книги из ГПНТБ / Тимашев В.В. Технический анализ и контроль производства вяжущих материалов и асбестоцемента учеб. пособие

мя определения и расходуется больше титрованных рас­

сахараты кальция, которые переходят в раствор и оттитровываются спиртовым раствором бензойной кисло­ ты.

Необходимый для определения метиловый спирт дол­ жен иметь крепость 95°. При работе с ним следует стро­ го соблюдать меры предосторожности, так как он очень токсичен. Титр бензойной кислоты по СаО устанавлива­ ют следующим образом. В коническую колбу емкостью 150 мл наливают 100 мл 95-градусного метилового спир­ та, всыпают 15 г измельченного обычного кускового сахара и 0,8 г безводного хлористого бария. Колбу со­ единяют с обратным холодильником и кипятят смесь на электрической плитке до полного растворения сахара и хлористого бария. Затем раствор охлаждают до ком­ натной температуры, добавляют 5 капель спиртового рас­ твора фенолфталеина и переливают в цилиндр емко­ стью 250 мл. В этот цилиндр предварительно поме­ щают навеску 0,05 г свежепрокаленной окиси кальция. Содержимое цилиндра тщательно перемешивают, поме­ щают в болтушку и встряхивают в течение 1 ч. Чтобы не образовалось комков, в цилиндр насыпают стеклян­ ные бусинки. Затем смесь титруют спиртовым раствором бензойной кислоты до исчезновения розовой окраски, после чего цилиндр вновь помещают в болтушку и взбал­ тывают раствор до появления розовой окраски, а за­ тем его вновь титруют. Эти операции повторяют до пре­ кращения появления розового окрашивания после 20—

60

Ход работы. В цилиндр емкостью 250 мл помещают навеску измельченного клинкера (0,5—1 г). Затем в не­ го вливают раствор сахара и хлористого бария в метило­ вом спирте, приготовленный точно так, как и при опре­ делении титра раствора бензойной кислоты. Смесь тща­ тельно перемешивают и взбалтывают в болтушке в те­ чение 1 ч. Если в образце есть свободная окись каль­ ция, то раствор окрашивается в розовый цвет. Осадку да­ ют отстояться и титруют спиртовым раствором бензой­ ной кислоты до обесцвечивания раствора. Затем ци­ линдр помещают в болтушку, содержимое его взбалты­ вают до появления розовой окраски и вновь титруют. Эти операции повторяют до тех пор, пока в течение 20— 30 мин не перестанет появляться окраска. Содержание свободной окиси кальция в % рассчитывают по форму­ ле (50).

Сахаратный метод

Этот метод определения свободной окиси кальция бо­ лее прост, но менее точен. Поэтому его применяют в тех случаях, когда материал содержит повышенное количе­ ство несвязанной окиси кальция и требуется быстро оп­ ределить ее.

Ход работы. Навеску около 1 г тонкоизмельченного материала помещают в коническую колбу, где находят­ ся кусочки стеклянной палочки, и заливают 150 мл 10%- ного раствора сахара. Содержимое колбы встряхивают в течение 15—20 мин, после чего фильтруют. При этом на

61

фильтре остаются кремнекислота, полуторные окислы, окись магния, а в раствор переходит сахарат кальция. Осадок на фильтре промывают 10%-ным раствором са­ хара и титруют 1 н. раствором соляной кислоты с исполь­ зованием в качестве индикатора фенолфталеина. Содер­ жание свободной окиси кальция рассчитывают по фор­ муле (52)

контроля производства таких цементов или при их при­ менении иногда необходимо определять содержание до­ бавки в цементе. В большинстве случаев это делается с помощью химического анализа. Сущность метода со­ стоит в определении какой-либо характеристики, кото­ рая для клинкера и добавки резко различается, напри­ мер растворимость в кислотах. Однако этот метод при­ меним при текущем контроле производства, когда есть возможность исследовать отдельно клинкер, добавку и цемент с добавкой. Потребитель же имеет дело только с готовым цементом, в котором содержание добавки оп­ ределяется иным методом — по количеству нераствори­ мого остатка, который и представляет собой добавку.

Содержание добавки в цементе по первому методу определяют следующим образом. Обозначим через Т, Ti и Т2 соответственно количества соляной кислоты, необ­ ходимые для растворения в одинаковых условиях клин­ кера, цемента с добавкой и добавки. Считаем, что це­ мент содержит х% добавки, а следовательно. (100— х), % клинкера. В этом случае зависимость между расхо­ дом кислоты и содержанием добавки выражается сле­ дующим образом:

(100 — х)Т+Т2х=\№Тъ отсюда х= 100^т~т^\ ( 5 3 )

В практических условиях удобнее пользоваться показа-

62

телем расхода кислоты при растворении, условно назы­ ваемым «титром». В данном случае «титр» представля­ ет собой количество миллилитров раствора NaOH, из­ расходованное на обратное титрование избытка соляной кислоты.

