सीमेंट रसायनज्ञ अंकन

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

ऑक्साइड के संक्षिप्त रूप

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

CCN	Actual formula	Name
C	CaO	Calcium oxide, or lime
S	SiO2	Silicon dioxide, or silica
A	Al2O3	Aluminium oxide, or alumina
F	Fe2O3	Iron oxide, or rust
T	TiO2	Titanium dioxide, or titania
M	MgO	Magnesium oxide, or periclase
K	K2O	Potassium oxide
N	Na2O	Sodium oxide
H	H2O	Water
C	CO2	Carbon dioxide
S	SO3	Sulfur trioxide
P	P4O10	Phosphorus pentoxide

हाइड्रॉक्साइड्स का ऑक्साइड और मुक्त जल में रूपांतरण

द्रव्यमान संतुलन गणना के लिए, कठोर सीमेंट पेस्ट में पाए जाने वाले हाइड्रेटेड चरणों में मौजूद हाइड्रॉक्साइड्स, जैसे पोर्टलैंडर्स , सीए (ओएच) में₂, पहले ऑक्साइड और पानी में परिवर्तित होना चाहिए।

ऑक्साइड और पानी में हाइड्रॉक्साइड आयनों की रूपांतरण प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझने के लिए, हाइड्रॉकसिल आयनों के ऑटोप्रोटोलिसिस पर विचार करना आवश्यक है; इसका तात्पर्य दो ओएच के बीच एक प्रोटॉन एक्सचेंज से है⁻, क्लासिकल एसिड-बेस रिएक्शन की तरह:

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

या भी,

2 ओह⁻ → ओ²⁻ + एच₂हे

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

सीए (ओएच)₂ → काओ + एच₂हे

इस प्रकार पोर्टलैंडाइट को सीएओ · एच के रूप में लिखा जा सकता है₂ओ या सीएच।

हाइड्रेशन से पहले और बाद में 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।

क्लिंकर और गैर-हाइड्रेटेड पोर्टलैंड सीमेंट

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

CCN	Actual formula	Name	Mineral phase
C3S	3 CaO · SiO2	Tricalcium silicate	Alite
C2S	2 CaO · SiO2	Dicalcium silicate	Belite
C3A	3 CaO · Al2O3	Tricalcium aluminate	Aluminate or Celite
C4AF	4 CaO · Al2O3 · Fe2O3	Tetracalcium alumino ferrite	Ferrite

चार यौगिकों को सी कहा जाता है₃अनुसूचित जाति₂अनुसूचित जाति₃ए और सी₄वायुसेना को पोर्टलैंड सीमेंट के मुख्य क्रिस्टलीय चरणों के रूप में जाना जाता है। एक विशेष सीमेंट की चरण संरचना को गणना के एक 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	Actual formula	Name or mineral phase
CH	Ca(OH)2 or CaO · H2O	Calcium hydroxide
C-S-H	0.6–2.0 CaO · SiO2 · 0.9–2.5 H2O, with variable composition within this range, and often also incorporating partial substitution of Al for Si	Calcium silicate hydrate
C-A-H	This is even more complex than C-S-H	Calcium aluminate hydrate
AFt	C6AS3H32, sometimes with substitution of Fe for Al, and/or [[Carbonate|CO2− 3]] for [[Sulfate|SO2− 4]]	calcium trisulfoaluminate hydrate, or ettringite
AFm	C4ASH12, often with substitution of Fe for Al, and/or various other anions such as OH− or CO2− 3 for SO2− 4	Calcium monosulfoaluminate
C3AH6	3CaO · Al2O3 · 6 H2O	Hydrogarnet

C-S-H में हाइफ़न चर संरचना के कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट चरण का संकेत देते हैं, जबकि 'CSH' कैल्शियम सिलिकेट चरण, CaH का संकेत देगा₂यह₄.

मिट्टी के पात्र, कांच और ऑक्साइड रसायन में प्रयोग करें

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

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

अल₂और₂O₅(ओह)₄,

एस

₂O₃ · 2 एसआईओ₂ · 2 एच₂हे

या सीसीएन में

जैसा₂H₂.

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 शामिल 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 forsterite सर्पेन्टाइन # की औपचारिक तुलना हो सकती है, जो दो संरचनात्मक रूप से समान पृथ्वी-क्षारीय सिलिकेट, सीए के जलयोजन से निपटने वाले सर्पेन्टाइन खनिजों का निर्माण करती है।₂यह₄ और मिलीग्राम₂यह₄, क्रमश।

कैल्शियम सिस्टम: बेलीट#हाइड्रेशन:

2 C2S + 4 H → C3S2H3 + CH

(Reaction 4b)

मैग्नीशियम सिस्टम

फोर्सटेराइट सर्पेंटिनाइट#सर्पेन्टाइन खनिजों का गठन:

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

(Reaction 4c)

2 M2S + 3 H → M3S2H2 + MH

(Reaction 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 (Ca(OH)₂) और brucite (मिलीग्राम (ओएच)₂), क्रमशः, सिलिकेट प्रणाली से बाहर, अलग-अलग चरणों के रूप में दोनों हाइड्रॉक्साइड्स के क्रिस्टलीकरण को जन्म देता है।

सीमेंट की सेटिंग में गोरे 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। हालांकि, प्राकृतिक परिस्थितियों में अच्छी तरह से क्रिस्टलीकृत एमजी-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 शायद 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