2780.Методы физико-химического анализа вяжущих веществ

3Ca0-6Si02-6H20 — окенит (Af= 636,84; состав, %: СаО 26,42; Si02 56,61; Н20 16,97; Са 18,88; Si 26,46; Н 1,90; О 52,76). Вероят­ ная структурная формула Ca3[Si60i5]‘6H20. Вариант состава: Ca0-2Si02-2H20. Триклинная сингония; а=9,84, 6= 7,20, с=21,33 А;

а= 90°, р= 103,9°, у=111,5°. Дифракционная характеристика:

Кристаллизуется в виде планок, удлиненных по оси Ь, волокон и пластинок с совершенной спайностью по (010); двойникование по (010); отрицательный; удлинение положительное; показатели све­ топреломления заметно варьируют: % = 1,541, пр = 1,530; также ng= 1,515; пт = 1,514, пр = 1,512 или ng от 1,536 до 1,553. ДТА: (—) 700—730°С (дегидратация). Конечный продукт дегидратации — не­ ориентированный волластонит и кристобалит. По некоторым дан­ ным окенит теряет воду уже при 200°С. Плотность 2,33 г/см3. Твер­ дость 5. Растворяется в НС1 с выделением студенистого кремнезе­

О 54,69). Вероятная структурная формула Ca3[Si60is]'8H20. Вари-, ант состава 3Ca0-6Si02-6H20. Триклинная сингония, а = 9,86, Ь = = 7,32, с= 7,60 A; a = lll°4 8 ,) р = 86°12/, у=ЮЗ°54', такж еа= 14,78, 6= 3;66, с=9,15 А; р= 91°30'.

Дифракционная характеристика:

лизация продуктов дегидратации). Потеря массы (по статическому методу) в пределах температуры 40—500°С. Конечный продукт об­ жига при 800°С — волластонит и кристобалит. По некоторым дан­ ным теряет воду обычно при 200°С. Плотность 2,24 г/см3. Растворя­ ется в НС1 с выделением студенистого кремнезема. В природе встречается в виДе белых волокнистых масс. В синтетическом виде не получен. Предполагается, что синтез можно осуществить в гид­ ротермальных условиях только при сравнительно низких темпера­ турах (несколько выше, а возможно и ниже 100°С).

4Ca0-2Si02-Н20 — рустамит (М = 362,50; состав, %: СаО 61,88; Si02 33,15; Н20 4,97; Са 44,23; Si 15,49; Н 0,56; О 39,72). Структур­ ная формула Ca,|[Si207](0 H )2. Моноклинная сингония; = 7,62,

5Ca0-3Si02-3H20; 3Ca0'2Si0?-2H20. Моноклинная сингония; а =

=10,32, 6= 7,35, с= 14,07 А; р= 106°. Дифракционная характеристика:

родным минералом пломбьеритом. Слоистая кристаллическая струк­ тура. Орторомбическая сингония; а —11,28, 6 = 7,32, с = 28,06 А. Под

электронным микроскопом имеет вид пластинок или планок, обыч­ но октаэдрических, реже встречаются волокнистые образования. При температуре 55±6 начинает переходить в тоберморит 11,3 А, при 200—220 образуется тоберморит 11,3 и 9,3 А, при температуре 250—450 возникает тоберморит 9,3 А, >700°С — волластонит. ДТА: основной эффект дегидратации при (—) 128°С. Потеря масс£Г(по статическому методу) в пределах температур 55—60°С. Плотность 2,2 г/см3. Может быть синтезирован при температуре 60°С из извест­ ково-кремнеземистых суспензий. Встречается в природе в чистом виде, а также в виде прорастаний в крестмореите и тоберморите 11.3 А.

Тоберморит 12,6 А. Кристаллический гидросиликат кальция, встречающийся в некоторых образцах крестмореитовых прораста­ ний. Мало исследован. Точный состав не известен.

