Алит - Alite

Алит - это нечистая форма силиката трикальция , Ca
3SiO
5, иногда формулируется как 3CaO · SiO
2( C
3S в обозначении химика цемента ), обычно с 3-4% заместителей оксидов. Это основная и характерная фаза в портландцементе . Название было дано Торнебомом в 1897 году кристаллу, идентифицированному при микроскопическом исследовании портландцемента. Хатрурит - это название минерала, который замещен C
3S .

Состав и структура

Упрощенная кристаллическая структура алита.

Алит, обнаруженный в портландцементе, отличается по составу от простого трехкальциевого силиката . Это твердый раствор, содержащий незначительные количества других оксидов, помимо CaO и SiO.
2. Типичный состав:

Окись	Масса%
CaO	71,6
SiO ₂	25,2
Al ₂ O ₃	1.0
Fe ₂ O ₃	0,7
MgO	1.1
Na ₂ O	0,1
К ₂ О	0,1
P ₂ O ₅	0,2

Исходя из этого, формулу можно выразить как Ca
2,90Mg
0,06Na
0,01Fe
0,03Al
0,04Si
0,95п
0,01О
5. На практике состав варьируется в зависимости от основного состава клинкера с учетом определенных ограничений. Замена ионов кальция или ортосиликатных ионов требует, чтобы электрические заряды сохранялись в равновесии. Например, ограниченное количество ортосиликата ( SiO4-
4) ионы можно заменить сульфатными ( SO2-
4) ионов при условии, что на каждый сульфат-ион приходится два алюминатных ( AlO5-
4) ионы также замещаются.

Полиморфы

Силикат трикальция термодинамически нестабилен ниже 1250 ° C, но может сохраняться в метастабильном состоянии при комнатной температуре путем быстрого охлаждения: при медленном охлаждении он имеет тенденцию превращаться в белит ( Ca
2SiO
4) и CaO.

При изменении температуры он проходит несколько полиморфных состояний:

Температура (° C)	Имя	Кристалл
> 1070	р	Ромбоэдрический
1060-1070	M ₃	Моноклиника
990-1060	M ₂	Моноклиника
980-990	M ₁	Моноклиника
920–980	Т ₃	Триклиник
620-920	Т ₂	Триклиник
<620	Т ₁	Триклиник

Полиморфы структурно отличаются незначительными деформациями от основной гексагональной структуры.

Шаги гидратации

Алит - основная фаза портландцемента, ответственная за схватывание и развитие «ранней» прочности. Другой силикат, белит , вносит свой вклад в "позднюю" прочность из-за своей более низкой реакционной способности. Алит более реакционноспособен из-за более высокого содержания Са и присутствия оксидного иона в решетке. Во время измельчения клинкера первая стадия частичного растворения C ₃ S включает гидратацию поверхностных оксидных ионов и приводит к гидроксилированной поверхности C ₃ S.

3Ca+
2 + SiO4-
4+ O ²⁻ + H
2O → 3Ca ²⁺ + SiO4-
4+ 2OH ^-

Он реагирует с водой (примерно) по реакции:

2Ca
3SiO
5 + 6H
2О → 3CaO · 2SiO
2· 3H ₂ O + 3Ca (ОН)
2

Что также может быть записано в обозначении химика цемента как:

2C
3S + 6H → C
3S
2ЧАС
3 + 3CH

+ 6H
2О → CSH +

Гидрат упоминается как гидрат силиката кальция - «CSH-» - фаза. Он растет как масса взаимосвязанных игл, обеспечивающих прочность гидратированной цементной системы. При производстве портландцемента желательна высокая реакционная способность алита, и это достигается сохранением, насколько это возможно, высокотемпературных полиморфов в кристаллах, которые являются маленькими, деформированными и сильно дефектными. Дефекты предоставляют места для первоначальной атаки воды.

Алит как предшественник силикатных фаз в средневековом известковом растворе

Состав алита, богатого CaO (71,6 мас.%) И относительно бедного SiO ₂ (25,2 мас.%) (См. Таблицу выше), может помочь понять, почему в определенных условиях, если в извести достигается достаточно высокая температура В печи в течение достаточного времени алит также может быть непосредственно образован путем пиролиза только кремнистого известняка (содержащего примеси аморфного SiO ₂ до 25-30 мас.%). Гидравлический раствор или предварительно Портландцемент может быть иногда производится в небольшом масштабе в этом случае во время средневековой эпохи в тех местах , где известняк был скрепленной аморфным кремнеземом или содержащихся кремнистых узелками или большим количеством глинистых примесей.

