硅酸盐水泥化学成分

硅酸盐水泥化学成分

1、氧化钙:一般说来,增加熟料中的氧化钙含量能增强水泥的强度,加速水泥的硬化过程,但并不是氧化钙含量愈多,水泥质量愈好,我们希望的是氧化钙在煅烧过程中全部和酸性氧化物作用生成化合物存在于熟料中,而不是呈游离状态存在于熟料中。因为经过高温煅烧而呈游离状态的氧化物是“死烧状态”。这种“死烧状态”的氧化钙与水作用极为缓慢,其消解作用不是在水泥凝结过程中完成,而是在硬化了的水泥石中进行。由于氧化钙消解时,体积发生膨胀,这就使水泥制品产生内应力而降低强度,严重时甚至使整个结构破坏。故熟料中游离氧化钙含量愈低愈好,最好不超过1%。因为游离氧化钙的增加还会导致水泥强度的显著降低,尤其对硅酸盐水泥的抗折强度影响更大。

在烧成温度下,死烧的游离氧化钙结构比较致密,水化很慢,通常要在加水3天后反应比较明显。游离氧化钙水化生成氢氧化钙时,体积膨胀97.9%,在硬化水泥石内部造成局部应力。因此,随着游离氧化钙含量的增加,首先是拉抗、抗折强度的降低,进而3天以后强度倒缩,严重时甚至引起安定性不良,使水泥制品变形或开裂,导致水泥浆体的破坏。为此应严格控制游离氧化钙的含量,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。因为立窑熟料中的游离氧化钙有一部分没有经过高温烧死的,这种熟料虽然强度较低,但其中游离氧化钙水化速度快,对建筑物的破坏力不大。

2、二氧化硅:如果二氧化硅含量太低,则熟料中硅酸盐矿物成分太少,水泥强度不高;但增加二氧化硅含量则水泥凝结速度和早期强度增进率变慢,而后期强度却显著提高并能提高水泥的抗蚀性能。二氧化硅含量不适当降低,氧化铝和氧化铁含量相应增加,使熟料煅烧时出现过量液相而结大块影响操作。反之则煅烧时液相量太小,使烧成困难,熟料也易于“粉化”。

3、氧化铝:当氧化铝含量增加时,水泥的凝结及硬化速度变快,但水泥的后期强度增长缓慢,并且降低水泥的抗硫酸盐性能。氧化铝含量高的熟料及由此熟料制成的水泥,水化时放热较大,放热速度也快。另外,氧化铝含量过高,液象粘度过大,不利于熟料烧成。

4、氧化铁:增加熟料中氧化铁含量,能降低水泥熟料的煅烧温度,但水泥的凝结过程和硬化过程变慢,不过硬化过程在相当长的时间内仍一直在进行,含氧化铁高的水泥较含氧化铝高的水泥抗硫酸盐性能好。含氧化铁高的熟料液相粘度比含氧化铝高的液相粘度小,因而含氧化铁高的熟料较易烧成,但不适当提高氧化铁含量,在烧成过程中会造成液相量过多、液相增长迅速,使物料易结大块而影响操作。

熟料的矿物组成

熟料矿物组成由多到少:硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸四钙、铝酸三钙。

在28天龄期内就其强度的绝对值而言,其顺序为:硅酸三钙、铁铝酸四钙、铝酸三钙、硅酸二钙。就其硬化速度而言,其顺序为:铝酸三钙、铁铝酸四钙、硅酸三钙、硅酸二钙。就其水化热数值而言,其顺序为:铝酸三钙、硅酸三钙、铁铝酸四钙、硅酸二钙。

熟料的率值

1、石灰石饱和系数KH值为熟料中全部氧化硅生成硅酸钙(C3S和C2S)所需的氧化钙含量与全部氧化硅生成硅酸三钙所需氧化钙最大含量的比值,也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。

2、在硅酸盐水泥生产的条件下,酸性氧化物(AL2O3,Fe2O3)等总被氧化钙所饱和,由于氧化钙的含量不足,唯有二氧化硅可能不完全被氧化钙饱和成硅酸三钙。

3、当熟料中的SiO2全部被CaO饱和时,KH=1,熟料中的硅酸盐矿物全部为C3S;如果KH=0.时,则说明SiO2未被CaO饱和而生成C2S。所以实际上KH介于0.~1.00之间。KH实际上是表示熟料中C3S与C2S的比值,KH值愈大,C3S含量愈多,熟料质量(强度)愈好,故提高KH值有利于提高水泥质量。但KH值高,熟料煅烧过程困难,保温时间长,否则会出现游离氧化钙,同时窑的产量低,热耗高,窑衬工作条件恶化。因此适当的数值,以达到易煅烧、游离氧化钙低、熟料质量好的目的。

硅率实际上是表示熟料中硅酸盐矿物(C3S+C2S)与熔剂矿物(C3A+C4AF)百分含量之比,SM值大小,反映了(C3S+C2S)与(C3A+C4AF)之间相对含量的关系。相应地又反映熟料易烧程度(液相量)。当SM值大时,硅酸盐矿物含量多,生成较多液相,使煅烧较易进行。但液相太多反而造成操作上的困难。反之,则溶剂矿物含量相对增多,生成较多液相,使煅烧较易进行。但液相太多反而造成操作上的困难,熟料易结大块,甚至结圈。

当CaO含量一定时,当SM值大时,(C3S+C2S)含量中,C2S含量增加,反之则C3S增多。

铁率表示溶剂矿物中C3A与C4AF相对含量的比例关系,IM值大小,一方面关系到熟料水化速度的快慢,同时又关系到熟料液相的粘度,从而影响到熟料煅烧的难易。当IM值增大,液相量粘度增大,不利于C3S的形成,操作上也困难,而适当降低IM值会使熟料易烧。但Fe2O3超过一定数量,使IM值过低时也会造成煅烧的困难,因为这种物料出现液相后,随着温度增高,液相量迅速增加,粘度也较小,易使熟料“烧流”结大块。




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