Gamtoje silikatai yra labiausiai paplitę junginiai. Jie sudaro 97% Žemės plutos. Silikatų, į kurių sudėtį įeina Al2O3, vadinami aliumosilikatais. Portlandcementas - viena iš dažniausiai vartojamų cemento rūšių.
Sudėtinių silikatų klasifikacija
Stiklas gaunamas kaitinant iki 1400 oC baltojo smėlio SiO2, sodos Na2CO3 ir klinčių arba kreidos CaCO3 mišinių krosnyse. Išlydytą masę laikoma kol visiškai išsiskirs CO2 dujos. Užrašytoji stiklo formulė yra aptikslė ir artima paprastojo langų stiklo sudėčiai. Vandenyje tirpūs tik šarminių metalų silikatai. Na2SiO3 arba K2SiO3 tirpalas vadinamas skystuoju stiklu. nSiO2 + Na2CO3 → Na2O ∙ nSiO2 + CO2.
Sumaišius stiklo pluoštą su sintetinėmis organinėmis dervomis, gaunamos konstrukcinės medžiagos - stikloplastai. Jie 3-4 kartus lengvesni už plieną, bet panašaus tvirtumo.
Silikatinis arba portlandcementas - viena iš dažniausiai vartojamų cemento rūšių. Portlandcementas gaminamas iš gamtoje plačiai paplitusių klinčių CaCO3 ir molio Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2, kurie maišomi santykiu 3:1, arba panašios cheminės sudėties gamtinės medžiagos - mergelių. Po to žaliavų mišinys dedamas lėtai sukamoje cilindro formos krosnyje. Krosnis šiek tiek pasvirus, todėl pakrautas į viršutinę jos dalį žaliavų mišinys iš lėto slenka į apatinį krosnies galą, pro kurį pučiamas kuras, kuris juda priešpriešiais žaliavų mišiniui.
Dedamas žaliavų mišinys krosnyje pereina penkias palaipsniui aukštėjančios temperatūros zonas. Iš pradžių išgaruoja drėgmė, išsiskiria chemiškai sujungtas vanduo, paskui gamtiniai mineralai skyla į oksidus, o šie reaguoja vieni su kitais. Aukščiausia temperatūra penktoje zonoje apie 1450 oC. Čia vyksta dalies medžiagų lydymasis; apie 1/3 jų yra skystos fazės. Portlandcemento klinkeris susideda iš keleto dirbtinių mineralų, iš kurių svarbiausi: trikalcio silikatas 3CaO∙ SiO2, dikalcio silikatas 2CaO∙ SiO2, trikalcio aliuminatas 3CaO∙ Al2O3, tetrakalcio 4CaO∙ Al2O3∙ Fe2O3. Nuo klinkerio minerologinės sudėties labai priklauso cemento savybės. Dikalcio silikatas mažai aktyvus, kietėja labai lėtai. Tetrakalcio aliuminoferritas kietėja lėtai, bet greičiau negu dikalcio silikatas.
Keramika ir glazūros
Keramika vadinami įvairūs gaminiai iš molio Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O be priedų arba su įvairiais priedais tvirtumui padidinti. Porceliano dirbiniai formuojami iš švaraus, išvalyto kaolino, sumaišyto apytiksliai su tokiu pat kiekiu kvarco ir lauko špato. Degama apie 1200 oC temperatūroje. Po pirmojo degimo dirbiniai panardinami į tyrės pavidalo smulkiai sumalto lauko špato K2O∙ Al2O3∙ 6SiO2 ir vandens mišinį. Po to jie antra karta talpinami į krosnį ir kaitinami apie 1400 oC temperatūroje. Čia glazūros ir dirbinio masės lauko špatas lydosi ir beveik visiškai užpildo keramikos akutes.
Papildomi pavadinimai ir santykiai
- Silikatai su įeiga Al2O3 vadinami aliumosilikatais.
- Stiklo formulė yra aptikslė; stiklas gaunamas iš SiO2, Na2CO3 ir CaCO3 mišinio.
- Skystasis stiklas reiškia Na2SiO3 arba K2SiO3 tirpalą.
- Portlandcemento klinkerio mineralai įtakos cemento savybėms turi sąlygdami jų santykiais.
