Химия цемента и вяжущих веществ. Андреева Н.А. - 30 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

58 59
Н. А. Андреева. Химия цемента и вяжущих веществ Глава 2. Физико-химические основы получения вяжущих веществ
T,
Рис. 24. Диаграмма состояния системы CaO – Al
2
O
3
[8]
Решетка С
12
А
7
значительно деформирована, и в ней имеются боль-
шие пустоты, которые легко могут быть заполнены одновалентными
ионами, что способствует ускорению гидратации и поглощению гид-
роксильных ионов при высокой температуре. Максимальное поглоще-
ние воды составляет 1,3 %, при этом образующиеся соединения соот-
ветствуют формуле C
12
A
7
H.
Моноалюминат кальция CaO ⋅ Al
2
O
3
является основным минера-
лом глиноземистого клинкера. Структура CA представлена тетраэдра-
ми [AlO
4
]
5–
и ионами кальция, расположенными в октаэдрических пус-
тотах. Эта структура соответствует структуре тридимита, в которой все
атомы кремния замещены атомами алюминия. Это обусловливает нео-
бычное трехмерное размещение тетраэдров. Структура сильно иска-
жена большими ионами кальция. Два из трех ионов кальция координи-
рованы шестью ионами кислорода, а третий окружен девятью ионами
кислорода. Соответственно расстояние Са – О для Ca
I
и Са
II
изменяет-
ся от 0,231 до 0,272 нм, а для Са
III
– от 0,236 до 0,317 нм. Этим объясня-
ется высокая гидратационная активность CA.
В решетке CA
2
атомы алюминия тетраэдрически скоординирова-
ны кислородом. СА
2
выкристаллизовывается из расплавов в виде игл
или пластинок. СА
2
гидратируется медленно. Активизировать его мож-
но с помощью добавки Ca(OH)
2
или внедрением в его решетку различ-
ных элементов, например Cr
3+
, Ti
4+
, Fe
3+
и т. д.
Гексаалюминат кальция CaO ⋅ 6Al
2
O
3
(СА
6
) не гидратируется при
обычной температуре, поэтому его наличие в глиноземистом цементе
снижает прочность цементного камня.
Образование минералов идет по схеме
Ca CO
3
→ CaO + CO
2
(600–1000 °C)
12CaO + 7Al
2
O
3
→ 12CaO ⋅ 7Al
2
O
3
(600–1000 °C)
CaO + Al
2
O
3
→ CaO ⋅ Al
2
O
3
(700–1000 °C)
12CaO ⋅ 7Al
2
O
3
+ 5Al
2
O
3
→ 12(CaO ⋅ Al
2
O
3
) (900–1000 °C)
CaO ⋅ Al
2
O
3
+ Al
2
O
3
→ CaO ⋅ 2Al
2
O
3
(1100–1400 °C)
Разложение CaCO
3
происходит в интервале 600–1000 °C, образо-
вавшийся CaO реагирует с Al
2
O
3
с получением C
12
A
7
и CA. Появление
двенадцатикальциевого семиалюмината наряду с моноалюминатом
кальция является следствием быстрой диссоциации CaCO
3
в интерва-
ле 600–800 °C и образования в системе CaCO
3
– Al
2
O
3
значительного
количества CaO. При повышении температуры до 1000 °C ускоряется
взаимодействие глинозема с CaO, в результате чего резко повышается
количество CA в продукте обжига (спеке) и уменьшается содержание
C
12
A
7
. При температуре 1200 °C появляются микрорасплавы, способ-
ствующие ускорению реакций взаимодействия компонентов. Повыше-
ние температуры до 1300 °C сопровождается полным усвоением изве-
сти. Образование CA
2
происходит за счет реакции взаимодействия
CA с Al
2
O
3
.
Как показывают многочисленные исследования, реакции в твер-
дом состоянии являются, как правило, многоступенчатыми, с образо-
ванием промежуточных соединений. Последовательность возникнове-
ния новых фаз определяется не их химическим потенциалом, а рабо-
той их образования. В тех случаях, когда структуры наиболее выгодных
в термодинамическом отношении новых соединений будут мало отли-
чаться от структур исходных веществ, они одновременно окажутся
и первичными, и наиболее устойчивыми. И наоборот, если новые струк-

Страницы