Если для определения «титра» материала применяет­ ся 1 н. раствор соляной кислоты, а для обратного титро­

где V, V|, V2 — соответственно количества 0,25 н. раствора NaOH, израсходованные на обратное титрование навески клинкера, це­ мента и добавки.

Подставляя значения Т, 1\ и Т2 в уравнение для х, по­ лучим

Если добавка не растворяется в кислоте, то Т2 — 0 и формула (54) для определения х приобретает вид:

Поскольку величина п известна, для вычисления со­ держания добавки в цементе необходимо определить V и V\, т. е. «титр» клинкера п цемента. Для облегчения расчетов можно составить таблицу, в которой показыва­ ют изменение содержания добавки в цементе в зависи­ мости от «титра» цемента и исходного клинкера. При этом значение V\ представляют как функцию х:

63

значениями V можно принять равным 0,2 мл, а между значениями х—1%.

дистиллированной воды. Затем в колбу наливают из бю­ ретки 10 мл 1 н. раствора соляной кислоты (величина п) и нагревают смесь до кипения, периодически взбал­ тывая содержимое колбы. Кипятят до полного растворе­ ния навески, затем стенки колбы ополаскивают холод­ ной дистиллированной водой и содержимое титруют 0,25 н. раствором NaOH с использованием в качестве ин­ дикатора фенолфталеина. Таким образом определяют величину V.

Навеску цемента обрабатывают таким же образом, но кипятят ее в кислоте не до полного растворения, а в течение 1,5 мин, после чего титруют 0,25 и. раствором NaOH. Это определение дает величину V\. Чтобы поро­ шок клинкера или цемента не комковался, рекомендует­ ся перед помещением в колбу навеску завертывать в фильтровальную бумагу.

Расчет содержания добавки в цементе проводят по формуле (55) или используют заранее составленную таблицу. Расчет по формуле (55) возможен, если добав­ ка не растворяется в соляной кислоте. Если раствори­ мость добавки в кислоте значительна, что может сущест­ венно исказить результаты определения, необходимо найти величину У2 , т.е. «титр» добавки. Это делается так же, как и для клинкера и цемента. В этом случае со­ держание добавки рассчитывают по формуле (54).

Содержание добавки в клинкере по нерастворимому остатку определяют следующим образом. Навеску це­ мента около 1 г помещают в стакан емкостью 500— 700 мл, приливают 150 мл воды, перемешивают, доводят до кипения и кипятят в течение 10—15 мин. Затем к смеси добавляют 3—5 г хлористого натрия и 300 мл

64

0,5 н. раствора соляной кислоты. Смесь кипятят на водя­ ной бане в течение 2 ч, прикрыв стакан часовым стек­ лом и не допуская сильного бурления. За это время це­ мент разлагается, в то время как добавка практически остается такой же. Жидкость фильтруют через неплот­ ный фильтр и промывают осадок горячей водой до исчез­ новения реакции на ион хлора. Осадок переносят в ста­ кан и обрабатывают холодным 0,1 н. раствором NaOH для растворения выделяющегося при обработке соляной кислотой геля Si02 . Нерастворившуюся добавку перено­ сят на фильтр, промывают горячей водой до исчезнове­ ния щелочной реакции (проба с фенолфталеином). Для ускорения отмывания можно после двух-трехкратного промывания горячей водой смочить фильтр с осадком слабым раствором НС1 и отмыть осадок от ионов хлора. Осадок с фильтром переносят в тигель, озоляют и прока­ ливают. Содержание добавки (в %) находят по форму­ ле (58)

где G\ — привес тигля в г; G — навеска цемента в г.

Если вводимая добавка представляет собой трас, трепел и т.д., т. е. характеризуется значительными потерями при прокаливании, то не рекомендуется прокаливать осадок после фильтрования. В этом случае нерастворенную добавку переносят в бюкс и сушат до постоянного веса при 100—110° С. При этом осадок фильтруется че­ рез высушенный до постоянного веса при 100—110° С фильтр. Расчет ведется по формуле (59).

ее способности поглощать гидроокись кальция. Эта ак­ тивность характеризуется количеством связываемого гидрата окиси кальция и скоростью, с которой этот про­ цесс протекает.

При одинаковом поглощении гидроокиси кальций различными добавками за данный промежуток времени более активной считается та добавка, которая наиболее интенсивно реагирует с С а ( О Н ) 2 в начале испытания. Сущность метода определения активности минеральной добавки заключается в следующем. Если в определенное количество титрованного раствора СаО поместить навес­

растворе, можно по разности между количеством гидро­ окиси кальция до начала п после опыта определить, сколько Са(ОН),2 было поглощено навеской добавки за

ром соляной кислоты.

Исследуемую добавку измельчают вначале в фарфо­ ровой ступке, а затем растирают в агатовой ступке до полного прохождения через сито 008. Подготовленную таким образом пробу непосредственно перед испытани­ ем высушивают до постоянного веса и хранят в стеклян­ ной банке с притертой пробкой.

