Цемент формула по химии

Обозначение химика цемента — Cement chemist notation

Обозначение химика цемента (CCN) был разработан для упрощения формулы цемент химики используют ежедневно. Это сокращенный способ написания химическая формула из оксиды из кальций, кремний, и различные металлы.

1 Сокращения оксидов
2 Превращение гидроксидов в оксид и свободную воду

3 Основные фазы в портландцементе до и после гидратации

3.1 Клинкер и негидратированный портландцемент
3.2 Гидратированная цементная паста

Сокращения оксидов

Основные оксиды, присутствующие в цементе (или в стекле и керамике), сокращенно обозначены следующим образом:

CCN	Фактическая формула	Имя
C	CaO	Оксид кальция, или же Лайм
S	SiO₂	Диоксид кремния, или же кремнезем
А	Al₂О₃	Оксид алюминия, или же глинозем
F	Fe₂О₃	Оксид железа, или же ржавчина
Т	TiO₂	Оксид титана, или диоксид титана
M	MgO	Оксид магния, или же периклаз
K	K₂О	Оксид калия
N	Na₂О	Оксид натрия
ЧАС	ЧАС₂О	Вода
C	CO₂	Углекислый газ
S	ТАК₃	Триоксид серы
п	п₂О₅	Полупентоксид фосфора

Превращение гидроксидов в оксид и свободную воду

Для расчета баланса массы гидроксиды, присутствующие в гидратированных фазах, обнаруживаются в затвердевшем цементном тесте, например, в портландит, Са (ОН)₂, необходимо сначала превратить в оксид и воду.

Чтобы лучше понять процесс превращения гидроксид-анионов в оксид и воду, необходимо рассмотреть автопротолиз гидроксил анионы; это подразумевает протон обмен между двумя ОН − как в классическом кислотно-основная реакция:

ОЙ − кислота 1 + ОЙ − база 2 → О 2− база 1 + ЧАС₂О кислота 2

2 ОН − → O 2− + H₂О

За портландит это дает, таким образом, следующий баланс масс:

Таким образом, портландит можно записать как CaO · H₂O или CH.

Основные фазы в портландцементе до и после гидратации

Эти оксиды используются для создания более сложных соединения. Основные кристаллические фазы, описанные ниже, относятся соответственно к составу:

Клинкер и негидратированный портландцемент;
Затвердевшие цементные пасты, полученные после гидратации и схватывания цемента.

Клинкер и негидратированный портландцемент

Четыре основных этапа присутствуют в клинкер и в негидратированном Портленде цемент.
Они образуются при высокой температуре (1450 ° C) в цементная печь и следующие:

CCN	Фактическая формула	Имя	Минеральная фаза
C₃S	3 CaO · SiO₂	Силикат трикальция	Алит
C₂S	2 CaO · SiO₂	Дикальций силикат	Белите
C₃А	3 CaO · Al₂О₃	Трикальций алюминат	Алюминат или Целит
C₄AF	4 CaO · Al₂О₃ · Fe₂О₃	Тетракальций алюмоферрит	Феррит

Четыре соединения, обозначенные как C₃S, C₂S, C₃А и С₄AF известны как основные кристаллические фазы портландцемента. Фазовый состав конкретного цемента может быть определен количественно с помощью сложного набора расчетов, известных как Формула Бога.

Гидратированная цементная паста

Гидратация продукты, образованные в затвердевших цементных пастах (также известных как HCP), более сложны, потому что многие из этих продуктов имеют почти одинаковую формулу, а некоторые представляют собой твердые растворы с перекрывающимися формулами. Ниже приведены некоторые примеры:

CCN	Фактическая формула	Название или минеральная фаза
CH	Са (ОН)₂ или CaO · H₂О	Гидроксид кальция
C-S-H	0,6–2,0 CaO · SiO₂ · 0,9–2,5 H₂O, с переменным составом в этом диапазоне, а также часто включающим частичное замещение Al на Si	Гидрат силиката кальция
C-A-H	Это даже сложнее, чем C-S-H	Гидрат алюмината кальция
AFt	C₆А S ₃ЧАС₃₂, иногда с заменой Al на Fe и / или CO 2− ₃ за ТАК 2− ₄	гидрат трисульфоалюмината кальция, или эттрингит
AFm	C₄А S ЧАС₁₂, часто с заменой Fe на Al и / или различными другими анионами, такими как OH − или же CO 2− ₃ за ТАК 2− ₄	Моносульфоалюминат кальция
C₃AH₆	3CaO · Al₂О₃ · 6 H₂О	Гидрогранат

Дефис в C-S-H указывает на фазу гидрата силиката кальция переменного состава, в то время как «CSH» указывает на фазу силиката кальция, CaH.₂SiO₄.

