第二章无机非金属材料组成及配料计算

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1、材料科学与工程学院材料科学与工程学院第二章第二章 无机非金属材料组成及配料计算无机非金属材料组成及配料计算材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学与工程学院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

2、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可以达到一年强度的70 80%。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。材料科学与工程学院材料科学与工程学院 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

3、CaO，比较迅速地形成硅酸三钙。，比较迅速地形成硅酸三钙。材料科学与工程学院材料科学与工程学院型型C2S水硬性微弱水硬性微弱材料科学与工程学院材料科学与工程学院硅酸二钙可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同，同一硅酸二钙可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同，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。v 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。v 硅酸二钙固溶体硅酸二钙固溶体与水反应速度较慢，与水反应速度较慢，28天仅有天仅有20%左右反应左右反应。v 凝结硬化较慢，早期强度低凝结硬化较慢，早期强度低，但后期强度增

4、进率较高，一年但后期强度增进率较高，一年 后可赶上或超过硅酸三钙固溶体后可赶上或超过硅酸三钙固溶体。v 硅酸二钙固溶体的硅酸二钙固溶体的水化热较小，耐水性好水化热较小，耐水性好。材料科学与工程学院材料科学与工程学院等轴晶系，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

5、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，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。材料科学与工程学院材料科学与工程学院主要矿物有：主要矿物有：莫来石莫来石二氧化硅二氧化硅刚玉刚玉长石长石液相液相材料科学与工程学院材料科学与工程学院组成位于低共熔点或组成位于低共熔点或界线上的熔体中，每界线上的熔体中，每种晶体的析晶能力都种晶体的析晶能力都低。同时，这些组成低。同时，这些组成的配料熔化温度一般的配料熔化温度一般比较低，比较低，

6、这对玻璃这对玻璃的熔制是有利的。的熔制是有利的。材料科学与工程学院材料科学与工程学院第二节第二节 无机非金属材料的组成设计及配料计算无机非金属材料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：v 良好的与水反应的能力良好的与水反应的能力v 相当的强度与良好的耐久性相当的强度与良好的耐久性v 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一、硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥材料科学与工程学院材

7、料科学与工程学院3C2SykC2SC3SC3AC3SC3A2. 2. 硅酸盐水泥组成矿物的选择硅酸盐水泥组成矿物的选择材料科学与工程学院材料科学与工程学院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 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 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。 材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学与工程学院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

8、，可以，可以促进硅酸三钙的顺利形成促进硅酸三钙的顺利形成。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。粘度的影响？粘度的影响？材料科学与工程学院材料科学与工程学院硅酸盐水泥中含有硅酸盐水泥中含有，相应的组成相应的组成。因为。因为Fe2O3

9、含量较低，可以合并入含量较低，可以合并入Al2O3一并考虑，一并考虑，C4AF则相应则相应计入计入C3A，这样可以用，这样可以用CaO- Al2O3- Fe2O3三元系三元系统来表示统来表示硅酸盐水泥的配料组成硅酸盐水泥的配料组成。材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学与工程学院性质：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

10、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。 材料科学与工程学院材料科学与工程学院种种 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)材料科学与

11、工程学院材料科学与工程学院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。材料科学与工程学院材料科学与工程学院水泥熟料是一种多矿物集合体，而这些矿物又是由