第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成
第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成
如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3 不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。其结晶细小，一般为30^-60Icm 。因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。它主要有以下四种矿物：
硅酸三钙一～3Ca0 ．'3i02 ，可简写为C3S ；
硅酸二钙2Ca0 · Si02 ，可简写为C2S ；
铝酸三钙3Ca0 · A1203 ，可简写为 C 3 A ；
铁相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成 C 4 AF,
此外，还有少量游离氧化钙(.f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。通常熟料中C3S 和C2S 含量约占75 ％左右，称为硅酸盐矿物。C3-ft 和C,AF 的理论含量约占22 ％左右。在水泥熟料锻烧过程中,C 3 A 和C,AF 以及氧化镁、碱等在1250 ^ - 12800C 会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。
一? 硅酸三钙
C3S 是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。其含量通常为50 ％左右，有时甚至高达60 ％以上。纯C3S 只有在2065^ 12500C 温度范围内才稳定。在20650C 以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250 0 C 以下分解为CZS 和Ca0 ，但反应很慢，故纯C,S 在室温可呈介稳状态存在。C,S 有三种晶系七种变型：
1070 0 C 1060 0 C 990 0 C 960 0 C 920 0 C 520 0 C
R ←―― → M Ⅲ←――→ M Ⅱ←――→ M Ⅰ←――→ ～T Ⅲ←――→ T Ⅱ←――→ T Ⅰ
R 型为三方晶系，M 型为单斜晶系，T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。但有人认为,R 型和M ，型的强度比T 型的高。
在硅酸盐水泥熟料中, C3S 并不以纯的形式存在，总含有少量氧化镁、氧化铝、氧化铁等形成固溶液，称为阿利特(Alite ）或 A 矿。
纯C3S 在常温下，通常只能为三斜晶系(T 型），如含有少量Mg0, A1203 , Fe2O3 , 503 ,
ZnO,Cr203,R20 等氧化物形成固溶体则为M 型或R 型。由于熟料中C3S 总含MgO,A12O3,
Fe2O3 以及其他氧化物，故阿利特通常为M 型或R 型。据认为锻烧温度的提高或锻烧时间的延长也有利于形成M ．型或R 型。
纯C3S 为白色，密度为 3. 14g /cm3 , 其晶体截面为六角形或棱柱形。单斜晶系的阿利特单晶为假六方片状或板状。在阿利特中常以C'S 和CaO 的包裹体存在。
C3S 凝结时间正常，水化较快，粒径40^-50jum 的颗粒28d 可水化70 ％左右。放热较多，早期强度高且后期强度增进率较大，28d 强度可达一年强度的70 ％^-80 ％，其28d 强度和一年强度在四种矿物中均最高。
阿利特的晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力，当烧成温度高时，阿利特晶形完整，晶体尺寸适中，几何轴比大（晶体长度与宽度之比L/B>2-3) ，矿物分布均匀，界面清晰，熟料的强度较高。当加矿化剂或用急剧升温等锻烧方法时，虽然含较多阿利特，而且晶体比较细小，但因发育完整、分布均匀，熟料强度也较高。因此，适当提高熟料中的硅酸三钙含量，并且当其岩相结构良好时，可以获得优质熟料。但硅酸三钙的水化热较高，抗水性较差，如要求水泥的水化热低、抗水性较高时，则熟料中的硅酸三钙含量要适当低一些。
二? 硅酸二钙
C2S 在熟料中含量一般为20 ％左右，是硅酸盐水泥熟料的主要矿物之一，熟料中硅酸二钙并不是以纯的形式存在，而是与少量MgO,A1203,Fe2O3,R20 等氧化物形成固溶体，通常称为贝利特(Belite ) 或 B 矿。纯C2S 在14500C 以下有下列多晶转变。
1425 0 C 1160 0 C 630— 680 0 C ＜500 0 C
α ====== α H ＝＝＝α L ＝＝＝＝＝β --- →γ
↑＿＿＿＿＿＿＿＿↑
780— 860 0 C
(H 一高温型，L 一低温型）
在室温下, α，α H ，α L ，β 等变形都是不稳定的，有转变成Y 型的趋势。在熟料中α，α H 型一般较少存在，在烧成温度较高、冷却较快的熟料中，由于固溶有少量A120, , Mg0 , Fe2O3 等氧化物，可以β 型存在。通常所指的硅酸二钙或 B 矿即为β 型硅酸二钙。
α，α H 型C2S 强度较高，而Y 型C2S 几乎无水硬性。在立窑生产中，若通风不良、还原气氛严重、烧成温度低、液相量不足、冷却较慢，则硅酸二钙在低于5000C 下易由密度为 3. 28g /cm' 的R 型转变为密度 2. 97g /cm3 的Y 型，体积膨胀10 ％而导致熟料粉化。但若液相量多，可使溶剂矿物形成玻璃体将刀型硅酸二钙晶体包围住，并采用迅速冷却方法使之越过尹-}Y 型转变温度而保留下来。
贝利特为单斜晶系，在硅酸盐水泥熟料中常呈圆粒状，这是因为贝利特的棱角已溶进液相而其余部分未溶进液相之故。已全部溶进液相而在冷却过程中结晶出来的贝利特则可以自行出现而呈其他形状。
在反射光下，正常温度烧成的熟料中，贝利特有交叉双晶条纹，而烧成温度低冷却慢者，则呈现平行双晶条纹。
纯硅酸二钙色洁白，当含有Fe20, 时呈棕黄色。贝利特水化反应较慢,28d 仅水化
2000A -: 右，凝结硬化缓慢，早期强度较低但后期强度增长率较高，在一年后可赶上阿利特。贝利特的水化热较小，抗水性较好。在中低热水泥和抗硫酸盐水泥中，适当提高贝利特含量而降低阿利特含量是有利的。
? 中间相
填充在阿利特、贝利特之间的物质通称中间相，它可包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体和含碱化合物以及游离氧化钙和方镁石。但以包裹体形式存在于阿利特和贝利特中的游离氧化钙和方镁石除外。中间相在熟料缎烧过程中，熔融成为液相，冷却时，部分液相结晶，部分液相来不及结晶而凝固成玻璃体。
（一）铝酸钙
熟料中铝酸钙主要是铝酸三钙，有时还可能有七铝酸十二钙。在掺氟化钙作矿化剂的熟料中可能存在 C 11 A 7 ·CaF2 ，而在同时掺氟化钙和硫酸钙作矿化剂低温烧成的熟料中可以是 C 11 A 7 · CaF2 和 C 4 A 2 S 而无 C 3 A 。纯 C 3 A 为等轴晶系，无多晶转化。 C 3 A 也可固溶部分氧化物，如K2O,Na20 , Si02 , Fe203 等，随固溶的碱含量的增加，立方晶体的C,A 向斜方晶体NCB A, 转变。
结晶完善的 C 3 A 常呈立方、八面体或十二面体。但在水泥熟料中其形状随冷却速率而异。氧化铝含量高而慢冷的熟料，才可能结晶出完整的大晶体，一般则溶入玻璃相或呈不规则微晶析出。
C 3A 在熟料中的潜在含量为7-15 ％。纯 C 3A 为无色晶体，密度为 3. 04g /cm
3 ，熔融温
度为15330C , 反光镜下，快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱形。因反光能力差，呈暗灰色，故称黑色中间相。
C 3A 水化迅速，放热多，凝结很快，若不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝；硬化快，强度3d 内就发挥出来，但绝对值不高，以后几乎不增长，甚至倒缩。干缩变
形大，抗硫酸盐性能差。
（二）铁相固溶体
铁相固溶体在熟料中的潜在含量为10-18 ％。熟料中含铁相较复杂，有人认为是C 2F - C 8A 3F 连续固溶体中的一个成分，也有人认为是 C 6A 2F -C6AF2 连续固溶体的一部分。在一般硅酸盐水泥熟料中，其成分接近C,AF ，故多用C, AF 代表熟料中铁相的组成。也有人认为，当熟料中Mg0 含量较高或含有CaF2 等降低液相粘度的组分时，铁相固溶体的组成为 C 6A 2F 。若熟料中A1203/Fe203<0. 64 ，则可生成铁酸二钙。
铁铝酸四钙的水化速度早期介于铝酸三钙和硅酸三钙之间，但随后的发展不如硅酸三钙。早期强度类似于铝酸三钙，后期还能不断增长，类似硅酸二钙。抗冲击性能和抗硫酸盐性能好，水化热较铝酸三钙低，但含C, AF 高的熟料难磨。在道路水泥和抗硫酸盐水泥中，铁铝酸四钙的含量高为好。
含铁相的水化速率和水化产物性质决定于相的A1203/Fe203 比，研究发现:C 6A 2F 水化速度比C,AF 快，这是因为其含有较多的A1203 之故C6AF2 水化较慢，凝结也慢 C 2F 的水化最慢，有一定水硬性。
（三）玻璃体
硅酸盐水泥熟料锻烧过程中，熔融液相若在平衡状态下冷却，则可全部结晶出 C 3A ,C 4 AF 和含碱化合物等而不存在玻璃体。但在工厂生产条件下冷却速度较快，有部分液相来不及结晶而成为过冷液体，即玻璃体．在玻璃体中，质点排列无序，组成也不定．其主要成分为A1 2 0 3 、Fe 2 O , Ca0 ，还有少量MgO 和碱等．玻璃体在熟料中的含量随冷却条件而异，快冷则玻璃体含量多而C,A,C,AF 等晶体少，反之则玻璃体含量少而C,A,C,AF 晶体多．据认为，普通冷却熟料中，玻璃体含量约为200-21 ％；急冷熟料玻璃体约800-22 ％；慢冷熟料玻璃体只有0 ～ 2 ％。
铝酸三钙和铁铝酸四钙在锻烧过程中熔融成液相，可以促进硅酸三钙的顺利形成，
这是它们的一个重要作用。如果物料中熔剂矿物过少，则易生烧使氧化钙不易被吸收完全，从而导致熟料中游离氧化钙增加，影响熟料的质量，降低窑的产量并增加樵料的消耗。如果熔剂矿物过多，物料在窑内易结大块，甚至在回转窑内结圈，在立窑内结炉瘤等，严重影响回转窑和立窑的正常生产。
