알루민산트리칼슘
Tricalcium aluminate |
| 이름 | |
|---|---|
| 기타 이름 알루민산염, CA3 | |
| 식별자 | |
3D 모델(JSmol) | |
| ECHA 정보 카드 | 100.031.744 |
| EC 번호 |
|
PubChem CID | |
CompTox 대시보드 (EPA ) | |
| |
| |
| 특성. | |
| CaAlO326 또는 3CaO·AlO23 | |
| 몰 질량 | 270.150 g/140 |
| 밀도 | 3.064 g/cm3 |
| 녹는점 | 1,542 °C (2,808 °F, 1,815 K) (분해) |
| 위험 요소 | |
| GHS 라벨링: | |
 | |
| 경고 | |
| H319 | |
| P264, P280, P305+P351+P338, P313 | |
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다. | |
알루민산트리칼슘 CaAlO는326 칼슘 알루미늄산염 중 가장 기본적인 산화물의 비율을 강조하기 위해 종종 3CaO/AlO로23 공식화됩니다.자연에서는 발생하지 않지만 포틀랜드 시멘트의 중요한 광물상입니다.
특성.
순수 알루민산삼칼슘은 미세하게 분할된 산화칼슘과 산화알루미늄의 적절한 비율이 1300°C 이상에서 함께 가열될 때 형성된다.순수한 형태는 단위 셀 치수가 1.5263[1] nm이고 밀도가 3064 kg·m이다−3.1542°C에서 분해하여 녹습니다.단위 세포는 8개의 고리형61818− AlO 음이온을 포함하며, 이는 6개의 모서리가 AlO [2]사면체를 공유하는4 것으로 간주될 수 있다.순수 액체 삼칼슘 알루민산염의 구조는 대부분 무한4 네트워크 내의 AlO 사면체를 포함하고 있으며, 조성물에서 예상했던 것보다 약간 높은 농도의 가교 옥시겐과 약 10%의 비연결4 AlO 모노머와 AlO27 [3]이합체를 가지고 있다.
포틀랜드 시멘트 클링커에서 알루민산삼칼슘은 "간격상"으로 발생하며, 용해에서 결정화됩니다.클링커가 클링커에 존재하는 것은 오로지 최고 킬른 가공 온도(1400–1450°C)에서 액체를 구해야 하기 때문에 원하는 규산염 단계를 쉽게 형성할 수 있습니다.이러한 이점과는 별도로 시멘트 특성에 미치는 영향은 대부분 바람직하지 않다.알루미늄 원자의 15-20%가 실리콘과 철로 대체되고, 용융액에서 알칼리 산화물의 가용성에 따라 다양한 양의 알칼리 금속 원자가 칼슘으로 대체되는 불순물 고체 용액 단계를 형성합니다.불순물 형태에는 적어도 4개의 다형이 있습니다.
| 알칼리 % m/m | 지정 | 크리스탈 |
|---|---|---|
| 0–1.0 | CI. | 큐빅 |
| 1.0-2.4 | CII. | 큐빅 |
| 3.7-4.6 | O | 정형외과 |
| 4.6-5.7 | M | 단사정계 |
대표적인 화학조성물은 다음과 같습니다.
| 산화물 | 질량 % 세제곱 | 질량 % 오르토롬바 |
|---|---|---|
| SiO2 | 3.7 | 4.3 |
| 알로23 | 31.3 | 28.9 |
| Fe2O3 | 5.1 | 6.6 |
| 카오 | 56.6 | 53.9 |
| MgO | 1.4 | 1.2 |
| Na2O | 1.0 | 0.6 |
| K2O | 0.7 | 4.0 |
| TiO2 | 0.2 | 0.5 |
시멘트 특성에 미치는 영향
알루민산칼슘은 높은 염기성을 유지하며 모든 알루미늄산칼슘 중 물과 가장 강하게 반응하며 포틀랜드 클링커 단계 중 가장 반응성이 높습니다.CaAlO23(OH) · n2 HO 형태의 상으로 수화하면 "flash set"(즉각 세트) 현상이 일어나 대량의 열이 발생합니다.이를 방지하기 위해 Portland형 시멘트는 황산칼슘(일반적으로 4-8%)을 약간 첨가합니다.용액 중 황산 이온은 알루민산염 결정 표면에 에트링가이트(3CaO·AlO23·3CaSO4·32HO2) 불용성층을 형성하여 부동화시킨다.알루민산염은 천천히 반응하여 AFm 단계 3CaO • AlO23 • CaSO4 · 122 HO를 형성합니다. 이러한 하이드레이트는 강도 발달에 거의 기여하지 않습니다.
