2020年岩土工程师答疑:硅酸盐水泥的主要矿物有哪些?

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问题：

硅酸盐水泥的主要矿物有哪些?

答疑：

①硅酸三钙(简称C3S)②硅酸二钙(简称C2S)③铝酸三钙(简称C3A)④铁铝酸四钙(简称C4AF)⑤其它矿物组成——少量的游离氧化钙和游离氧化镁及少量的碱(氧化钠和氧化钾)。

(1)C3S

硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化3CaO·SiO2+n H2O=x CaO·SiO2·y H2O+(3-x)Ca(OH)2

C3S在最初四个星期内强度发展迅速，它实际上决定着硅酸盐水泥四个星期以内的强度;C3S的水化热较多，其含量也最多，故它放出的热量最多。

(2) C2S

β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。

2CaO·SiO2+n H2O=x CaO·SiO2·y H2O+(2-x)Ca(OH)2

所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。C2S的硬化速度慢，在大约4个星期后才发挥其强度作用，约一年左右达到C3S四个星期的发挥程度;而其水化热少。

(3) C3A

铝酸三钙的水化迅速，放热快。

其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石(C3AH6)。在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。

C3A硬化速度最快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1～3 d或稍长的时间内的强度起到一定作用;C3A的水化热多。

(4)C4AF

水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。

C4AF的硬化速度也较快，但强度低，其对硅酸盐水泥的强度贡献小。

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