三? 游离氧化钙和方镁石
游离氧化钙是指经高温锻烧而仍未化合的氧化钙，也称游离石灰。经高温锻烧的游离氧化钙结构比较致密，水化很慢，通常要在3d 后才明显，水化生成氢氧化钙体积增加7.9 ％，在硬化的水泥浆中造成局部膨胀应力。随着游离氧化钙的增加，首先是抗折强度下降，进而引起3d 以后强度倒缩，严重时引起安定性不良。因此，在熟料缎烧中要严格控制游离氧化钙含量。我国回转窑一般控制在 1.5 ％以下，而立窑在2.5 ％以下。因为立窑熟料的游离氧化物中有一部分是没有经过高温死烧而出窑的生料。这种生料中的游离氧化钙水化快，对硬化水泥浆的破坏力不大。
游离氧化钙在偏光镜下为无色圆形颗粒，有明显解理。在反光镜下用蒸馏水浸蚀后呈彩虹色。
方镁石是指游离状态的Mg0 晶体。Mg0 由于与SIO2,FeM 的化学亲和力很小，在熟料锻烧过程中一般不参与化学反应。它以下列三种形式存在于熟料中：①溶解于C,AF,C,S 中形成固溶体；②溶于玻璃体中；③以游离状态的方镁石形式存在。据认为，前两种形式的Mg0 含量约为熟料的 2 ％，它们对硬化水泥浆体无破坏作用，而以方镁石形式存在时，由于水化速度比游离氧化钙要慢，要在0. 5-1 年后才明显。水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148 ％，也会导致安定性不良。方镁石膨胀的严重程度与晶体尺寸、含量均有关系。尺寸 1 Jim 时，含量 5 ％才引起微膨胀，尺寸5-7tim 时，含量 3 ％就引起严重膨胀。国家标准规定硅酸盐水泥中氧化镁含量不得超过 5. 0 ％。在生产中应尽量采取快冷措施减小方镁石的晶体尺寸。
第二节熟料的率值
因为硅酸盐水泥熟料是由两种或两种以上的氧化物化合而成，因此在水泥生产中控制各氧化物之间的比例即率值，比单独控制各氧化物的含量更能反映出对熟料矿物组成和性能的影响。故常用表示各氧化物之间相对含量的率值来作为生产的控制指标。
一? 水硬率(Hydraulic Modulus
水硬率是1868 年德国人米夏埃利斯(W. Michaelis) 提出的作为控制熟料适宜石灰含量的一个系数。它是熟料中氧化钙与酸性氧化物之和的质量百分数的比值，常用HM 表示，其计算式为：
CaO HM= ――――――――――（1-3-1 ）Si02 ＋A120, -I-Fe203 其中CaO, Si02 , A1203, Fe2O3 分别代表熟料中各氧化物的质量百分数。水硬率通常在 1.8-2.4 之间。水硬率假定各酸性氧化物所结合的氧化钙是相同的，实际上并非如此。当各酸性氧化物的总和不变而它们之间的比例发生变化时，所需的氧化钙并不相同。因此只控制同样的水硬率，并不能保证熟料有相同的矿物组成。只有同时也控制各酸性氧化物之间的比例，才能保证熟料矿物组成的稳定。因此后来库尔(H. HAD 提出了控制熟料酸性氧化物之间的关系的率值：硅率和铝率。
二? 硅率或硅酸率（Silica Modulus）
硅率又称硅酸率，它表示熟料中Si02 的百分含量与AIA 和Fe20, 百分含量之比，用SM
表示：（1-3-2 ）
通常硅酸盐水泥的硅率在 1.7-2.7 之间。但白色硅酸盐水泥的硅率可达 4. 0 甚至更
高。
硅率除了表示熟料的Si02 与A1203 和Fe2O3 的质量百分比外，还表示了熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比例关系，相应地反映了熟料的质量和易烧性。当A120,/Fe2O3 大于0.64 时，硅率与矿物组成的关系为：
（1-3-3 ）
式中C3S,C2S,C 3A ,C,AF 分别代表熟料中各矿物的质量百分数。从1-3-3 式可见，硅率随硅酸盐矿物与熔剂矿物之比而增减。若熟料硅率过高，则由于高温液相量显著减少，熟料缎烧困难，硅酸三钙不易形成，如果氧化钙含量低，那么硅酸二钙含量过多而熟料易粉化。硅率过低，则熟料因硅酸盐矿物少而强度低，且由于液相量过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑的操作。
三? 铝率或铁率（Iron Modulus）
铝率又称铁率，以IM 表示。其计算式为：
（1-3-4 ）
铝率通常在0. 9^-1. 7 之间。抗硫酸盐水泥或低热水泥的铝率可低至0. 7 。
铝率表示熟料中氧化铝与氧化铁的质量百分比，也表示熟料中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例关系，因而也关系到熟料的凝结快慢。同时还关系到熟料液相粘度，从而影响熟料的锻烧的难易，熟料铝率与矿物组成的关系如下：
（1-3-5 ）
从1-3-5 式可见，铝率高，熟料中铝酸三钙多，液相粘度大，物料难烧，水泥凝
结快。但铝率过低，虽然液相粘度小，液相中质点易扩散对硅酸三钙形成有利，但烧结范围窄，窑内易结大块，不利于窑的操作。
有些国家，如日本采用HM, SM 和IM 三个率值来控制熟料成分，结果还比较满意。我国从日本引进的冀东水泥厂也用此三个率值来控制生产。但不少学者认为水硬率的意义不明确，因此，又提出了不同的与石灰最大含量有关的计算公式，常见的有KH 和LSF 。
四、石灰饱和系数KH
古特曼与杰耳认为，酸性氧化物形成的碱性最高的矿物为C35,C,S,C,A,C,AF ，从而提出了他们的石灰理论极限含量。为便于计算，将C,AF 改写成“ C 3 A " 和“ CF" ，令"CA" 与 C 3 A 相加，那么每 1 ％酸性氧化物所斋石灰含量分别为：
1 ％A1
2 0
3 所需：CaO= 3 × 56.08/101.96=1.65
1 %Fez03 所需CaO=56.08/159.7=0.35
1 ％Sioz 形成 C 3 S 所需CaO= 3 × 56.08/60.09=2.8
由每 1 ％酸性氧化物所需石灰量乘以相应的酸性氧化物含量，就可得石灰理论
极限含量计算式：
CaO ＝ 2. 8SiOz ＋ 1. 651103-f-0. 35Fez03 ( 1-3-6 )
金德和容克认为，在实际生产中，氧化铝和氧化铁始终为氧化钙所饱和，而Si0 ：可能不完全饱和成C35 而存在一部分C's, 否则熟料就会出现游离氧化钙。因此就在Sioz 之前加一石灰饱和系数KH 。故
Ca0=KH X 2. 8SiOz ＋ 1. 65A 1203-1-0. 35Fez03 ( 1-3-7 )将1-3-7 改写成
（1-3-8 ）
因此，石灰饱和系数KH 是熟料中全部氧化硅生成硅酸钙(C3S-I-CzS) 所需的氧化钙含量与全部二氧化硅理论上全部生成硅酸三钙所需的氧化钙含量的比值，也即
表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。
式1-3-8 适用于IM>0. 64 的熟料。若IM<0. 64 ，则熟料组成为C3S,CZS,C,AF 和CZF e同理将C,AF 改写成}C 2 A ?" }C 2F " ，令uk, 2F " 与CZF 相加，根据矿物组成C3S,C2S,C 2F 和 C 2 F ＋“ C 2 A ”可得：
（1-3-9 ）
考虑到熟料中还有游离Ca0 、游离Si0 ：和石膏，故式1-3-8 ，1-3-9 将写成：
（A/F ≥ 0.6 ）（1-3-10 ）
（A/F ＜0.64 ）（1-3-11 ）硅酸盐水泥熟料KH 值在0. 82-0. 94 之间，我国湿法回转窑KH 值一般控制在0. 89 士0. 0l 左右。
石灰饱和系数与矿物组成的关系可用下面数学式表示：
（1-3-12 ）
从上可见，当C3 S = 0 时KH= 0. 667, 即当KH = 0. 667 时，熟料中只有AC201%-3 和C,AF 而无30 . 当C20=V 时,KH=1 ，即当KH=1 时，熟料中无C20 而只有C301% -13A 和C,AF, 故实际上KH 值介于o. ss7}-1. o 之间。
KH 实际上表示了熟料中C3S 与Cps 百分含量的比例。KH 越大，则硅酸盐矿物中的C3S 的比例越高，熟料质量（主要为强度）越好，故提高KH 有利于提高水泥质量。但KH 过高，熟料锻烧困难，保温时间长，否则会出现游离CaO ，同时窑的产量低，热耗高，窑衬工作条件恶化。
我国目前采用的是石灰饱和系数KH, 硅率SM 和铝率IM 三个率值。‘为使熟
料既顺利烧成，又保证质量，保持矿物组成稳定，应根据各厂的原料、燃料和设备等。具体条件来选择三个率值，使之互相配合适当，不能单独强调其某一率值。一般说来，不能三个率值都同时高，或同时都低。
一? 石灰饱和系数法
为了计算方便，先列出有关相对分之质量的比值。
C 3 S=3.80（3KH － 2 ）SiO 2
C 2 S=8.60(1-KH) SiO 2
C 3 A =2.65(Al 2 O 3 -0.64Fe 2 O 3 )
C 4 AF=3.04Fe 2 O 3
CaSO, ＝ 1 ．7S03
二? 鲍格(R. H. Bogue)法
鲍格法也称代数法。根据四种主要矿物以及CasO ；的化学组成可计算出各氧化物的百分含量，见表1-3-1 ．
表1-3-1 主要矿物中各主要级化物的百分含量( ％）
矿物
氧化物
C 2 S C 2 S C 3 A C 4 AF CaSO 4
CaO 73.69 65.12 65.12 46.16 41.19
SiO 2 26.31 26.31 ———
AL 2 O 3 ——37.73 20.98 —
Fe 2 O 3 ———32.86 —
SO 2 ————58.81
根据上表数值可列出下列方程式：
C=0. 7369C 3S ＋0. 6512C 23 ＋0. 0229C 3 A ＋0. 4016C , AF ＋0.4119CaS0,
S=0: 2631C 3S-t-0. 3488CZS
A=0. 3773C 3 A －0. 2098C 4 AF
F= 0.3286 C 4 AF
SO 3 =0. 5881CaSO 4 ．
解上述联立方程，可得各矿物百分含量计算式
C3S=4. 07 C －7. 60 S － 6. 72A 一 2. 86S03
C2S=8. 60S ＋ 5. 07A ＋ 1 ．07F ＋ 2.15S0 3 一 3. 07C
＝ 2. 87 S －0. 754C 3S
C 3A =2.6 5 － 1. 09F
C 4 AF=3. 04F （1-3-20 )
同理，当I M ＜0.64 时，熟料矿物组成计算式如下：
C3 S=4. 07 C －7. 60 S － 4. 47 a － 2. 80 F － 2. 86S03
CZS ＝8. 60S+3. 38A ＋ 2. 15S03 一 3. 07C
＝ 2. 87S-0. 754C 3S
C,AF=4. 77A
C 2F =1. 70(F-1. 57A ）
CaSO ；＝ 1. 70S0 ：
三? 熟料真实矿物组成与计算矿物组成的差异
硅酸盐水泥洲料矿物组成的计算是假设熟料是平衡冷却并生成C3S,C2S,C,A 和四种纯矿物，其计算结果与熟料真实矿物组成并不完全一致，有时甚至相差很大。其原因是：
1. 固溶体的影响
计算矿物为纯C3S,C2S,C 3A 和C, F, 但实际矿物为固溶有少量其他氧化物的固溶体，即阿利特、贝利特、铁相固溶体等。例如，若阿利特组成按CsaS16MA 考虑，则计算C3S 的公式中Si02 前面的系数就不是 3.80 而是 4.30, 这样实际含量就要提高11 ％，而 C 3A 则因有一部分A1203 固溶进阿利特而使它的含量减少。又如，铁相固溶体并非固定组成的C, AF, 而在高温或有MgO,CaF2 等条件下有可能是C6 2F , 其结果使实际矿物中铁相固溶液含量增加使 C 3A 含量减少。
2. 冷却条件的影响
硅酸盐水泥熟料冷却过程，若缓慢冷却而平衡结晶，则液相几乎全部结晶出 C 3A ,C,AF等矿物。但在工业生产条件下，冷却速度较快，因而液相可部分或几乎全部变成玻璃体，此时，实际 C 3A ,C,AF 含量均比计算值低，而C3S 含量可能增加使C2S 减少。
3. 碱和其他微组分的影响
碱的存在可能与硅酸盐矿物形成KC23S12 ，与铝酸三钙形成NC 8A 3 ，而析出CaO ，从而使 C 3A 减少而出现NC 3A 3, 碱也可能影响C3S 含量。其他次要氧化物如Ti02 , MgO, P,05 也会影响熟料的矿物组成。
尽管计算的矿物组成与实测值有一定差异，但它能基本说明对熟料锻烧和性能的影响，也是设计某一矿物组成的水泥熟料时，计算生料组成的唯一可能的方法，因此在水泥
工业中仍得到广泛应用。
第三节熟料矿物组成的计算
熟料的矿物组成可用岩相分析,X 射线定量分析等方法测定，也可根据化学成分进行计算。
岩相分析基于显微镜下测量出单位面积各矿物所占的面积的百分率再乘以相应的矿物的相对密度而得各矿物含量。这种方法较符合实际情况，但要求操作者要有熟练的技巧，且劳动，强度大。此外，晶体较小，也可重迭而产生误差.X 射线定量分析基于熟料矿物特征峰强度与基准单矿物特征峰强度之比求其含量。这种方法方便且准确，国外现代化水泥厂都普遍采用。但限于设备条件，我国水泥厂使用的还不多，另外，此方法对含量太低的矿物不适用。我国常用化学方法进行计算。此方法计算出来的仅是理论上可能生成的矿物，称之为“潜在矿物”组成。在生产条件稳定的情况下，熟料真实矿物组成与计算矿物组成有一定的相关性，已能说明矿物组成对熟料及水泥性能的影响，因此在我国仍普遍使用。
常用的从化学成分计算熟料矿物组成的方法有两种，即石灰饱和系数法和鲍格法。? 石灰饱和系数法
为了计算方便，先列出有关相对分之质量的比值。
C 3 S=3.80（3KH － 2 ）SiO 2
C 2 S=8.60(1-KH) SiO 2
C 3 A =2.65(Al 2 O 3 -0.64Fe 2 O 3 )
C 4 AF=3.04Fe 2 O 3
CaSO, ＝ 1 ．7S03
? 鲍格(R. H. Bogue)法
鲍格法也称代数法。根据四种主要矿物以及CasO ；的化学组成可计算出各氧化物
的百分含量，见表1-3-1 ．
表1-3-1 主要矿物中各主要级化物的百分含量( ％）
矿物
氧化物
C 2 S C 2 S C 3 A C 4 AF CaSO 4 CaO 73.69 65.12 65.12 46.16 41.19
SiO 2 26.31 26.31 ———
AL 2 O 3 ——37.73 20.98 —
Fe 2 O 3 ———32.86 —
SO 2 ————58.81
根据上表数值可列出下列方程式：
C=0. 7369C 3S ＋0. 6512C 23 ＋0. 0229C 3 A ＋0. 4016C , AF ＋0.4119CaS0, S=0: 2631C 3S-t-0. 3488CZS
A=0. 3773C 3 A －0. 2098C 4 AF
F= 0.3286 C 4 AF
SO 3 =0. 5881CaSO 4 ．
解上述联立方程，可得各矿物百分含量计算式
C3S=4. 07 C －7. 60 S － 6. 72A 一 2. 86S03
C2S=8. 60S ＋ 5. 07A ＋ 1 ．07F ＋ 2.15S0 3 一 3. 07C ＝ 2. 87 S －0. 754C 3S
C 3A =2.6 5 － 1. 09F
C 4 AF=3. 04F （1-3-20 )
同理，当I M ＜0.64 时，熟料矿物组成计算式如下：
C3 S=4. 07 C －7. 60 S － 4. 47 a － 2. 80 F － 2. 86S03
CZS ＝8. 60S+3. 38A ＋ 2. 15S03 一 3. 07C ＝ 2. 87S-0. 754C 3S
C,AF=4. 77A
C 2F =1. 70(F-1. 57A ）
CaSO ；＝ 1. 70S0 ：
? 熟料真实矿物组成与计算矿物组成的差异
硅酸盐水泥洲料矿物组成的计算是假设熟料是平衡冷却并生成C3S,C2S,C,A 和,,AF 四种纯矿物，其计算结果与熟料真实矿物组成并不完全一致，有时甚至相差很大。其原因是：
1. 固溶体的影响
计算矿物为纯C3S,C2S,C 3A 和C, F, 但实际矿物为固溶有少量其他氧化物的固溶体，即阿利特、贝利特、铁相固溶体等。例如，若阿利特组成按CsaS16MA 考虑，则计算C3S 的公式中Si02 前面的系数就不是 3.80 而是 4.30, 这样实际含量就要提高11 ％，而 C 3A 则因有一部分A1203 固溶进阿利特而使它的含量减少。又如，铁相固溶体并非固定组成的C, AF, 而在高温或有MgO,CaF2 等条件下有可能是C6 2F , 其结果使实际矿物中铁相固溶液含量增加使 C 3A 含量减少。
2. 冷却条件的影响
硅酸盐水泥熟料冷却过程，若缓慢冷却而平衡结晶，则液相几乎全部结晶出 C 3A ,C,AF
等矿物。但在工业生产条件下，冷却速度较快，因而液相可部分或几乎全部变成玻璃体，此时，实际 C 3A ,C,AF 含量均比计算值低，而C3S 含量可能增加使C2S 减少。
3. 碱和其他微组分的影响
碱的存在可能与硅酸盐矿物形成KC23S12 ，与铝酸三钙形成NC 8A 3 ，而析出CaO ，从而使 C 3A 减少而出现NC 3A 3, 碱也可能影响C3S 含量。其他次要氧化物如Ti02 , MgO, P,05 也会影响熟料的矿物组成。
尽管计算的矿物组成与实测值有一定差异，但它能基本说明对熟料锻烧和性能的影响，也是设计某一矿物组成的水泥熟料时，计算生料组成的唯一可能的方法，因此在水泥工业中仍得到广泛应用。
第四节熟料矿物组成的选择
熟料矿物组成的选择，一般应根据水泥的品种和标号、原料和燃料的品质、生料制备和熟料锻烧工艺综合考虑，以达到优质高产低消耗和设备长期安全运转的目的。
? 水泥品种和标号
若要求生产普通硅酸盐水泥，则在保证水泥标号以及凝结时间正常和安定性良好的条件下，其化学成分可在一定范围内变动。可以采用高铁、低铁、低硅、高硅、高饱和系数等多种配料方案。但要注意三个率值配合适当，不能过份强调某一率值。例如，同样生产525 号硅酸盐水泥，华新水泥厂采取的配料方案为X2 -v- 89-0. 93,SM=2. 0-V2. 2JM=1. 2-1. 4 ，而峨眉水泥厂限于原料、燃料的条件则采取高铁高饱和系数配料方案，KH ～0. 90^-0. 93 ，SM= 2. 00 士0. 10J 材=0. 8t0. 1 ，也可生产出525 号硅酸盐水泥。
生产专用水泥或特性水泥应根据其特殊要求，选择合适的矿物组成。若生产快硬硅酸盐水泥，则要求硅酸三钙和铝酸三钙含量高，因此应提高KH 和IM 。而生产中热
硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥则应减少铝酸兰钙和硅酸三钙含量，即降低KH 和IM 率。
? 原料品质
原料的化学成分和工艺性能对熟料矿物组成的选择有很大影响，在一般情况下，应尽量采用两种或三种原料的配料方案。除非其配料方案不能保证正常生产，才考虑更换原料或掺加另一种校正原料。
若石灰石品位低而粘土氧化硅含量又不高，则无法提高石灰饱和系数和硅率，熟料强度难以提高，只有采用品位高的石灰石和氧化硅含量高的粘土才能提高饱和系数和硅率，烧出标号较高的水泥。若石灰石的隧石含量较高而粘土的粗砂含量高，则因为原料难磨，熟料难烧，其熟料的饱和系数也不能高。原料含碱量太高，KH 宜降低。? 燃料品质
燃料品质既影响缎烧过程又影响熟料质量。一般说来，发热量高的优质燃料，其火焰温度高，熟料的KH 值可高些。若燃料质量差，除了火焰温度低外，还会因煤灰的沉落不均匀，降低熟料质量。水泥窑用煤的质量要求见泥，则要求硅酸三钙和铝酸三钙含量高，因此应提高KH 和IM 。而生产中热硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥则应减少铝酸兰钙和硅酸三钙含量，即降低KH 和IM 率。
燃料品质既影响缎烧过程又影响熟料质量。一般说来，发热量高的优质燃料，其火焰温度高，熟料的KH 值可高些。若燃料质量差，除了火焰温度低外，还会因煤灰的沉落不均匀，降低熟料质量。水泥窑用煤的质量要求见表1-3-2 。
表1-3-2 水泥烧成用煤的质要求
干燥基低热值窑型灰分（％）挥发分（％）
