【揭秘混凝土】第24篇：普通硅酸盐水泥熟料的矿物成分和水化性能

图1：典型的普通硅酸盐水泥熟料，直径大约10mm—15mm。

普通硅酸盐水泥熟料含有四种主要矿物成分：

1. 阿利特（Alite）或称A矿：主要成分是硅酸三钙（C₃S）及少量其他氧化物。A矿晶体是细长的，截面为六边形，长度一般为20µm--60µm。

2. 贝利特（Belite）或称B矿：主要成分是硅酸二钙（C₂S）及少量其他氧化物。B矿晶体多数是圆形，直径为10µm—30µm。

3. 铝酸三钙（C2A）

4. 铁铝酸四钙（C4AF）

   铝酸相和铝铁酸相晶体的形状不固定，变化很大。有时这两种晶体交织生长在一起。

阿利特—硅酸三钙（C₃S）：

      C₃S具有很强的反应活性和较快的水化速度，是普通硅酸盐水泥中的主要成分，通常占到50%--70%左右（重量比）。它是水泥强度的主要贡献者，28天可以水化约70%，强度达到一年强度的70%-80%。C₃S的水化热较高。

贝利特—硅酸二钙（C₂S）：

      C₂S的反应活性比C₃S稍差。在普通硅酸盐水泥中，它的含量一般在10%--30%左右。C₂S的水化速度较慢，28天仅水化20%左右，早期强度较低。但强度可持续增长，一年后和C₃S持平。C₂S的水化热低，抗腐蚀性好。

铝酸三钙（C₃A）：

       C₃A是普通硅酸盐水泥熟料中反应活性最强的成分，但其强度很低。由于其反应速度快，能造成普通硅酸盐水泥速凝，因此必须加入石膏控制它的凝结速度。C₃A的水化过程放热量大，干缩变形大，抗硫酸盐腐蚀的能力差。

铁铝酸四钙（C₄AF）：

       C₄AF的反应速度介于C₃S和C₃A之间，但强度不高。水化热较C₃A小，抗冲磨性能和抗硫酸盐腐蚀性能较好。

     既然铝酸盐和铁铝酸盐对普通硅酸盐水泥的强度贡献不大且有很多的负面作用，那为什么还要添加它们？简单来说，添加铝酸盐和铁铝酸盐的目的是为了促进C₃S的形成。在熟料烧成过程中，只有四分之一的原料能熔融成液体，而其他四分之三的原料保持固体状态不变。离子在液体中的转移速度要比在固体中的转移速度快很多，有利于C₃S的形成。而添加铝酸盐和铁铝酸盐的目的就是促进液体的形成。液体冷却后，就形成了C₃A晶体和C₄AF晶体。

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