Glinożelazian(III) tetrawapniowy
Glinożelazian(III) tetrawapniowy (glinożelazian(III) czterowapniowy), Ca4(Al,FeIII)4O10 lub Ca2(Al,FeIII)2O5 – nieorganiczny związek chemiczny, sól wapniowa o zmiennej zawartości żelaza(III) i glinu, jeden ze składników cementu portlandzkiego tworzący fazy ferrytowe klinkieru i cementu portlandzkiego[1]. W notacji stosowanej w chemii cementu oznacza się go symbolem C4AF[2]. W postaci naturalnej występuje jako minerał brownmilleryt[3][4]; nazwa ta jest też stosowana w chemii cementu[5].
Własności czystej fazy[edytuj | edytuj kod]
Pod nieobecność innych pierwiastków niż wapń, glin, żelazo i tlen, glinożelazian(III) czterowapniowy tworzy roztwory stałe o wzorze sumarycznym Ca2(AlxFe1-x)2O5 dla 0≤ x ≤ 0,7[6]. Dla x > 0,7 związek nie istnieje przy zwykłych ciśnieniach. Krystalizuje w układzie rombowym. Gęstość zmienia się od 4,026 g/cm³ (x = 0) do 3,614 g/cm³ (x = 0,7). Wszystkie postacie topią się niekongruentnie w temp. 1400−1450 °C. Wykazują cechy ferromagnetyczne – tym większe, im większa jest zawartość żelaza.
C4AF w cemencie portlandzkim[edytuj | edytuj kod]
Uważa się, że Al2O3 i Fe2O3 nie są wartościowymi składnikami klinkieru, lecz przede wszystkim odgrywają rolę topników. W ich obecności powstają znaczne ilości fazy ciekłej i to w znacznie niższej temperaturze niż w układzie dwuskładnikowym CaO–SiO2[1]. Reaktywność wobec wody czystego C4AF jest stosunkowo duża (bardziej reaktywny jest tylko C3A), ale reaktywność ta w cemencie (mieszaninie minerałów) kształtuje się nieco inaczej: C3A > alit > C4AF > belit[2].
Podczas hydratacji (uwodnienia) tworzy 4CaO⋅Al2O3⋅nH2O oraz żel uwodnionego tlenku żelaza[7]. W notacji chemii cementu reakcja hydratacji może być zapisana następująco:
- C4AF + 7 H → C3(A,F)H6 + C(A,F)H
(dotyczy to przypadku, gdy do cementu nie jest dodany gips)[2].
Reakcja ta jest w zasadzie szybka i egzoenergetyczna, ale wytrącenie nierozpuszczalnej warstewki uwodnionego tlenku żelaza (Fe(OH)3) na powierzchni kryształków glinożelazianu(III) czterowapniowego tworzy barierę dla dalszego przebiegu reakcji.
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ a b Wiesław Kurdowski: Chemia Cementu i Betonu. Wydawnictwo Polski Beton, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010.
- ↑ a b c Lech Czarnecki, Tadeusz Broniewski: Chemia w Budownictwie. Arkady, 2010.
- ↑ Brownmillerite. webmineral.com. [dostęp 2014-07-17].
- ↑ Brownmillerite. mindat.org. [dostęp 2014-07-17].
- ↑ Brownmillerite – an overview. ScienceDirect. [dostęp 2019-01-04].
- ↑ H F W Taylor, Cement Chemistry, Academic Press, 1990, s. 28–32.
- ↑ H F W Taylor, Cement Chemistry, Academic Press, 1990, s. 175.