原生硫酸盐对水泥熟料矿物形成的影响

宋文娟，曲生华，黄黎明，杨正宏

（1.同济大学 材料科学与工程学院，先进土木工程材料教育部重点实验室，上海 201804；2.中国新型建材设计研究院，浙江 杭州 310022）

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本文将来自熟料、混合材中的硫酸盐归类为原生硫酸盐。水泥熟料的主要矿物组成为 C3S、C2S、C3A、C4AF，C3S 决定着水泥熟料的主要关键性能。生料中掺入硫酸盐引入杂质离子，影响水泥熟料的烧成反应，并最终影响烧成矿物的组分和晶型，主要探讨对C3S、C2S的影响。

由于煅烧条件和外掺微量组分的不同，C3S矿物呈现7种晶型：3种三斜（triclinic）晶型 T1、T2和 T3，3种单斜（monoclinic） 晶型 M1、M2 和 M3，1 种六方晶型（rhombohedral）R。加热时，C3S矿物会发生晶型转变：

在对C3S晶型的研究中，由于X射线衍射峰型相似和多晶转变焓非常低，晶型很难用普通方法加以鉴别。J W等用热分析[1-2]、显微镜[3-4]和X射线衍射[5-6]对C3S不同晶型进行了鉴别。在纯C3S中，M3只能用高温显微镜观察到。SO3含量在一定范围内时，可以降低水泥熟料煅烧时液相初析的温度和粘度，并且增加液相量[7-8]，当SO3含量过多时，会导致烧成矿物C3S晶核的形成速率变慢，使得C3S晶体生长的速度加快[8]。最终反映为较少的C3S晶核生长为尺寸大的晶体，但因其成核变慢，一定时间内形成的晶核数量减少，其晶体的总数量减少[9]。较多的SO3存在，会阻碍C2S进一步吸收CaO，不利于C3S的形成[10]。此外，SO3会倾向于与烧成熟料矿物中的C3A发生反应，形成水化硫铝酸钙（CaO·Al2O3·CaSO4·31H2O）[10-11]。

熟料中C3S的含量及其晶型晶貌特征在很大程度上决定了水泥熟料矿物水化后的性能，熟料中C3S含量越高，结晶越完整，则熟料参与水化反应后形成的水泥石强度越高[12]。……