Оборудование и материалы. / — гидравлическая до­ бавка; 2—аналитические весы; 3—глянцевая бумага; 4 — градуированный цилиндр емкостью 100 мл; 5 — жест­ кая кисточка; 6—бутыли емкостью 20—25 л; 7—кониче­ ская колба емкостью 250 мл; 8—бюретки; 9—трубка с натронной известью; 10— пипетка на 50 мл; И —0,05 н.

притертой пробкой.

Ход работы. Навеску в 2 г, отвешенную на аналити­ ческих весах, осторожно переносят на кусок глянцевой бумаги размером 15X15 см, а оттуда—в вымытый и вы­ сушенный градуированный цилиндр емкостью 100 мл с притертой пробкой. Жесткой кисточкой смахивают внутрь цилиндра крупинки, приставшие к его горлышку. Затем с помощью бюретки, соединенной с бутылью, на­ ливают в цилиндр точно 100 мл раствора гидроокиси кальция. Цилиндр сразу же закрывают пробкой, содер­ жимое энергично взбалтывают, чтобы вся навеска до­ бавки была смочена раствором. При этом пробку цилин­ дра следует слегка смазать вазелином.

66

Цилиндр оставляют на сутки, после чего его содер­ жимое встряхивают в течение одной минуты. Первый раз раствор титруют через двое суток с момента его приливания к добавке.

Для этого отмечают и записывают в рабочий журнал объем, занимаемый осадком, после чего осторожно, что­ бы не взмутить раствор, открывают цилиндр и пипеткой отбирают в колбу для титрования емкостью 250 жл50 мл раствора. Цилиндр сразу же закрывают пробкой.

В колбу добавляют 2—3 капли метилового оранжево­ го и титруют 0,05 н. раствором соляной кислоты. Число миллилитров соляной кислоты, израсходованной на тит­ рование, записывают в журнал с точностью до 0,05 мл. Затем в цилиндр с помощью бюретки наливают 50 мл раствора гидроокиси кальция (т. е. столько, сколько бы­ ло взято на титрование), содержимое взбалтывают в те­

тура помещения, в котором проводятся испытания, дол­ жна быть постоянной +20° С +5° .

В третью графу таблицы вносят результаты титрова­

фе 4. Когда в цилиндр приливают 50 мл свежего раство­ ра гидроокиси кальция, то концентрация СаО в раство­ ре повышается и будет представлять собой среднее арифметическое из содержания СаО в оставшихся в ци­

за двое суток. Эта величина с представляет собой раз­ ницу между первоначальным содержанием СаО в 50 мл раствора (у) и содержанием СаО в 50 мл раствора, опре­ деленную титрованием а, т. е. с = у—а. В графу 7 зано­ сят сумму концентрации с, определенную при последую­

ставляется возможным, то следует уменьшить навеску добавки до 1 г. Количество поглощенной окиси кальция определяют обычным способом и затем пересчитывают на 1 г исходной добавки.

Количество окиси кальция, поглощаемое 1 г добавки в течение 30 суток (15 титрований), в мг СаО должно

фов, пемзы; 60 — для трасов.

§6. О П Р Е Д Е Л Е Н И Е АКТИВНЫХ СаО и MgO

ВИЗВЕСТИ

Всоответствии с требованиями ГОСТ 9179—59 содер­

жание активных СаО и MgO в извести должно быть в следующих пределах: для негашеной извести без доба­ вок 85 и 70% (соответственно для I и I I сортов), для га­ шеной извести без добавок—67 и 55%- Определение ак­ тивных СаО и MgO можно проводить вместе (сумму CaO-f-MgO) и раздельно.

68

Определение при содержании в извести MgO менее 5%

Оборудование и материалы. / — проба извести; 2 — коническая

Ход работы. Навеску в 4—5 г предварительно расти­ рают в фарфоровой или агатовой ступке в течение 5 мин. Затем навеску в 1 г растертой извести помещают в ко­ ническую колбу емкостью 250 мл, наливают 150 мл ди­ стиллированной воды, добавляют 15—20 стеклянных бу­ синок, закрывают часовым стеклом и нагревают содержи­ мое колбы в течение 5 мин, не доводя до кипения. Когда колба остынет, стенки ее и часовое стекло ополаскивают кипяченой дистиллированной водой, добавляют 1—2 капли раствора фенолфталеина и титруют при постоян­ ном взбалтывании 1 н. раствором соляной кислоты до полного обесцвечивания содержимого колбы. Титровать следует медленно, добавляя кислоту по каплям. Титро­ вание считается законченным, если по истечении 5 мин не появится розовой окраски. Содержание CaO-f-MgO в % рассчитывают по формуле (60)

Определение при содержании в извести MgO более 5%

Оборудование и материалы. / — проба извести; 2 — стакан ем­ костью 200—250 мл; 3 — часовое стекло; 4.— мерная колба на 250 МЛ; 5—0,1 н. раствор трилона Б. Титр трилона Б по MgO опре­

фталеина.

Ход работы. 0,2—0,25 г извести помещают в кониче­ скую колбу емкостью 500 мл, добавляют 50 мл раствора сахара и энергично взбалтывают в течение 15 мин. При этом образуется растворимый сахарат кальция, а ос-

69