सीमेंट रसायनज्ञ अंकन

सीमेंट केमिस्ट नोटेशन (CCN) को सीमेंट केमिस्ट द्वारा दैनिक आधार पर उपयोग किए जाने वाले सूत्रों को सरल बनाने के लिए विकसित किया गया था। यह कैल्शियम, सिलिकॉन और विभिन्न धातुओं के ऑक्साइड के रासायनिक सूत्र को लिखने की संक्षिप्त विधि है।

ऑक्साइड के संक्षिप्त रूप

सीमेंट (या कांच और मिट्टी के पात्र में) में सम्मिलित मुख्य आक्साइड को निम्न विधियों से संक्षिप्त किया गया है:

CCN	वास्तविक सूत्र	नाम
C	CaO	कैल्शियम ऑक्साइड, या चूना
S	SiO2	सिलिकॉन डाइऑक्साइड, या सिलिका
A	Al2O3	एल्यूमीनियम ऑक्साइड, या एल्यूमिना
F	Fe2O3	आयरन ऑक्साइड, या जंग
T	TiO2	टाइटेनियम डाइऑक्साइड, या टिटानिया
M	MgO	मैग्नीशियम ऑक्साइड, या पेरीक्लेज़
K	K2O	पोटेशियम ऑक्साइड
N	Na2O	सोडियम ऑक्साइड
H	H2O	जल
C	CO2	कार्बन डाईऑक्साइड
S	SO3	सल्फर ट्राइऑक्साइड
P	P4O10	फास्फोरस पेंटोक्साइड

हाइड्रॉक्साइड्स का ऑक्साइड और मुक्त जल में रूपांतरण

द्रव्यमान संतुलन गणना के लिए, कठोर सीमेंट पेस्ट में पाए जाने वाले हाइड्रेटेड चरणों में सम्मिलित हाइड्रॉक्साइड्स, जैसे पोर्टलैंडर्स , Ca(OH)₂ पहले ऑक्साइड और पानी में परिवर्तित होना जाना चाहिए।

ऑक्साइड और पानी में हाइड्रॉक्साइड आयनों की रूपांतरण प्रक्रिया को उत्तम ढंग से समझने के लिए, हाइड्रॉकसिल आयनों के ऑटोप्रोटोलिसिस पर विचार करना आवश्यक है; इसका तात्पर्य दो OH⁻ के बीच प्रोटॉन एक्सचेंज से है, जो मौलिक अम्ल-क्षार अभिक्रिया की तरह हैं:

OH⁻acid 1 + OH⁻base 2 → O²⁻base 1 + H₂Oacid 2

या भी,

2 CO⁻ → O²⁻ + H₂O

पोर्टलैंडाइट के लिए यह इस प्रकार निम्नलिखित द्रव्यमान संतुलन देता है:

Ca (OH)₂ → CaO + H₂O

इस प्रकार पोर्टलैंडाइट को Ca(O H)₂ O या CH के रूप में लिखा जा सकता है।

हाइड्रेशन से पहले और इसके पश्चात पोर्टलैंड सीमेंट में मुख्य चरण

इन आक्साइड का उपयोग अधिक जटिल यौगिक (रसायन) बनाने के लिए किया जाता है। इसके बाद वर्णित मुख्य क्रिस्टलीय चरण क्रमशः की संरचना से संबंधित हैं:

• क्लिंकर और गैर-हाइड्रेटेड पोर्टलैंड सीमेंट, और;
• हाइड्रेशन और सीमेंट सेटिंग के बाद प्राप्त कठोर सीमेंट पेस्ट सम्मिलित किया जाता हैं।

क्लिंकर और गैर-हाइड्रेटेड पोर्टलैंड सीमेंट

क्लिंकर (सीमेंट) और गैर-हाइड्रेटेड पोर्टलैंड सीमेंट में चार मुख्य चरण सम्मिलित हैं।
वे सीमेंट भट्ठे में उच्च तापमान (1,450 °C) पर बनते हैं और निम्नलिखित हैं:

