UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA

INSTYTUT BUDOWNICTWA

CHEMIA BUDOWLANA

Ćwiczenia laboratoryjne

Ćwiczenie nr 5

TEMAT: „CEMENT PORTLANDZKI. OZNACZENIE SKŁADU FAZOWEGO CEMENTU NA PODSTAWIE ANALIZY CHEMICZNEJ I RENTGENOWSKIEJ ANALIZY FAZOWEJ”

GRUPA DZIEKAŃSKA 14

ZESPÓŁ 16

ROK AKADEMICKI 2008/2009

Spis treści:

I. CZĘŚĆ OGÓLNA

1. Przedmiot badania …………………………………………………………………………………………4

2. Zadanie do wykonania ……………………………………………………………………………………4

2.1. Oznaczenie składu tlenkowego cementu / CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃,

części nierozpuszczalnych-/CN/ ………………………………………………………………4

2.2. Obliczenie wartości modułów cementowych ………………………………………4

2.3. Obliczenie składu fazowego na podstawie wyników analizy chemicznej

2.4. Wykonanie dyfraktogramu rentgenowskiego cementu metodą DSH

/proszkową/ ……………………………………………………………………………………….……4

2.5. Opracowanie dyfraktogramu /wykonanie rentgenowskiej analizy

fazowej jakości badanego cementu/ …………………………………….…………………4

3. Cel ćwiczenia …………………………………………………………………………………………..………4

3.1.Utrwalenie podstaw fizykochemii cementu portlandzkiego…………..………4

3.2.Zapoznanie się z podstawami budowy ciał stałych krystalicznych /sieć

przestrzenna, typy sieci przestrzennej, układy krystalograficzne,

dyfrakcja promieni rentgenowskich na kryształach, rentgenowska

analiza fazowa, defekty strukturalne kryształów i ich wpływ na własności

krystalicznych ciał stałych/……………………………………………………………………… 4

II. CZĘŚĆ TEORETYCZNA

4. Podstawowe definicje, nazwy i określenia dotyczące cementu ………….portlandzkiego wg normy PN-EN 197-1:2002 i PN-EN 197-1/A1….….....4

5. Podstawowe wiadomości z zakresu technologii produkcji cementu ………...portlandzkiego ………………………………………………..………………………………………5

