Чрезвычайно важным является вопрос устойчивости твердых растворов минералов цементного клинкера, преобразования решетки чистых минералов под влиянием примесей и образования новых фаз по мере увеличения компонента-примеси в исходной шихте. Здесь могут иметь место следующие состояния: 1) избыток компонента-примеси и образовавшийся твердый раствор сосуществуют в виде самостоятельных фаз; 2) происходит распад твердого раствора с образованием новых фаз. Во втором случае при определенной концентрации компонента-примеси твердый раствор вообще не образуется, и тогда правильнее говорить не о распаде твердого раствора, а о химическом взаимодействии между матричным минералом и компонентом-примесью. Полиморфизм цементных минералов. Одной из особенностей структур цементных минералов и их твердых растворов является склонность к образованию многочисленных полиморфных модификаций.

Прежде всего это относится к главным цементным минералам — 3СаО — Si02 и 2СаО-Si02. Трехкальциевый алюминат полиморфных форм не имеет; среди ферритных фаз полиморфными превращениями обладает двухкальциевый феррит (два обратимых перехода — при 430 и 690°). Изучение обратимых превращений требует прецизионной высокотемпературной техники. Особые затруднения возникали при изучении полиморфизма 3CaO-Si02 из-за чрезвычайного сходства всех шести форм, образующихся в интервале температур от 600 до 1050° в результате незначительного искажения тригональной решетки, Рентгенограммы полиморфных форм 3CaO-Si02 (TIt Та, Тш, MI Мп, R) отличаются одна от другой незначительным расщеплением отдельных линий и образованием мультиплетов.

Полиморфизм 3CaO-Si02 и 2CaO-Si02 является функцией температуры: перестройка решетки наступает в результате термических перемещений элементарных частиц решетки. Если же в решетку этих минералов в результате изоморфного замещения внедряются посторонние атомы, то при комнатной температуре можно получить модификации твердых растворов, сходные по структуре с модификациями чистого минерала. Опыты показали, что при использовании различных количеств одной и той же примеси можно получить полную гамму твердых растворов двух — и трехкальциевого силикатов.

Для трехкальциевого силиката такими «универсальными» примесями оказались ZnO и La„03; для двухкальциевого — прежде всего Са3(Р04)2. Разупорядоченность структур цементных минералов. Для твердых растворов цементных минералов характерен прежде всего беспорядок в расположении катионов, как для твердых растворов замещения. Структурные изменения решетки матричных минералов при образовании твердых растворов зависят от химической природы примеси, количества ее и режима термической обработки.

Для относительной качественной оценки разупорядоченности структур твердых растворов в ряде случаев может быть использован индекс разупорядоченности, рассчитываемый с учетом расщепления характерных максимумов на рентгенограммах (например, в твердых растворах ЗСаО Si02 с различными компонентами). Причиной разупорядоченности структур минералов без примесей является термический фактор (температура обжига, скорость охлаждения).