Aluminato tricálcico

Aluminato tricálcico

Aluminato tricálcico (3CaO.Al₂O₃) es el más básico de aluminatos del calcio. No ocurre en naturaleza, sino es una fase mineral importante adentro Cemento de Portland.

Características

Se forma el aluminato tricálcico puro cuando las proporciones apropiadas del óxido de calcio fino-dividido y del óxido de aluminio se calientan juntas sobre 1300°C. El mineral es cúbico, con la dimensión 1.5263 nanómetro de la célula de la unidad^[1] y tiene densidad 3064 kg.m^-3. Derrite con la descomposición en 1542°C.

En el cemento de Portland escoria, el aluminato tricálcico ocurre como “fase intersticial”, cristalizándose del derretimiento. Su presencia en escoria es solamente debido a la necesidad de obtener el líquido en el horno máximo que procesa la temperatura (1400-1450°C), facilitando la formación de las fases deseadas del silicato. Aparte de esta ventaja, sus efectos sobre características del cemento son sobre todo indeseables. Forma una fase sólida impura de la solución, con 15-20% de los átomos del aluminio substituidos por el silicio y el hierro, y con cantidades variables de átomos alcalinos-metálicos que substituyen el calcio, dependiendo de la disponibilidad de los óxidos del álcali en el derretimiento. La forma impura tiene por lo menos cuatro organismos polimorfos:

Las composiciones químicas típicas son:

Efecto sobre características del cemento

En armonía con su alta basicidad, el aluminato tricálcico reacciona lo más fuertemente posible con agua de todos los aluminatos del calcio, y es también el más reactivo de las fases de la escoria de Portland. Su hidración a las fases de la forma CA₂AlO₃(OH) .nH₂O conduce al fenómeno del “flash fijado” (sistema instantáneo), y una cantidad grande de calor se genera. Para evitar esto, el Portland-tipo cementos incluye una adición pequeña del sulfato de calcio (típicamente 4-8%). Los iones del sulfato en la solución conducen a la formación de una capa insoluble del ettringite (3CaO.Al₂O₃.3CaSO₄.32H₂O) sobre la superficie de los cristales del aluminato, apaciguándolos. El aluminato entonces reacciona lentamente para formar la fase 3CaO.Al del AFm₂O₃.CaSO₄.12H₂O. Estos hidratos contribuyen poco al desarrollo de la fuerza.

El aluminato tricálcico se asocia a tres efectos importantes que puedan reducir la durabilidad del concreto:

• caliente el lanzamiento, que puede causar el recalentamiento espontáneo en masas grandes del concreto. Cuando sea necesario, los niveles tricálcicos del aluminato se reducen para controlar este efecto.
• ataque del sulfato, en el cual las soluciones del sulfato a las cuales se expone el concreto reaccionan con la fase del AFm al ettringite de la forma. Esta reacción es expansiva, y puede interrumpir el concreto maduro. En contacto con donde está ser colocada el concreto, por ejemplo, las aguas subterráneas sulfato-cargadas, se utiliza cualquiera un cemento “sulfato-que resiste” (con los niveles bajos del aluminato tricálcico), o escoria se agrega al cemento o a la mezcla de hormigón. La escoria contribuye el suficiente aluminio para suprimir la formación del ettringite.
• formación retrasada del ettringite, donde el concreto se cura en las temperaturas sobre la temperatura de la descomposición del ettringite (sobre 65°C). En refrescarse, la formación expansiva del ettringite ocurre.

Porque son aún más básicos, los organismos polimorfos álcali-cargados son correspondientemente más reactivos. Las cantidades apreciables (>el 1%) en el cemento hacen control determinado difícil, y el cemento llega a ser excesivamente higroscópico. La fluidez del polvo del cemento se reduce, y aire-fijó terrones tiende para formar. Retiran el agua del yeso en el almacenaje del cemento, conduciendo al sistema falso. Por esta razón, su formación se evita donde sea posible. Es más enérgio favorable para que el sodio y el potasio formen los sulfatos y los cloruros en horno, pero si el ion escaso del sulfato está presente, cualquier álcali de sobra se junta en la fase del aluminato. La alimentación y el combustible en el sistema del horno se controlan preferiblemente químicamente para mantener el sulfato y los álcalis balance. Sin embargo, este stoichiometry se mantiene solamente si hay oxígeno de sobra substancial en la atmósfera del horno: si la “reducción de condiciones” fijó adentro, entonces el sulfuro se pierde como TAN₂, y comienzo reactivo de los aluminatos a la forma. Esto es supervisada fácilmente siguiendo el nivel del sulfato de la escoria sobre una base de la hora-a-hora.

Referencias

1. ^ H F W Taylor, Química del cemento, Prensa académica, 1990, ISBN 0-12-683900-X, pp 23