5.1.Surowce …………………………………………………………………………………………………5

5.2.Procesy ……………………………………………………………………………………………………5

5.3.Skład fazowy klinkieru (przeciętny) ………………………………………………………6

5.4.Sposób oznaczenia rodzaju cementu wg normy……………………………………7

III. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

6. Oznaczenie sumarycznej zawartości tlenku krzemu / SiO₂/- S i tzw. Części

nierozpuszczalnych /CN/- oznaczonej symbolem /SCN/ ………………………………8

1. Metoda i przebieg oznaczenia - opis procedury …………………………………8

2. Dane doświadczalne, obliczenia……………………………………………………………8

7. Oznaczenie zawartości części nierozpuszczalnych …………………………………………8

1. Metoda i przebieg oznaczenia - opis procedury …………………………………8

2. Dane doświadczalne, obliczenia……………………………………………………………9

8. Obliczenie zawartości tlenku krzemowego………………………………………………………9

9. Oznaczenie zawartości tlenku żelazowego /Fe₂O₃/- F i tlenku glinowego

/Al₂O₃/- A…………………………………………………………………………………………………………9

1. Metoda i przebieg oznaczenia - opis procedury …………………………………9

2. Wyniki miareczkowania………………………………………………………………………10

3. Obliczenie miana titr anta wyrażona w g składnika oznaczonego

/danego tlenku/ na 1 cm³ objętości titranta ……………………………………10

4. Obliczenie zawartości oznaczonego tlenku ………………………………………10

10. Oznaczenie zawartości tlenku wapniowego /CaO/- C ………………………………12

1. Metoda i przebieg oznaczenia - opis procedury ………………………………12

2. Wyniki miareczkowania………………………………………………………………………12

3. Obliczenie miana titr anta wyrażona w g składnika oznaczonego

/danego tlenku/ na 1 cm³ objętości titranta……………………………………12

4. Obliczenie zawartości oznaczonego tlenku ………………………………………13

11. Tabela zbiorcza wyników wykonanej analizy chemicznej…………………………13

12. Obliczenia modułów …………………………………………………………………………………14

1. Moduł hydrauliczny……………………………………………………………………………14

2. Moduł krzemianowy …………………………………………………………………………14

3. Moduł glinowy ……………………………………………………………………………………14

4. Moduł nasycenia wapnem…………………………………………………………………14

5. Zestawienie tabelaryczne wartości modułów …………………………………14

13. Obliczenie składu fazowego badanego cementu………………………………………14

1. Obliczenie zawartości alitu - C₃S ……………………………………………………14

2. Obliczenie zawartości belitu - C₂S …………………………………………………14

3. Obliczenie fazy glino-żelazianowej - C₂(AF)……………………………………14

4. Obliczenie fazy żelazianu dwuwapniowego - C₂F……………………………14

14. Tabelaryczne zestawienie obliczonego składu fazowego badanego

cementu ………………………………………………………………………………………………………15

I. CZĘŚĆ OGÓLNA

1. Przedmiot badania.

Przedmiotem badania jest cement portlandzki.

2. Zadanie do wykonania.

2.1. Oznaczenie składu tlenkowego cementu / CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, części nierozpuszczalnych- CN/.

2.2. Obliczenie wartości modułów cementowych.

2.3. Obliczenie składu fazowego na podstawie wyników analizy chemicznej.

2.4. Wykonanie dyfraktogramu rentgenowskiego cementu metodą DSH /proszkową/.

2.5. Opracowanie dyfraktogramu /wykonanie rentgenowskiej analizy fazowej jakości badanego cementu/.

3. Cel ćwiczenia.

3.1. Utrwalenie podstaw fizykochemii cementu portlandzkiego.

3.2. Zapoznanie się z podstawami budowy ciał stałych krystalicznych /sieć przestrzenna, typy sieci przestrzennej, układy krystalograficzne, dyfrakcja promieni rentgenowskich na kryształach, rentgenowska analiza fazowa, defekty strukturalne kryształów i ich wpływ na własności krystalicznych ciał stałych/.

2. CZĘŚĆ TEORETYCZNA

4. Podstawowe definicje, nazwy i określenia dotyczące cementu

portlandzkiego wg normy PN-EN 197-1:2002 i PN-EN 197-1/A1

Normalizacja europejska przyjęła podział cementów na dwie zasadnicze grupy: cementy powszechnego użytku uznane za "tradycyjne i wypróbowane" i cementy specjalne ze względu na dodatkowe cechy użytkowe. Cementy powszechnego użytku są objęte zharmonizowaną normą europejską EN 197-1, która w 2002 roku została zatwierdzona jako Polska Norma PN-EN 197-1:2002. Nie obejmuje ona cementów o dodatkowych właściwościach, takich jak niskie ciepło hydratacji, wysoką odporność na agresję siarczanową czy niską zawartość alkaliów, czyli cementów o specjalnych, istotnych dla praktyki budowlanej, cechach użytkowych.

Cementy specjalne muszą spełniać podstawowe wymagania normowe stawiane cementom powszechnego użytku zgodnie z normą PN-EN 197-1:2002. Podstawowe wymagania dotyczą podziału cementu na rodzaje i klasy wytrzymałości, rodzajów i właściwości składników, właściwości mechanicznych, fizycznych i chemicznych oraz kryteriów zgodności tych właściwości. Wymagany jest ten sam system oceny i certyfikacji zgodności. Nowa norma określa wymagania dodatkowe dotyczące właściwości specjalnych cementu, jego składników oraz kryteriów zgodności.