Вероятно, это причина того, что некоторые старые средневековые известковые растворы, использованные для строительства собора Турне (Бельгия), проявляют неожиданный гидравлический характер, как показало минералогическое исследование, проведенное Мертенсом и др . (2006), которые доказали присутствие волластонита и ранкинита вместе с фазами гидрата силиката кальция в известковых растворах. Единственное объяснение открытия этих силикатных фаз, которое обычно не ожидается в известковом растворе, состоит в том, что они образовались в результате гидратации силиката кальция, такого как Ca
3SiO
5(C ₃ S) или Ca
2SiO
4(C ₂ S) образуется при высокой температуре вдоль оксида кальция в печи для обжига извести . В районе Турне ( Бельгия ) турнейские известняки особенно богаты аморфным кремнеземом и с древних времен использовались в качестве строительного камня и для изготовления известкового раствора. Неизвестно, знали ли строители соборов этого района о гидравлических свойствах известкового раствора или намеренно разработали его использование после своей случайной находки.

Обнаружение

См. Статью о белите .

Смотрите также

Примечания

^ ^a ^b Тейлор, HF W. (1997). Химия цемента (2-е изд.). Лондон: Т. Телфорд. ISBN 0-7277-2592-0. OCLC 38207086 .
^ Бурназель, Жан-Пьер; Малье, Ив; Регур, Мишлин Моранвиль (1998). Бетон, от материала к конструкции . Публикации Рилем. ISBN 2-912143-04-7..
^ "Хатрурит" . mindat.org . Гудзоновский институт минералогии . Проверено 5 ноября 2020 года .
^ Тейлор, HFW (1990). Цементная химия . Академическая пресса. С. 10–11. ISBN 0-12-683900-X. OCLC 925061061 .
^ РК Мишра; Р. Дж. Флэтт; Х. Хайнц (2013). «Силовое поле для силиката трикальция и понимание наноразмерных свойств: расщепление, начальная гидратация и адсорбция органических молекул». Журнал физической химии C . 117 (20): 10417–10432. DOI : 10.1021 / jp312815g .
^ Мертенс, Жиль; Эльсен, Ян; Ладурон, Доминик; Брюлет, Раймонд (31 декабря 2006 г.). "Минералогия силикатов кальция, представленная в мортье древних на Турне" . ArchéoSciences . Вариа (30): 61–65. DOI : 10,4000 / archeosciences.150 . ISSN 1960-1360 . Проверено 21 июля 2010 .

[cc2-1] Тейлор, HF W. (1997). Химия цемента (2-е изд.). Лондон: Т. Телфорд. ISBN 0-7277-2592-0. OCLC 38207086 .

[2] Бурназель, Жан-Пьер; Малье, Ив; Регур, Мишлин Моранвиль (1998). Бетон, от материала к конструкции . Публикации Рилем. ISBN 2-912143-04-7..

[3] "Хатрурит" . mindat.org . Гудзоновский институт минералогии . Проверено 5 ноября 2020 года .

[4] Тейлор, HFW (1990). Цементная химия . Академическая пресса. С. 10–11. ISBN 0-12-683900-X. OCLC 925061061 .

[5] РК Мишра; Р. Дж. Флэтт; Х. Хайнц (2013). «Силовое поле для силиката трикальция и понимание наноразмерных свойств: расщепление, начальная гидратация и адсорбция органических молекул». Журнал физической химии C . 117 (20): 10417–10432. DOI : 10.1021 / jp312815g .

[6] Мертенс, Жиль; Эльсен, Ян; Ладурон, Доминик; Брюлет, Раймонд (31 декабря 2006 г.). "Минералогия силикатов кальция, представленная в мортье древних на Турне" . ArchéoSciences . Вариа (30): 61–65. DOI : 10,4000 / archeosciences.150 . ISSN 1960-1360 . Проверено 21 июля 2010 .

Languages

In other projects