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Trikalzium- Aluminat

Trikalzium- Aluminat (3CaO.Al₂O₃) ist das grundlegendste von Kalziumaluminate. Es tritt nicht in der Natur auf, aber ist eine wichtige Mineralphase innen Portland Kleber.

Eigenschaften

Reines Trikalzium- Aluminat wird gebildet, wenn die passenden Anteile fein-geteiltem Kalziumoxid und Aluminiumoxyd zusammen über 1300°C. geheizt werden. Das Mineral ist, mit Maßeinheit Zelle Maß 1.5263 Nanometer Kubik^[1] und hat Dichte 3064 kg.m^-3. Es schmilzt mit Aufspaltung an 1542°C.

Im Portland Kleber Klinker, tritt Trikalzium- Aluminat als „zwischenräumliche Phase“ auf und kristallisiert von der Schmelze. Seine Anwesenheit im Klinker liegt an der Notwendigkeit, Flüssigkeit am Höchstbrennofen zu erreichen nur, der die Temperatur (1400-1450°C) verarbeitet und erleichtert die Anordnung der gewünschten Kieselsäureverbindungphasen. Abgesehen von diesem Nutzen sind seine Effekte auf Klebereigenschaften meistens nicht wünschenswert. Es bildet eine unreine feste Lösung Phase, mit 15-20% der Aluminiumatome, die durch Silikon und Eisen ersetzt werden, und mit variablen Mengen der Alkalimetallatome, die Kalzium ersetzen und hängt nach der Verwendbarkeit der Alkalioxide in der Schmelze ab. Die unreine Form hat mindestens vier polymorphe Körper:

Typischer chemischer Aufbau ist:

Effekt auf Klebereigenschaften

In Uebereinstimmung mit seiner hohen Baseität reagiert Trikalzium- Aluminat am stärksten mit Wasser aller Kalziumaluminate, und es ist- auch der Portland Klinkerphasen das reagierendste. Seine Hydratation zu den Phasen der Form CA₂AlO₃(OH-) .nH₂O führt zu das Phänomen „des eingestellten Blitzes“ (blitzschneller Satz), und eine große Menge Hitze wird erzeugt. Um dieses zu vermeiden, schließen Portland-Art Kleber eine kleine Hinzufügung des Kalziumsulfats ein (gewöhnlich 4-8%). Sulfationen führen in gelöster Form zu die Anordnung einer unlöslichen Schicht Ettringits (3CaO.Al₂O₃.3CaSO₄.32H₂O) über der Oberfläche der Aluminatkristalle, sie passivierend. Das Aluminat reagiert dann langsam, um die Flughandbuch Phase 3CaO.Al zu bilden₂O₃.CaSO₄.12H₂O. Diese Hydrate tragen wenig zur Stärke Entwicklung bei.

Trikalzium- Aluminat ist mit drei wichtigen Effekten verbunden, die die Haltbarkeit des Betons verringern können:

• heizen Sie Freigabe, die die spontane überhitzung in den großen Massen des Betons verursachen kann. Wo notwendig, werden Trikalzium- Aluminatniveaus verringert, um diesen Effekt zu steuern.
• Sulfatangriff, in dem Sulfatlösungen, denen der Beton ausgesetzt wird, mit der Flughandbuch Phase zum Formettringit reagieren. Diese Reaktion ist ausdehnend und kann fälligen Beton stören. Beton in Verbindung mit wo gesetzt werden soll z.B. Sulfat-beladene Grundwasser, wird irgendein ein „Sulfat-widerstehender“ Kleber (mit niedrigen Niveaus des Trikalzium- Aluminats) verwendet oder Schlacke wird dem Kleber oder der Betonmischung hinzugefügt. Die Schlacke trägt genügendes Aluminium bei, um Anordnung des Ettringits zu unterdrücken.
• verzögerte Ettringitanordnung, in der Beton bei den Temperaturen über der Aufspaltungtemperatur des Ettringits kuriert wird (über 65°C). Auf Abkühlen findet ausdehnende Ettringitanordnung statt.

Weil sie sogar grundlegend sind, sind die Alkali-geladenen polymorphen Körper entsprechend reagierender. Beträchtliche Mengen (>1%) im Kleber bilden gesetzte Steuerung schwierig, und der Kleber wird übermäßig hygroskopisch. Die Kleberpuderfließfähigkeit wird verringert und Klumpen neigen sich zu bilden Luft-einstellte. Sie nehmen Wasser vom Gips auf der Ablage des Klebers zurück und führen zu falschen Satz. Aus diesem Grund wird ihre Anordnung wo möglich vermieden. Es ist energischer vorteilhaft, damit Natrium und Kalium Sulfate und Chlorverbindungen in bildet Brennofen, aber, wenn unzulängliches Sulfation anwesend ist, versammeln sich alle überschüssigen Alkalien in der Aluminatphase. Die Zufuhr und der Kraftstoff im Brennofensystem werden vorzugsweise chemisch gesteuert, um das Sulfat und die Alkalien in der Balance zu halten. Jedoch wird diese Stöchiometrie nur beibehalten, wenn es erheblichen überschüssigen Sauerstoff in der Brennofenatmosphäre gibt: wenn „das Verringern von Bedingungen“ innen einstellte, dann ist Schwefel als SO verloren₂und reagierender Aluminatanfang zur Form. Dieses wird bereitwillig überwacht, indem man das Klinkersulfatniveau auf einer Stunde-zustunde Grundlage aufspürt.

Hinweise

1. ^ H F W Taylor, Kleber-Chemie, Akademische Presse, 1990, ISBN 0-12-683900-X, pp. 23