اترینگایت

اترینگایت (به انگلیسی: Ettringite) یا هگزاکلسیم آلومینات تری‌سولفات هیدرات یک کانی با ترکیب شیمیایی تقریبی ‎Ca₆Al₂(SO₄)₃(OH)₁₂·[30-32](H₂O)‎ یا ‎Ca₆Al₂(SO₄)₃(OH)₁₂·[26](H₂O)‎ است. این کانی فراوان‌ترین عضو گروه اترینگایت در طبیعت است. این فاز محصول هیدراسیون سیمان پرتلند بوده و نیز در سفیدکردن کاغذ کاربرد دارد.

اترینگایت یافت‌شده در معدن نچوانینگ آفریقای جنوبی

تاریخچه

این مینرال در سال ۱۸۷۴ در ناحیه اترینگن در حفرات آخال سنگ‌های آهکی متامورف کشف و اترینگایت نامیده شد. در ابتدا فرمول شیمیایی آن به صورت 6CaO. Al₂O₃. 3SO₃. 33H₂O یا 6CaO. Al₂O₃. 3SO₃.32H₂O فرض می‌شد.

بلورشناسی

این کانی در ساختار بلوری هگزاگونال با گروه فضایی P31c (شماره ۱۵۹) متبلور می‌شود. پارامترهای شبکهٔ آن عبارتند از:

	Goetz-Neunhoeffer 2006	Hartman 2006	Antao 2002	ICDD-PDF (41-1451) 1989
a (Å)	11.229(1)	11.166881(82)	11.223(1)	11.2240
c (Å)	21.478(3)	21.35366(22)	21.474(2)	21.4080
V (Å)	2345.46(6)	2306.4(3)	2342.2(5)	2335.62
توضیحات	پراش اشعه ایکس	پراش نوترونی (T=10K)	پراش اشعه ایکس	پراش اشعه ایکس

در ساختار بلوری این کانی، یک هشت‌وجهی Al(OH)₆ و سه Ca([OH]₄[OH₂]₂)[OH₂]₂ منشور مثلثی دوسر پوشیده با اشتراک یال‌هایشان ستون‌های نامتناهی موازی [001] ایجاد می‌کنند و چهاروجهی‌های SO₄ و مولکول‌های آب در میان ستون‌ها واقع شده‌اند.

ساختار بلوری اترینگایت که متعلق به کلاس دی‌تریگونال پرامیدال رومبوهدرال همی‌مورفیک است

در سیمان پرتلند

تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از بلورهای سوزنی شکل اترینگایت تشکیل‌شده در داخل حفره‌های بتن

تشکیل اترینگایت (C₆A$₃H₃₂) -که یکی از ترکیبات فاز AFt سیمان است- از C₃A و $C در حضور هیدروکسید کلسیم به صورت زیر انجام می‌شود:

$3CaO.Al_{2}O_{3}+3CaSO_{4}+32H_{2}O\to 3CaO.Al_{2}O_{3}.3CaSO_{4}.32H_{2}O$

به محض ترکیب سیمان با آب، تشکیل اترینگایت آغاز شده و به صورت سیگموئید ادامه می‌یابد. این اترینگایت، «اترینگایت اولیه» نامیده می‌شود که به‌طور همگن رشد پیدا می‌کند. تشکیل اترینگایت منجر به افزایش حجم بتن/سیمان می‌شود که به علت قابلیت تغییر شکل پلاستیک سیمان قبل از گیرش کامل، این افزایش حجم بی‌ضرر بوده و باعث پرشدن حفره‌های موجود در سیمان می‌شود. از این خاصیت اترینگایت برای تولید سیمان انبساطی استفاده می‌شود. در مقابل، تشکیل تأخیری اترینگایت به علت عدم امکان تغییر شکل زمینه، باعث به وجود آمدن تنش کششی در مرز مشترک با فاز مادر می‌شود که می‌تواند موجب ایجاد ترک شود.

