Алит

 Алит - фаза трехкальциевого силиката СзS. Одним из наиболее важных в химии цемента соединений извести с кремнеземом является трехкальциевый силикат СзS. Он устойчив в интервале температур от 1523 до 2343 К, при которых расплавляется с разложением (инконгруентно) на СаО и расплав; он может образовываться пу­тем первичной кристаллизации из трех- или четырехкомпонентного расплава, содержащего алюминий и железо. В этом случае не удастся получить чистые кристаллы C₃S, ибо в их твердом растворе содержится небольшое количество алюминатов и ферритов кальция.

С. М. Рояк и О. К. Алешина наблюдали образование C₃S при 1273 - 1473 К в зоне твердофазовых реакций в виде слоя толщиной около 1 мкм вокруг зерен СаО и в количестве менее 1% массы материала. Этот слой слу­жит затравкой для основной массы алита, кристалли­зующейся в жидкой фазе при 1723 К. Известен способ получения C₃S из извести и кремнекислоты в расплаве хлористого кальция; после охлаждения расплав обраба­тывается спиртом и водяным паром при 873 К. C₃S мо­жет образовываться путем твердофазовой реакции меж­ду      кремнекислотой    и    известью    при    температурах 1723 — 1873 К; при 2073 К реакция проте­кает с большей скоро­стью. Однако для осу­ществления этой реакции необходим многократный обжиг тонкоизмельчен­ного промежуточного про­дукта. Только при этих условиях можно получить C₃S, не содержащий сво­бодной извести.

Микроструктура клинкера. Кристалл алита выделен синим цветом.

Структура алита сложе­на из тетраэдров (Si0₄) и отдельных ионов кислорода и кальция. Последние коорди­нированы между собой шестью кислородными ионами. Для этой структуры характерна нерегулярная координа­ция
ионов кальция и «пустот» между ними. Полагают, что такой координацией можно объяснить высокую энер­гию решетки трехкальциевого силиката. Алит в портландцементном клинкере рассматривали как трехкальциевый силикат, в котором два атома кремния замещены двумя атомами алюминия, а для компенсации заряда в промежутках располагается атом магния. Такое заме­щение происходит в каждых 18 молекулах C₃S, что поз­волило предложить следующую формулу алита -C₅₄S₁₆AM. Предлагают также рассматривать формулу алита в виде C₅₁S₁₆AM. Однако получить синтетический алит этого состава не удалось, продукт обжига содержал обычно некоторое количество свободного оксида каль­ция. Это дало основание считать, что растворимость гли­нозема значительно меньше, чем полагали ранее.

Кристаллы алита в портландцементном клинкере под сканирующим электронным микроскопом. Увеличение 3000X.

        Был определен предел растворимости А1₂0₃ в C₃S в количестве до 1%, a MgO до 2,5%. Однако С. М. Рояк химическим методом установил содержание MgO в алите всего лишь в количестве 1,4%. Возможны включе­ния в состав алита помимо А1₂0₃ и MgO, содержащихся в расплаве, также оксидов хрома, железа, марганца и др., которые заметно влияют на условия полиморфных превращений алита. Кроме того, при этом существенно изменяются химические и другие свойства. Особый интерес представляет, например, тот факт, что при нали­чии этих примесей увеличивается процент оксида каль­ция, растворенного в решетке C₃S сверх количества, соответствующего стехиометрическому составу. Таким об­разом, по современным воззрениям алит можно рассматривать как твердый раствор трехкальциевого силиката цементного клинкера с алюминием, магни­ем, а также с примесями в исходной сырьевой смеси, находящимися в твердом растворе, - титаном, желе­зом, хромом, натрием и др. При высоких температурах алит устойчив в триклинной форме, а при охлаждении переходит в низкосимметричную форму.

С.М. Рояк, Г.С. Рояк, Специальные цементы, М.: Стройиздат, 1983

фото: http://www.beton4you.ru/