盐水泥或大体积混凝土工程用水泥时，应将铝酸三钙控制在较低的范围之内。 2．4．4．4 铁铝酸四钙
铁铝酸四钙（C4AF）代表的是硅酸盐水泥熟料中一系列连续的铁相固溶体。通常铁铝酸四钙中溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，故又称为才利特（Celite）或C矿。它也是一种熔剂性矿物。
（1）矿物特征
铁铝酸四钙常显棱柱和圆粒状晶体。在反光镜下由于它反射能力强，呈亮白色，并填充在A矿和B矿间，故通常又把它称作为白色中间相。
（2）水化特性
ａ.水化速度在早期介于铝酸三钙与硅酸三钙之间，但随后的发展不如硅酸三钙。 ｂ.早期强度类似于铝酸三钙，而后期还能不断增长，类似于硅酸二钙。 ｃ.水化热较铝酸三钙低，其抗冲击性能和抗硫酸盐性能较好。因此，制造抗硫酸盐水泥或大体积工程用水泥时，适当提高铁铝酸四钙的含量是有利的。 2．4．4．5 玻璃体
工厂实际生产条件下，硅酸盐水泥熟料中的部分熔融液相被快速冷却来不及结晶而成为过冷凝体称为玻璃体。在玻璃体中，质点排列无序，组成也不定。其主要成分Al2O3、Fe2O3、CaO，还有少量的MgO和碱（Na2O+K2O）等。
玻璃体在熟料中的含量取决于熟料煅烧时形成液相量和冷却条件。当液相一定，玻璃体含量则随冷却速度而异。快冷时熟料中的玻璃体较多，而慢冷时玻璃体较小甚至几乎没有。普通冷却的熟料中含玻璃体约2%～21%，急冷的熟料含玻璃体8%～22%，而慢冷的熟料含玻璃体约0～2%。
玻璃体不及晶体稳定，因而水化热较大；在玻璃体中，?-C2S可被保留下来而不至于转化成几乎没有水硬性的?-C2S；玻璃体中矿物晶体细小，可以改善熟料性能与易磨性。 2．4．4．6 游离氧化钙和方镁石
（1）游离氧化钙的种类及其对水泥安定性的影响
游离氧化钙是指熟料中没有以化合状态存在的氧化钙，又称为游离石灰（?-CaO）。熟料中?-CaO的产生条件不同，形态也不同，其对水泥的质量影响也不一样。
游离氧化钙的种类及其对水泥安定性的影响可归纳成如下表2.8所示。 表2.8 游离氧化钙的种类及其对水泥安定性的影响
产 生 原 因 特 点 熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，结构疏松多孔、 欠烧游离氧化钙（欠烧f-CaO） 在1100~1200℃低温下形成 生料过粗或煅烧不呈“死烧状一次游离氧化钙（一次f-CaO） 因配料不当、良，尚未与S、A、F反应而残留态”，结构致 的CaO 密， 熟料慢冷或还原气氛下，C3S分经过高温，水化二次游离氧化钙（二次f-CaO） 解而形成的 较慢 种 类 影响 不大 大 较大 21
ａ.欠烧游离氧化钙（欠烧?-CaO）
熟料煅烧过程中因欠烧、漏生，即在1100～1200℃的低温下形成的?-CaO。这种欠烧?-CaO主要存在于黄粉黄球以及欠烧的夹心熟料中，其结构疏松多孔，遇水反应快，对水泥安定性危害不大。但含有欠烧?-CaO太高的熟料制成水泥时其强度将大大降低。
ｂ.一次游离氧化钙（一次?-CaO）
当配料不当，生料过粗或煅烧不良时，熟料中出现的尚没有与酸性氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3完全化学反应而残留的CaO，即游离状态存在的CaO。这种?-CaO在烧成温度下经高温煅烧而呈“死烧状态”，结构致密，晶体较大，一般达10～20um，往往聚集成堆分布，形成矿巢，且包裹在熟料矿物之中，并受到杂质离子的影响，遇水生成Ca（OH）2的反应很慢，通常要在加水3d以后反应明显，至水泥混凝土硬化后较长一段时间内才完全水化。游离氧化钙与水作用生成Ca（OH）2时，固相体积膨胀97.9%，在已硬化的水泥石内部造成局部膨胀应力。由于熟为中?-CaO往往成堆聚集，随着随离氧化钙含量的增加，在水泥石内部产生不均膨胀，严重时甚至引起安定性不良，导致水泥制品变形或开裂崩溃。为此，应严格控制它的含量，以确保水泥质量。
ｃ.二次游离氧化钙（二次?-CaO）
熟料慢冷或还原气氛下，结构不稳定的C3S分解而形成的氧化钙，以及熟料中碱等取代C2S、C3S、C3A中的氧化钙而形成。由于氧化钙化合后又游离出来，故称为二次游离氧化钙。这部分游离氧化钙也经过了高温煅烧，并分散在熟料矿物中，水化较慢，对水泥强度和安定性均有一定的影响。
在实际生产中，通常所指的游离氧化钙主要是指“死烧状态”下的一次游离氧化钙。?-CaO是影响水泥安定性最主要的因素。降低?-CaO含量，提高?-CaO的水化活性，适当提高水泥的粉磨细度等均有利于改善?-CaO对安定性的影响。为确保水泥质量，一般回转窑熟料应控制?-CaO在1.5%以下，立窑熟料中考虑到有部分欠烧?-CaO，故略为放宽其控制值，一般在3.0%以下。
（2）方镁石及其危害
方镁石系指游离状态的氧化镁晶体，是熟料中氧化镁的一部分。
在熟料煅烧时，氧化镁有一部分可和熟料结合成固熔体以及溶于相中，多余的氧化镁结晶出来，呈游离状态。当熟料快速冷却时，结晶细小，而慢冷时其晶粒发育粗大，结构致密。 方镁石半包裹在熟料矿物中间，与水反应速度很慢，通常认为要经过几个月甚至几年才明显反映出来。水化生成Mg（OH）2时，固相体积膨胀148%，在已硬化的水泥石内部产生很大的破坏应力，轻者会降低水泥制品强度，严重时会造成水泥制品破坏，如开裂、崩溃等。