منابع

↑ Jayant D. Bapat, Mineral Admixtures in Cement and Concrete, CRC Press, 2013, p. 132 ISBN 978-1-4398-1792-6
↑ A.E. Moore, H.F.W. Taylor, Crystal structure of ettringite, Acta Crystallographica Section B: Structural science, crystal engineering and materials, 26 (1970), 386-393. doi:10.1107/S0567740870002443
↑ G. Macleod and A. J. Hall, Whisker crystals of the mineral ettringite, Mineralogy and Petrology, Volume 43, Number 3 / February, 1991, pp. 211-215. doi:10.1007/BF01166892
↑ A. Moore, H.F.W. Taylor, Crystal Structure of Ettringite, Nature 218, 1048 - 1049 (15 June 1968); doi:10.1038/2181048a0
↑ Johannea Lehmann, Über den ettringit, ein neues mineral, in Kalkeinschlüssen der Lava von Ettringen (Laacher Gebiet), Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Palaontologie, 1874, 273-275
↑ P.K. Mehta, A. Klein, Formation of Ettringite by Hydration of a System Containing an Anhydrous Calcium Sulfoaluminate, Journal of the American Ceramic Society Volume 48, Issue 8, August 1965, Pages 435–436 doi:10.1111/j.1151-2916.1965.tb14786.x
↑ F. Goetz-Neunhoeffer, J. Neubauer, Refined ettringite (Ca6Al2(SO4)3(OH)12∙26H2O) structure for quantitative X-ray diffraction analysis, Powder Diffraction, Volume 21, Issue 1, March 2006 , pp. 4-11 doi:10.1154/1.2146207
↑ M.R. Hartman, R. Berliner, Investigation of the structure of ettringite by time-of-flight neutron powder diffraction techniques, Cement and Concrete Research 36 (2006) 364–370 doi:10.1016/j.cemconres.2005.08.004
↑ Sytle M. Antao, Michael J. Duane, Ishmael Hassan, DTA, TG, AND XRD studies of sturmanite and ettringite, The Canadian Mineralogist, Vol. 40, pp. 1403-1409 (2002) doi:10.2113/gscanmin.40.5.1403
↑ ICDD (1989) "Powder diffraction file," International Centre for Diffraction Data, edited by Frank McClune, 12 Campus Boulevard, Newtown Square, Pennsylvania, 19073-3272.
↑ P. Villars, K. Cenzual, J. Daams, R. Gladyshevskii, O. Shcherban, V. Dubenskyy, V. Kuprysyuk, O. Pavlyuk, I. Savysyuk, S. Stoyko, Ca6Al2[SO4]3[OH]12[H2O]26 , in Landolt-Börnstein - Group III Condensed Matter, Volume 43A7, Crystal Structures of Inorganic Compounds, Springer Berlin Heidelberg, 2009, pp 645-647 ISBN 978-3-540-69948-4 doi:10.1007/978-3-540-69949-1_257
↑ Wieslaw Kurdowski, Cement and Concrete Chemistry, Springer Science+Business Media, 2014 p.171 ISBN 978-94-007-7944-0
↑ Karl Heinz Buchel, Hans-Heinrich Moretto, Peter Woditsch, Industrial Inorganic Chemistry, WILEY-VCH Verlag GmbH, 2nd Ed. 2000, p. 412 ISBN 978-3-527-29849-5
↑ P. Barnes , S. M. Clark , D. Häusermann , E. Henderson , C. H. Fentiman , M. N. Muhamad & S. Rashid, Time-resolved studies of the early hydration of cements using synchrontron energy-dispersive diffraction, Phase Transitions, Volume 39, 1992 - Issue 1-4, Pages 117-128 doi:10.1080/01411599208203475
↑ M. Collepardi, A state-of-the-art review on delayed ettringite attack on concrete, Cement and Concrete Composites, Volume 25, Issues 4–5, May–July 2003, Pages 401-407 doi:10.1016/S0958-9465(02)00080-X
↑ M.D.Cohen, Theories of expansion in sulfoaluminate - type expansive cements: Schools of thought, Cement and Concrete Research Volume 13, Issue 6, November 1983, Pages 809-818 doi:10.1016/0008-8846(83)90082-0
↑ S. Diamond, Delayed ettringite formation — Processes and problems, Cement and Concrete Composites, Volume 18, Issue 3, 1996, Pages 205-215 doi:10.1016/0958-9465(96)00017-0

[1] Jayant D. Bapat, Mineral Admixtures in Cement and Concrete, CRC Press, 2013, p. 132 ISBN 978-1-4398-1792-6

