Работа 17. Определение рН контактной среды в процессе гидратации и твердения портландцемента

Работа 17. Определение рН контактной среды в процессе гидратации и твердения портландцемента

Цель работы: определить рН контактной среды в процессе гидратации и твердения портландцемента.

Общие положения

При затворении цемента образуется пластичное цементное тесто. Со временем цементное тесто теряет пластичность, становится всё более вязким и, наконец, превращается в твердое тело – цементный камень, постепенно увеличивающий свою прочность. Процесс потери цементным тестом пластичности называется схватыванием, а его превращение в цементный камень – твердением.

При контакте частиц цемента с водой начинается ряд химических и физико-химических процессов, объединяемых общим понятием «гидратация цемента». Под гидратацией понимают присоединение молекул воды к минералам портландцементного клинкера с образованием кристаллогидратов. Форма и энергия связи воды в кристаллогидратах могут заметно различаться.

Поскольку минералы портландцементного клинкера представляют собой кальциевые соли слабых кислот, то в процессе гидратации происходит не только диссоциация этих соединений на соответствующие ионы, но и смещение кислотно-основного равновесия водного раствора в сторону повышенного содержания ионов гидроксила, благодаря чему значение рН раствора становится более 7:

Ca₂SiO₄ + 2H₂O → 2Ca²⁺ + SiO₄^4- + 2H₂O → 2Ca²⁺ + H₄SiO₄ + 4OH^-

Определение рН проводят с помощью рН - метра - милливольтметра. Определение рН основано на методе прямой потенциометрии – измерении потенциала индикаторного электрода, погруженного в исследуемый раствор. При потенциометрических измерениях помимо индикаторного электрода используют электрод сравнения. Для определения рН в качестве индикаторного электрода обычно используют стеклянный электрод, в качестве стандартного  –  хлорсеребряный, или комбинированный электрод, включающий в себя эти два электрода. 

Методика выполнения работы

При определении рН навеску исследуемого цемента (цемента с добавкой) 3–5 г затворяют жидкостью затворения. Из полученной массы изготавливают лепешку.

Взвешивают коническую колбу и помещают в коническую колбу вместимостью 50–100 мл цементную лепешку. Колбу с цементной лепешкой взвешивают на технических весах. В колбу приливают дистиллированную воду в соотношении m(обр)/m(H₂O), равном 1/10. Фиксируют время начала исследования.

С интервалом в 30 мин фильтруют раствор с цементной лепешкой (если цементная лепешка разрушилась). Если лепешка осталась целой, разрешается сливать раствор над цементной лепешкой. Определяют рН фильтрованного раствора и фиксируют установившийся на табло  прибора результат. Раствор приливают обратно в колбу с лепешкой. Через 30 мин. повторно фильтруют раствор и фиксируют результат. Результаты сводят в таблицу.  По результатам исследования строят график зависимости рН = f(t).

Материалы и оборудование

Портландцемент; добавки; вода дистиллированная; весы технические, точность взвешивания 0,005 г; чашка с плоским днищем; мерный цилиндр; часы; колба на 50–100 мл; фильтровальная бумага; рН-метр-милливольтметр с комбинированным стеклянным электродом.

Форма записи результатов:

Вид исследуемого цемента –

Вид добавки –

Концентрация добавки –

Дата формования –

Дата исследования –

Результаты определения рН портландцемента записывают в табл. 35.

Таблица 35. Определения рН портландцемента

t, мин.	рН	t, мин.	рН	t, сут	рН	t, сут	рН
0 30 60		90 120 150		1 7 14		21 28 ...

Строят график зависимости рН – f(t).

Выводы:

_____________________________________________________________________