Использование в керамике, стекле и химии оксидов

Обозначение химика цемента не ограничивается применением цемента, но фактически является более общим обозначением химии оксидов, применимым к другим областям, чем химия цемента. Sensu stricto.

Например, в керамика приложений, каолинит формула также может быть записана в терминах оксидов, таким образом, соответствующая формула для каолинита,

Возможное использование CCN в минералогии

Хотя это и не очень развитая практика в минералогии, некоторые химические реакции с участием силикатов и оксидов в расплаве или в гидротермальных системах, а также процессы силикатного выветривания также могут быть успешно описаны с применением обозначений химиков цемента к силикатной минералогии.

Примером может служить формальное сравнение гидратация белита и форстерит серпентинизация оба связаны с гидратацией двух структурно подобных щелочноземельных силикатов, Ca₂SiO₄ и Mg₂SiO₄, соответственно.

Источник

Обозначение химика цемента

Обозначение химика цемента (CCN ) было разработано для упрощения формул цемент химики используют ежедневно. Это сокращенный способ записи химической формулы оксидов кальция, кремния и различных металлов.

Сокращения оксидов

Основные оксиды, присутствующие в цементе (или в стекле и керамике), сокращены следующим образом:

CCN	Фактическая формула	Название
C	CaO	Кальций оксид, или известь
S	SiO 2	диоксид кремния, или диоксид кремния
A	Al2O3	оксид алюминия, или оксид алюминия
F	Fe2O3	оксид железа, или ржавчина
T	TiO 2	диоксид титана, или диоксид титана
M	MgO	оксид магния, или периклаз
K	K2O	оксид калия
N	Na2O	оксид натрия ide
H	H2O	Вода
C	CO2	Двуокись углерода
S	SO3	Трехокись серы
P	P2O5	Полупентоксид фосфора

Конверсия гидроксидов в оксид и свободную воду

Для расчета баланса массы гидроксиды, присутствующие в гидратированные фазы, обнаруженные в затвердевшем цементном тесте, таком как портландит, Ca (OH) 2, сначала должны быть преобразованы в оксид и воду.

Чтобы лучше понять процесс превращения гидроксид-анионов в оксид и воду, необходимо рассмотреть автопротолиз гидроксил анионов; он подразумевает протонный обмен между двумя OH, как в классической кислотно-основной реакции :

OHacid 1 + OHbase 2 → Obase 1 + H 2 Oacid 2

Для портландита это дает, таким образом, следующий баланс масс:

Ca (OH) 2 → CaO + H 2O

Таким образом, портландит можно записать как CaO · H 2 O или CH.

Основные фазы портландцемента до и после гидратации

Эти оксиды используются для создания более сложных соединений. Основные кристаллические фазы, описанные ниже, связаны, соответственно, с составом:

клинкера и негидратированного портландцемента;
затвердевших цементных паст, полученных после гидратации и схватывания цемента.

Клинкер и не- гидратированный портландцемент

Четыре основных фазы присутствуют в клинкере и в негидратированном портландцементе цементе.. Они образуются при высокой температуре (1450 ° C) в цементной печи и имеют следующий вид:

CCN	Фактическая формула	Имя	Минеральная фаза
C3S	3 CaO · SiO 2	Силикат трикальция	Алит
C2S	2 CaO · SiO 2	Силикат дикальция	Белит
C3A	3 CaO · Al 2O3	Алюминат трикальция	Алюминат или целит
C4AF	4 CaO · Al 2O3· Fe 2O3	Тетракальциевый алюмоферрит	Феррит

Четыре соединения, обозначенные как C 3 S, C 2 S, C 3 A и C 4 AF известны как основные кристаллические фазы портландцемента. Фазовый состав конкретного цемента может быть определен количественно с помощью сложного набора расчетов, известного как.