5Ca0-6Si02-5H20 — тоберморит 11,3 А (ил« просто «тобеоморит») ( М — 730,98; состав, %: СаО 38,36; Si02 49;32; Н20 12,32;

Са 27,42; Si 23,05; Н 1,38; О 48,15). Вероятная структурная форму-, ла Ca5[Si60i8H2]-4H20. Имеет ряд разновидностей с аномальными свойствами. Вариант состава: 4Ca0-5Si02-5H20. Ромбическая син­

Морфологически разновидности тоберморита 11,3 А могут суще­ ственно отличаться друг от друга. Бесцветные тонкие удлиненные пластинки или узкие таблички; двуосный; удлинение положитель­ ное по оси 6; спайность перпендикулярна (001); ng= 1,575, nm= = 1,571, пр= 1,570; 2 V — небольшой. Природные разновидности мо­ гут быть представлены октаэдрическими пластинчатыми кристалла-- ми размером в поперечнике до нескольких мкм. Для этих кристал­

лов характерна совершенная спайность по (0 0 1 ) и хорошая по (100), удлинение параллельно оси Ь. Внешний вид под электрон­

ным микроскопом тоберморита 11,3 А — плоские пластинки или планки, обычно октаэдрические, реже — волокна. ИКС (синтетиче­ ский тоберморит 1 1 , 3 А): полосы поглощения при (см-1) 3365; 1635; 1206; 1173; 1140; 1075; 1027; 977; 930; 897; 747; 675; 633; 610; 524; 4 7 9 ; 450. При нагревании до 260°С обычная разновидность тобер­ морита 11,3 А'теряет часть воды и переходит в тоберморит 9,3 А; при 800—850°С образуется волластонит. ДТА: (—) 230—240 (де­ гидратация); (+ ) 830—850°С (кристаллизация волластонита). По-, теря массы (по статическому методу) в пределах температур 1 0 0 — 300°С. Плотность 2,44; 2,42—2,46 г/см3. Твердость 2,5; 4. Растворя­ ется в НС1. Синтетический стабильный продукт может быть полу­ чен в среде насыщенного водяного пара обработкой под давлением водной суспензии С—S—Н (I) от 1 1 0 до 140°С в течение от 1 до 3 месяцев. Более быстро.тоберморит 11,3 А можно получить в сре­ де насыщенного пара под давлением из смеси извести и кремнезема при температуре 170—180°С, однако полученный продукт метастабилен и имеет тенденцию к переходу в ксонотлит. Хорошим мето­ дом синтеза тоберморита 11,3 А можно считать обработку С—S—Н (I) или смеси извести и кварца паром при температуре около 250°С под высоким давлением (74,6—166,6 МПа). Природный минерал. Главный компонент связующего вещества в большинстве автоклавных цементно-кремнеземистых и известково-кремнеземи­ стых продуктов.

Тоберморит 10 А. Кристаллический гидросиликат кальция, встре­ чающийся в некоторых образцах прорастаний в минерале крестомореите, а иногда в чистом виде в форме различных разновиднос­ тей. Мало исследован. Орторомобическая сингония; а=11,2, 6=7,32, с = 20,5 А. Плотность 2,5—2 , 6 г/см3.

5Ca0-6Si02 -(0—2)Н20 — тоберморит 9,3 А. Приблизительная структурная формула CasfSieOieHJ. Возможно метастабильная фа­ за, не имеющая области стабильного существования. Имеет сход­ ство с риверсайдитом. Орторомбическая сингония; а = 11,12, Ь = = 7,32, с=18,6 А. Габитус кристаллов — пластинки; n g = 1,605, nm=

= 1,601, np= 1,600. Под электронным микроскопом имеет вид плас­ тинок обычно октаэдрической формы или реже — волокон. ДТА: слабо выраженный эффект при (+ ) 800—850°С. Потеря массы (по статическому методу) в пределах температур 300—800°С. Конечный продукт обжига p-CS. Плотность 2,6—2,7 г/см3. Образуется при на­ гревании тоберморита 11,3 А на,воздухе при 300°С. Гидротермаль­ ным синтезом из тонкодисперсных известково-кремнеземистых ма­ териалов не получен/ Встречается в природе как компонент про­ растаний в минерале крестмореите.

