Гидрат силиката кальция (или CSH ) является основным продуктом гидратации портландцемента и в первую очередь отвечает за прочность материалов на основе цемента.
Подготовка
Гидрат силиката кальция (также обозначенный как CSH) является результатом реакции между силикатными фазами портландцемента и воды. Эта реакция обычно выражается как:
Стехиометрии из CSH в цементной пасты является переменной и состояние химически и физически связанной воды в его структуре не является прозрачным, поэтому «-» используется между C, S, и H. [1]
Синтетический CSH может быть получен реакцией CaO и SiO 2 в воде или методом двойного осаждения с использованием различных солей. Эти методы обеспечивают гибкость производства CSH при определенных соотношениях C / S (Ca / Si или CaO / SiO 2 ). CSH из цементных фаз также можно обработать раствором нитрата аммония , чтобы вызвать выщелачивание кальция и, таким образом, достичь заданного отношения C / S.
Характеристики
CSH представляет собой наноразмерный материал [2] [3] с некоторой степенью кристалличности, наблюдаемой методами дифракции рентгеновских лучей . [4] Основная атомная структура CSH похожа на природный минерал тоберморит . [5] Он имеет слоистую геометрию с листовой структурой силиката кальция, разделенной межслоевым пространством. Силикаты в CSH существуют в виде димеров, пентамеров и звеньев цепи 3n-1 [6] [7] (где n - целое число больше 0), и обнаружено, что ионы кальция соединяют эти цепи, образуя трехмерную наноструктуру, как это наблюдается динамическим методом. Ядерная поляризация с усилением поверхностного ядерного магнитного резонанса . [8] Точная природа прослойки остается неизвестной. Одна из самых больших трудностей при описании CSH связана с его переменной стехиометрией.
Микрофотографии СЭМ CSH не показывают какой-либо конкретной кристаллической формы. Обычно они проявляются в виде фольги или фольги, ориентированной на иглу.
Синтетический CSH можно разделить на две категории при соотношении Ca / Si около 1,1. Есть несколько указаний на то, что химические, физические и механические характеристики CSH заметно различаются между этими двумя категориями. [9] [10]
Смотрите также
- Другие минералы CSH:
- Афвиллит
- Гиролит (редкий минерал из гидротермальных изменений или продукт старения щелочно-кремнеземной реакции.
- Jennite
- Таумазит
- Тоберморит
- Другие минералы гидрата силиката кальция и алюминия (CASH):
- Механизмы образования фаз CSH:
Рекомендации
- ^ "Гидратация портландцемента" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) на 15 февраля 2017 года . Проверено 21 февраля 2013 .
- ^ Аллен, Эндрю Дж .; Томас, Джеффри Дж .; Дженнингс, Хэмлин М. (25 марта 2007 г.). «Состав и плотность наноразмерного силикат-гидрата кальция в цементе». Материалы природы . 6 (4): 311–316. Bibcode : 2007NatMa ... 6..311A . DOI : 10.1038 / nmat1871 . PMID 17384634 .
- ^ Андалиби, М. Реза; Кумар, Абхишек; Шринивасан, Бхуванеш; Боуэн, Пол; Скривенер, Карен; Людвиг, Кристиан; Тестино, Андреа (2018). «О мезомасштабном механизме синтетического осаждения силикат-гидрат кальция: подход к моделированию баланса населения». Журнал Материалы ХИМИИ . 6 (2): 363–373. DOI : 10.1039 / C7TA08784E . ISSN 2050-7488 . S2CID 103781671 .
- ^ Реноден, Гийом; Руси, Юлия; Леру, Фабрис; Фризон, Фабьен; Кауди-Кум, Селин (декабрь 2009 г.). «Структурная характеристика образцов C – S – H и C – A – S – H - Часть I: Дальний порядок, исследованный анализом Ритвельда». Журнал химии твердого тела . 182 (12): 3312–3319. Bibcode : 2009JSSCh.182.3312R . DOI : 10.1016 / j.jssc.2009.09.026 .
- ^ Тейлор, Гарри FW (июнь 1986). «Предлагаемая структура геля гидрата силиката кальция». Журнал Американского керамического общества . 69 (6): 464–467. DOI : 10.1111 / j.1151-2916.1986.tb07446.x .
- ^ Конг, Сяньдун; Киркпатрик, Р. Джеймс (апрель 1996 г.). «Исследование структуры некоторых кристаллических гидратов силиката кальция с помощью ЯМР 29Si и 17O». Современные материалы на цементной основе . 3 (3–4): 133–143. DOI : 10.1016 / S1065-7355 (96) 90045-0 .
- ^ Brunet, F .; Bertani, Ph .; Charpentier, Th .; Nonat, A .; Вирлет, Дж. (Октябрь 2004 г.). "Применение гомоядерной корреляции Si и гетероядерного ЯМР H− Si для структурных исследований гидратов силиката кальция". Журнал физической химии B . 108 (40): 15494–15502. DOI : 10.1021 / jp031174g .
- ^ Кумар, Абхишек; Уолдер, Бреннан Дж .; Кунхи Мохамед, Аслам; Хофштеттер, Альберт; Шринивасан, Бхуванеш; Россини, Аарон Дж .; Скривенер, Карен; Эмсли, Линдон; Боуэн, Пол (7 июля 2017 г.). "Структура атомного уровня цементного гидрата силиката кальция" . Журнал физической химии C . 121 (32): 17188–17196. DOI : 10.1021 / acs.jpcc.7b02439 .
- ^ http://www.mdpi.com/1996-1944/3/2/918/pdf
- ^ «Возможное применение нанотехнологий на цементных материалах» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 17 февраля 2012 года . Проверено 21 февраля 2013 .