Задание 2. Приготовление аншлифа. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СВОБОДНОЙ ИЗВЕСТИ В КЛИНКЕРЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СВОБОДНОЙ ИЗВЕСТИ В КЛИНКЕРЕ.

ДОПУСК______________________

ВЫПОЛНЕНИЕ________________

ЗАЩИТА______________________

Цель работы: освоить метод определения СаО_св в клинкере, (цементе), по содержанию СаО оценить качество клинкера.

Влияние свободной извести на качество цемента

Для получения цемента высокого качества необходимо, чтобы оксид кальция находился в нём не в свободном виде, а в химическом соединении с кислотными оксидами SiO₂, Al₂0₃, Fe₂0₃ в виде клинкерных минералов 3CaO·SiO₂, 2СаО·SiO₂, ЗСа0·Аl₂0₃, 4СаО·Al₂0₃·Fe₂0₃.

При обжиге цементного клинкера иногда в силу ряда причин часть оксида кальция не усваивается и остается в виде так называемой свободной извести. Полнота усвоения СаО зависит от состава и качества приготовления сырьевой смеси и режима обжига. Так, при высоком коэффициенте насыщения обжигаемого материала (КН = 0,94), повышенном содержании щелочных соединений в нем, грубом помоле и плохом смешивании сырья, а также при недостаточно высокой температуре и малой продолжительности обжига в клинкере может оставаться свободная несвязанная известь (СаО_св).

В промышленных условиях клинкер обжигают при температуре 1450°С с выдержкой 20 - 40 мин, при этом в клинкере образуется крупнокри­сталлическая "намертво" обожжённая свободная известь, которая га­сится в течение длительного времени. При гидратации по уравнению CaO + H₂O = Ca(OH)₂ известь увеличивается в объеме почти в два раза. Если содержание такой извести в цементе более 1-2%, она реагирует с водой уже после того, как цементное тесто схватилось и затвердело. Возникающие в этих условиях большие внутренние напряжения могут разрушить бетонные сооружения из-за неравномерности изменения объема цемента.

В отличие от СаО_св в клинкере строительная известь, обожженная в известковых печах при 1000-1100°С гасится в течение 15-20 мин.

Определение содержания свободной извести имеет большое значение для контроля качества обжига клинкера.

Приборы и реактивы

Клинкер; мел; известь; реактив Уайта; ступка с пестиком; микро­скоп с осветителем; предметное стекло; покровные стекла; микрошпа­тель; фильтровальная бумага; цемент; 0,1н. спиртовой раствор бензойной кислоты; безводный глицерин; хлористый барий; абсолютный этиловый спирт; 12-ный спиртовой раствор фенолфталеина; сито ЖЗО63; колба коническая 150 мл сухая; обратный холодильник; электроплит­ка; бюретка с раствором бензойной кислоты для титрования; капельница с фенолфталеином; часовое стекло и кисточка для перенесения навески в колбу.

Порядок выполнения работы.

Задание 1. Качественное определение СаО_св реактивом Уайта под микроскопом.

Реактив Уайта представляет собой смесь фенола с нитробензолом в соотношении 1:1, содержащую несколько капель дистиллированной води. Нитробензол не участвует в реакции, являясь лишь растворителем фенола, так как последний при комнатной температуре может находиться только в кристаллическом состоянии. Несколько капель воды, добавленные при приготовлении реактива Уайта, ускоряют реак­цию образования фенолята кальция.

Тонко растертый порошок клинкера (мела, извести) помещают на предметное стекло микрошпателем, закрывают тонким покровным стек­лом, под которое вводят одну каплю реактива Уайта. Осторожным кру­говым движением порошок, смоченный реактивом, равномерно распре­деляют под стеклом. Избыток реактива Уайта можно отсосать фильт­ровальной бумагой. Подготовленный препарат помещают на столик микроскопа. Наблюдения ведут в проходящем свете в темном поле.

