Charakterystyka głównych faz klinkieru portlandzkiego.
Alit - C3S jest zmodyfikowanym przez podstawienia izomorficzne krzemianem trójwapniowym o wzorze tlenkowym 3CaO*SiO2. Najczęściej występującym podstawieniem izomorficznym jest podstawienie polegające na wbudowaniu się w siec krystaliczną krzemianu trójwapniowego dwóch atomów Al. W miejsce atomów Si i dodatkowo wbudowanie się jednego atomu metalu dwuwartościowego Me+2. W sieci krystalicznej alitu występują także inne podstawienia izomorficzne. Stąd fazę alitową traktować można jako roztwór stały różnych tlenków w krzemianie trójwapniowym. Obok tlenków Al2O3, MgO i FeO, roztwory stałe C3S, na drodze mechanizmu podstawień izomorficznych mogą tworzyć także takie tlenki jak Cr2O3, Mn2O3, K2O, Na2O i inne. Na podstawie badań strukturalnych ustalono, że alit może występować w sześciu odmianach polimorficznych: T1 600C T2 920C T3 980C M1 990C M2 1050C R, gdzie T- odmiana polimorficzna trójskośna, M- odmiana jednoskośna, R- odmiana trygonalna. Odmiany powyższe alitu mogą być identyfikowane za pomocą badań rentgenograficznych, na podstawie zwiększenia liczby refleksów (przy przemianach T3→M1 i M2→R) lub na podstawie przesunięć podstawowych refleksów (przy przejściach M1M2 i T1T2T3). Na podstawie obecnego stanu wiedzy uznaje się, że alit jest ortokrzemianem, zbudowanym z samodzielnych tetraedów krzemotlenowych [SiO4]-4, które są połączone ze sobą poprzez atomy wapnia Ca+2. Jony wapnia łączące ze sobą samodzielne tetraedry krzemotlenowe są niesymetrycznie skoordynowane (otoczone0 przez 6 atomów tlenu, które nie wszystkie są związane z atomami krzemu. Obecność jonów tlenu nie związanych z atomami krzemu wskazuje, że w istocie krzemian trójwapniowy, (który jest wzorcem krystalograficznym dla alitu) jest oksyortokrzemianem wapnia o wzorze strukturalnym Ca3[SiO4]O. Niesymetryczne otoczenie atomów wapnia przez atomy tlenu, (o czym świadczy m.in. różna długość wiązania Ca-O, która waha się w przedziale 2,54-3,24A) powoduje, że z jednej strony atomy wapnia są odsłonięte. Niesymetryczna koordynacja atomów tlenu wokół atomów wapnia, oraz obecność w strukturze krzemianu trójwapniowego luźniej wypełnionej atomami przestrzeni przylegającej do odsłoniętej strony atomów wapnia, determinują jego właściwości (np. duża reaktywność do wody - dużej zdolności do reakcji z wodą). Belit C2S - jest zmodyfikowanym przez szereg podstawień izomorficznych - krzemianem dwuwapniowym. Rodzaj i ilość obecnych atomów w strukturze 2CaO*SiO2, z jednej strony, oraz sposób obróbki termicznej, a zwłaszcza sposób schładzania klinkieru, z drugiej strony, decyduje o formie krystalicznej belitu w klinkierze. Krzemian dwuwapniowy będący wzorem krystalochemicznym dla fazy belitowej, występuje w czterech odmianach: , ', i γ. i γ są odmianami niskotemperaturowymi występującymi w temperaturach naturalnych. Z diagramu Brediga, przemian polimorficznych wynika, że przy schładzaniu stopu występują reakcje:
(…)
… schładzania (z takim mamy do czynienia w piecu cementowym), przechładza się i w temp 6750C przechodzi w nietrwałą odmianę C2S (nietrwała tzn. trwała w ograniczonym czasie), która następnie przechodzi w trwałą niskotemperaturową odmianę γ C2S. [Obecność w klinkierze nietrwałej odmiany C2S jest możliwa dzięki istnieniu w układzie, jaki stanowi mieszanka surowcowa tzw. stabilizatorów struktury odmiany…
… w stosunku do całej masy C2S). Stabilizująco na odmianę C2S w klinkierze działa szybkie jego schłodzenie po wyjściu z pieca. Przejście odmiany →γ związana jest ze zmianą ciężaru właściwego (z 3,28g/cm3 odmiany do 2,974g/cm3 odmiany γ) oraz wzrostem objętości o ok. 10%. Znaczna zmiana objętości jest powodem, że przemianie towarzyszy samorozpad spieku krzemianu dwuwapniowego. Badania strukturalne…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)