1.1.5.2 Алит

Трехкальциевый силикат - это основной компонент портландцементного клинкера и состоит из C₃S, который содержит ряд иных оксидов-примесей, примерно 2% MgO, наряду с этим A1₂O₃, Fe₂О₃, TiО₂ и т.п. Нормы внедрения примесей зависят, в частности, от состава исходного материала, температуры обжига и режима охлаждения. Содержание оксидов влияет на качество клинкера, например, возрастающая доля СаО повышает, как правило, прочность цемента. При температуре менее 1250 °C C₃S при очень медленном охлаждении может распадаться на CаО и C₂S, особенно если устанавливается восстановительная среда при горении топлива. Трехкальциевый силикат как основной компонент в значительной степени определяет качество цемента, особенно рост прочности при гидратации и конечную марку. Трехкальциевый силикат образует большие кристаллы с поперечным размером и диаметром примерно от 1-10 мкм. Часто кристаллы трехкальциевого силиката зарастают с приложением двухкальциевого силиката и включениями фазы клинкерного стекла. Под поляризационным микроскопом они проявляются (при травлении с CDTA) в характерно светло-желтом цвете (смотрите рисунок 1.2). При влажном хранении (попадании воды) происходит типичное разъедание краев алита (смотри рисунок 1.2 слева снизу) возникают в кристаллах алита. Рисунок 1.3 показывает частично освобожденный клинкерной фазой белит под растровым электронным микроскопом [5, 25,26, 27]. Белит, при температуре появления расплава преимущественно находится в твердом состоянии, в клинкере с высоким известковым стандартом белит образуется только в незначительных количествах. У белита рост прочности происходит медленно, однако, через длительное время она достигает по меньшей мере, тех же самых прочностей, как трехкальциевый силикат. В клинкере преимущественно существует ß-модификация без достаточного внедрения иных ионов. При комнатной температуре ß-С₂S стабильна и в термодинамике более стабильна гидравлически. Модификация менее активно переходит в другие формы. Переход в другие формы может произойти при недостаточном внедрении в решетку иных ионов, в частности щелочей, а также может произойти при медленном процессе охлаждения.

Рисунок 1.3 – REM электронное изображение кристалла алита со значительной фазой клинкерного стекла [28]

1.1.5.3 Белит

Двухкальциевый силикат состоит из C₂S, который содержит те же оксиды трехкальциевого силиката. Двухкальциевый силикат при температуре появления расплава существует преимущественно в твердом состоянии, в клинкере с высоким известковым стандартом (КН) его содержание в незначительном количестве. Рост прочности C₂S происходит медленно, однако, при длительной гидратации прочность белита достигает, по меньшей мере, тех же самых прочностей как трехкальциевый силикат. В клинкере существует преимущественно ß-модификация без достаточного внедрения чуждых ионов, при комнатной температуре C₂S стабильна и в термодинамической более стабильная чем гидравлически, тем не менее, эта модификация малоактивная. Преобразование может быть проведено внедрением иных ионов, в частности щелочей, а также более быстрым процессом охлаждения. В cоставе клинкера двухкальциевый силикат образует кристаллы округлой формы, в электронном микроскопе видны кристаллы коричневого цвета с крестообразной штриховкой из пластин. Двухкальциевый силикат образуется в большинстве случаев ячейками (скоплениями), так как происходит локальный недостаток в CaO. Это происходит вследствие недостаточного перемешивания и неоднородности сырьевой муки. При известковом стандарте (КН) <100 в клинкере образуется двухкальциевый силикат и трехкальциевый силикат.

Рисунок 1.4 частично показывает фазы клинкерного стекла, освобожденные от двухкальциевых силикатных кристаллов под растровым электронным микроскопом [4, 5, 25, 27, 29, 30].

Рисунок 1.4 - REM электронное изображение кристаллов двухкальциевого силиката, которые значительно освобождены от фазы эмали (стекла) [51]