湿法窑、预热窑、分解<28 8-30 >20900 窑 立波尔窑<25 8-30 >22900 立窑<30 ＜10 >20900 煤灰掺入熟料中，除全黑生料的立窑外，往往分布不均匀，对熟料质量影响极大。据统计，由于煤灰不均匀掺入，将使熟料KH 值降低0. V4-v. 16 ；硅率下降0. 05 ^- 0. 20; 铝率提高。．05^-0. 30 。当煤灰掺入量增加时，熟料强度下降．此时除了采用提高煤粉细度和用矿化剂等措施外，还应适当降低熟料KH 值，以利生产正常进行。当煤质变化时，熟料组成也应相应调整。对回转窑来说，采用的煤的发热量高，挥发分低，则因挥发分低，火焰黑火头长，燃烧部分短，热力集中，熟料易结大块，游离氧化钙增加，耐火砖寿命缩短，除设法使火焰的燃烧部分延长外，还应降低KH 值并提高IM 值。若用液体或气体燃料，火焰强度很高，形状易控制，几乎无灰分，因此KH 值可适当提高。 ? 生料细度和均匀性 生料化学成分的均匀性，不但对窑的热工制度的稳定和运转率的提高有影响，而且对熟料质量也有影响，因而也就对配料方案的确定有影响。 一般说来，生料均匀性好，KH 值可高些。据认为，生料碳酸钙滴定值的均匀性达士0. 25 ％时，可生产525 号以上的熟料。若生料均匀性差，其熟料KH 值应比生料均匀性好的要低一些，否则游离氧化钙增加，强度下降。若生料粒度粗，由于化学反应难以进行完全，KH 值也应适当低些。 ? 窑型与规格 物料在不同类型的窑内受热和锻烧的情况不同，因此熟料的组成也应有所不同。 回转窑内物料不断翻滚，与立窑、立波尔窑相比，物料受热和煤灰掺人都比较均匀，物料反应进程较一致，因此KH 可适当高些。 立波尔窑的热气流自上而下通过加热机的料层，煤灰大部分沉降在上层料面，上部物料温度比下部的高，因此形成上层物料KH 值低，分解率高，而下层物料KH 值高、分解率低，因此，其KH 值应配得低一些。 立窑通风、锻烧都不均匀，因此不掺矿化剂的熟料KH 值要适当低些。对于掺复合矿化剂的熟料，由于液相出现温度低且液相粘度低，烧成温度范围变宽，一般采用高KH 、低SM 和高IM 配料方案，例如，广西北流水泥厂的熟料各率值为：KH ＝0. 94^-0. 98,SM=1. 60^-1.80 ，IM=1 ．40^-1 ．60 。 预分解窑生料预热好，分解率高，另外由于单位产量窑桐体散热损失少以及耗热最大的碳酸盐分解带已移到窑外，因此窑内气流温度高，为了有利于挂窑皮和防止结皮、堵塞、结大块，目前趋于低液相量的配料方案。我国大型预分解窑大多采用高硅率、高铝率、中饱和比的配料方案，即所谓“二高一中”配料方案，例如，安徽宁国水泥厂的配料方案为IM =0. 89 ，SM=2.20-2. 30,IM=1. 45, 窑的规格对熟料组成的设计也有影响。例如日产700t 熟料的上海川沙水泥厂，由于窑的规格小，窑内的气流温度比宁国水泥厂的稍低，因此各率值也稍低，其KH ～0.89 ，SM=2. 10, 1M =1 ．10 。 影响熟料组成的选择的因素很多，一个合理的配料方案既要考虑熟料质量，又要考虑物料的易烧性；既要考虑各率值或矿物组成的绝对值，又要考虑它们之间的相互关系。原则上，三个率值不能同时偏高或偏低。不同窑型硅酸盐水泥熟料各率值的参考范围见表1-3-3 , 表1-3-3 不同窑型硅酸盐水泥熟料率值的参考范围 窑型KH S ＭIM 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175-92） 来源：发布日期：2006-01-10 标准名称：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 标准类型：中华人民共和国国家标准 标准号：GB175-92 标准发布单位：国家技术监督局发布 标准正文： 1 主题内容与适用范围 本标准规定了硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的定义、组分材料、技术要求、试验方法、检验规则等。 本标准适用于硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的的生产和检验。 2 引用标准 GB 176 水泥化学分析方法 GB 177 水泥胶砂强度检验方法 GB 203 用于水泥中的粒化高炉矿渣 GB 750 水泥压蒸安定性试验方法 GB 1345 水泥细度检验方法（80μm筛筛析法） GB 1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 GB 1596 用于水泥和混凝土中的粉煤灰 GB 2847 用于水泥中的火山灰质混合材料 GB 5483 用于水泥中的石膏和硬石膏 GB 8074 水泥比表面积测定方法（勃氏法） GB 9774 水泥包装用袋 GB 12573 水泥取样方法 ZB Q12 001 掺入水泥中的回转窑窑灰 3 定义与代号 3.1 硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、0￣5％石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量5％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。 3.2 普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、６％--15％混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号P·0。 掺活性混合材料时，最大掺量不得超过15％，其中允许用不超过水泥重量５％的窑灰或不超过水泥重量10％的非活性混合材料来代替。 掺非活性混合材料时最大掺量不得超过水泥重量10％。 4 材料要求 4.1 石膏 天然石膏：应符合GB5483的规定。 工业副产石膏：工业生产中以硫酸钙为主要成分的副产品。采用工业副产石膏时，应经过试验，证明对水泥性能无害。 4.2 活性混合材料 符合GB1596的粉煤灰，符合GB2847的火山灰质混合材料和符合GB203的粒化高炉矿渣。 4.3 非活性混合材料 活性指标低于GB1596、GB2847和GB203标准要求的粉煤灰，火山灰质混合材料和粒化高炉矿渣以及石灰石和砂岩。石灰石中的三氧化二铝含量不得超过2.5％。 4.4 窑灰 应符合ZBQ12001的规定。 水泥生产中硅酸盐水泥熟料成份说明 硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。碳酸盐水泥生产主要使用水泥成套设备完成最重要的设备是回转窑设备。因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3 不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。其结晶细小，一般为30^-60Icm 。因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。它主要有以下四种矿物：硅酸三钙一～3Ca0 ．'3i02 ，可简写为C3S ； 硅酸二钙2Ca0 ?Si02 ，可简写为C2S ； 铝酸三钙3Ca0 ?A1203 ，可简写为C 3 A ； 铁相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成 C 4 AF, 此外，还有少量游离氧化钙(.f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。通常熟料中C3S 和C2S 含量约占75 ％左右，称为硅酸盐矿物。C3-ft 和C,AF 的理论含量约占22 ％左右。在水泥熟料锻烧过程中,C 3 A 和C,AF 以及氧化镁、碱等在1250 ^ - 12800C 会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。 一、硅酸三钙 C3S 是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。其含量通常为50 ％左右，有时甚至高达60 ％以上。纯C3S 只有在2065^ 12500C 温度范围内才稳定。在2065℃以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250℃以下分解为CZS 和Ca0 ，但反应很慢，故纯C,S 在室温可呈介稳状态存在。C,S 有三种晶系七种变型： 1070 0 C 1060 0 C 990 0 C 960 0 C 920 0 C 520 0 C R ←――→M Ⅲ←――→M Ⅱ←――→M Ⅰ←――→～T Ⅲ←――→T Ⅱ←――→T Ⅰ R 型为三方晶系，M 型为单斜晶系，T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。但有人认为,R 型和M ，型的强度比T 型的高。 在硅酸盐水泥熟料中, C3S 并不以纯的形式存在，总含有少量氧化镁、氧化铝、氧化铁等形成固溶液，称为阿利特(Alite ）或A 矿。 纯C3S 在常温下，通常只能为三斜晶系(T 型），如含有少量Mg0, A1203 , Fe2O3 , 专用水泥是指有专门用途的水泥，如砌筑水泥、道路水泥、大坝水泥、油井水泥等。 一、砌筑水泥（GB3183-2003） 凡由活性混合材料或具有水硬性的工业废料为主要原料，加入少量硅酸盐水泥熟料和石膏，经磨细制成的工作性较好的水硬性胶凝材料，称为砌筑水泥，代号M。 应用：砌筑水泥适用于工业与民用建筑的砌筑砂浆和内墙抹面砂浆，不得用于结构混凝土。 二、道路水泥（GB13693-2005） 以适当成分生料烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分和较多量的铁铝酸盐的硅酸盐水泥熟料，加入本标准规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水 AF含量大于16.0%。硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥（简称道路水泥）。C 4 矿物组成：高铁（铁铝酸四钙）低铝（铝酸三钙） 特性与应用：道路硅酸盐水泥强度高，特别是抗折强度高，耐磨性好，干缩小，抗冲击性好，抗冻性好，抗硫酸盐腐蚀性能好。适用于道路路面、机场跑道道面、城市广场等工程。随着我国高等级道路的迅速发展，水泥混凝土路面已成为主要路面类型之一。 三、大坝水泥（GB200-2003） 中热水泥适用于要求水化热较低的大体积混凝土，如大坝、大体积建筑物和厚大基础等工程中，可以克服因水化热引起的温差应力而导致混凝土的破坏；低热矿渣水泥主要适用于大坝或大体积混凝土及水下等要求低水化热的工程。 特性水泥是指某种性能比较突出的一类水泥。如快硬硅酸盐水泥、快凝硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力水泥等。 一、快硬硅酸盐水泥 由硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成，以3d抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。 