Войти
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена алюминат, C3A | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| 3D-модель (JSmol ) | |
| ECHA InfoCard | 100.031.744  |
| Номер EC |
|
| PubChem CID | |
| Панель управления CompTox (EPA ) | |
InChI
| |
УЛЫБКА
| |
| Свойства | |
| Химическая формула | Ca3Al2O6, или 3CaO · Al 2O3 |
| Молярная масса | 270,193 г / моль |
| Плотность | 3,064 г / см |
| Точка плавления | 1,542 ° C (2,808 ° F; 1815 K) (разлагается) |
| Опасности | |
| Пиктограммы GHS |  |
| Сигнал GHS wo rd | Предупреждение |
| Формулировки опасности GHS | H319 |
| Меры предосторожности GHS | P264, P280, P305 + 351 + 338, P313 |
| Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 N (what ?) | |
| Ссылки в ink | |
Алюминат трикальция Ca3Al2O6, часто формулируемый как 3CaO · Al 2O3, чтобы подчеркнуть пропорции оксидов, из которых он сделан, является самым основным из алюминаты кальция. Он не встречается в природе, но является важной минеральной фазой в портландцементе.
Чистый алюминат трикальция образуется, когда соответствующие пропорции тонкоизмельченного оксида кальция и оксида алюминия вместе нагреваются выше 1300 ° C. Чистая форма - кубическая, с размером элементарной ячейки 1,5263 нм и плотностью 3064 кг · м. Плавится с разложением при 1542 ° C. Элементарная ячейка содержит 8 циклических анионов Al 6O18, которые можно рассматривать как состоящие из шести общих тетраэдров AlO 4. Структура чистого жидкого трикальцийалюмината содержит в основном тетраэдры AlO 4 в бесконечной сетке с немного более высокой концентрацией мостикового кислорода, чем ожидалось из состава, и около 10% несвязанных мономеров AlO 4 и димеры Al 2O7.
В портландцементе клинкере трикальцийалюминат присутствует в качестве «промежуточной фазы», кристаллизующейся из расплава. Его присутствие в клинкере обусловлено исключительно необходимостью получения жидкости при максимальной температуре обработки в печи (1400–1450 ° C), что способствует образованию желаемых силикатных фаз. Помимо этого преимущества, его влияние на свойства цемента в большинстве случаев нежелательно. Он образует фазу нечистого твердого раствора, в которой 15-20% атомов алюминия замещены кремнием и железом, а также с переменным количеством атомов щелочного металла, замещающим кальций, в зависимости от наличия оксидов щелочных металлов в расплаве. Нечистая форма имеет по крайней мере четыре полиморфа:
| Щелочь% м / м | Обозначение | Кристалл |
|---|---|---|
| 0–1,0 | CI | Кубический |
| 1,0-2,4 | CII | Кубический |
| 3,7-4,6 | O | Орторомбический |
| 4,6-5,7 | M | Моноклинный |
Типичный химический состав:
| Оксид | Массовый% Кубический | Массовый% Орторомбический |
|---|---|---|
| SiO2 | 3,7 | 4,3 |
| Al2O3 | 31,3 | 28,9 |
| Fe2O3 | 5,1 | 6,6 |
| CaO | 56,6 | 53,9 |
| MgO | 1,4 | 1,2 |
| Na2O | 1,0 | 0,6 |
| K2O | 0,7 | 4,0 |
| TiO 2 | 0.2 | 0,5 |
Благодаря своей высокой основности, трикальцийалюминат наиболее сильно реагирует с водой из всех алюминатов кальция, а также является наиболее реактивная фаза портлендского клинкера. Его гидратация до фаз в форме Ca 2 AlO 3 (OH) • n H2O приводит к явлению «мгновенного схватывания» (мгновенного схватывания) и большого количества выделяется тепло. Чтобы избежать этого, цементы портландского типа включают небольшую добавку сульфата кальция (обычно 4-8%). Сульфат-ионы в растворе приводят к образованию нерастворимого слоя эттрингита (3CaO • Al 2O3• 3CaSO 4 • 32 H2O на поверхности кристаллов алюмината, пассивируя Затем алюминат медленно реагирует с образованием AFm-фазы 3CaO • Al 2O3• CaSO 4 • 12 H2O Эти гидраты мало способствуют развитию прочности.
Алюминат трикальция связан с тремя важными эффектами, которые могут снизить долговечность бетона:
Поскольку они еще более щелочные, полиморфы, содержащие щелочь, соответственно, более реакционноспособны. Значительные количества (>1%) в цементе затрудняют контроль за схватыванием, и цемент становится чрезмерно гигроскопичным. Снижается сыпучесть цементного порошка, и обычно образуются комки, затвердевшие на воздухе. Они забирают воду из гипса при хранении цемента, что приводит к ложному схватыванию. По этой причине по возможности избегают их образования. Для натрия и калия более энергетически выгодно образовывать сульфаты и хлориды в печи, но если присутствует недостаточное количество сульфат-иона, любые излишки щелочи собираются в алюминатной фазе. Подача и топливо в системе печи предпочтительно регулируются химически, чтобы поддерживать баланс сульфатов и щелочей. Однако эта стехиометрия сохраняется только в том случае, если в атмосфере печи имеется значительный избыток кислорода: если устанавливаются «восстановительные условия», то сера теряется в виде SO 2, и начинают образовываться химически активные алюминаты. Это легко контролировать, отслеживая уровень сульфата клинкера на часовой основе.
Вода мгновенно вступает в реакцию с трикальциевым алюминатом. Вероятно, гидратация начинается уже при измельчении цементного клинкера из-за остаточной влажности и обезвоживания гипсовых добавок. Первоначальный контакт с водой вызывает протонирование одинарных связанных атомов кислорода на алюминатных кольцах и приводит к образованию гидроксида кальция. Следующие шаги в последовательности реакции гидратации включают генерируемые ионы гидроксида в качестве сильных нуклеофилов, которые полностью гидролизуют кольцевую структуру в сочетании с водой.