Klinkier cementowy portlandzki - produkt w postaci grudek otrzymany przez wypalenie w temperaturze spiekania zmielonych i dokładnie wymieszanych surowców, dobranych w odpowiedniej proporcji uzyskiwany z surowców zawierających głownie węglan wapnia i glinokrzemiany.

Kopaliny naturalne - surowce wydobywane z ziemi

Pucolana - ceramiczny materiał budowlany, stosowany jako wypełniacz w zaprawach hydraulicznych. Jej głównym składnikiem jest czysta krzemionka w postaci bardzo drobnych zaokrąglonych ziaren. Jej ważną cechą jest zdolność do wiązania wapna także pod wodą. Obecnie jest stosowana jako dodatek do zapraw betonowych zwiększający ich wodoodporność.

Klasa cementu - określa wytrzymałość znormalizowanej zaprawy na ściskanie oznaczona po 28 dniach twardnienia podaną w MPa. Klasę cementu dobiera się w zależności od klasy betonu przewidzianej w projekcie konstrukcji, co prowadzi do następującego podziału: 32,5; 32,5R; 42,5; 42,5R; 52,5; 52,5R (litera R oznacza, że cement ma wysoką wytrzymałość wczesną - oznaczoną po 2 lub 7 dniach twardnienia).

Wapno budowlane - spoiwo powietrzne (z wyjątkiem wapna hydraulicznego), którego głównymi składnikami są: tlenki (CaO) i wodorotlenki wapnia z niewielkim udziałem tlenku i wodorotlenku magnezu, dwutlenku krzemu, tlenku glinu i tlenku żelaza.

W budownictwie stosuje się do wykonywania zapraw murarskich i tynków cementowo - wapiennych.

5. Podstawowe wiadomości z zakresu technologii produkcji cementu

portlandzkiego

1. Surowce

Surowce do produkcji cementu to kopaliny naturalne, takie jak: wapień, wapień marglisty, margiel, glina.

Są one pozyskiwane w zakładowych kopalniach odkrywkowych. Do korekcji składu surowcowego wykorzystuje się: łupek, pucolany, surowce żelazonośne, piasek.

Cement portlandzki - najczęściej stosowany, szary, sypki materiał, otrzymywany ze zmielenia klinkieru z gipsem i dodatkami hydraulicznymi.

Klinkier cementowy otrzymuje się przez wypalenie w temperaturze + 1450°C mieszaniny zmielonych surowców zawierających wapień i glinokrzemiany.

Podstawowe składniki klinkieru to:

• Alit krzemian trójwapniowy (50-65% masy klinkieru) - 3CaO·SiO2

• Belit krzemian dwuwapniowy (ok. 20% masy klinkieru) - 2CaO·SiO2

• Brownmilleryt czterowapniowy związek tlenku glinu i tlenku żelaza (ok. 10% masy klinkieru) - 4CaO·Al2O3·Fe2O3

• Glinian trójwapniowy (ok. 10% masy klinkieru) - 3CaO·Al2O3

• inne związki glinu, wapnia, magnezu.

5.2 Procesy

Przygotowanie zestawu surowcowego do pieca cementowego jest jedną z ważniejszych operacji w całym procesie technologicznym produkcji cementu. Utrzymanie zadanego stałego składu mąki surowcowej przygotowywanej do wypału w piecu jest podstawą otrzymania dobrego półproduktu - klinkieru cementowego. Surowiec dostarczany z kopalni jest kruszony i wstępnie uśredniany. Do przemiału na mąkę składniki dozowane są w ściśle określonych proporcjach.

Drobny przemiał surowców odbywa się w młynach kulowych bądź coraz częściej pionowych młynach rolowo-misowych. Młyny surowca tak jak inne urządzenia w przemyśle cementowym wyposażone są w filtry w celu ograniczenia emisji. Przygotowana mąka surowcowa, bardzo drobno zmielona - zwykłe poniżej 10% pozostałości na sicie 4900 oczek/cm2, gromadzona jest w silosach i poddawana korekcji składu i homogenizacji.