快硬硅酸盐水泥凝结硬化快，早期强度高，后期强度也高，抗冻性及抗渗性强，水化放热量大，耐腐蚀性差。适用于要求早期强度高的工程，紧急抢修工程，冬期施工工程以及制作预应力钢筋混凝土或高强混凝土预制构件。不适用于大体积混凝土工程及与腐蚀介质接触的混凝土工程。 二、快凝快硬硅酸盐水泥 以硅酸三钙，氟铝酸钙为主的熟料，加入适量的硬石膏、粒化高炉矿渣、无水硫酸钠经磨细制成的一种凝结快的水硬性胶凝材料。简称双快水泥。 特性与应用： 凝结很快，早期强度增长很快。主要用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵洞等紧急抢修、堵漏及冬季施工工程。 三、抗硫酸盐硅酸盐水泥 以硅酸钙为主的特定矿物组成的熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有一定抗硫酸盐侵蚀的水硬性胶凝材料。 适用于有硫酸盐侵蚀的工程 四、白色硅酸盐水泥 以白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 适用于装饰及装修工程 五、铝酸盐水泥 凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料称为铝酸盐水泥，代号为CA。 铝酸盐水泥的特点是快硬早强，后期强度下降；耐热性强；水化热高，放热快；抗渗性及耐腐蚀性强。 用于工期紧急的工程、抢修工程、冬季施工的工程。 前言 本标准第、、条为强制性条款，其余为推荐性条款。 本标准参照欧洲水泥试行标准ENV 197-1:2000《通用波特兰水泥》修订。 本标准代替GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》、GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥》、GB12958-1999《复合硅酸盐水泥》三个标准。与GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999相比，主要变化如下： ——全文强制改为条文强制（本版前言）； ——增加通用硅酸盐水泥的定义（本版第条）； ——将各品种水泥的定义取消（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999第3章）；——将组成与材料合并为一章，材料中增加了硅酸盐水泥熟料（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999第4章，本版第4章）； ——普通硅酸盐水泥中“掺活性混合材料时，最大掺量不超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替”改为“活性混合材料掺加量为>5%，≤20%，其中允许用不超过水泥质量5%符合本标准第条的窑灰或不超过水泥质量8%符合本标准第条的非活性混合材料代替”。（原版GB175-1999中第条,本版第条）； ——将矿渣硅酸盐水泥中矿渣掺加量由“20%～70%”改为“>20%，≤70%”（原版GB1344-1999中第条,本版第条、条）； ——将火山灰质硅酸盐水泥中火山灰质混合材料掺量由“20%～50%”改为“>20%，≤40%”（原版GB1344-1999中第条,本版第条）； ——将粉煤灰硅酸盐水泥中粉煤灰掺量由“20%～40%”改为“>20%，≤40%”（原版GB1344-1999中第条,本版第条）； ——将复合硅酸盐水泥中混合材料总掺加量由“应大于15%，但不超过50%”改为“>20%，≤50%”（原版GB12958-1999中第3章,本版第条）； ——材料中增加了粒化高炉矿渣粉(本版第、条)； ——取消了粒化精铬铁渣、粒化增钙液态渣、粒化碳素铬铁渣、粒化高炉钛矿渣等混合材料以及符合附录A新开辟的混合材料，并将附录A取消（原版GB12958-1999中第条、第条和附录A） ——增加了M类混合石膏（原版GB175-1999、GB1344-1999和GB12958-1999中第3章,本版第条）； ——助磨剂允许掺量由“不超过水泥质量的1%”改为“不超过水泥质量的%”（原版GB175-1999、GB1344-1999和GB12958-1999中第条,本版第条）； ——普通水泥强度等级中取消和（原版GB175-1999中第5章，本版第5章）； ——增加了氯离子含量的要求，即水泥中氯离子含量不大于%（本版第条）； ——取消了细度指标要求，但要求在试验报告中给出结果（原版GB175-1999第条、GB1344-1999、GB12958-1999中第条，本版条）； ——将复合硅酸盐水泥的强度等级改为和矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥一致（原版GB12958-1999中第条，本版第条） ——增加了水泥组分的试验方法（本版第条）； ——强度试验方法中增加了“掺火山灰混合材料的普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥在进行胶砂强度检验时，其用水量按水灰比和胶砂流动度不小于180mm来确定。当流动度小于180mm时，须以的整倍数递增的方法将水灰比调整至胶砂流动度不小于180mm”（原版GB1344-1999第条，本版第条）； ——将“水泥出厂编号按水泥厂年生产能力规定”改为“水泥出厂编号按单线年生产能力规定”（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999中第条，本版第条）； 白色硅酸盐水泥标准 1 主题内容与适用范围 本标准规定了白色硅酸盐水泥的组成、技术要求、试验方法、检验规则、包装与标志、贮存与运输等。 本标准适用于白色和彩色灰浆、砂浆及混凝土用白色硅酸盐水泥。 2 引用标准 GB 176 水泥化学分析方法 GB 177 水泥胶砂强度检验方法 GB 1345 水泥细度检验方法（80μm筛筛析法） GB 1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 GB 5483 用于水泥中的石膏和硬石膏 GB 5950 建筑材料与非金属矿产品白度试验方法通则 GB 9774 水泥包装用袋 GSBA 67001 氯化镁粉末状物质白度实物标准 ZB Q12 001 掺入水泥中的回转窑窑灰 3 定义 由白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥（简称白水泥）。 磨制水泥时，允许加入不超过水泥重量５％的石灰石或窑灰作为外加物。 水泥粉磨时允许加入不损害水泥性能的助磨剂，加入量不得超过水泥重量的１％。 4 组分材料 4.1 白色硅酸盐水泥熟料 以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分，氧化铁含量少的熟料。 4.2 石膏 天然二水石膏应符合GB5483的规定。 4.3 石灰石 作为外加物的石灰石中的三氧化二铝含量不得超过2.5％。 4.4 窑灰 窑灰应符合ZBQ12001的规定，且白度不得低于70％。 5 技术要求 5.1 氧化镁熟料中氧化镁的含量不得超过4.5％。 5.2 三氧化硫水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5％。 5.3 细度0.080mm方孔筛筛余不得超过10％。 5.4 凝结时间初凝不得早于45min，终凝不得迟于12h。 5.5 安定性用沸煮法检验必须合格。 5.6 强度各标号各龄期强度不得低于表１的数值。 硅酸盐水泥熟料的煅烧 §5-1 生料在煅烧过程中的物理化学变化 §5-2 熟料形成的热化学 §5-3 矿化剂、晶种对熟料煅烧和质量的影响 §5-4 挥发性组分及其他微量元素的作用 §5-5 水泥熟料的煅烧方法及设备 【掌握内容】 1、硅酸盐水泥熟料的形成过程名称、反应特点、影响反应速度的因素； 2、熟料的形成热、热耗的定义、一般数值、影响因素 3、挥发性组分对新型干法水泥生产的影响 4、悬浮预热器窑及预分解窑的组成、工作过程 5、影响窑产、质量及消耗的因素 【理解内容】 1、C3S的形成机理，形成条件； 2、影响熟料形成热的因素，形成热与实际热耗的区别，降低热耗的措施； 3、回转窑的结构、组成、及工作过程； 4、回转窑内“带”的划分方法，预分解窑内“带”的划分。 【了解内容】 1、水泥熟料的煅烧方法及设备类型； 2、矿化剂、晶种定义、类型、作用、使用； 3、湿法窑的组成，工作过程 合格生料在水泥窑内经过连续加热，高温煅烧至部分熔融，经过一系列的物理化学反应，得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料的工艺过程叫硅酸盐水泥 熟料的煅烧，简称煅烧。结合目前生产现状及学生的就业去向，主要介绍与回转窑尤其是新型干法回转窑有关的知识，立窑有关知识留给学生自学。 第一节生料在煅烧过程中的物理化学变化 生料在加热过程中，依次进行如下物理化学变化 一、干燥与脱水 （一）干燥 入窑物料当温度升高到100～150℃时，生料中的自由水全部被排除，特别是湿法生产，料浆中含水量为32～40%，此过程较为重要。而干法生产中生料的含水率一般不超过0%。 （二）脱水 当入窑物料的温度升高到450℃，粘土中的主要组成高岭土 （Al2O3·2SiO2·2H2O）发 生脱水反应，脱去其中的化学结合水。此过程是吸热过程。 Al2O3·2SiO2·2H2 Al2O3 + 2SiO2 + 2H2 （无定形）（无定形） 前言 本标准第7.1、7.3.1、7.3.2、7.3.3、8.4为强制性条款，其余为推荐性条款。 本标准与欧洲水泥标准ENV197-1:2000《通用波特兰水泥》的一致性程度为非等效。 本标准自实施之日起代替GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》、 GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥》、 GB12958-1999《复合硅酸盐水泥》三个标准。 与GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999相比，本标准主要变化如下：全文强制改为条文强制；增加了通用硅酸盐水泥的定义；将各品种水泥的定义取消（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999第3章；将组分与材料合并为一章（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999第4章，本版第5章）；普通硅酸盐水泥中“掺活性混合材料时，最大掺量不超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替”改为“活性混合材料掺加量为>5%且≤20%，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准第5.2.4条的非活性混合材料或不超过水泥质量5%且符合本标准第5.2.5条的窑灰代替”（原版GB175-1999中第3.2条,本版第5.1条）； ——将矿渣硅酸盐水泥中矿渣掺加量由“20%～70%”改为“>20%且≤70%”，并分为A型和B型。A型矿渣掺量>20%且≤50%，代号P.S.A；B型矿渣掺量>50%且≤70%，代号P.S.B（原版GB1344-1999中第3.1条,本版第5.1条）； ——将火山灰质硅酸盐水泥中火山灰质混合材料掺量由“20%～50%”改为“>20%且≤40%”（原版GB1344-1999中第3.2条，本版第5.1条）； 硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算 第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成 如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3 不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。其结晶细小，一般为30-60μm 。因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。它主要有以下四种矿物： 硅酸三钙3Ca0.Si02 ，可简写为C3S ； 硅酸二钙2Ca0.Si02 ，可简写为C2S ； 铝酸三钙3Ca0.A1203 ，可简写为 C 3 A ； 铁相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成C4AF, 此外，还有少量游离氧化钙(f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。通常熟料中C3S 和C2S 含量约占75 ％左右，称为硅酸盐矿物。C3A 和C4AF 的理论含量约占22 ％左右。在水泥熟料锻烧过程中,C3A 和C4AF 以及氧化镁、碱等在1250℃- 1280℃会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。 一?硅酸三钙 C3S是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。其含量通常为50％左右，有时甚至高达60％以上。纯C3S只有在2065-1250℃温度范围内才稳定。在2065℃以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250℃以下分解为C2S 和Ca0 ，但反应很慢，故纯C3S 在室温可呈介稳状态存在。C3S 有三种晶系七种变型： 1070 ℃1060 ℃990 ℃960 ℃920 ℃520 ℃ R ←―→ MⅢ ←―→ MⅡ ←―→ MⅠ ←―→～T Ⅲ ←―→ T Ⅱ ←―→ T ⅠR 型为三方晶系，M 型为单斜晶系，T 型为三斜晶系，这些变型的晶体结构相近。但有人认为,R 型和M ，型的强度比T 型的高。 在硅酸盐水泥熟料中, C3S 并不以纯的形式存在，总含有少量氧化镁、氧化铝、氧化铁等形成固溶液，称为阿利特(Alite ）或 A 矿。 纯C3S 在常温下，通常只能为三斜晶系(T 型），如含有少量Mg0, A1203 , Fe2O3 , 503 , ZnO,Cr203,R20 等氧化物形成固溶体则为M 型或R 型。由于熟料中C3S 总含MgO,A12O3, Fe2O3 以及其他氧化物，故阿利特通常为M 型或R 型。据认为锻烧温度的提高或锻烧时间的延长也有利于形成M ．型或R 型。 纯C3S 为白色，密度为 3. 14g /cm3 , 其晶体截面为六角形或棱柱形。单斜晶系的阿利特单晶为假六方片状或板状。在阿利特中常以C3S 和CaO 的包裹体存在。 C3S 凝结时间正常，水化较快，粒径40-50μm 的颗粒28d 可水化70 ％左右。放热较多，早期强度高且后期强度增进率较大，28d 强度可达一年强度的70 ％-80％，其28d 强度和一年强度在四种矿物中均最高。 阿利特的晶体尺寸和发育程度会影响其反应能力，当烧成温度高时，阿利特晶形完整，晶体尺寸适中，几何轴比大（晶体长度与宽度之比L/B>2-3) ，矿物分布均匀，界面清晰，熟料的强度较高。当加矿化剂或用急剧升温等锻烧方法时，虽然 学习指导 本章学习主要围绕着由水泥的生产到最终形成水泥石这一过程来进行的。在这一过程中主要讲述了水泥熟料的矿物组成和掺混合材的水化特性及反应对生成的水泥性质的影响，从而掌握通用水泥的特性，如何用通过水泥的技术性质来控制水泥的质量，水泥石的腐蚀及防腐。在掌握通用水泥的基础上了解其它品种的硅酸盐水泥。同时要求了解铝酸 盐类水泥。 一、解释名词 1.水硬性胶凝材料 2.硅酸盐类水泥 3.水泥的初凝和终凝 4.体积安定性 5.活 性混合材 6.火山灰性7.潜在水硬性8.标准稠度需水量9.水化热10.水泥的风化11.水泥的细度12.非活性混合材13.水泥的废品及不合格品14.水泥标号富余系数。 二、填空 1．通用水泥中，硅酸盐水泥代号为＿、＿，普通水泥代号为＿，矿渣水泥代号为＿，火山灰水泥代号为＿，粉煤灰水泥代号为＿。 2．硅酸盐水泥水泥熟料的矿物组成为＿、＿、＿、＿，简写为＿、＿、＿、＿。 3．变硅酸盐水泥的矿物组成可制得具有不同特性的水泥，提高＿含量，可制得＿，提高＿和＿，可制得快硬水泥，降低＿和＿的含量，提＿的含量，可制得中、低热水泥；提高＿含量降低＿含量可制得道路水泥；降低＿含量可制得白水泥。 4．在硅酸盐水泥矿物组成中，水化放热量最大且最快，为＿，其次＿，＿水化放热量最小，最慢的为＿。对前期强度起决定性影响的为＿。对后期强度提高有较大影响的为＿。 5．石膏在硅酸盐水泥中起到＿的作用，在矿渣水起到＿和＿的作用。 6．常用的活性混合材为＿、＿、＿，活性混合材料的主要化学成分是＿和＿，这些活性成分能与引起水泥腐蚀的水化产物＿反应，生成＿和＿而参与水泥凝结硬化。 7．在水泥矿物组成中反应速度最快的为＿，其次为＿，最慢的为＿。 8．水泥矿物组成与水化反应后，生成的主要水化产物有＿凝胶、＿凝胶、＿晶体、＿晶体、＿晶体，其中＿约占70％，＿约占20％。 9．在火山灰水泥生产加人石膏，生成钙矾石晶体，它不仅在水泥初期起到一定作用，而且会起＿的作用。 10．水泥硬化过程中，＿天强度增长幅度较大，＿天强度增长率有所降低，＿天强度增长率进一步下降。28天后强度＿。 11．活性混合材的激发剂分为＿和＿两类。 12．掺混合材硅酸盐水泥的水化首先是＿的水化，然后水化生成的＿与＿发生反应。故掺混合材硅酸盐水泥的水化进行了二次反应。 13．水泥熟料中掺有活性混合材可使水泥早期强度＿，后期强度，水化热＿，耐酸及耐水性。 14．硬化后水泥主要是由＿、＿、＿、＿等组成结构体。 15．引起水泥石腐蚀的内因主要是由于水化产物中含有＿、＿及水泥石的＿所造成的。 16．水泥石腐蚀的类型主要有＿、＿、＿、＿。 17．防止水泥石腐蚀的措施主要有＿、＿、＿三种方法。 18．硅酸盐水泥的细度用＿表示，其他品种的通用水泥用＿表示。 GB-175-92硅酸盐水泥 标准名称硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 标准类型中华人民共和国国家标准 标准名称（英）Portland cement and ordinary portland cement 标准号GB175-92 代替标准号代替GB175-85 GBn227-84 标准发布单位国家技术监督局发布 标准发布日期1992-09-28批准 标准实施日期1993-06-01实施 标准正文 1 主题内容与适用范围 本标准规定了硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的定义、组分材料、技术要求、试验方法、 检验规则等。 本标准适用于硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的的生产和检验。 2 引用标准 GB 176 水泥化学分析方法 GB 177 水泥胶砂强度检验方法 GB 203 用水泥中的粒化高炉矿渣 GB 750 水泥压蒸安定性试验方法 GB 1345 水泥细度检验方法（80μm筛筛析法） GB 1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 GB 1596 用于水泥和混凝土中的粉煤灰 GB 2847 用于水泥中的火山灰质混合材料 GB 5483 用于水泥中的石膏和硬石膏 GB 8074 水泥比表面积测定方法（勃氏法） GB 9774 水泥包装用袋 GB 12573 水泥取样方法 ZB Q12 001 掺入水泥中的回转窑窑灰 3 定义与代号 3.1 硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、0￣5％石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝 材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加 混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重 量5％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。 3.2 普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、６％￣15％混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称 为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号P·0。 