Номенклатура фаз клинкера

Короткие формулы в цементной химии с упрощением химической номенклатуры, как правило, используются для обозначения оксидов. Употребляются следующие сокращения. Именно так обыкновенные символы элементов не путают в химии цементов.

 

A12О3 - A CaO - C CО2 - c

Fe2О3 - F H2О - Н K2О - K

MgO - M Na2О - N SiО2 - S

3 - s

 

Таблица 1.5 дает общий обзор состава и качества фаз в портландцементном клинкере.

 

Таблица 1.5 - Общий обзор состава и качества фаз в клинкере

 

Наименование фазы в клинкере Алит   Трехкальцевый силикат Белит   Двухкальцевый силикат Алюминатная фаза Трехкальциевый алюминат Ферритная фаза   Кальциевый алюмоферрит
Состав чистой фазы 3CaO·SiО2 2CaО·SiО2 3CaO·Al2О3 2CaО·(AI2О3, Fe2О3)
Краткое название C3S C2S C3A C2(A,F) или C2ApFe1-p
Установленные посторонние примеси Mg, Al, Fe Щелочи, Al, Fe, флюориты, фосфаты Щелочи, Fe, Mg, силикаты Силикаты, Mg, Ti
Количество модификаций
Сингония в техническом клинкере Моноклинная Ромбическая β-белит, моноклинная (γ- и γ'-белит) Кубическая, орторомбическая, тетрагональная Орторомбическая
Цвета чистых фаз Белый Белый Белый Темно-коричневое, с присутствием MgO серо-зеленое
Содержание в клинкере, масс. % Высокое Среднее Низкое       0,2    

Алит

Трехкальциевый силикат - это основной компонент портландцементного клинкера и состоит из C3S, который содержит ряд иных оксидов-примесей, примерно 2% MgO, наряду с этим A12O3, Fe2О3, TiО2 и т.п. Нормы внедрения примесей зависят, в частности, от состава исходного материала, температуры обжига и режима охлаждения. Содержание оксидов влияет на качество клинкера, например, возрастающая доля СаО повышает, как правило, прочность цемента. При температуре менее 1250 °C C3S при очень медленном охлаждении может распадаться на CаО и C2S, особенно если устанавливается восстановительная среда при горении топлива. Трехкальциевый силикат как основной компонент в значительной степени определяет качество цемента, особенно рост прочности при гидратации и конечную марку. Трехкальциевый силикат образует большие кристаллы с поперечным размером и диаметром примерно от 1-10 мкм. Часто кристаллы трехкальциевого силиката зарастают с приложением двухкальциевого силиката и включениями фазы клинкерного стекла. Под поляризационным микроскопом они проявляются (при травлении с CDTA) в характерно светло-желтом цвете (смотрите рисунок 1.2). При влажном хранении (попадании воды) происходит типичное разъедание краев алита (смотри рисунок 1.2 слева снизу) возникают в кристаллах алита. Рисунок 1.3 показывает частично освобожденный клинкерной фазой белит под растровым электронным микроскопом [5, 25,26, 27]. Белит, при температуре появления расплава преимущественно находится в твердом состоянии, в клинкере с высоким известковым стандартом белит образуется только в незначительных количествах. У белита рост прочности происходит медленно, однако, через длительное время она достигает по меньшей мере, тех же самых прочностей, как трехкальциевый силикат. В клинкере преимущественно существует ß-модификация без достаточного внедрения иных ионов. При комнатной температуре ß-С2S стабильна и в термодинамике более стабильна гидравлически. Модификация менее активно переходит в другие формы. Переход в другие формы может произойти при недостаточном внедрении в решетку иных ионов, в частности щелочей, а также может произойти при медленном процессе охлаждения.

 

 

Рисунок 1.3 REM электронное изображение кристалла алита со значительной фазой клинкерного стекла [28]

 

Белит

Двухкальциевый силикат состоит из C2S, который содержит те же оксиды трехкальциевого силиката. Двухкальциевый силикат при температуре появления расплава существует преимущественно в твердом состоянии, в клинкере с высоким известковым стандартом (КН) его содержание в незначительном количестве. Рост прочности C2S происходит медленно, однако, при длительной гидратации прочность белита достигает, по меньшей мере, тех же самых прочностей как трехкальциевый силикат. В клинкере существует преимущественно ß-модификация без достаточного внедрения чуждых ионов, при комнатной температуре C2S стабильна и в термодинамической более стабильная чем гидравлически, тем не менее, эта модификация малоактивная. Преобразование может быть проведено внедрением иных ионов, в частности щелочей, а также более быстрым процессом охлаждения. В cоставе клинкера двухкальциевый силикат образует кристаллы округлой формы, в электронном микроскопе видны кристаллы коричневого цвета с крестообразной штриховкой из пластин. Двухкальциевый силикат образуется в большинстве случаев ячейками (скоплениями), так как происходит локальный недостаток в CaO. Это происходит вследствие недостаточного перемешивания и неоднородности сырьевой муки. При известковом стандарте (КН) <100 в клинкере образуется двухкальциевый силикат и трехкальциевый силикат.

Рисунок 1.4 частично показывает фазы клинкерного стекла, освобожденные от двухкальциевых силикатных кристаллов под растровым электронным микроскопом [4, 5, 25, 27, 29, 30].

Рисунок 1.4- REM электронное изображение кристаллов двухкальциевого силиката, которые значительно освобождены от фазы эмали (стекла) [51]

 

Фазы алюмината

Мелкозернистые фазы алюмината и ферритовые фазы часто обобщаются как "промежуточное вещество" или "основная масса" цементного клинкера. Оба образуются при охлаждении клинкера из его жидкой фазы (расплава) и обозначаются поэтому также как фаза расплава. Также фаза алюмината (C3A) содержит иные ионы, особенно щелочи (Na2О, K2О), которые могут внедряться в количестве более чем 5%. Фазы состава Na2О·8CaO·3A12O3 и K2О·8CaO·3A12O3 известны. В составе клинкера фазу алюмината и ферритовую фазу нужно отличать только при нормальном и медленном охлаждении клинкера, так как они очень тонко кристаллизованы. Идеоморфический алюминат существует в постепенно охлажденном клинкере в длинных, серо окрашенных призмах или иглах (рисунок 1.2). Фаза алюмината имеет высокую гидратационную активность. Она еще существенно может повышаться внедрением щелочей в ранней фазе реакции (5-15 мин.). Тем не менее, следующая реакция, которая начинается после 2-4 ч., существенно замедляется щелочами [4, 27,31].

 

Фаза феррита

Ферритовая фаза не имеет определенного состава, а представляет собой смешанный ряд кристаллов, замыкающие звенья C2A (существующее только при крайних условиях) и C2F: C2A····· C6A2F····· C4AF····· C6AF2 ····· C2F. Состав ферритовой фазы определяется железом. Часто он соответствует алюминиевой доле сырьевой муки, приблизительно формулы C4AF, который соответствует существующему в природе минералу браунмиллерит. Общая формула смешанного ряда кристалла C2(A,F). Также в ферритовую фазу входят иные ионы. Магний обуславливает серый цвет цемента; чистый C4AF коричневый, насыщенный MgO C4AF напротив - серо-зеленый. Ферритовая фаза гидратирует с водой медленнее, чем фаза алюмината. Ее реакционная способность тем незначительнее, чем выше содержание Fe2О3 [4, 5, 25, 133]. В аншлифе клинкера ферритовая фаза появляется при травлении как фиолетовая матрица, в которую входят другие фазы (смотри рисунок 1.2).

 






Дата добавления: 2016-10-26; просмотров: 2147;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2020 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.006 сек.