Do kontroli procesu przygotowania zestawu surowcowego stosowane są najnowszej generacji zautomatyzowane układy wykorzystujące metodę rentgenograficznego badania składu chemicznego.

Podstawowa i najbardziej energochłonna część procesu produkcji cementu przebiega w piecu cementowym, w której podczas wielu reakcji i przemian fazowych otrzymywany jest klinkier cementowy.

Aby można było "przekształcić" zestaw surowcowy w klinkier, przygotowany zestaw surowcowy jest w instalacji piecowej, podgrzewany, suszony, następuje rozkład surowców a następnie podczas przemian fizykochemicznych tworzą się minerały klinkierowe.

W strefie spiekania pieca cementowego temperatura materiału osiąga wartość 1450oC. Materiał w strefie wysokich temperatur (powyżej 800oC) przebywa w zależności od konstrukcji pieca około 30 minut. Najwyższe temperatury podczas procesu wypału klinkieru sięgają blisko 2000oC - jest to temperatura płomienia i gazów w strefie spiekania, które przebywają w tej strefie ok. 10 sekund.

Klinkier cementowy wychodzący z pieca ma temperaturę od około 900oC do około 1300oC. Jest on następnie schładzany i po opuszczeniu chłodnika ma temperaturę około 100oC. Gorące gazy z chłodnika klinkieru wykorzystywane są przy przemiale w młynach węgla.

Operacją, która prowadzi do uzyskania końcowego produktu jest mielenie. Młyny, w których odbywa się przemiał w to przeważnie młyny kulowe. Do operacji przemiału zużywa się najwięcej energii elektrycznej spośród wszystkich operacji jednostkowych w całym procesie produkcji cementu.

Do cementów z dodatkami można stosować dodatki w ilościach od 5% do 80 %. Uzyskuje się dzięki temu asortyment cementów różniących się właściwościami w zależności od ich przeznaczenia. Tylko kilka rodzajów cementu wymaga przy produkcji specjalnych klinkierów cementowych.

5.3 Skład fazowy klinkieru (przeciętny)

Rodzaj fazy	Budowa fazy		Nazwa i symbol fazy
		Krystaliczna		Izotropowa
	Faza krzemianowa	3CaO·SiO2 krzemian trójwapniowy	-	ALIT (C3S) 50÷65%
		2CaO·SiO2 krzemian dwuwapniowy	-	BELIT (C2S) 15÷20%
Faza glinianowa	3CaO·Al2O3 glinian trójwapniowy	szkło glinianowe	C3A 4÷16% (10÷16%)
Faza ferytowa (gliniano-żelazianowa)	krystaliczny roztwór ferytowy (glinożelazianowy)	szkło ferytowe (glinożelazianowe)	C2(AF) 4÷10%
Fazy drugorzędne	- wolne wapno CaO - peryklaz MgO - popiół krystaliczny	popiół zeszklony	-

