水泥熟料中的化学成份及作用

作者：翟丽娟

来源：《内蒙古科技与经济》 2015年第17期

翟丽娟

(内蒙古建材产品质量检验院，内蒙古呼和浩特010010)

摘要：阐述了熟料中的化学成份及作用。熟料中的化学成份，决定熟料的矿物组成，合理的含量是获得符合要求的熟料矿物组成的必要条件。要保证熟料质量，必须将生料中氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁的质量百分率控制在一定的范围内。熟料中主要矿物是由各主要氧化物经高温煅烧化合而成。

关键词：水泥；熟料；化学成份；质量

中图分类号：TQ172. 1+1

文献标识码：A

文章编号：1007-6921(2015)17-0072-01

收稿日期：2015-07-23

1 硅酸盐水泥熟料主要成分

硅酸盐水泥熟料是以石灰石和粘土为主要厉料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后在水泥窑中煅烧而成的。硅酸盐水泥熟料主要有CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O34种氧化物组成，它们质量百分率波动范围如下：CaO：62%～67%，SiO2：20%～24%，Al2O3: 4%～7%，Fe2O3:2.5%～6.0%。

2 硅酸盐水泥熟料中其他少量氧化物及其作用

除了以上4种主要氧化物外，硅酸盐水泥熟料中还含有少量其他氧化物，如氧化镁、三氧化硫、氧化钾、氧化钠等。由于熟料中主要矿物是由各主要氧化物经高温煅烧化合而成，因此我们很有必要了解一下各氧化物在熟料中的作用。

2.1 氧化钙

CaO是水泥熟料中最重要的化学成份。主要提供熟料中四种主要矿物中的钙。它与熟料中SiO2、Al2O3、Fe2O3反应生成主要矿物：即硅酸三钙-C3S、硅酸二钙-C2S、铝酸三钙-C3A、铁铝酸四钙-

C4AF等水硬性矿物。如果CaO含量过多，未化合的CaO呈游离状态存在于熟料中，既游离氧化钙-f -CaO，是导致水泥安定性不良的主要因素。如果CaO含量过低，则生成C3S太少，C2S相应增加，造成水泥强度不高，如再煅烧和冷却不好，还会引起熟料粉化，使水泥强度更低。因此，要获得质量好的熟料，氧化钙的含量必须适当。

2.2 二氧化硅

S1O2也是熟料中主要成分之一，提供水泥中两种主要矿物硅酸三钙和硅酸二钙中的硅，主要来源于粘土。它与CaO在高温下进行化合反应，生成C3S、C2S矿物，是影响水泥强度的主要成分之一。如果SiO2含量低，水泥熟料中硅酸盐矿物成分少，水泥强度就低，同时SiO2含量过低时，相应提高了Al2O3和Fe2O2的含量，则溶剂矿物增加，在回转窑内易引起结大块，出现不正常窑况。但SiO2含量高时，虽然水泥后期强度有显著提高并使其抗硫酸盐侵蚀性能增强，但水泥凝结速度和早期强度增进率都会变慢，同时SiO2含量高时，相应降低了Al2O3和Fe2O3的含量，则溶剂矿物(C3A+Ca4AF)减少，不利于C3S的形成。不仅影响水泥性能，同时对水泥熟料的煅烧也有影响。因此，在水泥熟料中二氧化硅要保证一定的含量。

2.3 三氧化二铝

提供熟料矿物铝酸三钙和铁铝酸四钙中的铝，主要来源于粘土。在水泥中三氧化二铝以酸性氧化物

的形式出现。Al2O3在熟料煅烧过程中，也是不可缺少的成份，Al2O3与CaO、Fe2O3发生固相反应，生成C3A和C4AF。当其含量高时可使水泥的凝结及硬化速度变快，但后期强度增长缓慢，并使水泥的抗硫酸盐性能降低。原因是C3A与硫酸盐化合反应生成硫铝酸盐（钟乳石），易溶于水而造成水泥石的破坏。同时，C3A含量高的水泥水化热高，放热速度也快，不适用于大体积混凝土和抗硫酸盐混凝土。

另外在熟料煅烧过程中，若Al203过高时，则物料在烧成时表面为不耐火（易烧），但液相粘度较大，不利于熟料的形成，同时此种熟料水化时凝结非常快，而难以控制。

2.4 三氧化二铁

提供铁铝酸四钙中的铁。三氧化二铝、三氧化二铁是水泥熟料中溶剂型矿物铝酸三钙和铁铝酸四钙的主要来源。Fe2O3在煅烧过程中与CaO、Al2O3发生固相反应，生成C4AF。并且熔融为液相，粘度小，在煅烧时能降低熟料形成温度，加速C3S的形成。但不适当地提高e2O3和Al2O3的含量，液相量过多，液相增长迅速，使物料易结大块而影响熟料烧成的质量。

在水泥生料中增加氧化铁含量，能降低水泥熟料的煅烧温度。但含量高时会使水泥的凝结过程和硬化过程变慢（缓凝），后期强度仍能长期增长，并能增强水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。

2.5 氧化镁

MgO是熟料中的有害成份，应尽可能地降低其含量。但受原料的限制，一般控制MgO的含量不超过5%，过高会造成水泥安定性不良。

2.6 碱(K2O+Na2O)

即氧化钾、氧化钠，在水泥中是有害成分，能导致水泥凝结时间变换不定；也能引起水泥石的表面风化（起霜）。若混凝土骨料内含有碱分时，混凝土将出现“碱骨料反应”。若水泥中含有碱分，即使骨料内不含碱分，水泥中的碱分也会与骨料中的酸性物质反应，在混凝土内部引起膨胀（碱骨料反应）。在水泥熟料中含碱量大，会导致水泥凝结时间不正常，使水泥强度降低，在硬化过程中还会使水泥表面褪色，而且还可能使某些吸水性强的混凝土应碱性膨胀而产生裂缝。因此应严格控制碱在熟料中的含量。

2.7 三氧化硫

水泥熟料中的SO3是由煤和生料带人的，水泥中SO3由参入的缓凝剂石膏带人的。适量的SO3在熟料中起矿化剂作用，在水泥中是充当重要的缓凝剂角色。SO3若过多会照成水泥的安定性不良。这是由于当水泥硬化后，三氧化硫与含水铝酸钙生成水化硫铝酸钙，体积增大，产生内部应力的缘故。

3 结束语

总之，水泥熟料中各氧化物的含量对水泥的性质有很大影响。因此，要保证熟料质量，必须将生料中氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁的质量百分率控制在一定的范围内。

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