Study of hydration process of ternesite clinker

Currently ternesite, Ca5(SiO4)2SO4, is used in the cement production, is one of two key phases of calcium sulfoaluminate cement. Some investigators claim that this phase is nearly inert or very low reactive and it hydrates only after later age of hydration. In order to improve knowledge in this field, process of hydration of neat ternesite clinker under specific conditions of exposure was observed in this study. Ternesite was prepared by firing of raw meal consisting of high calcium limestone, microsilica and calcium sulfate hydrate. The resulting ternesite clinker was subsequently hydrated in four storage environments. Kinetics of hydration process was monitored in water and in environment of saturated carbonic acid, at two different temperatures of 5 and 40 °C. Mineralogical composition of hydrated samples was analyzed by X-Ray diffraction analysis (XRD) and by differential thermal analysis (DTA) in particular ages of hydration. Based on the results, it can be claimed that rate of decomposition of ternesite was related to conditions of storage. The rate of decomposition was significantly accelerated by the environment of carbonic acid and also by the elevated temperature. Presence of calcium carbonates in mineralogical forms of calcite, vaterite and aragonite, coupled with gypsum and thaumasite was identified.
V současné době se používá ternesit, Ca5 (SiO4) 2S04, při výrobě cementu, je jeden ze dvou klíčové fáze cementu vápenatého sulfoaluminátu. Někteří výzkumníci tvrdí, že tato fáze je téměř inertní nebo velmi nízký reaktivní a hydratuje pouze po pozdějším věku hydratace. Za účelem zlepšení znalostí v této oblasti byl v této studii pozorován proces hydratace čistého tetranositového slinku za specifických podmínek expozice. Ternesit se připravil vypálením surové moučky skládající se z vápence s vysokým obsahem vápence, mikrosiliku a hydrátu síranu vápenatého. Výsledný ternesitový sliník byl následně hydratován ve čtyřech skladovacích prostředích. Kinetika hydratačního procesu byla monitorována ve vodě av prostředí nasycené kyseliny uhličité při dvou různých teplotách 5 a 40 ° C. Mineralogické složení hydratovaných vzorků bylo analyzováno rentgenovou difrakční analýzou (XRD) a diferenční tepelnou analýzou (DTA) v jednotlivých stádiích hydratace. Na základě výsledků lze tvrdit, že rychlost rozkladu ternesitu souvisí s podmínkami skladování. Rychlost rozkladu byla výrazně zrychlena okolním prostředím kyseliny uhličité a také zvýšenými teplotami. Byla zjištěna přítomnost uhličitanu vápenatého v mineralogických formách vápence, vaterite a aragonitu spolu se sádrou a thaumasitem.

Keywords

ternesite, clinker, hydration, ternesit, slínek, hydratace

Citation

IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018, vol. 385, issue 1, p. 1-6.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/385/1/012014

Document type

Peer-reviewed

Document version

Published version

Language of document

en