 |  |
|
Aluminatii de calciu
Aluminatii de calciu, in sistemul CaO-A12O3 se cunosc urmatorii compusi: 3CaO∙Al2O3; 5CaO∙3Al2O3(12CaO∙7Al2O3); CaO∙Al2O3; 3CaO∙5Al2O3; CaO∙2Al2O3; CaO∙6Al2O3.
Jenike[32] a aratat ca primul compus care apare in acest sistem, in timpul calcinarii, este CaO∙Al2O3. Aceasta constatare a fost subliniata si de alti cercetatori[33]. Interactiunea dintre CaO (sau CaCO3 direct) si A12O3 incepe chiar de la 600 0C. La 1.000 0C ea se desfasoara cu viteza insemnata. Daca in sistem exista un exces de oxid de calciu, atunci, din CaO∙Al2O3 rezulta, la inceput, 5CaO∙3Al2O3(12CaO∙7A12O3) si apoi 3CaO∙Al2O3. Trialuminatul pentacalcic se formeaza mai intens la temperaturi de peste 1.350 0C ca si aluminatul tricalcic.
Daca in amestecul oxidic se afla exces de alumina, din CaO∙A12O3, la temperaturi mai ridicate, se formeaza 3CaO∙5Al2O3, iar mai apoi (la aproximativ 1.400 0C) CaO∙2Al2O3.
In conditiile compozitiei materiei prime din care se obtine varul hidraulic, calcinand la temperaturi de cel mult 1.2000C, trebuie sa apara in produsul finit doar CaO∙A12O3 .In prezenta oxidului de calciu intarirea aluminatului monocalcic este accelerata.
Sistemul CaO-A12O3 se caracterizeaza prin existenta unui numar mare de componenti, ceea ce-i imprima un caracter complex, in acest sistem, a carui diagrama este reprezentata in fig. I.14. [24,25], se cunosc cinci compusi: aluminatul tricalcic (C3A); trialuminatul pentacalcic (C5A3 sau C12A7); aluminatul monocalcic (CA); dialuminatul monocalcic (CA2) si hexaaluminatul monocalcic (CA6); ultimul compus, ca si aluminatul tricalcic se topeste incongruent, in legatura cu caracterul topirii CA si CA2 exista informatii contradictorii, in sistemul la care ne referim sunt sase campuri de cristalizare ; cea mai mare importanta pentru chimia cimentului portland o are campul II, unde apar aluminatul tricalcic si compusul C12A7 (C5A3)
|
|
RTFFHYGGFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
HHHHH130FF0
Fig. I.14. Sistemul CaO―Al2O3
Termodinamica reactiilor chimice in sistemul CaO-Al2O3
Sistemul CaO-Al2O3 se caracterizeaza prin existenta unui numar relativ mare de componenti; se cunosc 5 compusi: aluminatul tricalcic 3CaO∙Al2O3, trialuminatul pentacalcic CaO∙3Al2O3 CaO∙7 A12O3), aluminatul monocalcic CaO∙Al2O3, dialuminatul monocalcic CaO∙2 A12O3 si hexaaluminatul monocalcic (CaO∙6Al2O3); ultimul compus si aluminatul tricalcic se topesc incongruent exista informatii contradictorii in legatura cu caracterul topirii CaO∙ A12O3 si CaO∙2Al2O3.
Reactiile de baza in formarea celor cinci aluminati sunt :
3CaO + A12O3 → 3CaO ∙A12O3 (I.1)
12CaO + 7A12O3 → 12CaO ∙7A12O3 (I.2)
CaO + A12O3 → CaO ∙A12O3 (I.3)
CaO + 2A12O3 → CaO ∙2A12O3 (I.4)
CaO + 6A12O3 → CaO ∙6A12O3 (I.5)
In calculele termodinamice este necesar sa se ia in consideratie transformarea polimorfa:
γ-A12O3 →α-A12O3
Aceasta transformare este monotropa. Ca urmare, la toate temperaturile γ-A12O3 reprezinta o forma instabila; viteza sa de transformare s-a considerat importanta, pentru ca acest proces sa fie avut in vedere in analiza termodinamica, la temperaturi de peste l.500° K [34] Folosind relatii de tip ΔZ°=f(T) pentru calculele termodinamice referitoare la reactiile (I.1), (I.4) in sisteme avand CaO/A12O3 =3; 12/7, l si 1/2, se obtin rezultatele prezentate in fig.2.5 Se constata ca, din punct de vedere termodinamic, toti aluminatii de calciu examinati se pot forma prin reactii in faza solida.
In cazul formarii aluminatilor de calciu din CaCO3 si A12O3 se obtin pentru ΔZ°=f(T) reprezentarile din fig. I.15[34] O analiza a diagramei arata ca, in aceste conditii, CaO∙2A12O3 incepe sa se formeze, din amestecuri stoechiometrice de reactanti, de la 450°K, CaO∙A12O3 la 700°K, C12A7 la 825 0K,iar C3A la 950 0K.
