Cement chemická notace - Cement chemist notation
Cement chemická notace (CCN) byl vyvinut za účelem zjednodušení vzorce cement chemici používají denně. Je to zkratkový způsob psaní chemický vzorec z oxidy z vápník, křemík a různé kovy.
Zkratky oxidů
Hlavní oxidy přítomné v cementu (nebo ve skle a keramice) jsou zkráceny následujícím způsobem:
| CCN | Aktuální vzorec | název |
|---|---|---|
| C | CaO | Oxid vápenatý nebo Limetka |
| S | SiO2 | Oxid křemičitý nebo oxid křemičitý |
| A | Al2Ó3 | Oxid hlinitý nebo oxid hlinitý |
| F | Fe2Ó3 | Oxid železa nebo rez |
| T | TiO2 | Oxid titaničitý nebo titania |
| M | MgO | Oxid hořečnatý nebo periklasa |
| K. | K.2Ó | Oxid draselný |
| N | Na2Ó | Oxid sodný |
| H | H2Ó | Voda |
| C | CO2 | Oxid uhličitý |
| S | TAK3 | Oxid siřičitý |
| P | P2Ó5 | Hemi-oxid fosforečný |
Konverze hydroxidů v oxidu a volné vodě
Kvůli výpočtům hmotnostní bilance se hydroxidy přítomné v hydratovaných fázích vyskytují ve vytvrzené cementové pastě, například v portlandit, Ca (OH)2, musí být nejprve převedeny na oxid a vodu.
Pro lepší pochopení procesu přeměny hydroxidových aniontů v oxidu a vodě je nutné zvážit autoprotolýzu hydroxyl anionty; to znamená a proton výměna mezi dvěma OH−, jako v klasice acidobazická reakce:
- + → +
nebo také
- 2 OH− → O.2− + H2Ó
Pro portlandit tím se získá následující hmotnostní bilance:
- Ca (OH)2 → CaO + H2Ó
Portlandit lze tedy psát jako CaO · H2O nebo CH.
Hlavní fáze v portlandském cementu před a po hydrataci
Tyto oxidy se používají k vytváření složitějších látek sloučeniny. Níže popsané hlavní krystalické fáze souvisejí se složením:
- Slínek a nehydratovaný portlandský cement a;
- Vytvrzené cementové pasty získané po hydrataci a tuhnutí cementu.
Slínek a nehydratovaný portlandský cement
V systému jsou přítomny čtyři hlavní fáze slínku a v nehydratovaném Portlandu cement.
Vznikají při vysoké teplotě (1450 ° C) v cementová pec a jsou následující:
| CCN | Aktuální vzorec | název | Minerální fáze |
|---|---|---|---|
| C3S | 3 CaO · SiO2 | Křemičitan trivápenatý | Alite |
| C2S | 2 CaO · SiO2 | Křemičitan vápenatý | Belite |
| C3A | 3 CaO · Al2Ó3 | Hlinitan trivápenatý | Hlinit nebo Celite |
| C4AF | 4 CaO · Al2Ó3 · Fe2Ó3 | Tetrakalcium alumino ferit | Ferit |
Čtyři sloučeniny označované jako C3S, C.2S, C.3A a C.4AF jsou známé jako hlavní krystalické fáze portlandského cementu. Fázové složení konkrétního cementu lze kvantifikovat pomocí komplexní sady výpočtů známých jako Bogue vzorec.
