2.4.6. Изоморфизм в минералах поритандцементного клинкера
Следует рассмотреть подробнее особенности изоморфизма в реальных клинкерных фазах, содержащих комплекс примесей в решетке, что обусловливает изменение структуры кристаллов и их свойств.
Минералы клинкера построены из таких элементов (Са, А1, Бе, 81), которые обладают наибольшей по сравнению с другими элементами Периодической системы способностью к разнообразным замещениям. Эта особенность минералов клинкера очень важна, так как практически все примеси в исходном сырье, включая те, которые поступают с промышленными отходами, могут войти в структуру минералов клинкера. Однако при этом всегда надо иметь в виду, что каждый из минералов может разместить в своей решетке лишь определенное количество примесей, зависящее прежде всего от особенностей его структуры. Эту сумму оксидов обычно называют либо предельной растворимостью твердого раствора, либо изоморфной емкостью. Наибольшее количество примесей сосредоточивается в алюминатной (в пересчете на оксиды 12-13 % мае.) и алюмоферритной (около 10-11 % мае.) фазах клинкера благодаря своеобразию их структур.
Изоморфная емкость 2СаО • Si02 - около 6 % мае. Наименьшее же количество примесей размещается в решетке ЗСаО • Si02 - около 4 % мае.Для минералов клинкера распространенным типом изоморфизма является гетеровалентный, наиболее выгодный для этой группы минералов. Так, например, при образовании твердых растворов Na20 в С3А ион Na+ занимает позиции Са2+ и компенсация заряда происходит по схеме
Вероятность такого замещения обусловлена наличием крупных полостей в решетке С3А, в которых и размещается компенсирующий валентность атом натрия. Если же ввести в исходные материалы другие компоненты, например кремнезем, то появление натрия в решетке С3А может происходить и другим путем благодаря иной компенсационной схеме, а именно:
Каждое изоморфное замещение привносит свои искажения структуры минерала, а следовательно, и изменения его свойств.
Если принять во внимание, что в каждом из минералов клинкера заключен целый комплекс изоморфных примесей, то можно представить себе, насколько структура твердого раствора далека от «идеальной» структуры «чистых» минералов. Чем больше пар гетеровалентных изоморфных замещений в структуре минерала, тем большие искажения претерпевает структура, за счет чего могут быть значительно улучшены технические качества минералов и материалов, их содержащих (активность, размалываемость). Еетеровалентные изоморфные замещения являются причиной нарушения стехиометрии оксидов 3:1 и 2:1 в алите и белите и избыточного количества СаО в них за счет выполнения допол-нительными ионами кальция роли компенсатора валентности. Указанная способность минералов клинкера включать в свои структуры значительные количества примесей вместе с избытком СаО в трех- и двухкальциевом силикатах свидетельствует о неправильности расчета количества минералов в клинкере по данным химического анализа на «чистые» C3S, C2S, С3А, C4AF.
2.3.
Еще по теме 2.4.6. Изоморфизм в минералах поритандцементного клинкера:
- Минералы цементного клинкера
- Дегидратация глинистых минералов
- Клинкер
- Модульные характеристики цементного клинкера
- Получение портландцементного клинкера
- Химический иминеральный состав портландцементного клинкера
- Влияние содержания различных оксидов на свойства клинкера и портландцемента [5]
- Физико-химические основы получения цементного клинкера
- Оглавление
- Силикаты
- Предисловие
- Глава 1. ХИМИЧЕСКИЙ И МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
- ТАМПОНАЖНЫЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ (ГОСТ 1581)