CCN	वास्तविक सूत्र	नाम	खनिज चरण
C3S	3 CaO · SiO2	ट्राइकैल्शियम सिलिकेट	एलीट
C2S	2 CaO · SiO2	डायकैल्शियम सिलिकेट	बेलीट
C3A	3 CaO · Al2O3	ट्राइकैल्शियम एलुमिनेट	एल्युमिनेट या सेलाइट
C4AF	4 CaO · Al2O3 · Fe2O3	टेट्राकैल्शियम एलुमिनो फेराइट	फेराइट

चार यौगिकों को सी कहा जाता है। इस प्रकार SC₂SC₃A और C₄A को पोर्टलैंड सीमेंट के मुख्य क्रिस्टलीय चरणों के रूप में जाना जाता है। विशेष सीमेंट की चरण संरचना को गणना के जटिल सेट के माध्यम से परिमाणित किया जा सकता है जिसे बोगू सूत्र के रूप में जाना जाता है।

हाइड्रेटेड सीमेंट पेस्ट

कठोर सीमेंट पेस्ट (जिसे एचसीपी के रूप में भी जाना जाता है) में बनने वाले जलयोजन प्रतिक्रिया उत्पाद अधिक जटिल होते हैं, क्योंकि इनमें से कई उत्पादों का सूत्र लगभग समान होता है और कुछ अतिव्यापी सूत्रों के साथ ठोस समाधान होते हैं। कुछ उदाहरण नीचे दिए गए हैं:

CCN	वास्तविक सूत्र	नाम या खनिज चरण
CH	Ca(OH)2 or CaO · H2O	कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड
C-S-H	0.6–2.0 CaO · SiO2 · 0.9–2.5 H2O, इस सीमा के भीतर Al तथा Si के लिए परिवर्तनशील संरचना के साथ, और अक्सर आंशिक प्रतिस्थापन भी सम्मिलित होता है।	कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट
C-A-H	यह C-S-H से भी अधिक जटिल है	कैल्शियम एल्युमिनेट हाइड्रेट
AFt	C6AS3H32, कभी-कभी अल के लिए Fe के प्रतिस्थापन के साथ, और/या [[Carbonate|CO2− 3]] के लिए [[Sulfate|SO2− 4]]	कैल्शियम ट्राइसल्फोएलुमिनेट हाइड्रेट, या एट्रिंगाइट
AFm	C4ASH12, अक्सर के प्रतिस्थापन के साथ Fe के लिए Al,और/या विभिन्न अन्य आयन जैसे OH− या CO2− 3 के लिए SO2− 4	कैल्शियम मोनोसल्फोएलुमिनेट
C3AH6	3CaO · Al2O3 · 6 H2O	हाइड्रोगार्नेट

C-S-H में हाइफ़न चर संरचना के कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट चरण का संकेत देते हैं, जबकि 'CSH' कैल्शियम सिलिकेट चरण, Ca₂H₄ का संकेत देता हैं।

मिट्टी के पात्र, कांच और ऑक्साइड रसायन में प्रयोग करें

सीमेंट केमिस्ट नोटेशन सीमेंट अनुप्रयोगों तक ही सीमित नहीं है, किन्तु वास्तव में सीमेंट रसायन सेंसु स्ट्रिक्टो की तुलना में अन्य डोमेन पर लागू ऑक्साइड रसायन का अधिक सामान्य संकेतन है।

उदाहरण के लिए, चीनी मिट्टी के अनुप्रयोगों में, ऑक्साइड के संदर्भ में कालोनाइट सूत्र भी लिखा जा सकता है, इस प्रकार काओलाइट के लिए संबंधित सूत्र,