Hydratovaná cementová pasta
Hydratace produkty vytvořené ve vytvrzených cementových pastách (také známé jako HCP) jsou složitější, protože mnoho z těchto produktů má téměř stejný vzorec a některé jsou tuhá řešení s překrývajícími se vzorci. Některé příklady jsou uvedeny níže:
| CCN | Aktuální vzorec | Název nebo minerální fáze |
|---|---|---|
| CH | Ca (OH)2 nebo CaO · H2Ó | Hydroxid vápenatý |
| C-S-H | 0,6–2,0 CaO · SiO2 · 0,9–2,5 H2O, s proměnlivým složením v tomto rozmezí, a často také zahrnující částečnou substituci Al za Si | Hydrát křemičitanu vápenatého |
| C-A-H | To je ještě složitější než C-S-H | Hydrát hlinitanu vápenatého |
| Na zádi | C6AS3H32, někdy s nahrazením Fe za Al a / nebo CO2− 3 pro TAK2− 4 | hydrát trisulfoaluminátu vápenatého nebo ettringit |
| AFm | C4ASH12, často s náhradou Fe za Al a / nebo různé jiné anionty, jako je OH− nebo CO2− 3 pro TAK2− 4 | Monosulfoaluminát vápenatý |
| C3AH6 | 3CaO · Al2Ó3 · 6 hodin2Ó | Hydrogarnet |
Pomlčky v C-S-H naznačují fázi hydrátu křemičitanu vápenatého s různým složením, zatímco 'CSH' označuje fázi křemičitanu vápenatého, CaH2SiO4.
Použití v keramice, skle a chemii oxidů
Cementová chemická notace se neomezuje pouze na aplikace cementu, ale je ve skutečnosti obecnější notací chemie oxidů použitelná pro jiné oblasti než chemie cementu sensu stricto.
Například v keramika aplikace, kaolinit vzorec lze také napsat v podobě oxidů, tedy odpovídající vzorec pro kaolinit,
- Al2Si2Ó5(ACH)4,
je
- Al2Ó3 · 2 SiO2 · 2 hodiny2Ó
nebo v CCN
- TAK JAKO2H2.
Možné použití CCN v mineralogii
I když to není v mineralogii příliš rozvinutý postup, některé chemické reakce zahrnující křemičitany a oxidy v tavenině nebo v hydrotermálních systémech a procesy zvětrávání křemičitanu lze také úspěšně popsat aplikací notace cementového chemika na silikátovou mineralogii.
Příkladem může být formální srovnání hydratace belitu a forsterit serpentinizace zabývající se jednak hydratací dvou strukturně podobných křemičitanů alkalických zemin, Ca2SiO4 a Mg2SiO4, resp.
- Systém vápníku
- hydratace belitu:
- + → +
(Reakce 4a)
- 2 C.2S + 4 H → C3S2H3 + CH
(Reakce 4b)
- Hořčíkový systém
- forsterit serpentinizace:
- + → +
(Reakce 4c)
- 2 mil2S + 3 H → M3S2H2 + MH
(Reakce 4d)
Poměr Ca / Si (C / S) a Mg / Si (M / S) klesá z 2 pro dikalcium a dimagnesiumsilikátová činidla na 1,5 pro hydratované křemičitanové produkty hydratační reakce. Jinými slovy jsou C-S-H nebo serpentin méně bohaté na Ca, respektive Mg. To je důvod, proč reakce vede k eliminaci přebytku portlandit (Ca (OH)2) a brucit (Mg (OH)2), respektive, ze silikátového systému, což vede ke krystalizaci obou hydroxidů jako samostatných fází.
Rychlá reakce belite hydratace v prostředí cement je formálně "chemicky analogický" pomalé přirozené hydrataci forsterit (koncový člen hořčíku z olivín ) vedoucí k tvorbě hadí a brucit v přírodě. Kinetika hydratace špatně krystalizovaného umělého belitu je však mnohem rychlejší než pomalá přeměna / zvětrávání dobře krystalizovaného Mg-olivín za přirozených podmínek.
Toto srovnání naznačuje, že mineralogové by pravděpodobně mohli také těžit ze stručného formalismu notace cementového chemika ve svých pracích.
Viz také
- Hydratace belitu v cementu (analogicky k hydrataci forsteritu)
- Hydratační reakce forsteritu (olivinu) při serpentinizaci
Reference
- Locher, Friedrich W. (2006). Cement: Zásady výroby a použití. Düsseldorf, Německo: Verlag Bau + Technik GmbH. ISBN 3-7640-0420-7.
- Mindess, S .; Young, J. F. (1981). Beton. Englewood, NJ, USA: Prentice-Hall. ISBN 0-13-167106-5.