Protokół

z ćwiczenia 10-Spoiwa Mineralne

Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Budownictwo-Magisterskie	Łukasz Nijaki	data wykonania ćwiczenia: 02. 11. 1999
Grupa II	prowadzący: magister Bożena Karbowska	godz. 8.15

PRZEBIEG DOŚWIADCZENIA:

-wsypanie do kolby Erlenmeyera 1,0 g dokładnie sproszkowanego i wysuszonego

cementu;

-odmierzenie za pomocą cylindra miarowego 80 cm³ wody destylowanej;

-zagotowanie wody destylowanej w zlewce;

-wlanie zagotowanej wody destylowanej do kolby Erlenmeyera;

-dodanie do wody destylowanej 40 cm ³ 0,5 M kwasu solnego;

-gotowanie zawartości kolby Erlenmeyera przez 3 minuty mające na celu usunięcie

CO2 z roztworu;

-dodanie ( po przegotowaniu ) 3-5 kropli 1-procentowego roztworu

fenoloftaleiny;

-miareczkowanie z biurety na gorąco 0,5 M roztworem KOH do momentu

zabarwienia roztworu na kolor różowy.

CEL DOŚWIADCZENIA:

Doświadczenie polega na ustaleniu zawartości procentowej głównych składników cementu portlandzkiego: CaO, SiO2, Al 2O3 i Fe2O3 . Doświadczenie ma na celu charakterystykę cementu za pomocą modułów: hydraulicznego, krzemianowego i glinowego. Moduły te świadczą o jakości cementu.

REAKCJE ZACHODZĄCE PODCZAS DOŚWIADCZENIA:

• reakcja zachodząca podczas zetknięcia alitu, głównego składnika cementu portlandzkiego z wodą:

3CaO·SiO2 + n H2O → Ca(OH) 2 + (n-1)H2O + 2CaO∙SiO2

• reakcja zachodząca gdy na wodorotlenek wapnia działamy kwasem:

Ca(OH)2 +2HCl → CaCl2 + 2 H2O

↑

łatwo wypłukiwalne

• reakcja zobojętniająca kwas ( działamy zasadą )

KOH + HCl → KCl +H2O

• Podczas gotowania kwasu, wody destylowanej i cementu zachodzi reakcja odpędzenia CO2. Reakcja ta musi przebiec gdyż w przeciwnym razie KOH może reagować z CO2 .

CaCO3 +2 HCl → CO2 +CaCl2 + H2O

OPRACOWANIE WYNIKÓW:

Ostatnia część doświadczenia polegała na miareczkowaniu roztworem KOH, aż do pojawienia się różowego zabarwienia. Wykonaliśmy dwie próby. W pierwszej zużyliśmy 13,2 ml. w drugiej 11,7 ml. Licząc średnią arytmetyczną z tych dwóch pomiarów otrzymuję:

½• (11, 7 + 13,2) = ½ •24,9 =12,45 ml = 12,45 cm³

Mogę teraz przejść do obliczania modułów.

1. Procentową zawartość CaO w naczyniu obliczamy ze wzoru :

CaO%= (40-A)x100%

gdzie :

A-ilość centymetrów sześciennych 0,5-molowego KOH zużyta do zobojętnienia nadmiaru

kwasu solnego, który nie przereagował z wolnym CaO, znajdującym się w 1,0 g cementu;

(40-A)- ilość centymetrów sześciennych 0,5-molowego HCl, który przereagował z wolnym

CaO, znajdującym się w 1,0 g cementu;

0,014- ilość CaO (wyrażona w gramach ), z którą reaguje 1cm³ 0,5 -molowego HCl;

%CaO = (40-A)x 0,014 x 100%

%CaO = (40-0,1245)x 0,014 x 100%=55,8257

W próbce znajdują się także obok wolnego CaO:

-22,12% dwutlenku krzemu SiO2

- 4,63% trójtlenku żelaza Fe2O3

• 4,53% trójtlenku glinu Al2O3

moduł hydrauliczny -wyraża się wzorem:

MH = % CaO

% SiO2 + % Al2O3+ % Fe2O3

MH = 55,8257 %

22,12 % + 4,53 % + 4,63 %

MH = 1,7847

moduł krzemianowy -wyraża się wzorem:

MK = % SiO2

% Al2O3+ % Fe2O3

MK = 22,12 %

4,53 % + 4,63 %

MK = 2,4148

moduł glinowy -wyraża się wzorem:

MG = % Al2O3

% Fe2O3

MG = 4,53 %

4,63 %

MG = 0,9784

Dla dobrego jakościowo cementu portlandzkiego odpowiednie moduły powinny zawierać się w granicach:

-moduł hydrauliczny od 2 do 2,2 %

-moduł krzemianowy od 1,7 do 3,5 %

-moduł glinowy od 1,5 do 2,5 %

WNIOSKI:

Po wykonaniu doświadczenia zaobserwowałem na dnie kolby Erlenmeyera nierozpuszczone krzemiany będące pozostałością cementu użytego w doświadczeniu.

Zauważam, że ani moduł hydrauliczny, ani glinowy nie mieści się w przyjętych normach. Tylko moduł krzemianowy mieści się w podanych granicach. Służy on jednak tylko do wyznaczenia ile piasku należy użyć do zaprawy cementowej ( wskazuje on na zawartość SiO2 w cemencie). Na podstawie charakterystyki tymi modułami możemy stwierdzić, że cement użyty w doświadczeniu był słabej jakości, lub był stary. Tak niska zawartość CaO wskazuje, że cement ten był zleżały i nie nadaje się do zaprawy hydraulicznej. Osad na dnie kolby Erlenmeyera nie rozpuścił się całkowicie, co wpłynęło na zmianę modułów. Procent wolnego CaO zawarty w próbce był za mały, aby reakcja mogła zajść prawidłowo i by moduły mieściły się w normach. Chcąc użyć ten cement jako spoiwo należałoby dodać tlenek wapnia, aby zwiększyć zawartość procentową głównego składnika tego cementu.

---