Через несколько минут вокруг зерен свободного оксида кальция появляются длинные перистые кристаллики фенолята кальция, хорошо различимые при скрещенных николях микроскопа по их интерференцион­ной окраске.

Микрохимическая реакция на свободную известь имеет качественный характер, т.е. позволяет определить, есть или нет свободная не­усвоенная известь.

В условиях проведения систематических наблюдений над клинкером возможно произвести градуировку микрохимической реакции. Для этой цели необходимо изготовлять микрохимические препараты таким образом, чтобы в поле зрения получалось одинаковое количество зерен цементного порошка. Путем подсчёта числа гнезд фенолята кальция в различных препаратах, изготовленных из цементов с различным (определенным другими методами) содержанием СаО_св .можно установить соотношение между количеством оксида кальция и числом возникших гнезд фенолята кальция.

В образцах с содержанием СаО_св меньше 1...2% можно подсчитать количество гнезд фенолята кальция. В пробах же с большим содержа­нием свободной извести фенолята кальция так много, что он закрыва­ет все поле зрения и дифференцировать, а следовательно, и подсчи­тать гнезда фенолята кальция не представляется возможным.

В лабораторный журнал зарисовать изображения, наблюдаемые под микроскопом, и дать характеристику исследуемых материалов по содержанию свободной извести.

Задание 2. Приготовление аншлифа.

Этилово-глицератный метод, разработанный Э.И.Нагеровой, Н.И. Колендзян, пригоден для определения суммарного содержания свободной извести как в виде СаО, так и в виде Са(ОН)₂. Метод основан наобработке цементов горячей смесью безводного глицерина и абсолют­ного спирта. При взаимодействии с содержащейся в цементе несвязан­ной извести с безводным глицерином образуется глицерат кальция (1). Этот глицерат титруют спиртовым раствором бензойной кислоты (2), образуется бензокислый кальций:

СН2ОН СНОН + СаО = СН2ОН	СН2О СНОН Са + Н2О ; (1) СН2О
СН2О СНОН Са + 2С6Н5СООН = СН2О	СН2ОН СНОН + Са(С6Н5СОО)2 ; (2) СН2ОН

В раствор переходит лишь глицерат кальция. Свободный оксид магния не вступает в реакцию с глицерином. Затруднения при определении свободной извести вызваны невозможностью применения водных растворов, вступающих во взаимодействие с клинкером, так как в этом случае в результате гидролиза алита по реакции

C₃S + Н O →CSH + Ca(0H)₂

выделяется гидроксид кальция, который может быть оттитрован.

Из всех количественных методом определения свободной извести этилово-глицератный метод принят в общественном стандарте и получил наибольшее распространение.

В сухую коническую колбу объемом 150 мл, содержащую 10 мл раствора глицерина, хлористого бария, фенолфталеина, Решенную на аналитических весах навеску 0,1 г клинкера; цемента, свежеизмельченного и пропущенного через сито 0063 (10000 отв./см²). Колбу присоединяют с помощью пробки к обратному холодильнику. Содержимое колбы, периодически встряхивая, кипятят в течение 10 мин над электрической плиткой. Появление окраски зависит от количества содержащейся в цементе свободной извести. Если после получасового непрерывного кипячения окраска не появилась, можно считать, что свободный СаО в пробе отсутствует.

При появлении розовой окраски кипящую жидкость через каждые 10...15 мин титруют раствором бензойной кислоты. Нагревание и титрование повторяют до тех пор, пока не прекратится появление розовой окраски после 15...20 мин кипячения. Тогда титрование мож­но считать законченным. Содержание свободной извести в процентах подсчитывают по следующей формуле:

где v - объем раствора бензойной кислоты, пошедшей на титрование, мл; А - сухая навеска, г; Т - титр бензойной кислоты, т.е. количе­ство СаО, которое связывается в 1 мл раствора бензойной кислоты по реакции (2).

________________________

________________