Работа 1. Определение содержания двугидрата сульфата кальция в гипсовом камне
Цель работы: определить содержание двугидрата сульфата кальция в гипсовом камне.
Общие положения
Природный гипсовый камень состоит из двуводного сульфата кальция СаSO4·2Н2О и примесей (кварцевый песок, глина, карбонаты кальция и магния, соединения железа, органические вещества). Содержание примесей в нем регламентирует ГОСТ 4013–74 (табл. 2). Чем выше в гипсовом камне содержание примесей, тем ниже качество получаемых из него вяжущих.
В природе встречаются следующие разновидности гипсового камня: поликристаллический, прозрачный, волокнистый. Чистый гипс прозрачен либо белого цвета. Соединения Fe3+ придают ему окраску от желтоватого до бурого, Fe2+ – голубоватую, Cu2+ – зеленую, органические примеси – от сероватого до темного цвета.
Таблица 2. Сорта гипсового и гипсоангидритового камня
Сорт
|
Содержание в гипсовом камне,
%, не менее
|
Содержание в гипсоангидритовом камне, %, не менее
| ||
гипса (CaSO4∙2H2O)
|
кристаллизационной воды
|
гипса и ангидрита в пересчете на CaSO4∙2H2O
|
cерного ангидрита (SO3)
| |
1
|
95
|
19,88
|
95
|
44,18
|
2
|
90
|
18,83
|
90
|
41,85
|
3
|
80
|
16,74
|
80
|
37,20
|
4
|
70
|
14,64
|
-
|
-
|
Вода в гипсовом камне находится в различных состояниях: свободном, физически связанном и в химически связанном.
Химически связанная вода входит в кристаллическую решетку гипса и находится в двух видах: три четверти ее удаляется при температуре 100–110 °С, а одна четверть – при 130°С.
Свободная вода удерживается вокруг частиц гипса чисто механически и может быть удалена при любой температуре, если относительная влажность среды ниже 100%.
Физически связанная (гигроскопическая) влага содержится в микропорах и микротрещинах, капиллярах частиц гипса и его примесей. Она удаляется труднее, чем свободная вода. Температура удаления гигроскопической влаги зависит от структуры материала, размера пор и капилляров, в которых она находится. При температуре 50–60 °С почти вся она испаряется.
Методика выполнения работы
Определение содержания двугидрата сульфата кальция в образце гипсового камня выполняют на двух параллельных образцах; по полученным результатам рассчитывают среднее значение.
Гипсовый камень измельчают в фарфоровой ступке до полного прохождения через сито с сеткой № 02, далее высушивают до постоянной массы при 50±5 °С. Помещают 1–2 г измельченного и высушенного до постоянной массы гипсового камня в предварительно прокаленные тигли и взвешивают образцы на технических весах. Прокаливают образцы в муфельной печи при 400±15 °С в течение 1 ч. Затем тигли с образцами извлекают из печи, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Содержание двугидрата сульфата кальция (Mдг, %) вычисляют по формуле:
где m – масса пробы до прокаливания, г; m1 – масса пробы после прокаливания, г; 4,7785 – коэффициент пересчета
Материалы и оборудование
Весы технические с точностью взвешивания до 0,005 г ; фарфоровая ступка с пестиком; корундовые тигли; гипсовый камень; сито № 02; эксикатор для хранения тиглей с материалом; муфельная печь.
Форма записи результатов
Результаты измерений и расчетов записывают в табл. 3. По результатам исследований делают вывод о том, к какому сорту относится данный гипсовый камень.
Таблица 3. Определение сорта гипсового камня
№
|
Масса тигля с навеской сырьевой смеси
|
Содержание CaSO4∙2H2O, Mдг, г
| ||
до прокаливания m, г
|
после прокаливания m1, г
|
частное
|
среднее
| |
1
| ||||
2
| ||||
Выводы:
________________________________________________________________