Силикаты. Часть 10
Более подробные сведения о модификациях двухкальциевого силиката можно найти в работах [337, 682]. Необходимо заметить, что переходы 2CaO-SiO2 из одной модификации в другую сводятся к изменению положения ионов кальция в кристаллической решетке. В а- и р-формах этого силиката ионы кальция являются активными координационными центрами. В данном случае мы имеем плотнейшую упаковку структурных элементов решетки: молекулярный объем соединения меньше суммы молекулярных объемов окислов. В отличие от этого в y-Ca2Si04 подобно Ca3Si207 и CaSi03 наблюдается- низкая плотность упаковки; молекулярный объем соединения больше суммы молекулярных объемов окислов.
Некоторые из описанных полиморфных превращений, в особенности превращение 6 -> у, представляют практический интерес: переход р —>- у сопровождается изменением объема силиката почти на 10%, что может вызвать рассыпание вещества (например, цементного клинкера, доломита) при его охлаждении в тончайший порошок, кроме того, у-форма практически не обладает гидравлическими свойствами.
В связи со сказанным большое значение имеет предотвращение некоторых изменений в рассматриваемой системе, стабилизация высокотемпературных форм (главным образом α-формы Ca2SiO4. Она основана на особенности ортосиликата кальция к образованию разнообразных твердых растворов и свойствах последних.
Вводя незначительные добавки некоторых веществ, образующих с высокотемпературной гексагональной формой Ca2Si04 устойчивые твердые растворы, удается затормозить ее превращение в низкотемпературную ромбическую форму.
В качестве добавок могут быть применены Аl2O3, MgO, Fe2O3, TiO2, Cr2O3, B2O3, P2O5 и многие другие окислы. Их растворимость в a-2CaO-SiO2 составляет соответственно 0,5; 0,5; 1; 1; 2,5; 8; 1% и т. д.
Тороповым и Коноваловым [680] еще в 1938 г. установлено, что высокотемпературные формы Ca2Si04 образуют твердые растворы, не обнаруживающие склонности к превращению в γ-форму, также c2BaO-SiO2h 2SrO-SiO2. Авторами подробно изучены эти растворы.
Действие всех перечисленных выше и других кристаллохимических добавок, снижающих температуру превращения Ca2Si04 до 150° и более, сказывается уже при их содержании, равном 0,5 мол. %.
Известна также и так называемая физическая стабилизация превращений Ca2Si04 с помощью добавок, которые не образуют твердых растворов с, силикатом, но разобщают его зерна и ослабляют действие возникающих в нем в процессе полиморфного превращения внутренних напряжений. Действие этих добавок становится заметным при их содержании 2,5—3 и более мол. %.
В связи с важностью вопросов стабилизации α-Ca2Si04 и предотвращения рассыпания содержащих его изделий этим вопросам посвящены специальные работы Бережного, Будникова, Куколева, Торопова и многих других исследователей. Результаты этих работ подробно освещены в литературе по вяжущим и огнеупорным материалам (см., например, [418, 337]) и потому здесь не рассматриваются.
Другие части: