水泥显微结构分析 (2).ppt

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水泥：往熟料中添加适当的石膏磨细制成粉体的水硬性胶凝材料。
水泥的品种及其熟料
水泥熟料：凡以适当成分的生料，煅烧至部分熔融所得具有水化活性的颗粒或块体。
01
按性质和用途：分为通用水泥（硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等）、专用水泥（油井水泥、砌筑水泥）、特性水泥（快硬水泥、低热水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥等）三类。
按主要相组成：分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥等。
水泥的品种
02
概述
水泥熟料的相组成
硅酸盐水泥熟料的化学成分主要有氧化钙（CaO）、氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）和氧化铁（ Fe2O3 ），其总和在95%以上。各种氧化物并不是简单混合，而是在高温煅烧过程中相互作用所生成的结晶相组成的，即使有极少量氧化物残留下来，亦是以游离态的结晶相存在，只有在急速冷却情况下才会出现少量玻璃相。
硅酸盐水泥熟料的主要结晶相：硅酸三钙（3CaO·SiO2 ，简写C3S ，阿利特，A矿）、硅酸二钙（2CaO·SiO2 ，简写C2S ，贝利特，B矿）、铝酸三钙（ 3CaO·Al2O3 ，简写C3A ）、铁铝酸四钙（ 4CaO·Al2O3·Fe2O3 ，简写C4AF ）。 C3S和C2S约占总量的70%左右。
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主要结晶相的水化硬化特性： C3S是使水泥产生强度的主要成分，加水后水化速度快、水化热大、凝结硬化也快； C2S也起强度作用，但与水的反应速度慢、水化热小、凝结硬化也慢，具有早期强度低、后期强度高的特点； C3A的水化速度最快、水化热最大，但强度低；而C4AF的水化速度较快、水化热中等，对早期和后期强度均有较大贡献。
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水泥熟料中还含有5%以下的MgO、SO3、TiO2、K2O、Na2O等氧化物，煅烧过程中他们进入晶格形成固溶体。
3
水泥的生产工艺过程
硅酸盐水泥的生产过程概括起来为“两磨一烧”
石灰质原料
粘土质原料
校正原料
生料
配料
磨细
煅烧
最高达1450℃
石膏
熟料
混合材
水泥
磨细
校正性原料有铁质、硅质或铝质三类。铁质原料有低品位铁矿石、炼铁厂尾砂以及硫铁矿渣等；硅质原料有砂岩、河砂、硅藻土等；铝质原料有铝矾土或含铝高的粘土等。
04
粘土质原料：含少量碱金属和碱土金属成分的铝硅酸盐，主要是由各种粘土矿物组成的，纯粘土的化学组成近似于高岭石Al2O3•2SiO2•2H2O。粘土主要为水泥熟料提供氧化硅、氧化铝和少量的氧化铁等氧化物。
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原料的选择
01
石灰质原料：以碳酸钙为主要成分的原料，常用的天然原料有石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳等。
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生产硅酸盐水泥熟料用的原料可分为石灰质原料、粘土质原料和校正性原料三类。
02
二、生料的制备
三、熟料的烧成
生料在窑内的煅烧过程都要经历干燥、预热、分解、烧成及冷却等阶段，反应大致如下：100-200℃左右，生料被加热，自由水逐渐蒸发而干燥升温；300-500℃ ，干生料被预热；500-800℃ ，粘土质原料发生脱水并分解为无定形的Al2O3和SiO2；600℃以上，石灰质原料中的CaCO3开始分解成游离的CaO，并放出CO2；900-1000℃ ，CaCO3分解迅速，分解产生的CaO与无定形SiO2、Al2O3、Fe2O等发生固相反应，开始形成硅酸二钙2 CaO •SiO2 、铝酸三钙3CaO • Al2O3和铁铝酸四钙4CaO • Al2O3• Fe2O等结晶相；1100-1200 ℃ ，大量形成铝酸三钙和铁铝酸四钙，而且硅酸二钙的生成量也达最大；
1260-1300℃，物料开始熔融而出现液相，为硅酸二钙吸收生成硅酸三钙创造了条件；1300-1450℃，为水泥熟料的烧成阶段，固相反应剩余的CaO和部分硅酸二钙溶于液相中，此时硅酸二钙吸收CaO生成硅酸三钙，这一过程是煅烧水泥熟料的关键，必须有足够的时间使硅酸三钙大量的生成，降低熟料中游离氧化钙，以保证熟料的质量；烧成后再经迅速冷却，液相凝结并发生析晶使物料凝成块状或粒状的水泥熟料。
水泥的水化
水泥的水化：水泥粉遇水后立即发生水化反应，放出热量形成水化产物，水化产物的溶解度很小，不断以胶体或晶体析出，进而相互接合形成连接体，使水泥浆体稠化，随后变硬成为具有一定强度的硬化水泥浆体或称水泥石。
硅酸盐水泥熟料的相组成
硅酸盐水泥熟料的组成晶相主要是阿利特、贝利特、白色中间相、黑色中间相和少量的游离氧化钙、方镁石及玻璃相。
阿利特（A矿）

A矿：又名阿里特。是含有MgO、Al2O3和Fe2O3的硅酸三钙固溶体。
硅酸三钙及其固溶体的晶型转变：
T:三斜晶系，慢冷熟料中发现有Ⅱ型，固溶Al2O3，Fe2O3较多。
M:单斜晶系，正常熟料中
R：三方晶系，高温下形成
硅酸盐水泥熟料中的A矿晶体，常见的是单斜晶系，固溶较多的MgO。当含有Cr2O3时呈绿色。