§3硅酸盐水泥熟料的组成◆三种表示方法：化学组成矿物组成率值§3.1化学组成国内部分新型干法水泥企业的硅酸盐水泥熟料化学成
分％一、主要氧化物（≈97％）CaO——C62%～67％SiO2——S20％～24％Al2O3
——A4％～7％Fe2O3——F2.5%～6.0％二、次要氧化物（量少）MgO——MSO3——S
TiO2——TP2O5——PNa2O，K2O——R2O§3.2矿物组成水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。四
种主要矿物组成：硅酸三钙：3CaO·SiO2，C3S，60～70％；硅酸二钙：2CaO·SiO2，C2S，≈2
0％；铝酸三钙：3CaO·Al2O3，C3A，7～15％铁相固溶体：4CaO·Al2O3·Fe2O3，C4AF，10～1
8％硅酸三钙铝酸三钙硅酸盐矿物
熔剂矿物硅酸二钙铁相固溶体金相
显微镜下：C3S——板状多角颗粒黑色C2S——圆形颗粒黑白双晶条纹C3A——中间相
黑色中间相C4AF——中间相白色中间相一、硅酸三钙与A矿1.硅酸三钙⑴组成固定组成3C
aO·SiO2⑵物理性能洁白色，γ＝3.14g/cm3⑶化学性能①多晶转变R：三方晶系M：单斜晶系
T：三斜晶系1250℃以下：C3SC2S＋CaO（反应较缓慢）常温下介稳存在，具有一定的活性。
②固溶性C3S固溶少量氧化物（BaO、P2O5、MgO、Al2O3）形成固溶体，称为A矿[Alite(阿利特)]。③
水化性能a水化较快，水化反应主要在28d内进行b凝结时间正常c早强较高，强度值高，强度增长率大d水化热较高，抗水性
较差④形成无液相：约1800℃有液相：1250～1450℃2CaO＋SiO2＝C2SC2S＋C
aO＝C3S2.A矿⑴组成近似于C3S,不固定⑵物理性能颜色因固溶物而异，γ＝3.14～3.25g/cm3
⑶化学性能①反应活性比C3S高②受阿利特晶体尺寸和发育程度影响阿利特晶形完整、晶体尺寸适中、矿物分布均匀、界面清晰时，
熟料的强度较高3.C3S与A矿关系⑴组成、结构、性能相近⑵工业水泥熟料中仅存在A矿，无C3S⑶把A矿“视为”C3
S二、C2S与B矿1.C2S⑴组成固定组成2CaO·SiO2⑵物理性能洁白色⑶化学性质①
多晶转变②水硬性α、α′、β型有水硬性，γ型无水硬性工艺控制：常温下要求保留β型——急冷③固溶性C2S固溶少量氧
化物（A、F、M、R2O、T、P等）形成固溶体，称为B矿[Belite，贝利特]。2.B矿⑴组成近似于C2S，不
固定⑵物性颜色因固溶物而异⑶化学性能：①水化慢，28d只水化20%左右②早强低，后期强度高（一年赶上A矿，二年
超过A矿）③水化热低，抗水性好工艺措施：a磨细水化加快，早强提高b掺外加剂（如CaCl2）水化加快
3.C2S与B矿的关系与C3S和A矿相同三、中间相1.铝酸钙⑴组成：主要为C3A，有时有C12A7，C3A可固溶有少量
SiO2、Fe2O3、MgO、R2O等形成固溶体。⑵水化特性①水化迅速，凝结较快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝；②
早期强度较高，但绝对值不高，其强度3d之内大部分发挥出来，以后几乎不增长，甚至倒缩；③水化热高；④干缩变形大，脆性大，耐
磨性差；⑤抗硫酸盐性能差2.铁铝酸四钙⑴组成：较复杂，成分接近于铁铝酸四钙（C4AF），固溶有少量的MgO、SiO2
等氧化物，又称才利特（Celite）或C矿。⑵水化特性①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；②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；③水化热较铝酸三钙低，抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。
四种主要矿物性能比较：28d内绝对强度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S水化速度：C3A＞C4AF＞C
3S＞C2S水化热：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S四、次要矿物1.玻璃体形成部
分熔融液相被快速冷却来不及结晶而成为过冷凝体主要成分Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R2O含量取决于液相量
及冷却条件性能不及晶体稳定，水化热较大；可改善熟料性能与易磨性。2.方镁石（MgO）来源：主要是石灰石中含有白云
石（CaCO3·MgCO3），部分来自粘土和页岩。危害：方镁石含量越多，晶体尺寸越大，引起的破坏越严重；工艺控制：熟料冷却速度
越快，方镁石晶体越小，含量越少。3.游离氧化钙（f-CaO）是指熟料中没有以化合状态存在而是以游离状态存在的氧化钙。§3
.3熟料的率值一、硅率（硅酸率）SilicaModulus1.数学表达式SiO2、Al2O3、Fe2O3分别为
熟料中相应氧化物的质量百分数；下同。2.含义熟料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3之和的比例。反映了熟料中硅酸盐矿物（C
3S+C2S）、熔剂矿物（C3A+C4AF）的相对含量。二、铝率（铝氧率或铁率）IronModulus1.数学表达式
2.含义表示熟料中酸性氧化物Al2O3含量与Fe2O3含量之比。反映了熟料中C3A和C4AF的相对含量；也反映煅烧过程中液相的
性质（主要是液相的粘度，C3A形成的液相粘度大，C4AF形成的液相粘度小）。三、石灰饱和系数KH1.物理意义表示熟料中二
氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。2.数学表达式公式推导：假设酸性氧化物形成碱性最高的矿物为：C3S、C3A、C4AF
为便于计算，将C4AF改写成“C3A”与“CF”，在各矿物中，每l％酸性氧化物所需石灰量分别为：每l%SiO2形成C3S
所需石灰量为：每l%Al203形成C3A所需石灰量为：每l%Fe2O3形成“CF”所需石灰量为：可得石灰理论极限含
量的计算式：CaO=2.8SiO2+1.65Al203+0.35Fe2O3在实际生产中，硅酸盐水泥的四个主要矿物中，氧化铝和
氧化铁始终为氧化钙所饱和，唯独SiO2可能不完全被CaO饱和生成C3S，而存在了部分C2S，否则，熟料就会出现游离氧化钙。故存在一
个石灰饱和系数，以KH表示。即：CaO=KH×2.8SiO2+1.65Al203+0.35Fe2O3则：3.KH值与熟
料矿物间的关系从理论上讲：KH值高，则C3S较多，C2S较少。①KH=1，熟料中只有C3S，而无C2S；②KH＞1，无论
生产条件多好，熟料中都有游离氧化钙存在；③KH≤0.667，熟料中无C3S。因此，熟料的KH值应控制在0.667～1之间。
§3.4熟料矿物组成的计算一、化学组成与矿物组成1.由化学组成计算矿物组成（适用于IM≥0.64）C3S＝4.07
C－7.60S－6.72A－1.43F－2.86SO3C2S＝8.60S＋5.07A＋1.07F＋2.15SO3－3.07C
＝2.87S－0.754C3SC3A＝2.65A－1.69FC4AF＝3.04FCaSO4＝1.70SO32.由矿
物组成计算化学组成C＝0.7369C3S＋0.6512C2S＋0.6227C3A＋0.4616C4AF＋0.4119
CaSO4S＝0.2631C3S＋0.3488C2SA＝0.3773C3A＋O.2098C4AFF＝0.3286C4AF
二、化学组成与率值1.由化学组成计算率值各率值公式2.由率值计算化学组成Al2O3=IM·Fe2O3S
iO2=SM（Al2O3+Fe2O3）CaO=Σ-（SiO2+Al2O3+Fe2O3）式中：Σ-设计熟料中SiO2、Al
2O3、Fe2O3、CaO四种氧化物含量的总和(根据原料成分总和估算，一般Σ≈97%左右)。熟料C3SC3AC4A
FC4AFC3AC2S?2.973.283.403.04比重γ-C2Sβ-C2Sα’-C2Sα-C
2S在室温下，α、α′H、α′L、β等变形都是不稳定的，有转变成γ型的趋势。游离氧化钙的种类及其对安定性的影响不大经过高温，水化较慢熟料慢冷或还原气氛下，C3S分解而形成的二次f-CaO大呈“死烧状态”，结构致密因配料不当、生料过粗或煅烧不良，尚未与S、A、F反应而残留的CaO一次f-CaO小结构疏松多孔熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，在1100～1200℃低温下形成欠烧f-CaO对安定性的影响特点产生原因种类 |
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