Kalciumsilikathydrat

Kalciumsilikathydrater (eller CSH ) är huvudprodukterna för hydratisering av Portlandcement och är primärt ansvariga för styrkan hos cementbaserade material. De är den huvudsakliga bindningsfasen ( "limmet" ) i de flesta betong . Endast väldefinierade och sällsynta naturliga kristallina mineraler kan förkortas som CSH medan extremt varierande och dåligt ordnade faser utan väldefinierad stökiometri , som det vanligtvis observeras i härdad cementpasta (HCP), betecknas CSH.

Förberedelse

När vatten tillsätts cement genomgår var och en av föreningarna hydratisering och bidrar till betongens slutliga tillstånd. Endast kalciumsilikater bidrar till styrkan. Trikalciumsilikat är ansvarigt för det mesta av den tidiga styrkan (första 7 dagarna). Dikalciumsilikat, som reagerar långsammare, bidrar bara till sen styrka. Kalciumsilikathydrat (även visat som CSH) är ett resultat av reaktionen mellan silikatfaserna av Portlandcement och vatten. Denna reaktion uttrycks vanligtvis som:

2 Ca 3 SiO 5 + 7 H 2 O → 3 CaO · 2 SiO 2 · 4 H 2 O + 3 Ca(OH) 2 + 173,6 kJ

även skrivet i cementkemistnotation (CCN) som:

2 C3S
+ H C3S2H4
+
3 CH
+ värme 7 →

eller trikalciumsilikat + vatten → kalciumsilikathydrat + kalciumhydroxid + värme

Stökiometrin för CSH i cementpasta är variabel och tillståndet för kemiskt och fysikaliskt bundet vatten i dess struktur är inte transparent, varför "-" används mellan C, S och H.

Syntetisk CSH kan framställas från reaktionen av CaO och SiO2 i vatten eller genom dubbelfällningsmetoden med användning av olika salter. Dessa metoder ger flexibiliteten att producera CSH vid specifika C/S- förhållanden (Ca/Si eller CaO/ Si02 ). CSH från cementfaserna kan också behandlas med en ammoniumnitratlösning för att inducera kalciumurlakning och på så sätt uppnå ett givet C/S-förhållande.

Egenskaper

CSH är ett material i nanostorlek med en viss grad av kristallinitet som observerats med röntgendiffraktionstekniker . Den underliggande atomstrukturen hos CSH liknar det naturligt förekommande mineralet tobermorit . Den har en skiktad geometri med arkstruktur av kalciumsilikat separerad av ett mellanskiktsutrymme. Silikaten i CSH existerar som dimerer, pentamerer och 3n-1-kedjeenheter (där n är ett heltal större än 0) och kalciumjoner har visat sig förbinda dessa kedjor vilket gör den tredimensionella nanostrukturen som observeras av dynamisk kärnpolarisation ytförstärkt kärnkraft magnetisk resonans . Den exakta naturen hos mellanskiktet är fortfarande okänd. En av de största svårigheterna med att karakterisera CSH beror på dess varierande stökiometri.

Svepelektronmikroskopmikrograferna av CSH visar inte någon specifik kristallin form. De manifesterar sig vanligtvis som folier eller nål-/orienterade folier.

Syntetisk CSH kan delas in i två kategorier separerade vid Ca/Si-förhållandet på cirka 1,1. Det finns flera indikationer på att de kemiska, fysikaliska och mekaniska egenskaperna hos CSH varierar märkbart mellan dessa två kategorier.

Se även

Andra CSH-mineraler:

  • Afwillite – Nesosilikatförändringsmineral som också ibland finns i hydratiserad cementpasta
  • Gyrolit – Sällsynt fyllosilikatmineral som kristalliserar i sfärer (ett sällsynt mineral från hydrotermisk förändring, eller en åldrande produkt av alkali-kiseldioxidreaktion)
  • Jennit – Inosilikatförändringsmineral i metamorfoserad kalksten och i skarn
  • Thaumasit – Komplext kalciumsilikathydratmineral
  • Tobermorit – Inosilikatförändringsmineral i metamorfoserad kalksten och i skarn
  • Xonotlite – Inosilikatmineral

Andra kalciumaluminiumsilikathydrat, (CASH) mineraler:

  • Hydrogarnet – Granat av kalciumaluminium
  • Hydrotalcit – Hydraterad Mg-Al-skiktad dubbelhydroxid (LDH) innehållande karbonatanjoner
  • Tacharanit – Kalciumaluminiumsilikathydratmineral ( Ca 12 Al 2 Si 18 O 33 (OH) 36 , och även Ca 12 Al 2 Si 18 O 51 (OH) 2 · 18 H 2 O )

Mekanismer för bildning av CSH-faser:

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Calcium_silicate_hydrate&oldid=1129956884 "