알루민산삼칼슘은 콘크리트의 내구성을 떨어뜨릴 수 있는 세 가지 중요한 효과와 관련이 있습니다.
- 대량의 콘크리트 덩어리에서 자연 과열을 일으킬 수 있는 열 방출.필요에 따라 알루민산삼칼슘 수치를 낮춰 이 효과를 제어한다.
- 황산염 공격: 콘크리트가 노출되는 황산염 용액이 AFM 상과 반응하여 에트링가이트를 형성합니다.이 반응은 광범위하며 성숙한 콘크리트를 교란시킬 수 있습니다.예를 들어, 콘크리트를 황산염이 함유된 지하수와 접촉시키는 경우, "황산 내성" 시멘트(알루민산 삼칼슘 함량이 낮은)를 사용하거나 시멘트 또는 콘크리트 혼합물에 슬래그를 첨가한다.슬래그는 에트링가이트의 형성을 억제하기에 충분한 알루미늄을 제공합니다.
- 에트링가이트의 분해 온도(약 65°C) 이상의 온도에서 콘크리트가 경화되는 지연 에트링가이트 형성.냉각 시에는 확장 에트링사이트 형성이 이루어집니다.
알칼리성 다형체는 더욱 염기성이 높기 때문에 그에 따라 반응성이 더 높습니다.시멘트에 현저한 양(1%)이 있으면 세트 제어가 어려워져 시멘트가 과도하게 흡습된다.시멘트 분말의 유동성이 저하되어 공기로 굳은 덩어리가 형성되는 경향이 있습니다.그들은 시멘트를 저장할 때 석고에서 물을 빼서 가짜 세트를 만든다.이러한 이유로, 그들의 형성은 가능한 한 피한다.나트륨과 칼륨이 가마에서 황산염과 염화물을 형성하는 것이 에너지적으로 유리하지만 황산염 이온이 부족하면 알루민산염기에 잉여 알칼리가 모인다.킬른 시스템의 공급과 연료는 황산염과 알칼리의 균형을 유지하기 위해 화학적으로 제어되는 것이 좋습니다.그러나 이 화학량법은 가마 대기에 상당한 잉여 산소가 있는 경우에만 유지됩니다. 즉, "환원 조건"이 설정되면 황이 SO로2 손실되고 반응성 알루미늄산염이 형성되기 시작합니다.이는 클링커 황산염 레벨을 1시간 단위로 추적하여 쉽게 모니터링할 수 있습니다.
수화 단계
물은 알루민산삼칼슘과 즉시 반응한다.잔류 습도와 석고첨가물의 탈수로 인해 시멘트 클링커 연삭 중에 이미 수화 작용이 시작될 수 있습니다.물과의 초기 접촉은 알루민산염 고리 위의 단일 결합 산소 원자의 양성자화를 유발하고 [4]수산화칼슘의 형성을 유도한다.수화 반응의 순서의 다음 단계는 생성된 수산화 이온을 물과 결합하여 고리 구조를 완전히 가수 분해하는 강한 핵 친위체로 포함합니다.
레퍼런스
- ^ H F W Taylor, 시멘트 화학, 학술 출판사, 1990, ISBN0-12-683900-X, 페이지 23
- ^ P. 몬달과 J. W. 제프리, 알루민산삼칼슘의 결정구조, CaAlO326, 액타 크리스탈로그르(1975).B31, 689-697, doi: 10.1107/S0567740875003639
- ^ Drewitt, James W. E.; et al. (2017). "Structure of liquid tricalcium aluminate". Physical Review B. 95 (6): 064203. Bibcode:2017PhRvB..95f4203D. doi:10.1103/PhysRevB.95.064203. hdl:1983/2dd23037-2924-4b98-a6a1-69c2393cb7f1. Retrieved 2018-07-12.
- ^ R. K. Mishra, L. Fernandes-Carrasco, R. J. Flatt, H. Heinz, 원자 분해능의 표면 특성, 초기 수화 및 유기 수정 계면 특성 파악을 위한 힘 장(2014년)43, 10602–10616, doi:10.1039/C4DT00438H
