硅氧四面体原子结构示意图

    8.1.1　 C₃ S的晶体结构

    常温下C₃ S属三斜和伪三方晶系，如图8.1所示。a∶b∶c= 1∶1∶3.52［7.078(5)，7.078(5)，24.940(5)］，α=β= 90°，γ= 120°，空间群为R3m(160)，V= 1082.05，非中心对称，Ca、Si、O三种原子呈层状分布，晶面上以2个Ca原子、6个Si原子和8个O原子1/2共用，晶棱上以12个Ca原子和8个O原子1/4共用，角顶上没有原子。

    O.H.Daniel和E.Hellner得到的X射线计算得出结论:硅酸三钙的结构具有多层互相交替的复合物形式，在一个晶胞中含有9层，每层由2个包括四个离子的平面构成，在硅酸三钙结构中硅原子和氧原子形成孤立的(环形)原子团［Si₃O₉］^6－，这些原子团分布在晶胞格子的平面间，因此，硅酸三钙的结构式应为Ca₉ O₆［Si₃ O₉］。同在1950年，Jeffery确定了一个具有三方晶系、六方指数(a= 7，c= 25)和空间群为R3m的C₃ S结构，这一结构由独立的四面体组成。Ca²⁺联结这些四面体并以八面体配位于三个没有与Si⁴⁺联结的O^2－。每个分子单胞中具有三个八面体空隙，空隙尺寸大到足可容纳其他原子。Handke和Ptak用红外和拉曼光谱研究C₃ S的结构，发现三斜结构看来是层状的，其层内的对称与Jeffery提出的R3m对称接近。这个由正硅酸盐C₂ S夹在CaO结构层当中所组成的结构可以解释C₃ S为何不是严格按分子比组成并随时可以分解为C₂ S+ CaO的现象。在Golovastnikov等提出的C₃ S结构中，非四面体六个氧原子的配位也类似于CaO晶体中的八面体配位。

    图8.1　硅酸三钙晶体结构示意图