Обозначение химика цемента - Cement chemist notation

Обозначение химика цемента (CCN) был разработан для упрощения формулы цемент химики используют ежедневно. Это сокращенный способ написания химическая формула из оксиды из кальций, кремний, и различные металлы.

Сокращения оксидов

Основные оксиды, присутствующие в цементе (или в стекле и керамике), сокращенно обозначены следующим образом:

Превращение гидроксидов в оксид и свободную воду

Для расчета баланса массы гидроксиды, присутствующие в гидратированных фазах, обнаруживаются в затвердевшем цементном тесте, например, в портландит, Са (ОН)₂, необходимо сначала превратить в оксид и воду.

Чтобы лучше понять процесс превращения гидроксид-анионов в оксид и воду, необходимо рассмотреть автопротолиз гидроксил анионы; это подразумевает протон обмен между двумя ОН⁻как в классическом кислотно-основная реакция:

ОЙ⁻кислота 1 + ОЙ⁻база 2 → О²⁻база 1 + ЧАС₂Окислота 2

или также,

2 ОН⁻ → O²⁻ + H₂О

За портландит это дает, таким образом, следующий баланс масс:

Са (ОН)₂ → СаО + Н₂О

Таким образом, портландит можно записать как CaO · H₂O или CH.

Основные фазы в портландцементе до и после гидратации

Эти оксиды используются для создания более сложных соединения. Основные кристаллические фазы, описанные ниже, относятся соответственно к составу:

• Клинкер и негидратированный портландцемент;
• Затвердевшие цементные пасты, полученные после гидратации и схватывания цемента.

Клинкер и негидратированный портландцемент

Четыре основных этапа присутствуют в клинкер и в негидратированном Портленде цемент.
Они образуются при высокой температуре (1450 ° C) в цементная печь и следующие:

Четыре соединения, обозначенные как C₃S, C₂S, C₃А и С₄AF известны как основные кристаллические фазы портландцемента. Фазовый состав конкретного цемента может быть определен количественно с помощью сложного набора расчетов, известных как Формула Бога.

Гидратированная цементная паста

Гидратация продукты, образованные в затвердевших цементных пастах (также известных как HCP), более сложны, потому что многие из этих продуктов имеют почти одинаковую формулу, а некоторые представляют собой твердые растворы с перекрывающимися формулами. Ниже приведены некоторые примеры:

Дефис в C-S-H указывает на фазу гидрата силиката кальция переменного состава, в то время как «CSH» указывает на фазу силиката кальция, CaH.₂SiO₄.

Использование в керамике, стекле и химии оксидов

Обозначение химика цемента не ограничивается применением цемента, но фактически является более общим обозначением химии оксидов, применимым к другим областям, чем химия цемента. Sensu stricto.

Например, в керамика приложений, каолинит формула также может быть записана в терминах оксидов, таким образом, соответствующая формула для каолинита,

Al₂Si₂О₅(ОЙ)₄,

является

Al₂О₃ · 2 SiO2₂ · 2 H₂О

или в CCN

В КАЧЕСТВЕ₂ЧАС₂.

Возможное использование CCN в минералогии

Хотя это и не очень развитая практика в минералогии, некоторые химические реакции с участием силикатов и оксидов в расплаве или в гидротермальных системах, а также процессы силикатного выветривания также могут быть успешно описаны с применением обозначений химиков цемента к силикатной минералогии.

Примером может служить формальное сравнение гидратация белита и форстерит серпентинизация оба связаны с гидратацией двух структурно подобных щелочноземельных силикатов, Ca₂SiO₄ и Mg₂SiO₄, соответственно.

Кальциевая система

гидратация белита:

Белите2 Ca2SiO4 + воды4 ч2О → Фаза C-S-H3 CaO · 2 SiO2 · 3 H2О + портландитСа (ОН)2

(Реакция 4а)

2 С2S + 4 H → C3S2ЧАС3 + CH

(Реакция 4b)

Магниевая система

форстерит серпентинизация:

Форстерит2 мг2SiO4 + воды3 ч2О → змеевикMg3Si2О5(ОЙ)4 + бруситMg (OH)2

(Реакция 4c)

2 млн2S + 3 H → M3S2ЧАС2 + MH

(Реакция 4d)

Отношение Ca / Si (C / S) и Mg / Si (M / S) снижается с 2 для силикатных реагентов на основе дикальция и димагния до 1,5 для гидратированных силикатных продуктов реакции гидратации. Другими словами, C-S-H или серпентин менее богаты Ca и Mg соответственно. Поэтому реакция приводит к устранению избытка портландит (Са (ОН)₂) и брусит (Мг (ОН)₂), соответственно, из силикатной системы, что приводит к кристаллизации обоих гидроксидов в виде отдельных фаз.

Быстрая реакция белите гидратация в условиях цемент формально «химически аналог» медленной естественной гидратации форстерит (магниевый конечный член оливин ) приводящие к образованию змеевик и брусит в природе. Однако кинетика гидратации плохо кристаллизованного искусственного белита намного быстрее, чем медленное превращение / выветривание хорошо кристаллизованного Mg-оливин в естественных условиях.

Это сравнение предполагает, что минералоги, вероятно, также могли бы извлечь выгоду из краткого формализма обозначений химиков цемента в своих работах.

Смотрите также

• Гидратация белита в цементе (аналогично гидратации форстерита)
• Реакция гидратации форстерита (оливина) при серпентинизации

Рекомендации

• Locher, Фридрих В. (2006). Цемент: принципы производства и использования. Дюссельдорф, Германия: Verlag Bau + Technik GmbH. ISBN  3-7640-0420-7.

• Миндесс, S .; Янг, Дж. Ф. (1981). Конкретный. Энглвуд, Нью-Джерси, США: Прентис-Холл. ISBN  0-13-167106-5.

внешняя ссылка

• Глоссарий по цементу и бетону