方镁石引起的膨胀严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。晶体小于1um，含量5%时就会引起轻微膨胀；晶体在5～7um，含量达到3%就会引起严重膨胀。为此，国家标准中限定了氧化镁含量，实际生产中还应采用快速冷却熟料、掺加混合材等措施缓和膨胀的影响。
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2．5 熟料的率值
硅酸盐水泥熟料中各主要氧化物含量之间比例关系的系数称作率值。
通过率值可以简明了地表示化学成分与矿物组成之间的关系，明确地表示出水泥熟料的性能及其对煅烧的影响。
在生产中，国内、外水泥厂都把率值作为控制生产的主要指标。目前，国、内外所采用的率值有多种，而我国主要采用石灰饱和系数（KH）、硅率（n）、铝率（p）三个率值。
2．5．1 石灰饱和系数
石灰饱和系数的符号用KH表示。
其物理意义是：KH表示水泥熟料中的总CaO含量扣除饱和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化钙化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。简言之，石灰饱和系数表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。 2.5.1.1 KH数学表达式
理论值：KH?实际值：KH?CaO?1.65Al2O3?0.35Fe2O3
2.8SiO2(CaO?f?CaO)?(1.65Al2O3?0.35Fe2O3?0.7SO3)
2.8SiO2?f?SiO2式中：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、SO3分别为熟料中相应氧化物的质量百分数；
f-CaO、f- SiO2分别为熟料中呈游离状态的氧化钙、二氧化硅的质量百分数。 当?-CaO、?-SiO2及SO3数值很小时，或配料计算时无法预先确定?-CaO、?-SiO2
及SO3含量时，通常采用式理论值进行计算KH。 2.5.1.2 KH值与熟料矿物间的关系
从理论上讲：KH值高，则C3S较多，C2S较少。 （1）、KH=1，熟料中只有C3S，而无C2S；
（2）、KH＞1，无论生产条件多好，熟料中都有游离氧化钙存在；熟料矿物组成为：C3S、C3A、C4AF及?-CaO。
（3）、KH≤
2=0. 667，熟料中无C3S，熟料矿物只有C2S、C3A、C4AF。 3因此，熟料的KH值应控制在0.667～1.00间。这样不仅可以生成四种主要矿物，理论上也无?-CaO存在。但在实际生产中，由于被煅烧物料的性质、煅烧温度、液相量、液相粘度等因素的限制，理论计算和实际情况并不完全一致。当KH值较高接近于1时，工艺条件难以满足需要，往往?-CaO明显增加，熟料质量反而下降；当KH过低，熟料中C3S过少，熟料质量必然也会很差。为使熟料顺利形成，而又不致于出现过多的游离氧化钙，在工厂生产条件下，通常KH值控制在0.87～0.96之间。
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2.5.1.3 其他石灰饱和系数
在国外，尤其是欧美国家大多采用石灰饱和系数LSF来控制生产，LSF是英国标准规范的一部分，用于限定水泥中的最大石灰含量，其表达式是：
LSF?100CaO
2.8SiO2?1.18Al2O3?0.65Fe2O3
LSF的含义是熟料中CaO含量与全部酸性组分需要结合的CaO含量之比。一般LSF值高，水泥强度也高，一般硅酸盐水泥熟料LSF=90~95早强型的水泥熟料 LSF=95~98。目前，我国部分预分解窑生产企业同时采用KH、LSF控制石灰饱和系数。 2．5．2
硅率
硅率又称硅氧率，我国俗称硅酸率。 2.5.2.1 硅率符号
用n或SM来表示。 2.5.2.2 硅率的数学表达式
n(或SM)?SiO2
Al2O3?Fe2O3其含义是：熟料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3之和的比例。反映了熟料中硅酸盐矿物（C3S+C2S）、熔剂矿物（C3A+C4AF）的相对含量。 2.5.2.3 硅率与熟料矿物及煅烧之间的关系
SM值过高，表示硅酸盐矿物多，熔剂矿物少，对熟料强度有利，但将给煅烧造成困难；
随SM值的降低，液相量增加，对熟料的易烧性和操作有利，但SM值过低，熟料中熔剂性矿物过多，煅烧时易出现结大块、结圈等现象，且熟料强度低，操作困难。
硅酸盐水泥熟料的n一般控制在1.7～2.7间。 2.5.3 铝率
又称铝氧率或铁率，用p或IM表示。它表示的是水泥熟料中Al2O3含量与Fe2O3含量之比。其计算式为：
p(或IM)?Al2O3 Fe2O3铝率反映了熟料中C3A和C4AF的相对含量。熟料中铝率一般控制在0.9～1.9之间。 当P增大，意味着C3A增多，C4AF含量相对较少，液相粘度增加，不利于C3F的形成。且由于C3A的增多，易引起水泥的块凝；P过低，则C3A相对含量少，C4A量相对较多，虽液相粘度小，对C3S形成有利，易使窑内结大块，对煅烧操作不利。 2.5.4 熟料率值的控制
在工厂生产中，为了使熟料顺利烧成，保证熟料的质量，应同时控制KH、n、p这三个率值，并使三率值相应配合适当。
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