Белите - Belite

Эта статья о минерале. Для производителя самолета см. Белите Самолет.

Белите является промышленный минерал важно в портландцемент производство. Его основная составляющая - силикат дикальция, Ca₂SiO₄, иногда формулируется как 2 CaO · SiO₂ (C₂S в обозначение химика цемента ).

Этимология

Имя было дано Törnebohm в 1897 г. к кристаллу, обнаруженному при микроскопическом исследовании портландцемента.^[1] Белит - это название, обычно используемое в цементной промышленности, но не общепризнанное название минерала. Это происходит в естественных условиях как минерал ларнит, название происходит от Ларн, Северная Ирландия, ближайший город к Scawt Hill где это было обнаружено.^[2]

Состав и структура

Упрощенная кристаллическая структура белита

Белит, обнаруженный в портландцементе, по составу отличается от чистого дисиликат кальция. Это Твердый раствор и содержит незначительное количество других оксиды кроме CaO и SiO₂. Типичный состав:^[3]

Окись	Масса%
CaO	63.5
SiO2	31.5
Al2О3	2.1
Fe2О3	0.9
MgO	0.5
ТАК3	0.1
Na2О	0.1
K2О	0.9
TiO2	0.2
п2О5	0.2

Исходя из этого, формулу можно выразить как Ca_1.94Mg_0.02Na_0.01K_0.03Fe_0.02Al_0.07Si_0.90п_0.01О_3.93. На практике состав меняется в зависимости от основного состава клинкер, с учетом определенных ограничений. Замена ионов кальция или ортосиликатных ионов требует, чтобы электрические заряды были в равновесии. Например, ограниченное количество ортосиликат (SiO₄⁴⁻) ионы можно заменить на сульфат (ТАК₄²⁻) ионов при условии, что на каждый сульфат-ион приходится два алюминат (AlO₄⁵⁻) ионы также замещаются.

Полиморфы

Силикат дикальция стабилен и его легко получить из реакционноспособного CaO и SiO.₂ при 300 ° С. Низкотемпературная форма - γ-белит или известь. оливин. Эта форма не гидратируется, и ее избегают при производстве цемента.

По мере повышения температуры он проходит через несколько полиморфный состояния:

Температура ° C	Имя	Кристалл
>1425	α	Шестиугольный
1160-1425	α 'ЧАС	Орторомбический
680-1160	α 'L	Орторомбический
500-680	β	Моноклиника
<500	γ	Орторомбический

Гидратация

Белит - минерал в портландцементе, ответственный за развитие «поздних» сила. Другой силикат, алит способствует "ранней" силе из-за своей более высокой реактивности. Белит реагирует с водой (примерно) с образованием гидраты силиката кальция (C-S-H) и портландит (Са (ОН)₂) по реакции:

${\displaystyle {\ce {\underbrace{{2 Ca2SiO4}}_{{Belite}}+ \underbrace{{4 H2O}}_{{Water}}-> 3 CaO . 2 SiO2. 3 H2O + \underbrace{{Ca(OH)2}}_{{Portlandite}}}}}$

Эта быстрая реакция является «химическим аналогом» медленной естественной гидратации форстерит (магниевый конечный член оливин ) приводящие к образованию змеевик и брусит в природе, хотя кинетика гидратации плохо кристаллизованного искусственного белита намного быстрее, чем медленное выветривание хорошо кристаллизованного Mg-оливин в естественных условиях.

${\displaystyle {\ce {\underbrace{{2 Mg2SiO4}}_{{Forsterite}}+\underbrace{{3H2O}}_{{Water}}-> \underbrace{{Mg3Si2O5(OH)4}}_{{serpentine }}+ \underbrace{{Mg(OH)2}}_{{brucite }}}}}$

В гидрат фаза, [3 CaO · 2 SiO₂ · 3 H₂O], именуется "C-S-H "фаза. Она растет как масса блокировка иглы, обеспечивающие прочность гидратированной цементной системы. Относительно высокая реакционная способность белита желательна при производстве портландцемента, и необходимо строго избегать образования инертной γ-формы. Это достигается за счет быстрого охлаждения с образованием маленьких, искаженных и очень дефектных кристаллов. Дефекты предоставляют места для первоначальной атаки воды. Отсутствие быстрого охлаждения клинкера приводит к превращению белита в γ-форму. Γ-форма имеет существенно другую структуру и плотность, так что инверсия приводит к деградации кристалла и окружающей его матрицы, а также может запускать разложение соседних алит. Макроскопически это наблюдается как «пыление»: клинкер узелки попадать в штраф пыль.

Обнаружение

Клинкерное сечение 0,15 х 0,15 мм

Минералы в портландцемент клинкер можно наблюдать и количественно определять петрографический микроскопия. Клинкерные конкреции режутся и шлифуются до получения плоской полированной поверхности. Открытые минералы становятся видимыми и идентифицируемыми травление поверхность. Затем поверхность можно наблюдать в отраженном свете с помощью оптическая микроскопия. В этом примере узелок клинкера был отполирован и протравлен фтороводород пар. Алит имеет коричневый цвет, белит - синий, а фазы расплава - белый цвет. Электронная микроскопия также могут быть использованы, и в этом случае минералы могут быть идентифицированы по микрозонд анализ. Предпочтительный метод точного количественного определения минералов: дифракция рентгеновских лучей на измельченный клинкер, используя Ритвельд методика анализа. Белит намного сложнее измельчить в цементная мельница чем алит.

Смотрите также

• Реакция гидратации форстерита (оливина) при серпентинизации
• CCN, обозначение химика цемента

Рекомендации

1. Жан-Пьер Бурназель, Ив Малье, Мишлин Моранвиль Регур, 1998 год, Бетон, от материала к конструкции Публикации RILEM, ISBN  2-912143-04-7.
2. Дир, Уильям Александр; Howie, R.A; Зуссман, Дж (1997-05-01). «Ларнит». Дисиликаты и кольцевые силикаты. С. 248–249. ISBN  9781897799895.
3. Тейлор Х.Ф.У. (1990), Цементная химия, Academic Press, 1990, ISBN  0-12-683900-XС. 10-11.