500 700 900 1100 T0K
Fig.I.15Reprezentarea grafica a functiilor ΔZ°=f(T) Fig. I.16 Reprezentarea grafica a functiilor ΔZ°=f(T)
pentru reactiile de formare a aluminatilor de calciu pentru reactiile de formare a aluminatilor de calciu
din CaO si A12O3 in proportii stoichiometrice din CaCO3 si A12O3 in proportii stoichiometrice.
Reprezentand ΔZ° in functie de temperatura pentru cei patru compusi considerati in sisteme caracterizate prin rapoarte CaO/A12O3 egale cu 3:1,12:7, 1:1, 1:2 se obtin diagramele din fig.I.16. Se constata ca in cazul unui raport initial CaO:A12O3=3:1 si 12:7, cel mai probabil sa se formeze, din punct de vedere termodinamic, este 12CaO∙7A12O3; in primul caz curbele ΔZ°=f(T) pentru 3CaO∙Al2O3 si 12CaO∙7A12O3 aproape ca se suprapun . Pentru un raport CaO:Al2O3 = 1 in cea mai mare parte a domeniului de temperatura cercetat, cel mai stabil dintre aluminati este CaO∙Al2O3 la peste l.6000K, 12CaO∙7A12O3 devine insa mai stabil decat aluminatul monocalcic. In amestecul initial caracterizat prin CaO:Al2O3 se remarca stabilitatea mai ridicata a CaO∙2A12O3. Indiferent de compozitia amestecului oxidic initial si deci de aluminatul de calciu cel mai stabil din sistemul considerat, primul compus de interactie dintre CaO si A12O3 este, dupa unii autori[35], aluminatul monocalcic (acest fapt nu este unanim acceptat).
Fig. I.17. Reprezentarea grafica a functiilor ΔZ°=f(T) in cazul reactiilor de formare a aluminatilor de calciu din CaO si A12O3 pentru diferite rapoarte CaO:A12O3
a - CaO/ A12O3 =3 ; b - CaO/ A12O3 = 12/7 ; c - CaO/ A12O3 = 1 ; d - CaO/ A12O3 = 1/2.
Hidratarea aluminatilor
Aluminatul principal care se intalneste in clincherele de ciment portland este 3CaO A12O3 Intr-o cantitate mai mica se afla si 5CaO∙3 A12O3 (12CaO∙7 A12O3
Procesele de hidratare a acestor aluminati prezinta o serie de particulariitati care au o influenta deosebita asupra intaririi cimentului portland.
Desi sistemul CaO-Al2O3-H2O a fost studiat de multi autori, totusi exista multe aspecte care nu sunt inca lamurite, fapt care impieteaza si asupra formarii unei imagini exacte a procesului de hidratare a aluminatilor din cimentul portland.
Dupa unii autori[5] se considera ca in conditii normale de temperatura, initial, prin hidratarea C3A se formeaza un hidroaluminat tricalcic cu 8 sau mai multe molecule de apa, cristalizat in forma de placi hexagonale, care este nestabil si, ca atare, cu timpul se transforma si trece intr-o forma mai stabila, in literatura s-a vorbit mult despre un compus de forma 3CaO A12O3∙ (18 . . . 21)H2O, cat si de 3CaO A12O3∙(1012) H2O.
Compusul 3CaO A12O3∙ (18 . . . 21)H2O a fost obtinut de Travers si colab., din solutie de aluminat de potasiu, azotat de calciu si hidroxid de calciu. Prin uscare sub P2O5, acest compus deshidrateaza pana la 9 molecule de apa, iar prin incalzire, la 105 0C ajunge pana la un continut de 6 molecule de apa.
De asemenea, pe baza datelor existente, se poate spune ca 3CaO A12O3∙(1012) H2O nu exista. Toropov[1] arata ca, de fapt, acest compus nu este altceva decat un amestec eterogen, echimolecular, de 4CaO∙Al2O3∙13H2O si 2CaO∙Al2O3∙8H2O. Acelasi lucru il arata si alti autori[36]. Faza de compozitie generala 3CaO A12O3∙(1012) H2O. prin uscare sub var pierde apa, ajungand pana la un continut de 8H2O (in conditii normale de temperatura). Aceasta faza este nestabila si trece, la temperaturi peste 25°C, in 3CaO∙Al2O3∙6H2O, care cristalizeaza. in sistemul cubic. Brandemborger[37] a propus pentru hidroaluminatii de calciu o formula mai generala de tipul mCa(OH)2∙nAl(OH)3∙pH2O, unde apa este slab legata.
Acest document nu se poate descarca
| E posibil sa te intereseze alte documente despre: |
| Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate QReferat.com | Folositi documentele afisate ca sursa de inspiratie. Va recomandam sa nu copiati textul, ci sa compuneti propriul document pe baza informatiilor de pe site. { Home } { Contact } { Termeni si conditii } |
Documente similare:
|
Cauta document |