Гидратированная цементная паста

Гидратация Продукты, образующиеся в затвердевших цементных пастах (также известные как HCP), более сложны, потому что многие из этих продуктов имеют почти одинаковую формулу, а некоторые являются твердыми растворами с перекрывающимися формулами. Некоторые примеры приведены ниже:

CCN	Фактическая формула	Название или минеральная фаза
CH	Ca (OH) 2 или CaO · H 2O	Кальций гидроксид
CSH	0,6–2,0 CaO · SiO 2 · 0,9–2,5 H 2 O, с переменным составом в этом диапазоне, часто также включающий частичное замещение Al для Si	гидрат силиката кальция
Это даже сложнее, чем CSH	гидрат алюмината кальция
C6AS3H32, иногда с заменой Fe на Al и / или CO. 3 на SO. 4	кальций гидрат трисульфоалюмината или эттрингит
AFm	C4ASH 12, часто с замещением Fe на Al и / или различными другими анионами, такими как OH или CO. 3вместо SO. 4	Моносульфоалюминат кальция
C3AH6	3CaO · Al 2O3· 6 H 2O	Гидрогранат

Дефисы в CSH указывают на фазу гидрата силиката кальция переменного состава, в то время как «CSH» указывает на фазу силиката кальция, CaH 2 SiO 4.

Использование в керамике, стекле и химии оксидов

Обозначения химика-цемента не ограничены для применения в цементе, но на самом деле представляет собой более общее обозначение химии оксидов, применимое к другим областям, чем химия цемента sensu stricto.

Например, в приложениях керамика формула каолинита также может быть записана в терминах оксидов, таким образом, соответствующая формула для каолинита,

Al2O3· 2 SiO 2 · 2 H 2O

Возможное использование CCN в минералогии

Хотя это не очень развитая практика в минералогии, некоторые химические реакции с участием силикатов и оксидов в расплаве или в гидротермальных системах, а также процессы силикатного выветривания также можно успешно описать, применяя обозначения химика-цемента к силикатной минералогии.

Примером может служить формальное сравнение гидратации белита и форстерита серпентинизации, касающееся гидратации двух структурно схожих земно-щелочных силикатов., Ca 2 SiO 4 и Mg 2 SiO 4 соответственно.

Отношение Ca / Si (C / S) и Mg / Si (M / S) уменьшается с 2 для реагентов силиката дикальция и димагния до 1,5 для гидратированных силикатных продуктов реакции гидратации. Другими словами, C-S-H или серпентин менее богаты Ca и Mg соответственно. Вот почему реакция приводит к устранению избытка портландита (Ca (OH) 2) и брусита (Mg (OH) 2), соответственно, из силикатной системы, что приводит к кристаллизации обоих гидроксидов в виде отдельных фаз.

Быстрая реакция гидратации белита в схватывании цемента формально является «химическим аналогом» медленной естественной гидратации форстерита ( магниевый конечный член оливина ), приводящий к образованию в природе серпентина и брусита. Однако кинетика гидратации плохо кристаллизованного искусственного белита намного быстрее, чем медленное превращение / выветривание хорошо кристаллизованного Mg- оливина в естественных условиях.

Это сравнение предполагает, что минералоги, вероятно, также могли бы извлечь выгоду из краткого формализма обозначений химиков цемента в своих работах.

См. Также

Гидратация белита в цементе (аналог гидратации форстерита)
Реакция гидратации форстерита (оливина) при серпентинизации

Ссылки

Locher, Friedrich W. ( 2006). Цемент: принципы производства и использования. Дюссельдорф, Германия: Verlag Bau + Technik GmbH. ISBN 3-7640-0420-7.

Mindess, S.; Янг, Дж. Ф. (1981). Бетон. Энглвуд, Нью-Джерси, США: Прентис-Холл. ISBN 0-13-167106-5.

Внешние ссылки

Глоссарий по цементу и бетону

Источник

Формула цемента химия 9 класс

Описание и технические характеристики строительного цемента, его химический состав

Трудно представить себе область строительства, где не использовался бы цемент. Он необходим на всех этапах любого строительного процесса, начиная от обустройства фундамента и заканчивая внутренней отделкой помещений. До сих пор аналогов данного стройматериала еще не найдено, что свидетельствует об уникальных свойствах цемента.

Римляне подмешивали к извести определённые материалы для придания ей гидравлических свойств. Это были:

пуццоланы (отложения вулканического пепла Везувия);
дроблёные или измельчённые кирпичи;
трасс, который они нашли в районе г. Эйфеля (затвердевшие отложения вулканического пепла).

Несмотря на различия, все эти материалы содержат в своем составе оксиды: диоксид кремния SiO₂ (кварц или кремнекислота), оксид алюминия Al₂O₃ (глинозём), оксид железа Fe₂O₃ — и вызывают взаимодействие с ними извести; при этом происходит присоединение воды (гидратация) с образованием в первую очередь соединений с кремнезёмом. В результате кристаллизуются нерастворимые гидросиликаты кальция. В средние века было случайно обнаружено, что продукты обжига загрязнённых глиной известняков по водостойкости не уступают римским пуццолановым смесям и даже превосходят их.

