Характеристика трехкальциевого силиката

Исследования состава и свойств Ca3SiO5 и алита проводились как на чистых препаратах, так и на кристаллах, содержащих в твердом растворе различные примеси.

Полиморфизм Ca3SiО5. Гинье и Регур методом ДТА установили наличие у Ca3SiО5 шести аллотроных форм, которые переходят одна в другую в следующей последовательности:

триклинная TI триклинная TII триклинная TIII моноклинная MI моноклинная МII ромбоэдрическая R.

Джеффри установил две температурные точки полиморфизма: триклинныймоноклинный тригональный.

Волконский отмечал изменение высокотемпературных рентгенограмм C3S при 1375°С, обусловленных появлением новой модификации C3S. Ряд исследователей высказывают предположение о существовании высокотемпературой формы C3S около 1500°С.

Получение чистого Ca3SiО5. Обжиг стехиометрической смеси CaO:SiО2 = 3 обычно не завершается получением чистого продукта даже при отсутствии свободной СаО, что объясняется растворением части СаО в C3S, а затем и в C2S, а также связыванием СаО в соединения примесными элементами, появляющимися в процессе многократных измельчения полуфабриката и обжига. C3S, полученный классическим методом, обычно содержит 3—5% β- или Y-C2S и 2—5% соединений примесных элементов.

Исследование структурных превращений Ca3SiО5 требовало синтеза его с минимальным количеством примесных элементов. Сычев и Корнеев получили образец, содержащий 99% C3S, методом однократного обжига при 1500°С тонкоизмельченной шихты из СаСО3 и SiО2 с изотермической выдержкой в течение 7 ч. Образование C2S предотвращалось пересыщением шихты по СаО: отношение CaO:SiО2 составляло 3,04—3,08. Избыточная СаО полностью растворялась в решетке C3S.

Поливка, Кляйн и Бест синтезировали препарат, содержащий 99,1% C3S, путем двукратного обжига шихты из СаСО3 и SiО2 при 1450°С. После первого обжига спек рассыпался в тончайший порошок из-за β- γ -C2S перехода. Примесями в C3S были 0,2% С3А, 0,4% C4AF и 0,3% (CaO+MgO).

Высококонцентрированные по основной фазе продукты получаются при подготовке шихты смешиванием спиртовых растворов этилортосиликата и нитрата кальция.

Индивидуальные монокристаллы C3S получались в условиях, близких к равновесным, и при избытке расплава. Среди полученных кристаллов было довольно много хорошо ограненных, имеющих четкие очертания. В целом кристаллы трехкальциевого силиката по внешней форме могут быть разделены на три группы. Первая группа представляет собой пирамиды и дипирамиды. Вторая группа включает многогранники, являющиеся комбинацией гексагональных пирамид с двумя моноэдрами. В третью группу входят призмы. Наличие указанных форм позволяет отнести трехкальциевый силикат к средним сингониям.