硅酸盐水泥熟料水化产物最多的是

枟通用硅酸盐水泥枠（GB175—2007）规定，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（国外通称波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两类：不掺加混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ；在水泥粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。凡由硅酸盐水泥熟料、6%～20%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·O。掺加活性混合材料时，最大掺量不得超过20%，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。

3.1.1　硅酸盐水泥的生产

1）硅酸盐水泥的原料及生产工艺

硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料和黏土质原料两类。石灰质原料主要提供CaO，它可以采用石灰石、白垩、石灰质凝灰岩等。黏土质原料主要提供SiO2、Al2O3及少量Fe2O3，它可以采用黏土、黄土等，还要配有适当的铁矿粉，也可采用黄铁矿渣等补充Fe2O3的不足。此外，为了改善煅烧条件常常加入少量的矿化剂，如萤石等。硅酸盐水泥的生产工艺流程可用图3.1表示。

图3.1　硅酸盐水泥的生产工艺流程

硅酸盐水泥的生产有3大主要环节，即生料制备、熟料烧成和水泥制成。这3大环节的主要设备是生料粉磨机、水泥熟料煅烧窑和水泥粉磨机，其生产过程常形象地概括为“两磨一烧”。水泥生产工艺按生料制备时加水制成料浆的称为湿法生产，干磨成粉料的称为干法生产。由于生料煅烧成熟料是水泥生产的关键环节，水泥的生产工艺也常以煅烧窑的类型来划分。生料在煅烧过程中要经过干燥、预热、分解、烧成和冷却5个环节。水泥生料在窑内的烧成（煅烧）过程，虽方法各异，但都要经历干燥、预热、分解、熟料烧成以及冷却等几个阶段。在不同的阶段其反应大致如下：

100～200℃，生料被加热，水分逐渐蒸发而干爆；

300～500℃，生料被预热；

500～800℃，黏土质原料脱水并分解为无定形的Al2O3和SiO2；

在600℃以后，石灰质原料中的CaCO3开始分解成CaO和CO2；

800℃左右生成铝酸三钙，也可能有铁酸二钙及硅酸二钙开始形成；

900～1100℃，铝酸三钙和铁铝酸四钙开始形成，所有的CaCO3分解完毕；

1100～1200℃，大量形成铝酸三钙和铁铝酸四钙，群聚二钙生成量达最大；

1300～1450℃，铝酸三钙和铁铝酸四钙呈熔融状态，产生的液相把CaO及部分硅酸二钙溶解于其中。在此液相中，硅酸二钙吸收CaO化合成硅酸三钙。这一过程是煅烧水泥的关键，必须要有足够的时间，以保证水泥熟料的质量。

通过一系列物理、化学变化，生成水泥矿物，形成水泥熟料，为使生料能充分反应，窑内烧成温度要达到1450℃。目前，我国水泥熟料的煅烧主要有以悬浮预热和窑外分解技术为核心的新型干法生产工艺、回转窑生产工艺和立窑生产工艺等几种。由于新型干法生产工艺具有规模大、质量好、消耗低、效率高的特点，已经成为发展方向和主流，而传统的回转窑和立窑生产工艺由于技术落后、消耗高、效率低正逐渐被淘汰。硅酸盐水泥生产中需加入适量石膏和混合材料，加入石膏的作用是延缓水泥的凝结时间以满足使用的要求；加入混合材料则是为了改善其品种和性能，扩大其使用范围。

2）硅酸盐水泥熟料的组成

由水泥原料经配比后煅烧得到的块状料即为水泥熟料，是水泥的主要组成部分。水泥熟料的组成成分可分为化学成分和矿物成分两类。硅酸盐水泥熟料的化学成分主要是氧化钙（CaO）、氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）、氧化铁（Fe2O3）4种氧化物，占熟料质量的94%左右。其中，CaO占60%～67%，SiO2占20%～24%，Al2O3占4%～9%，Fe2O3占2.5%～6%。这几种氧化物经过高温煅烧后，反应生成多种具有水硬性的矿物，成为水泥熟料。硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分是硅酸三钙（3CaO·SiO2），简称为C3S，占50%～70%；硅酸二钙（2CaO·SiO2），简称为C2S，占15%～37%；铝酸三钙（3CaO·Al2O3），简称为C3A，占7%～ 15%；铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3），简称为C4AF，占10%～18%。

3.1.2　硅酸盐水泥的水化与硬化

1）硅酸盐水泥熟料矿物的水化

硅酸盐水泥熟料由4种主要矿物组成，这些矿物的水化硬化性质决定了水泥的性质。因此，研究水泥的水化硬化必须首先研究各种矿物的水化硬化。对水泥水化硬化的研究主要关注4个方面的性质，即水化产物、水化速率、凝结硬化速率和硬化后强度。因水泥强度随时间不断发展，研究其强度时一般划分为早期强度和后期强度。

（1）硅酸三钙的水化

硅酸三钙是水泥熟料的主要矿物，其水化作用、产物和凝结硬化对水泥的性能有重要影响。在常温下硅酸三钙的水化反应如下：

简写为：