Тоберморитовый гель — близкие к аморфным, слабозакристал-

лизованные гидросиликаты тоберморитоподобной группы с отноше­ нием CaO/Si02, вероятно, всегда >1,5. Указанное отношение может

меняться (например, в тесте из C3 S и p-C2S от 1,39 до 1,73). Коли­ чество воды также переменно и соответствует примерно количеству

воды в гидросиликате типа С—S—Н (II). Элементарная ячейка ор­ торомбическая с примерными параметрами: а=5,59, 6= 3,64, с — =9,3 А. Рентгенограмма содержит 1—3 слабые линии с d, А: 3,05, 2,78 и 1,82. Морфология тоберморитов, близких к аморфным, раз­ лична в зависимости от состава и условий образования. Под элект­ ронным микроскопом — деформированные пластинки неправильной формы размером в несколько сот ангстремов в поперечнике, смор­ щенные листочки фольги, волокна. ДТА: (—) 120°С (дегидрата­ ция). Потеря массы (по статическому методу) в основном в преде­ лах температур 20—700°С. Конечный продукт обжига (J-C2S. Имеет большую удельную поверхность порядка 250—450 м2/г и более. Плотность тоберморитового геля с формулой Ca3Si20 7-2H20 (после равновесной сушки при давлении водяного пара над льдом при —78°С) ~2,86 г/см3. Без существенного изменения структуры А12Оэ в тоберморитовом геле может замещать Si02. Тоберморитовый гель с содержанием в твердом растворе до 4—5% А120 3 может быть при­ готовлен в гидротермальных условиях. Образуется при твердении портландцемента и смешанных цементов на его основе в обычных условиях, при гидратации C3S и p-C2S в тесте. При гидратации си­ ликатов кальция в суспензии образуется в виде начального продук­ та, превращается затем в продукты с более упорядоченной струк­ турой. Является наиболее важной составной частью затвердевшего

или игольчатые кристаллы с повторяющимся расстоянием вдоль оси волокон 7,48 А. пе= 1,597, пр= 1,589. Под электронным микроско­ пом в цементе, гидратированном при повышенных температурах, наблюдается в виде переплетенных иголок. ДТА: (—) 565 (500);

(—) 720°С (ступенчатая дегидратация). Потеря массы (по статиче­ скому методу) в основном в пределах температур 420—550°С. Крис­ таллические фазы, образующиеся при разложении, y-C2S и СаО. Плотность 2,61 г/см3. Получается из C3S или других исходных ма­ териалов с соответствующим отношением Ca/Si при температурах от 200 до 350°С в среде насыщенного пара под давлением. Из C3S образуется и при более низких температурах. При давлении насы­ щенного пара синтетический продукт, как правило, содержит при­ меси (гидрата a-C2S; кальциевого хондродита). В природе не обна­ ружен. Встречается в продуктах гидратации цемента в условиях ав­ токлавной обработки.

Са 44,97; Si 15,76; Н 0,38; О 38,88). Вероятная структурная форму­ ла Ca6[Si20 7](Si04) (ОН)2. Триклинная сингония; а = 6,85, 6= 6,95, с= 12,90 А; а=90°45', р = 97°20', у=98°15'.

Дифракционная характеристика:

= 1,549, пр= 1,528. ДТА: (—) 600—700°С (дегидратация); (+ )' 800—850°С (кристаллизация продукта дегидратации). Потеря мас­ сы (по статическому методу) в интервале температур 20—300 и 700—800°С. Конечный продукт разложения a-CS. Плотность 2,47; 2,35 г/см3. Твердость 4. Растворяется в НС1 с выделением студени­ стого кремнезема. Получается при гидротермальной обработке ге­ лей, стекол и смесей извести с кремнеземом соответствующего со­ става при температуре от 200 до >300°С и давлении от соответст­ вующего насыщенному пару до нескольких сот МПа. Получен из геля состава CS2H3 при 300—400°С, а также из СаО и кремнекислоты с отношением CaO/Si02 при 220°С за 112 суток. Может быть получен обработкой гиролита при 210—265°С и давлении 137,2 МПа, Встречается^ природе в виде спутанно-волокнистых масс.

8Ca0-3Si02-3H20 — фаза X (М=682,93; состав, %: СаО 65,69;

Образует слабо развитые кристаллы с косым погасанием около 18° и отрицательным удлинением; положительный; ng= 1,636, пр =

= 1,630, 2 V — очень мал.

9 C a 0 -6 S i0 2- Н20 — фаза Z (М = 883,24; состав, %: СаО 57,14; Si02 40,82; Н20 2,04; Са 40,84; Si 19,08; Н 0,23; О 39,85). Соедине­ ние, трудно отличимое от ранкинита. Параметры решетки: а=5,07, £>=1 1 ,3, с= 23 А.

Дифракционная характеристика: