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水泥熟料的组成主要通过其化学成分和矿物组成来确定。
水泥熟料的主要化学成分包括氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)和三氧化二铁(Fe2O3)，这些成分在熟料中通常占95%以上。除了这四种主要成分，还有少量的MgO、SO3、MnO、NaO、KO、P2O5等氧化物，以及未经化合的f-CaO和f-SiO2。
矿物组成方面，水泥熟料中的CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3不是以单独的氧化物存在的，而是经过高温化学反应生成的多种矿物的集合体。主要包括硅酸三钙（3CaO·SiO2，含量通常为50～60%，强度高）、硅酸二钙（2CaO·SiO2，含量通常为15～32%，强度较高）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3，含量通常为3～11%，凝结快）和铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3，含量通常为8～18%，耐磨耐蚀）。
这些化学成分和矿物组成共同决定了水泥熟料的性质，进而影响水泥的性能和使用效果。在水泥生产过程中，对熟料的组成进行严格控制是非常重要的。