含量是有利的。

3.铝酸三钙

硅酸盐水泥熟料中的铝酸钙主要是铝酸三钙和少量七铝酸十二钙（C₁₂A₇），可固溶少量其它氧化物。

形态：快冷时呈点滴状，慢冷时呈矩形或柱状，反光能力弱，一般称为黑色中间相。通常在Al₂O₃含量较高的慢冷熟料中，才结晶出较完整的大晶体，熟料质量比较差。

特性：铝酸三钙水化非常迅速，其强度3天内就能充分发挥出来，早期强度高，但绝对值小，后期几乎不再增长，甚至倒缩。水化时放热多，凝结很快，干缩变形大，抗硫酸盐性能差。

4.铁铝酸四钙

硅酸盐水泥熟料中含铁矿物比较复杂，为一系列边疆固溶体，常用C₄AF来代表熟料中的含铁矿物。C₄AF常固溶少量其它氧化物，称为C矿或才利特。

形态：C矿常呈棱柱状和圆粒状晶体，反射能力强，呈白色，称白色中间相。

特性：铁铝酸四钙的水化速度在早期介于C₃A 和C₃S之间硬化较慢，后期强度较高，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好，水化热较低。

5.玻璃体

硅酸盐水泥熟料中，除A矿和B矿外，其它物质统称为中间物质，中间物质在熟料烧成温度下变成熔融液相，冷却时，部分液相结晶，部分液相冷凝成玻璃体。

玻璃体的数量随冷却条件而变，急冷熟料中玻璃体含量多。

玻璃体处于不稳定状态，水化热大，玻璃体含量过多时会影响水泥的正常颜色。

6.游离氧化钙和方镁石

游离氧化钙:当配料不当，生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，称为游离氧化钙（f－CaO），又称游离石灰。

游离氧化钙产生原因：（1）、配料不当，生料过粗或煅烧不良时，煅烧反应不完全，氧化钙没有被完全吸收。（2）还可能由于熟料慢冷或在还原气氛下使C₃S分解出氧化钙，以及熟料中的碱等取代C₃S、C₂S、C₃A中的氧化钙，形成二次游离氧化钙。

游离氧化钙危害：死烧的游离氧化钙结构致密，水化很慢，水化生成氢氧化钙时体积膨胀97.9%，在硬化水泥石内部产生膨胀应力。因此，随着游离氧化钙增加，抗拉、抗折强度降低，使3天以后强度倒缩，严重时引起安定性不良。因此，应严格控制熟料中游离氧化钙含量，一般回转窑熟料控制在1.0%以下，立窑熟料控制在2.5%以下。

方镁石：方镁石是游离状态的氧化镁晶体。熟料煅烧时，氧化镁有一部分可和熟料矿物结合成固溶体以及溶于液相中，当熟料中含有少量氧化镁时，能降低熟料液相生成温度，增加液相量，降低液相粘度，有利于熟料形成，还能改善熟料色泽。多余的氧化镁结晶出来呈游离状态的方镁石存在。

方镁石的水化速度比游离氧化钙更为缓慢，水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148%，会导致安定性不良。方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸有关，国家标准规定，熟料中氧化镁含量应小于5%，但如水泥经压蒸安定性检验合格，熟料中氧化镁含量可允许放宽到6%。

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