- •Химия цемента и вяжущих веществ
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1 химический анализ строительного гипса
- •1.1. Цель работы
- •1.2. Краткие теоретические сведения
- •Методика выполнения работы
- •1.3.1. Микроскопическое исследование кристаллической структуры гипсового вяжущего вещества
- •1.3.2. Определение количества гигроскопической влаги и кристаллизационной (гидратной) воды в строительном гипсе
- •1.3.3. Определение изменения содержания полугидрата сульфата кальция в процессе гидратации строительного гипса
- •1.4. Рабочее задание Подгруппа студентов делится на 2 звена. Каждое звено выполняет указанные химические анализы.
- •1.5. Оборудование, инструменты и материалы
- •1.6. Результаты выполнения работы
- •1.7. Выводы
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Методика выполнения работы
- •2.3.1. Определение суммарного содержания активных оксидов кальция и магния в строительной извести
- •2.3.2. Определение содержания активного оксида кальция в строительной извести
- •2.3.3. Определение содержания углекислого газа в строительной извести
- •2.4. Рабочее задание Подгруппа студентов делится на 2 звена. Каждое звено выполняет указанные химические анализы.
- •2.5. Оборудование, инструменты и материалы
- •2.6. Результаты выполнения работы
- •3.3. Методика выполнения работы
- •3.3.1. Определение в портландцементе содержания свободного оксида кальция
- •3.3.2. Определение серного ангидрида в портландцементе
- •3.3.3. Определение в портландцементе содержания нерастворимого остатка
- •3.4. Рабочее задание
- •3.5. Оборудование, инструменты и материалы
- •3.6. Результаты выполнения работы
- •3.7. Выводы
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Методика выполнения работы
- •4.3.1. Определение нормальной густоты цементного теста
- •4.3.2. Определение активности цемента химическим экспресс-методом
- •4.4. Рабочее задание Студенческая подгруппа делится на 2 звена, каждое из которых работает с определенным видом клинкерного цемента, назначенным преподавателем.
- •4.5. Оборудование, инструменты и материалы
- •4.5.1. Определение нормальной густоты цементного теста:
- •4.5.2. Определение активности цемента:
- •Результаты выполнения работы
- •4.7. Выводы
- •8. Контрольные вопросы
- •5.3. Методика выполнения работы
- •5.4. Рабочее задание Подгруппа студентов делится на 2 звена. Каждое звено работает с одним видом добавки пав по указанию преподавателя.
- •5.5. Оборудование, инструменты и материалы
- •5.6. Результаты выполнения работы
- •5.7. Выводы
- •Контрольные вопросы
- •1. Изучить методику определения поверхностного натяжения, величины адсорбции, пенообразующей способности добавок пав воздухововлекающего действия, стабильности и кратности пены.
- •4.Оценить пенообразующую способность водных растворов добавки пав и модельных систем методом встряхивания в цилиндрах и рассчитать стабильность и кратность пены.
- •6.2. Краткие теоретические сведения
- •6.3. Методика выполнения работы
- •6.3.1. Приготовление модельных систем
- •6.3.2. Определение поверхностного натяжения и величины адсорбции сталагмометрическим методом
- •6.3.3. Определение пенообразующей способности стабильности и кратности пены
- •6.4. Рабочее задание Подгруппа студентов делится на 3 звена. Каждое звено работает с системой по указанию преподавателя.
- •6.5. Оборудование, инструменты и материалы
- •6.6. Результаты выполнения работы
- •Характеристики пав
- •6.7. Выводы
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Правила оформления лабораторной работы
- •Пример оформления лабораторной работы Лабораторная работа № ___
- •Методики приготовления растворов для проведения химических анализов
- •П.2.1. Приготовление 0,1н раствора соляной кислоты из фиксанала
- •П.2.2. Приготовление 1н раствора едкого натра из фиксанала
- •П.2.3. Приготовление 10 % - ного раствора сахара
- •П.2.4. Приготовление 10 % – ного раствора хлористого бария
- •П.2.5. Приготовление 10 % – ного раствора аммиака
- •П.2.6. Приготовление разбавленного раствора соляной кислоты (1:4)
- •П.2.7. Приготовление натронной извести для эксикатора
- •П.2.8. Приготовление 1 % - ного спиртового раствора фенолфталеина
- •П.2.9. Приготовление хромовой смеси
- •Краткие данные о некоторых минеральных добавках к цементам п.3.1. Гранулированный доменный шлак
- •П.3.2. Пуццолана
- •П.3.3. Зола-уноса
- •П.3.3.1. Кремнистая (кислая) зола-уноса
- •П.3.3.2. Основная зола-уноса
- •П.3.4. Микрокремнезем
- •П.3.5. Сульфат кальция
- •П.3.6. Вспомогательные компоненты
- •Масса навески цемента для определения его активности экспрессным химическим методом
- •Поверхностное натяжение различных веществ
- •Технологические характеристики пены различной кратности
- •Перечень государственных стандартов, используемых при выполнении лабораторных работ
- •Перечень тестовых заданий для коллоквиума по тематике лабораторных работ
- •Оглавление
- •394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
2.6. Результаты выполнения работы
Результаты выполненных экспериментов оформляются в табличном виде (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Результаты химического анализа
строительной извести
Номер пробы извести |
Содержание активных (СаО+МgО), % |
Содержание СаОакт, % |
Содержание МgОакт, % |
Содержание СО2, %
|
|
|
|
|
|
Проводится анализ полученных результатов, делаются выводы по работе.