Al₂O₂O₅(OH)₄,

S₂O₃ · 2 SiO₂ · 2 H₂O

या CCN₂H₂

खनिज विज्ञान में सीसीएन का संभावित उपयोग

यद्यपि खनिज विज्ञान में बहुत विकसित अभ्यास नहीं है, कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं में सिलिकेट और ऑक्साइड को पिघल या हाइड्रोथर्मल सिस्टम में सम्मिलित किया जाता है, और सिलिकेट अपक्षय प्रक्रियाओं को सिलिकेट खनिज विज्ञान के लिए सीमेंट केमिस्ट नोटेशन को लागू करके सफलतापूर्वक वर्णित किया जा सकता है।

एक उदाहरण बेलिट हाइड्रेशन और फोर्सटेराइट सर्पेन्टाइन की औपचारिक तुलना हो सकती है, जो दो संरचनात्मक रूप से समान पृथ्वी-क्षारीय सिलिकेट, Ca₂H₄ Ca₄ मिलीग्राम के जलयोजन से सर्पेन्टाइन खनिजों का निर्माण करती है।

कैल्शियम सिस्टम: बेलीट हाइड्रेशन:

2 C2S + 4 H → C3S2H3 + CH

(अभिक्रिया 4b)

मैग्नीशियम सिस्टम

फोर्सटेराइट सर्पेंटिनाइट सर्पेन्टाइन खनिजों का गठन:

Forsterite2 Mg2SiO4 + water3 H2O → serpentine Mg3Si2O5(OH)4 + bruciteMg(OH)2

(अभिक्रिया 4c)

2 M2S + 3 H → M3S2H2 + MH

(अभिक्रिया 4d)

हाइड्रेशन प्रतिक्रिया के हाइड्रेटेड सिलिकेट उत्पादों के लिए डाइकैल्शियम और डाइमैग्नीशियम सिलिकेट अभिकर्मकों के लिए अनुपात Ca/Si (C/S) और Mg/Si (M/S) 2 से घटकर 1.5 हो जाता है। दूसरे शब्दों में, C-S-H या टेढ़ा क्रमशः Ca और Mg में कम समृद्ध हैं। यही कारण है कि प्रतिक्रिया से पोर्टलैंडाइट की अधिकता समाप्त हो जाती है। इस प्रकार (Ca(OH)₂) और ब्रूसाइट (मिलीग्राम (OH)₂), क्रमशः, सिलिकेट प्रणाली से बाहर, अलग-अलग चरणों के रूप में दोनों हाइड्रॉक्साइड्स के क्रिस्टलीकरण को जन्म देता है।

सीमेंट की सेटिंग में हाइड्रेशन की तीव्र प्रतिक्रिया औपचारिक रूप से फ़ॉस्टराइट (ऑलिविन का मैग्नीशियम अंत-सदस्य) के धीमे प्राकृतिक हाइड्रेशन के लिए रासायनिक रूप से अनुरूप है, जिससे प्रकृति में कुंडल और ब्रुसाइट का निर्माण होता है। चूंकि, प्राकृतिक परिस्थितियों में अच्छी तरह से क्रिस्टलीकृत Mg-ओलिविन के धीमे रूपांतरण/अपक्षय की तुलना में खराब क्रिस्टलीकृत कृत्रिम बेलीट के जलयोजन की गतिज बहुत तेज है।

इस तुलना से पता चलता है कि खनिजविद संभवतः अपने कार्यों में सीमेंट रसायनज्ञ संकेतन की संक्षिप्त औपचारिकता से भी लाभान्वित हो सकते हैं।

यह भी देखें

• बेलीट हाइड्रेशन (फोर्स्टराइट हाइड्रेशन के अनुरूप)
• सर्पेंटिनाइट सर्पेन्टाइन खनिजों का निर्माण|सर्पेंटिनाइजेशन में फोर्सटेराइट (ओलिविन) की जलयोजन प्रतिक्रिया

संदर्भ

• Locher, Friedrich W. (2006). Cement: Principles of production and use. Düsseldorf, Germany: Verlag Bau + Technik GmbH. ISBN 3-7640-0420-7.

• Mindess, S.; Young, J.F. (1981). Concrete. Englewood, NJ, USA: Prentice-Hall. ISBN 0-13-167106-5.

बाहरी संबंध

• Cement and Concrete Glossary