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Aluminate Tricalcium

Aluminate Tricalcium (3CaO.Al₂O₃) é o mais básico do aluminates do cálcio. Não ocorre na natureza, mas é uma fase mineral importante dentro Cimento de Portland.

Propriedades

O aluminate tricalcium puro é dado forma quando as proporções apropriadas do óxido de cálcio fino-dividido e do óxido de alumínio são aquecidas junto acima de 1300°C. O mineral é cúbico, com dimensão 1.5263 nanômetro da pilha da unidade^[1] e tem a densidade 3064 kg.m^-3. Derrete com decomposition em 1542°C.

No cimento de Portland clinker, o aluminate tricalcium ocorre como “uma fase intersticial”, cristalizando-se do derretimento. Sua presença no clinker é unicamente devido à necessidade obter o líquido no kiln peak que processa a temperatura (1400-1450°C), facilitando a formação das fases desejadas do silicato. Aparte deste benefício, seus efeitos em propriedades do cimento são na maior parte indesejáveis. Dá forma a uma fase contínua impure da solução, com os 15-20% dos átomos do alumínio substituídos pelo silicone e pelo ferro, e com quantidades variáveis de átomos alcalinos que substituem o cálcio, dependendo em cima da disponibilidade de óxidos do alcalóide no derretimento. O formulário impure tem pelo menos quatro polymorphs:

As composições químicas típicas são:

Efeito em propriedades do cimento

De acordo com seu basicity elevado, o aluminate tricalcium reage o mais fortemente com água de todos os aluminates do cálcio, e é também o mais reactive das fases do clinker de Portland. Seu hydration às fases do formulário CA₂AlO₃(OH) .nH₂O conduz ao fenômeno do “flash ajustado” (jogo instantâneo), e uma quantidade grande de calor é gerada. Para evitar este, o Portland-tipo cimentos inclui uma adição pequena do sulfate de cálcio (tipicamente 4-8%). Os íons do Sulfate na solução conduzem à formação de uma camada insoluble do ettringite (3CaO.Al₂O₃.3CaSO₄.32H₂O) sobre a superfície dos cristais do aluminate, passivating os. O aluminate reage então lentamente para dar forma à fase 3CaO.Al do AFm₂O₃.CaSO₄.12H₂O. Estes hydrates contribuem pouco ao desenvolvimento da força.

O aluminate Tricalcium é associado com os três efeitos importantes que podem reduzir a durabilidade do concreto:

• aqueça a liberação, que pode causar o superaquecimento espontâneo em massas grandes do concreto. Onde necessário, os níveis tricalcium do aluminate são reduzidos para controlar este efeito.
• ataque do sulfate, em que as soluções do sulfate a que o concreto é exposto reagem com a fase do AFm ao ettringite do formulário. Esta reação é expansive, e pode disrupt o concreto maduro. Onde o concreto deve ser colocado no contato com, por exemplo, águas à terra sulfate-laden, qualquer um um cimento “sulfate-resistindo” (com níveis baixos do aluminate tricalcium) é usado, ou slag é adicionado ao cimento ou à mistura concreta. O slag contribui o alumínio suficiente para suprimir a formação do ettringite.
• formação atrasada do ettringite, onde o concreto é curado em temperaturas acima da temperatura do decomposition do ettringite (sobre 65°C). Em refrigerar, a formação expansive do ettringite ocorre.

Porque são ainda mais básicos, os polymorphs alcalóide-carregados são correspondingly mais reactive. As quantidades apreciáveis (>1%) no cimento fazem controle ajustado difícil, e o cimento torna-se excessivamente hygroscopic. O flowability do pó do cimento é reduzido, e ar-ajustado protuberâncias tende a dar forma. Retiram a água do gypsum no armazenamento do cimento, conduzindo ao jogo falso. Para esta razão, sua formação é wherever possível evitado. É mais energètica favorável para que o sodium e o potassium dê forma a sulfates e a cloretos no kiln, mas se o íon insuficiente do sulfate estiver atual, todos os alcalóides em excesso congregate na fase do aluminate. A alimentação e o combustível no sistema do kiln são controlados preferivelmente quimicamente para manter o sulfate e os alcalóides no contrapeso. Entretanto, este stoichiometry é mantido somente se houver oxigênio em excesso substancial na atmosfera do kiln: se “reduzir circunstâncias” se ajustar dentro, o enxôfre é perdido então como ASSIM₂, e começo reactive dos aluminates ao formulário. Isto é monitorado prontamente seguindo o nível do sulfate do clinker em uma base de hora-à-hora.

Referências

1. ^ Alfaiate de H F W, Chemistry do cimento, Imprensa académico, 1990, ISBN 0-12-683900-X, pp 23