Работа 4. Исследование полноты
клинкерообразования методом определения свободного оксида кальция
Цель работы: определить полноту прохождения
процессов клинкерообразования (алитообразования) в синтезированных клинкерах.
Общие
положения
При обжиге портландцемента
процесс образования трехкальциевого силиката происходит длительное время при
высокой температуре. Поэтому при обжиге высоконасыщенных оксидом кальция
сырьевых смесей клинкер может содержать некоторое количество свободного, т.е.
не усвоенного в процессе обжига, оксида кальция. Свободный оксид кальция может
также содержаться в клинкере вследствие недостаточно полного обжига сырьевой
смеси, а также вследствие грубого помола и недостаточной однородности сырьевой
смеси.
Содержание
свободного оксида кальция в обычном портландцемент- ном клинкере не должно
превышать 1–2 %, в противном случае может иметь место неравномерность изменения
объема цемента при твердении, вызываемая увеличением объема гидроксида кальция
из оксида кальция при гидратации. Кроме того, присутствие свободного оксида
кальция, вследствие образования внутренних напряжений, снижает прочность
цемента в отдаленные сроки твердения.
Известен
ряд методов качественного и количественного определения свободного оксида
кальция. К качественным методам относится фенол-
нитробензолъный, а к количественным – этипово-глицератный,
этилово- фенолятный, метилово-сахаратный, сахаратный, этиленгликолевый, метод
обработки перегретым паром, обработки углекислотой, метод потерь при нагревании
от 350 до 550 °С, калориметрический метод.
Одним
из наиболее распространенных химических методов количественного определения
свободного оксида кальция является этилово-глицератный метод. Он пригоден для
определения суммарного содержания свободной извести как в виде СаО, так и в
виде Са(ОН)2. Метод основан на обработке цемента горячей смесью
безводного глицерина и абсолютного спирта. В результате взаимодействия
содержащегося в цементе несвязанного оксида кальция с безводным глицерином
образуется глицерат кальция по реакции:
CH2OH
|
CH2O
|
|||
|
|
| \
|
|||
CHOH + CaO
|
→
|
CHOH Ca
+ H2O
|
(32)
|
|
|
|
| /
|
|||
CH2OH
|
CH2O
|
|||
Глицерин
|
Глицерат
кальция
|
В
раствор переходит лишь глицерат кальция. Свободный оксид магния не вступает в
реакцию с глицерином.
Из всех
количественных методов определения свободного оксида кальция
этилово-глицератный дает сравнительно более точные результаты. Однако при
высоком содержании свободного оксида кальция целесообразнее использовать
сахаратный метод определения как более простой и менее длительный.
Полученный
глицерат титруют спиртовым раствором бензойной кислоты или уксуснокислого
аммония по реакциям:
CH2O
|
CH2OH
|
|||||
| \
|
|
|
|||||
CHOH Ca
+ 2С6H5COOH
|
→
|
CHOH
+ Ca(С6H5COO)2 + 2 H2O
|
(33)
|
|||
| /
|
|
|
|||||
CH2O
|
CH2OH
|
|||||
Глицерат
кальция
|
Бензойная
кислота
|
Глицерин
|
Бензойнокислый кальций
|
|||
CH2O
|
CH2OH
|
|||||
| \
|
|
|
|||||
CHOH Ca
+ 2СH3COONH4
|
→
|
CHOH
+ Ca(СH3COO)2 + 2 NH3
|
(34)
|
|||
| /
|
|
|
|||||
CH2O
|
CH2OH
|
|||||
Глицерат
кальция
|
Уксуснокислый
аммоний
|
Глицерин
|
Уксуснокислый кальций
|
|||
Методика
выполнения работы
Часть
спеченного образца клинкера дробят в металлической, а затем и в фарфоровой
ступке. Пробу дробленного клинкера в количестве около 1
г помещают в агатовую ступку, где растирают в порошок и
полностью пропускают с помощью кисточки через сито № 008. Затем около 0,1 г порошка отвешивают на
аналитических весах с точностью ± 0,0001 г и высыпают навеску в коническую колбу
вместимостью 50 мл с притертым к обратному холодильнику горлом. В колбу
добавляют 10 мл этилово-глицеринового растворителя с индикатором
фенолфталеином. Колбу подключают к обратному холодильнику и ставят через
асбестовую сетку на электрическую плитку со скрытой спиралью для кипячения.
Содержимое колбы встряхивают и кипятят в течение 10 мин. Скорость появления
розового окрашивания раствора зависит от количества содержащегося свободного
оксида кальция. Розовый раствор в колбе периодически фильтруют спиртовым
раствором бензойной кислоты до прекращения покраснения раствора, кипящего 10
мин после предыдущего титрования. Если после получасового непрерывного
кипячения окраска не появляется, можно считать, что свободный СаО отсутствует.
Отсчет
бензойной кислоты производят в мл и после каждого титрования результат заносят
в журнал с точностью до 0,05 мл. В случае если СаОсвоб в пробе мало,
определение проводят по количеству капель, пошедших на титрование, с
обязательным определением количества капель в 1 мл раствора для данной бюретки.
Содержание
свободного СаО (в %) рассчитывают по формуле:
где V – количество раствора бензойной кислоты
(уксуснокислого аммония), израсходованное на титрование, мл; TCaO – количество СаО,
соответствующее 1мл 0,1 н раствора бензойной кислоты (уксуснокислого аммония),
г; m – навеска клинкера, г.
Определение
содержания свободного СаО выполняют в двух параллельных пробах, после чего
содержание свободного оксида кальция рассчитывают как среднеарифметическое
значение этих определений.
Отработанный
этилово-глицериновый растворитель собирают в банку с пробкой для последующей
регенерации спирта.
Все
определение продолжают 1–4 ч в зависимости от содержания свободного оксида
кальция, тонкости помола навески образца и химико-минералогического состава
клинкера.
Материалы и оборудование
Ступка
Аббиха (металлическая) с металлическим пестиком; фарфоровая ступка с пестиком;
агатовая ступка с пестиком; электроплитка со скрытой спиралью; плоскодонные
колбы вместимостью 50 мл с притертой пробкой под обратный холодильник; водяной
обратный холодильник; мерная бюретка на 50 мл; штатив с лапками;
этилово-глицериновый растворитель; спиртовой раствор бензойной кислоты или
уксуснокислого аммония; весы аналитические с точностью до 0,0001 г с разновесами;
сито № 008; кисточка для просеивания; клинкер, синтезированный в предыдущей
работе.
Форма записи результатов
Навеска порошка клинкера m =____г.
Титр раствора бензойной кислоты (уксуснокислого
аммония) T=____
г/мл.
Объем капли для данной бюретки – ____ мл.
Результаты титрования сводят в табл. 5.
Таблица
5. Результаты титрования
№
образца
|
Количество бензойной
кислоты, пошедшее на каждое титрование, мл
|
Σ, мл
|
|||||||
1
|
V1
|
||||||||
2
|
V2
|
||||||||
Расчет
содержания свободного СаО в клинкере проводят по зависимости (35) для каждой
пробы в отдельности. В дальнейшем вычисляют среднеарифметическое значение
содержания CaOсвоб:
Выводы:
_____________________________________________________________________
Комментариев нет:
Отправить комментарий