Предпочтительные позиции гостевых ионов F-, Al3+ и Fe3+ в силикатных фазах портландцемента по данным твердотельной спектроскопии ЯМР

В современном производстве портландцемента все в большей степени используются такие фторсодержащие минерализующие добавки, как CaF2. Хотя общее содержание фтора в материале, загружаемом в печь, обычно составляет всего около 0,2 масс. %, он оказывает существенное влияние как на образование силикатов кальция в цементе, так и на их гидратационные свойства. Представленное структурное исследование поведения гостевых ионов F-, Al3+ и Fe3+ в силикатных фазах показывает, что в алите ионы фтора размещаются только в позициях промежуточных ионов кислорода. Ионы F- участвуют в парном замещении Si4+ (O промежуточный)2- → Al3+ + F-, при этом гостевые ионы Al3+ располагаются в тетраэдрических позициях в непосредственной близости к иону F-, обеспечивая таким образом локальный баланс заряда. С другой стороны, ионы Fe3+, как представляется, не участвуют во фторидной минерализации, и существует вероятность, что они встраиваются в алит через замещение иона Ca2+ в октаэдрических позициях, т.е. Ca2+ → Fe3+. Данная работа также демонстрирует уникальную возможность использования твердотельной спектроскопии ЯМР для получения структурной информации по гостевым ионам в силикатных фазах промышленных клинкеров, что может иметь значение для обеспечения термодинамической стабильности вмещающих фаз.

Автор: Т.Т. Тран, Д. Херфорт, Х.Й. Якобсен, Й. Скибстед

Рубрика: Наука и производство

Ключевые слова: гостевые ионы, механизмы замещения, предпочтительные позиции, твердотельная спектроскопия ЯМР