Химия цемента и вяжущих веществ. Андреева Н.А. - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

22 23
Н. А. Андреева. Химия цемента и вяжущих веществ
Превращения в пределах каждой формы происходят очень быст-
ро, так как связаны с незначительными структурными изменениями.
Например, при полиморфном переходе высокотемпературной моди-
фикации кварца в низкотемпературную происходят небольшие смеще-
ния центров кремнекислородных тетраэдров (рис. 13), в результате чего
имеют место уплотнение решетки и понижение ее симметрии. При этом
тип связи между тетраэдрическими группами не меняется. Напротив,
превращения, происходящие между главными модификациями, относят-
ся к реконструктивным превращениям во вторичной координационной
сфере и происходят очень медленно (эти переходы значительно ускоря-
ются в присутствии добавок-минерализаторов, например CaO, FeO).
а б
Рис. 13. Кристаллические структуры: а – α-кварца; б – β-кварца [1].
Показаны только ионы кремния, высотное положение которых
отмечено различной степенью затененности кружков
Кроме группы кварца к каркасным силикатам принадлежат весь-
ма широко распространенные и важные породообразующие минера-
лы: полевые шпаты, нефелины, цеолиты и др., представляющие собой
почти исключительно алюмосиликаты, т. е. такие соединения, в крис-
таллических структурах которых участвуют анионные комплексы, со-
стоящие не только из тетраэдров [SiO
4
], но и из тетраэдров [АlO
4
]. При
этом число ионов Si
4+
, замещенных ионами Al
3+
, не превышает полови-
ны. Как правило, устанавливаются стехиометрические соотношения
Si : Al, равные либо 3:1, либо 1:1. Соотношение (Si + Al) : О в анион-
ных радикалах всегда составляет 1:2. Тетраэдры [SiO
4
] и [АlO
4
] сочле-
нены между собой в трехмерные каркасы точно таким же образом, как
тетраэдры [SiO
4
] в минералах группы кварца, т. е. каждая вершина
любого тетраэдра является общей для другого, смежного, тетраэдра.
Следует помнить, что при изоморфном замещении Si
4+
на Al
3+
каркас
приобретает отрицательный заряд. Для компенсации этого заряда
в пустоты алюмосиликатного каркаса внедрены катионы металлов.
Весьма характерно, что в числе катионов, занимающих полости в алю-
мосиликатных каркасах, присутствуют только ионы, обладающие боль-
шими ионными радиусами, соответственно, и большим координаци-
онным числом: Na
+
, Са
2+
, К
+
, Ва
2+
, Sr
2+
. Катионы малых размеров с ха-
рактерной для них шестерной координацией: Mg
2+
, Fe
2+
, Mn
2+
, A l
3+
, Fe
3+
и др., – в соединениях рассматриваемого подкласса отсутствуют со-
вершенно (для компенсации заряда каркаса достаточно координаци-
онного числа катиона, равного 8, иначе возникнет избыточный поло-
жительный заряд).
Твердость минералов данного подкласса, в основном, колеблется
между 5 и 6, т. е. уступает лишь силикатам с изолированными тетраэд-
рами [SiO
4
] (твердость кварца – 7). В алюмосиликатах нередко наблю-
дается заметная и даже совершенная спайность по нескольким направ-
лениям.
Важнейшими представителями этого класса силикатов являются
полевые шпаты, например калиевый полевой шпат (ортоклаз, микро-
клин, санидин) K[AlSi
3
O
8
], или K
2
O ⋅ Al
2
O
3
⋅ 6SiO
2
; натриевый полевой
шпат (альбит) Na[AlSi
3
O
8
], или Na
2
O ⋅ Al
2
O
3
⋅ 6SiO
2
, кальциевый поле-
вой шпат (анортит) Сa[Al
2
Si
2
O
8
], или СaO ⋅ Al
2
O
3
⋅ 2SiO
2
.
Наиболее часто встречаются плагиоклазы – твердые растворы
альбита и анортита. Эти два минерала обладают совершенным изомор-
физмом, замена Na
+
на Ca
+2
сопровождается обратной заменой Si
+4
на Al
+3
.
Из других алюмосиликатов необходимо выделить нефелин
KNa
3
[AlSiO
4
]
4
, (приближенно) Na
2
O ⋅ Al
2
О
3
⋅ 2SiO
2
; цеолиты, например
натролит Na
2
[Al
2
Si
3
O
10
] 2H
2
O.
После общего описания силикатного сырья необходимо отдельно
рассмотреть глинистые минералы, так как глины – второй компонент
сырьевой смеси портландцемента.
Глава 1. Химический и минеральный состав природного сырья для получения ...

Страницы