掺活性混合材料时，最大掺量不得超过15％，其中允许用不超过水泥重量５％的窑灰或 不超过水泥重量10％的非活性混合材料来代替。 掺非活性混合材料时最大掺量不得超过水泥重量10％。 4 材料要求 4.1 石膏 天然石膏：应符合GB5483的规定。 工业副产石膏：工业生产中以硫酸钙为主要成分的副产品。采用工业副产石膏时，应经过 试验，证明对水泥性能无害。 4.2 活性混合材料 河南大学土木建筑学院课题：硅酸盐水泥 硅酸盐水泥 胶凝材料是指在物理、化学作用下，从具有可塑性的浆体逐渐变成坚固石状体的过程，能将其他物料胶结为整体并具有一定机械强度的物质。因其具有原料丰富、生产成本低、耐久性好、适应性强、耐火性好等众多优点而广泛应用于工业、民用建筑、水利工程等建设之中，成为在国民经济及人民生活中不可缺少的重要材料。 胶凝材料一般可分为有机和无机两类。有机胶凝材料是指各种树脂和沥青等；无机胶凝材料又可分为水硬性和非水硬性。水硬性胶凝材料在拌水后技能在空气中硬化一，又能在水中硬化并具有强度，通常称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫酸盐水泥等；非水硬性胶凝材料是指不能在水中硬化，但能在空气中或其他条件下硬化，如石灰、石膏、镁质胶凝材料等等。 在众多的胶凝材料中，水泥占有尤为突出的，它是基本建设的主要原料之一，广泛应用于工业、农业、国防、交通、城市建设、水利及海洋开发等工程建设。水泥工业的发展对保证国家建设和提高生活水平具有十分重要的意义。水泥按其主要矿物组成可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、少熟料或无熟料水泥。水泥的主要技术特征是：水硬性（分为快硬和特快硬两类）；水化热（分为中热和低热两类）；抗硫酸盐性（分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀）；膨胀性（分为膨胀和自应力）；耐高温性（铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级）。 在水泥诸多品种中，硅酸盐水泥是应用最广泛和研究最多的。在此从硅酸盐水泥的分类、生产、技术要求、性能及应用等方面对硅酸盐水泥进行简单的研究分析。 所谓硅酸盐水泥是指从黏土和石灰石为原料，经高温煅烧得到以硅酸盐钙为主要成分的熟料，加入0—5％的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，国际上统称为波特兰水泥。 硅酸盐水泥的分类 硅酸盐水泥包括纯熟料硅酸盐水泥和掺混合材料硅酸盐水泥两类，我国按其混合材料的掺加情况，共分为如下五类：纯熟料硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥。 纯熟料硅酸盐水泥在硅酸盐水泥熟料中加入适量石膏，磨细而成的水泥，分425、525、625、725四个标号。其早期强度比其他几种硅酸盐水泥高5～10％,抗冻性和耐磨性较好，适用于配制高标号混凝土，用于较为重要的土木建筑工程。 普通硅酸盐水泥简称普通水泥。由硅酸盐水泥熟料掺加少量混合材料和适量石膏磨细而成。混合材料的加入量根据其具有的活性大小而定。普通水泥分为275、325、425、525、625和725六个标号,广泛用于制做各种砂浆和混凝土。 矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥。由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣，加 硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸三钙3CaO·SiO2，可简写为C3S，50%左右，有时高达60%以上； 硅酸二钙2CaO·SiO2，可简写为C2S，20-33% 铝酸三钙3CaO·Al2O3：可简写为C3A，7-15% 铁相固溶体：常以铁铝酸四钙4CaO· Al2O3· Fe2O3代替，可简写为C4AF，10-18%。 另外，还有少量的游离氧化钙(f-CaO)、方镁石(结晶氧化镁f-MgO)、合碱矿物以及玻璃体等。使用萤石或萤石、石膏复合做矿化剂的硅酸盐水泥熟料中，还有氟铝酸钙（C11A7·CaF2）、硫铝酸盐矿物等。 硅酸三钙的化学性质: 加水调和后，凝结时间正常，水化较快，粒径为40-45μm的硅酸三钙颗粒加水后28天，可以水化70%左右。强度发展比较快，早期强度高，强度增进率较大，28天强度可以达到一年强度的70-80%，四种熟料矿物中强度最高。水化热较高，抗水性较差。 硅酸二钙的化学性质 C2S与水作用时，水化速度较慢，至28天龄期仅水化20%左右，凝结硬化缓慢，早期强度较低，28天以后强度仍能较快增长，一年后可接近C3S。它的水化热低，体积干缩性小，抗水性和抗硫酸盐浸蚀能力较强。 中间相:填充在阿利特、贝利特之间的物质通称为中间相，它包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体、含碱化合物、游离氧化钙及方镁石等。 铝酸三钙的化学性能：铝酸三钙水化迅速，放热多，凝结硬化很快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。铝酸三钙硬化也很快，水化3天内就大部分发挥出来，早期强度较高，但绝对值不高，以后几乎不再增长，甚至倒缩。干缩变形大，抗硫酸盐浸蚀性能差。 铁相固溶体：C4AF水化硬化速度较快，因而早期强度较高，仅次于C3A。与C3A不同的是它的后期强度也较高，类似C2S。抗冲击，抗硫酸盐浸蚀能力强，水化热较铝酸三钙低。 游离氧化钙性能：1过烧的游离氧化钙结构比较致密，水化很慢，通常在加水3d以后反应比较明显。2游离氧化钙水化生成氢氧化钙时，体积膨胀97.9%。3 随着游离氧化钙含量的增加，试体抗拉、抗折强度降低，3d以后强度倒缩，严重时甚至引起安定性不良。 方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢，要几个月甚至几年才明显起来。 方镁石水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148%，导致体积安定性不良。 方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。方镁石晶体小于1μm，含量5%时，只引起轻微膨胀；方镁石晶体5-7μm，含量3%时，就会严重膨胀。 率值：用来控制熟料中各氧化物含量和彼此间比例关系的系数，称为率值。 水硬率的物理意义：表示熟料中氧化钙与酸性氧化物之和的质量百分数的比值，常用HM表示影响：水硬率假定各酸性氧化物所结合的氧化钙是相同的。当各酸性氧化物的总和不变，它们之间的比例变化时，所需的氧化钙不同。 硅率的物理意义：硅率又称硅酸率，它表示熟料中SiO2的百分含量与Al2O3和Fe2O3百分含量之比，用SM或n表示。 影响：熟料硅率过高，由于高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，硅酸三钙不易形成，如果熟料中游离氧化钙含量低，硅酸二钙含量多时，熟料易于粉化。熟料硅率过低，则熟料因硅酸盐矿物太少而强度低，且由于液相量过多，易出现结大块，结炉瘤，结圈等，影响窑的操作。 结构混凝土用硅酸盐水泥 1范围 本标准规定了结构混凝土用硅酸盐水泥的术语和定义、代号、一般要求、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标识、运输与贮存。 本标准适用于常见环境作用下工业与民用建构筑物、桥梁、隧道、水利水电工程、核电工程等普通混凝土结构及其构件用的硅酸盐水泥，不适用于轻骨料混凝土、防辐射混凝土及其他特种混凝土结构。2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件，凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 175 通用硅酸盐水泥 GB/T 176 水泥化学分析方法 GB/T 208 水泥密度测定方法 GB/T 1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 GB/T 2419 水泥胶砂流动度试验标准 GB 6566 建筑材料放射性核素限量 GB/T 8074 水泥比表面积测定方法勃氏法 GB/T 8077 混凝土外加剂匀质性试验方法 GB/T 12573 水泥取样方法 GB/T 12959 水泥水化热测定方法 GB/T 12960 水泥组分的定量测定 GB/T 17671 水泥胶砂强度检验方法（ISO法） GB/T 21372 硅酸盐水泥熟料 GB 31893 水泥中水溶性铬(Ⅵ)的限量及测定方法 GB 50204 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB/T 50476 混凝土结构耐久性设计标准 JC/T 603 水泥胶砂干缩试验方法 JC/T 681 行星式水泥胶砂搅拌机 JC/T 727 水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪 JC/T 959 水泥胶砂试体养护箱 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 海螺牌硅酸盐水泥熟料 Q/HL-j04.04-2011 代替Q/NG-j04.04-2000 1范围 本标准规定了硅酸盐水泥熟料的定义和分类、技术要求、试验方法和验收规则等。 本标准适用于贸易的硅酸盐水泥熟料。 