2.7. Выводы
Сделать вывод об активности строительной извести по содержанию в ней активных (СаО + МgО), оценить содержание СаОсвоб и количество СО2.
Контрольные вопросы
1. Что является сырьем для получения извести?
2. Какие виды строительной извести вы знаете?
3. Что такое активность извести?
4. Что такое карбонизация извести?
5. От чего зависит сорт строительной извести?
Лабораторная работа № 3
ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КЛИНКЕРНЫХ ЦЕМЕНТОВ
3.1. Цель работы
1. Изучить методику выполнения химического анализа цемента.
2. Определить в цементе содержание:
- свободного оксида кальция;
- серного ангидрида;
- нерастворимого остатка.
3.2. Краткие теоретические сведения
Все выпускаемые в нашей стране цементы классифицируются следующим образом:
- по назначению;
- по виду клинкера;
- по вещественному составу, под которым понимается содержание основных компонентов;
- по срокам схватывания;
- по прочности на сжатие.
В данной работе изучается цемент, полученный на основе портландцементного клинкера.
Портландцемент является основным видом вяжущего вещества в современном строительстве. Это гидравлическое вяжущее вещество, которое состоит на 70 - 80 % из высокоосновных силикатов кальция, получаемое обжигом сырьевой смеси известняка и глины при температуре 1450 оС с последующим помолом в тонкий порошок продукта обжига - клинкера совместно с гипсом (и минеральными добавками).
Качество цементного клинкера характеризуется:
- содержанием отдельных оксидов в процентах по массе, то есть химическим составом;
- содержанием основных клинкерных минералов, определяемым расчетным путем на основе химического анализа;
- численными значениями модулей, отражающих соотношения между количествами главнейших оксидов, выраженные в процентах.
Химический состав портландцементного клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Главными оксидами являются:
- СаО – 63 - 66 %;
- SiO2 – 21 - 24 %;
- Al2O3 – 4 - 8 %;
- Fe2O3 – 2 - 4 %,
суммарное содержание которых составляет 95 - 97 %. В небольших количествах в состав различных клинкерных соединений могут входить MgO, N2O, K2O, TiO2, Cr2O3, P2O5, играющие определенную роль в свойствах цемента.
Качество цемента, характеризующегося содержанием обязательных компонентов, устанавливается нормативными документами и включает в себя оценку содержания:
- оксида магния MgO, %;
- оксида серы (IV) SO3, %;
- свободного оксида кальция СаОсвоб, %;
- нерастворимого остатка, который состоит обычно из кварцевых частиц SiO2своб, и других показателей.
Оценивая содержание главных оксидов при условии их обязательного связывания в химические соединения, можно судить о поведении цемента при взаимодействии его с водой и о свойствах цементного камня. Так, цементы с повышенным содержанием оксида кальция характеризуются повышенной скоростью твердения и высокой прочностью, с повышенным содержанием кремнезема - наоборот, пониженной скоростью твердения в начальные сроки. При повышенном количестве оксида алюминия цементы приобретают способность к ускоренному твердению в начальные сроки. Соединения, содержащие оксид железа в повышенном количестве, ведут себя подобно высококремнеземистым цементам.
Минералогический состав цементного клинкера включает в себя ряд искусственных минералов, которые образуются при обжиге. Это - силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция, имеющие кристаллическую структуру, часть из них входит в стекловидную фазу, которая называется клинкерным стеклом. Основными минералами цементного клинкера и, следовательно, портландцемента являются минералы-силикаты: алит 3СаО.SiO2 (С3S) и белит 2СаО.SiO2 (С2S); их содержание в процентах по массе составляет 40 - 65 % и 15 - 40 %, соответственно. Кроме того, в состав клинкера входит трехкальциевый алюминат 3СаО.Al2O3 (С3А) в количестве 5 - 15 % и четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО.Al2O3.Fe2O3 (С4AF) в количестве 10 - 20 %.
Располагая данными о минералогическом составе клинкера и зная свойства клинкерных минералов, можно предопределить основные свойства портландцементов и особенности их твердения.
Помимо основных составляющих в клинкере содержатся в ограниченном количестве и другие кристаллические образования, в частности, свободные оксиды кальция и магния. Свободные (несвязанные в соединения оксиды кальция и магния) являются нежелательными составными частями цементного клинкера, так как они, гидратируясь очень медленно в уже затвердевшем камне, вызывают в нем неравномерное изменение объема, ведущее к появлению трещин. Содержание свободных оксидов кальция и магния в клинкере допускается не более 1 % и 5 %, соответственно.
Для того чтобы правильно и рационально использовать цементы, необходимо оценивать их качество путем проведения лабораторных испытаний и анализов, в частности, путем выполнения химического анализа по методикам, рекомендованным нормативными документами на эти вяжущие вещества.