Двухкальциевого силиката
Кристаллическая модификация b - C2S моноклинная, в ней изолированные тетраэдры [SiO4]4- соединены двумя разновидностями ионов Са2+.
Модификация g - 2СаО × SiO2 имеет оливиновую структуру, характеризующуюся наличием изолированных групп [SiO4]4-, где каждый атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода и кремнекислородные группы не имеют общих атомов.
Превращения b®g и g®aL относятся к реконструктивному типу, являются необратимыми и при атмосферном давлении протекают медленно. При переходе b®g происходит увеличение объема на 12%, что приводит к разрушению плотного спека b-модификации в тонкий порошок с размером зерен в диапазоне 30-40 мкм, представляющий смесь b- и g-формы C2S. Это явление называется силикатным распадом. Оно крайне нежелательно из-за падения гидравлической активности, поскольку g - C2S при затворении водой в нормальных условиях не твердеет.
Предотвратить это нежелательное явление можно термическим методом, т. е. быстрым охлаждением клинкера, кристаллохимической стабилизацией (введением в структуру C2S примесных ионов), а также изоляцией зародышей g - C2S путем обволакивания их клинкерным расплавом (физическая стабилизация).
Изоморфная емкость кристаллической решетки двухкальциевого силиката доходит до 6 мас. %. Причем изоморфизм протекает как в катионной, так и анионной частях структуры. Наиболее часто встречается гетеровалентный изоморфизм типа Si4+ ® Al3+ + Na+.
Важную роль в процессах стабилизации b - C2S и сохранения гидравлической активности клинкеров играет атмосфера при обжиге. Так, например, Fe2+ способствует переходу b ® g-модификацию, поэтому обжиг следует вести в окислительной атмосфере, при которой железо будет в 3-валентном состоянии.
В отличие от С3S, свойства С2S существенно различны в зависимости от его модификации. По этому признаку гидравлическая активность белитовой фазы может быть представлена следующим образом: a > a¢ > b >> g.
Поскольку гидравлическая активность b - С2S и g - С2S существенно отличаются, то проблема стабилизации b-модификации является актуальной для технологии обжига цементного клинкера. На процесс стабилизации влияет образование и рост зародышей, размер частиц b - С2S, скорость охлаждения и температура. Критический размер кристаллов b-формы С2S, устойчивых при нормальной температуре, - 5 мкм.
Наиболее эффективно стабилизируют b - С2S следующие оксиды: Fe2O3, MgO, Al2O3, P2O5, CaO. Вхождение этих оксидов в кристаллическую решетку b - С2S увеличивает ее дефектность и повышает ее гидравлическую активность.
Для двухкальциевого силиката так же, как и для С3S, характерно отклонение от стехиометрии. Наиболее вероятной причиной появления в структуре избыточного СаО является микроэпитаксиальное врастание по сходным плоскостям структур.
Состав белитовой фазы промышленных клинкеров в зависимости от состава сырьевых материалов по данным микрорентгеноспектрального анализа ориентировочно находится в следующих пределах (мас. %):
CaO - 59,70-64,20; MgO - 0,23-1,10;
SiO2 - 30,90-35,20; TiO2 - 0,07-0,27;
Al2O3 - 0,96-1,92; Na2O - 0,06-0,35;
Fe2O3 - 0,93-1,74; K2O - 0,53-2,86.
Белит в ранние сроки твердения проявляет низкую гидравлическую активность, но зато в поздние, наоборот, большую, выше, чем у алита (табл. 3.4).
Таблица 3.4
Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 2141;