2 引用标准 下列文件中的条款通过本标准的引用而称为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可以使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 175 通用硅酸盐水泥 GB/T 21372 硅酸盐水泥熟料 GB/T 176 水泥化学分析方法 GB/T 750 水泥压蒸安定性检测方法 GB/T 1345 水泥细度检验方法（筛析法） GB/T 1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法（GB/T 1346-2001,eqv ISO 9597:1989） GB/T 8074 水泥比表面积测定方法（勃氏法） GB/T 17671 水泥胶砂强度检验方法（ISO法）（GB/T 17671-1999,idt ISO 679:1989）3 术语和定义、分类 3.1 术语和定义 硅酸盐水泥熟料（简称水泥熟料）portland cement clinker 是一种由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当配比，磨成细粉，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要矿物成分的产物。 3.2 分类 水泥熟料按用途和特性分为：通用水泥熟料、低碱水泥熟料、中抗硫酸盐水泥熟料、高抗硫酸盐水泥熟料、中热水泥熟料和低热水泥熟料。 4 要求 4.1 化学性能 本标准规定的各类水泥熟料应符合表1的基本化学性能。 低碱、中抗硫酸盐、高抗硫酸盐、中热和低热水泥熟料还应符合表2中相应的特性化学性能。 4.2 物理性能 水泥熟料的物理性能按制成GB175中的I型硅酸盐水泥的性能来表达。 4.2.1 凝结时间 初凝不得早于60min，终凝不得迟于300min。 4.2.2 安定性 沸煮法合格。 表 1 基本化学性能 f-CaO (质量分数)/% MgO a (质量分数)/% 烧失量 (质量分数)/% 不溶物 (质量分数)/% SO3b (质量分数)/% 3CaO·SiO2+2CaO·SiO2c (质量分数)/% CaO/SiO2 质量比 ≤1.5 ≤4.5 ≤1.5 ≤0.75 ≤1.2 ≥72 ≥2.2 a 当制成I型硅酸盐水泥的压蒸安定性合格时,允许放宽到5.5%。 b 也可以由买卖双方商定。 C 3CaO·SiO2和2CaO·SiO2按下式计算： 3CaO·SiO2=4.07CaO -7.60SiO2-6.72Al2O3-1.43Fe2O3- 2.85SO3-4.07f-CaO 2CaO·SiO2=2.87SiO2-0.75×3CaO·SiO2 表 2 特殊化学性能 类型 （Na2O+0.658K2O）a (质量分数)/% 3CaO·Al2O3b (质量分数)/% f-CaO (质量分数)/% 3CaO·SiO2 (质量分数)/% 2CaO·SiO2 (质量分数)/% 低碱水泥熟料≤0.60 ≤8.0 ≤1.0 －－中抗硫酸盐水泥熟料－≤5.0 ≤1.0 ＜57.0 －高抗硫酸盐水泥熟料－≤3.0 －＜52.0 －中热水泥熟料≤0.60 ≤6.0 ≤1.0 ＜55.0 －低热水泥熟料≤0.60 ≤6.0 ≤1.0 －≥40 a 或由买卖双方协商确定。 b 3CaO·Al2O3按下式计算： 3CaO·Al2O3=2.65Al2O3-1.69Fe2O3 第七章硅酸盐水泥的水化和硬化 第一节硅酸盐水泥熟料的形成 一、硅酸盐水泥熟料的形成 水泥熟料矿物为什么能与水发生反应？主要原因是： 1. 硅酸盐水泥熟料矿物结构的不稳定性，可以通过与水反应，形成水化产物而达到稳定性。造成熟料矿物结构不稳定的原因是：<1) 熟料烧成后的快速冷却，使其保留了介稳状态的高温型晶体结构；<2) 工业熟料中的矿物不是纯的C3S,C2S等，而是 A lite 和Belite 等有限固溶体；(3) 微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到某种程度的影响。 2. 熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则，晶体结构有“空洞”，因而易于起水化反 应。例如,C3S 的结构中钙离子的配位数为 6 ，但配位不规则，有 5 个氧离子集中在一侧而另一侧只有 1 个氧离子，在氧离子少的一侧形成“空洞”，使水容易进入与它反应。户C2S 中钙离子的配位数有一半是 6 ，一半是8 ，其中每个氧离子与钙离 子的距离不等，配位不规则，因而也不稳定，可以水化，但速度较慢。 C 3A的晶体结构中，铝的配位数为 4 与6, 而钙离子的配位数为 6 与9 ，配位数为9 的钙离子周围的氧离子排列极不规则，距离不等，结构有巨大的“空洞”，故水化很快。C4A F 中钙的配位数为10 与 6 ，结构也有“空洞”，故也易水化。有些矿物如Y-C2S和 CZ A S 几乎是惰性的，主要是钙离子的配位有规则的缘故．例如： Y-CZS 中钙离子的氧配位为 6 ， 6 个氧离子等距离地排列在钙离子的周围，形成八面体，结构没有“空洞”，因此不易与水反应。这里要特别指出，水化作用快的矿物，其最终强度不一定高。例如,C3A水化快，但强度绝对值并不高，而户C2S 虽然水化慢，但最终强度却很高，因为水化速度只与矿物水化快慢有关，而强度则与浆体结构 形成有关。 二、熟料单矿物的水化 （一）硅酸三钙的水化 硅酸三钙在水泥熟料中的含量约占50 ％，有时高达60 ％，因此它的水化作 用、产物及其所形成的结构对硬化水泥浆体的性能有很重要的影响硅酸三钙在常温下 第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成 如前所述，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧到部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧结块。因此，在硅酸盐水泥熟料中CaO,SiO2,A1203,Fe2O3 不是以单独的氧化物存在，而是以两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。其结晶细小，一般为30^-60Icm 。因此可见，水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小的人工岩石。它主要有以下四种矿物： 硅酸三钙一～3Ca0 ．'3i02 ，可简写为C3S ； 硅酸二钙2Ca0 · Si02 ，可简写为C2S ； 铝酸三钙3Ca0 · A1203 ，可简写为 C 3 A ； 铁相固溶体通常以铁铝酸四钙4Ca0 . A1203 . Fe203 作为代表式，可简写成 C 4 AF, 此外，还有少量游离氧化钙(.f-Ca0 ) 、方镁石（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体。通常熟料中C3S 和C2S 含量约占75 ％左右，称为硅酸盐矿物。C3-ft 和C,AF 的理论含量约占22 ％左右。在水泥熟料锻烧过程中,C 3 A 和C,AF 以及氧化镁、碱等在1250 ^ - 12800C 会逐渐熔融形成液相，促进硅酸三钙的形成，故称熔剂矿物。 一? 硅酸三钙 C3S 是硅酸盐水泥熟料的主要矿物。其含量通常为50 ％左右，有时甚至高达60 ％以上。纯C3S 只有在2065^ 12500C 温度范围内才稳定。在20650C 以上不一致熔融为Ca0 和液相；在1250 0 C 以下分解为CZS 和Ca0 ，但反应很慢，故纯C,S 在室温可呈介稳状态存在。C,S 有三种晶系七种变型： 1070 0 C 1060 0 C 990 0 C 960 0 C 920 0 C 520 0 C R ←―― → M Ⅲ←――→ M Ⅱ←――→ M Ⅰ←――→ ～T Ⅲ←――→ T Ⅱ←――→ T Ⅰ GB 175-2007 通用硅酸盐水泥 前言 本标准第、、、、为强制性条款，其余为推荐性条款。 本标准与欧洲水泥标准ENV197-1:2000《通用波特兰水泥》的一致性程度为非等效。 本标准自实施之日起代替GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》、GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥》、GB12958-1999《复合硅酸盐水泥》三个标准。 与GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999相比，本标准主要变化如下：全文强制改为条文强制；增加了通用硅酸盐水泥的定义；将各品种水泥的定义取消（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999第3章；将组分与材料合并为一章（原版GB175-1999、GB1344-1999、GB12958-1999第4章，本版第5章）；普通硅酸盐水泥中“掺活性混合材料时，最大掺量不超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替”改为“活性混合材料掺加量为>5%且≤20%，其中允许用不超过水泥质量8%且符合本标准第条的非活性混合材料或不超过水泥质量5%且符合本标准第条的窑灰代替”（原版GB175-1999中第条,本版第条）； ——将矿渣硅酸盐水泥中矿渣掺加量由“20%～70%”改为“>20%且≤70%”，并分为A 型和B型。A型矿渣掺量>20%且≤50%，代号；B型矿渣掺量>50%且≤70%，代号（原版GB1344-1999中第条,本版第条）； ——将火山灰质硅酸盐水泥中火山灰质混合材料掺量由“20%～50%”改为“>20%且≤40%”（原版GB1344-1999中第条，本版第条）； ——将复合硅酸盐水泥中混合材料总掺加量由“应大于15%，但不超过50%”改为“>20%且≤50%”（原版GB12958-1999中第3章，本版第条）； ——材料中增加了粒化高炉矿渣粉(本版第、条)； ——取消了复合硅酸盐水泥中允许掺加粒化精炼铬铁渣、粒化增钙液态渣、粒化碳素铬硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB175-92)
水泥生产中硅酸盐水泥熟料成份说明
特性水泥及专用水泥
通用硅酸盐水泥的标准
白色硅酸盐水泥标准
硅酸盐水泥熟料的煅烧：什么是硅酸盐水泥
通用硅酸盐水泥规范标准
硅酸盐水泥熟料矿物组成及其配料计算
建筑材料复习-硅酸盐类水泥
GB-175-92硅酸盐水泥
硅酸盐水泥___论文
水泥熟料矿物组成
结构混凝土用硅酸盐水泥规范
海螺牌硅酸盐水泥熟料
硅酸盐水泥熟料的形成
第一节硅酸盐水泥熟料矿物组成
gb 175- 通用硅酸盐水泥标准