После этого начался вековой период усиленного экспериментирования. При этом основное внимание было обращено на разработку специальных месторождений известняка и глины, на оптимальное соотношение этих компонентов и добавку новых. Только после 1844 года пришли к выводу, что, помимо точного соотношения компонентов сырьевой смеси, прежде всего необходима высокая температура обжига (порядка +1450 °С, 1700 K) для достижения прочного соединения извести с оксидами. Эти три оксида после спекания с известью определяют гидравлические свойства; их называют оксидами, обусловливающими гидравличность (факторами гидравличности).

Портландцемент получается при нагревании известняка и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры +1450…+1480 °С. Происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер размалывают совместно примерно с 5% гипсового камня. Гипсовый камень управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67% СаО, 22% SiO₂, 5% Al₂О₃, 3% Fe₂O₃, 3% других компонентов и обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза. В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.

Читать еще: Лафарж цемент резина молдова

Алит является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров; содержание его составляет 50—70 %. Это трёхкальциевый силикат, Са₃SiO₅, состав и структура которого модифицированы за счёт размещения в решетке инородных ионов, особенно Mg 2+ , Al 3+ и Fe 3+ . Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности; для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15—30 %. Это двукальциевый силикат Ca₂SiO₄, модифицированный введением в структуру инородных ионов и обычно полностью или большей частью присутствующий в виде β-модификации. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки. Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

Содержание алюминатной фазы составляет 5—10 % для большинства нормальных цементных клинкеров. Это трехкальциевый алюминат сокращенно обозначаемый 3СaAS (состав — 3CaO*Al₂O₃*SiO₂), существенно изменённый по составу, а иногда и по структуре, за счёт инородных ионов, особенно Si 4+ , Fe 3+ , Na + и К + . Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание агент, обычно гипс.

Ферритная фаза составляет 5—15 % обычного цементного клинкера. Это — четырёхкальциевый алюмоферрит, сокр. 4СaAFS (4CaO*Al₂O₃*Fe₂O₃*SiO₂), состав которого значительно меняется при изменении отношения Al/Fe и размещении в структуре инородных ионов. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в поздние сроки.

Читать еще: Как отмыть брусчатку от цементной пыли

Выдающийся учёный химик А. Р. Шуляченко считается отцом русской цементной промышленности. Широкое применение получила шахтная печь Антонова для обжига и производства клинкера. По вопросам цементной технологии и твердения гидравлических вяжущих много работ провели Ю. М. Бутт, С. М. Рояк, И. Ф. Пономарев, Н. А. Торопов и другие.

Химические составы в процентах некоторых типов цементов

Химический состав, %					Характеристика
CaO	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	Другие оксиды	Характеристика
Портландцемент
63…66	21…24	4…8	2…4	3…5	Нормально твердеющий
Глиноземистый цемент
35…43	5…10	39…47	2…15	1,5…2,5	Быстро твердеющий

Виды производства

Кремний используют в составе песка (SiO₂), глины и других природных материалов для изготовления прочных материалов – цемента, стекла, керамики. В таблице кратко описаны изготовление и использование материалов.

Материал

Сырьё

Использование

Сода, известняк, белый песок. Сырьё спекают в специальных печах. Процесс состоит из трёх этапов:

Могут добавляться дополнительные соединения для придания прочности или, наоборот, пластичности и хрупкости. Например, поташ К₂СО₃, добавленный вместо соды, делает стекло жаропрочным. Добавление оксидов придаёт стеклу окраску: CoO – синюю, Cr₂O₃ – зелёную, MnO₂ – красную

Изготовление стеклянных листов для окон, нитей для оптоволокна, посуды

Глина, состоящая из кристаллов каолинита Al₂O₃ ∙ 2SiO₂ ∙ 2Н₂О. Сначала глину готовят для формовки, смешивая её с водой. Затем придают форму изделиям, обсушивают и обжигают

Производство кафеля, кирпичей, посуды

Глина, известняк. Получившуюся после спекания массу размалывают в порошок, который при смешивании с водой образует цемент

Изготовление строительного материала – щебня, бетона, железобетона

Кремний используется в производстве фотоэлементов, транзисторов, диодов, микросхем. Элемент добавляют при производстве стали для повышения прочности.

Источник

Читайте так же:

Цемент с песком готовая смесь для фундамента пропорции