[2] A.E. Moore, H.F.W. Taylor, Crystal structure of ettringite, Acta Crystallographica Section B: Structural science, crystal engineering and materials, 26 (1970), 386-393. doi:10.1107/S0567740870002443

[Macleod1991-3] G. Macleod and A. J. Hall, Whisker crystals of the mineral ettringite, Mineralogy and Petrology, Volume 43, Number 3 / February, 1991, pp. 211-215. doi:10.1007/BF01166892

[4] A. Moore, H.F.W. Taylor, Crystal Structure of Ettringite, Nature 218, 1048 - 1049 (15 June 1968); doi:10.1038/2181048a0

[Lehmann1874-5] Johannea Lehmann, Über den ettringit, ein neues mineral, in Kalkeinschlüssen der Lava von Ettringen (Laacher Gebiet), Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Palaontologie, 1874, 273-275

[6] P.K. Mehta, A. Klein, Formation of Ettringite by Hydration of a System Containing an Anhydrous Calcium Sulfoaluminate, Journal of the American Ceramic Society Volume 48, Issue 8, August 1965, Pages 435–436 doi:10.1111/j.1151-2916.1965.tb14786.x

[Goetz-Neunhoeffer2006-7] F. Goetz-Neunhoeffer, J. Neubauer, Refined ettringite (Ca6Al2(SO4)3(OH)12∙26H2O) structure for quantitative X-ray diffraction analysis, Powder Diffraction, Volume 21, Issue 1, March 2006 , pp. 4-11 doi:10.1154/1.2146207

[8] M.R. Hartman, R. Berliner, Investigation of the structure of ettringite by time-of-flight neutron powder diffraction techniques, Cement and Concrete Research 36 (2006) 364–370 doi:10.1016/j.cemconres.2005.08.004

[9] Sytle M. Antao, Michael J. Duane, Ishmael Hassan, DTA, TG, AND XRD studies of sturmanite and ettringite, The Canadian Mineralogist, Vol. 40, pp. 1403-1409 (2002) doi:10.2113/gscanmin.40.5.1403

[10] ICDD (1989) "Powder diffraction file," International Centre for Diffraction Data, edited by Frank McClune, 12 Campus Boulevard, Newtown Square, Pennsylvania, 19073-3272.

[11] P. Villars, K. Cenzual, J. Daams, R. Gladyshevskii, O. Shcherban, V. Dubenskyy, V. Kuprysyuk, O. Pavlyuk, I. Savysyuk, S. Stoyko, Ca6Al2[SO4]3[OH]12[H2O]26 , in Landolt-Börnstein - Group III Condensed Matter, Volume 43A7, Crystal Structures of Inorganic Compounds, Springer Berlin Heidelberg, 2009, pp 645-647 ISBN 978-3-540-69948-4 doi:10.1007/978-3-540-69949-1_257

[12] Wieslaw Kurdowski, Cement and Concrete Chemistry, Springer Science+Business Media, 2014 p.171 ISBN 978-94-007-7944-0

[13] Karl Heinz Buchel, Hans-Heinrich Moretto, Peter Woditsch, Industrial Inorganic Chemistry, WILEY-VCH Verlag GmbH, 2nd Ed. 2000, p. 412 ISBN 978-3-527-29849-5

[14] P. Barnes , S. M. Clark , D. Häusermann , E. Henderson , C. H. Fentiman , M. N. Muhamad & S. Rashid, Time-resolved studies of the early hydration of cements using synchrontron energy-dispersive diffraction, Phase Transitions, Volume 39, 1992 - Issue 1-4, Pages 117-128 doi:10.1080/01411599208203475

[Collepardi2003-15] M. Collepardi, A state-of-the-art review on delayed ettringite attack on concrete, Cement and Concrete Composites, Volume 25, Issues 4–5, May–July 2003, Pages 401-407 doi:10.1016/S0958-9465(02)00080-X

[16] M.D.Cohen, Theories of expansion in sulfoaluminate - type expansive cements: Schools of thought, Cement and Concrete Research Volume 13, Issue 6, November 1983, Pages 809-818 doi:10.1016/0008-8846(83)90082-0

[17] S. Diamond, Delayed ettringite formation — Processes and problems, Cement and Concrete Composites, Volume 18, Issue 3, 1996, Pages 205-215 doi:10.1016/0958-9465(96)00017-0