5.4. Sposób oznaczenia rodzaju cementu wg normy

Główne rodzaje	Nazwy 27 wyrobów (rodzajów cementu powszechnego użytku)		Skład (udział w procentach masy ^a)
						Składniki główne										Skład­niki drugo­rzęd­ne
						klinkier	żużel wielko­pieco­wy S	Pył krze­mion­kowy D"	pucelana natural­na p	pucelana natural­na wypala­na Q	popiół lotny krze­mion­kowy V	popiół lotny wa­pien­ny W	łupek palony T	Wapień	Wapień
CEM I	cement portlandzki	CEM I	95-100	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0-5
CEM II	cement portlandzki żużlowy	CEM II/A-S	80-94	6-20	-	-	-	-	-	-	-	-	0-5
				CEM II/B-S	65-79	21-35	-	-	-	-	-	-	-	-	0-5
		cement portlandzki krzemion­kowy	CEM II/A-D	90-94	-	6-10	-	-	-	-	-	-	-	0-5
		cement portlandzki pucolanowy	CEM II/A-P	80-94	-	-	6-20	-	-	-	-	-	-	0-5
				CEM II/B-P	65-79	-	-	21-35	-	-	-	-	-	-	0-5
				CEM II/A-Q	80-94	-	-	-	6-20	-	-	-	-	-	0-5
				CEM III/B-O	65-79	-	-	-	21-35	-	-	-	-	-	0-5
			cement portlandzki popiołowy	CEM II/A-V	80-94	-	-	-	-	6-20	-	-	-	-	0-5
				CEM II/B-V	65-79	-	-	-	-	21-35		-	-	-	0-5
				CEM II/A-W	80-94	-	-	-	-	-	6-20	-	-	-	0-5
			CEM II/B-W	65-79	-	-	-	-	-	21-35	-	-	-	0-5
		cement portlandzki łupkowy	CEM II/A-T	80-94	-	-	-	-	-	-	6-20		-	0-5
				CEM II/B-T	65-79	-	-	-	-	-	-	21-35	-	-	0-5
			cement portlandzki wapienny	CEM II/A-L	80-94	-	-	-	-	-	-	-	6-20	-	0-5
				CEM II/B-L	65-79	-	-	-	-	-	-	-	21-35	-	0-5
				CEM II/A-LL	80-94	-	-	-	-	-	-	-	-	6-20	0-5
				CEM II/B-LL	65-79	-	-	-	-	-	-	-	-	21-35	0-5
			cement portlandzki wielo­składniko­wy ^c	CEM II/A-M	80-94	<------------------------------------------6 - 20-------------------------------------- >									0-5
				CEM II/B-M	65-79	<------------------------------------------21 - 35-------------------------------------- >									0-5
	CEM III		cement hutniczy	CEM III/A	35-64	36-65	-	-	-	-	-	-	-	-	0-5
				CEM III/B	20-34	66-80	-	-	-	-	-	-	-	-	0-5
				CEM III/C	5-19	81-95	-	-	-	-	-	-	-	-	0-5
	CEM IV		cement pucola-nowy^c	CEM IV/A	65-89	-		<---------------11 35------------->				-	-	-	0-5
				CEM IV/B	45-64	-		<---------------36 - 55------------>				-	-	-	0-5
	CEM V		cement wielo­składniko­wy ^c	CEM V/A	40-64	18-30	-		-----18 - 30----->		-	-	-	-	0-5
				CEM V/B	20-38	31-50	-	<-------------31 - 50---------->			-	-	-	-	0-5
a Wartości w tablicy odnoszą się do sumy składników głównych i składników drugorzędnych. b Udział pyłu krzemionkowego jest ograniczony do 10 %. c W cementach portlandzkich wieloskładnikowych CEM II/A-M i CEM II/B-M, w cementach pucolanowyc CEM IV/A i CEM IV/B i w cementach wieloskładnikowych CEM V/A i CEM V/B - główne składniki inne niż klinkier należy deklarować poprzez oznaczenie cementu.

III. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

6. Oznaczenie sumarycznej zawartości tlenku krzemu / SiO₂/- S i tzw. części

nierozpuszczalnych /CN/- oznaczonej symbolem /SCN/.

1. Metoda i przebieg oznaczenia - opis procedury

Metoda polega na rozpuszczeniu próbki cementu w kwasie nadchlorowym a następnie wydzieleniu kwasu krzemowego przez ogrzewanie z wrzącym monohydratem kwasu nadchlorowego, odsączeniu osadu oraz wyprażeniu kwasu krzemowego i części nierozpuszczalnych.

Przebieg oznaczenia:

- odważyliśmy 0,7g badanego cementu,

- przenieśliśmy odważoną próbkę analityczną bez strat do zlewki o pojemności 100cm³,

- dodaliśmy 15cm³ kwasu nadchlorowego o stężeniu 60-70%,

- ogrzaliśmy zlewkę na płycie do uzyskania temperatury, w której pojawiły się gęste pary kwasu nadchlorowego i pozostawiliśmy w tej temperaturze przez 5 minut,

- przegotowaliśmy 90-100cm³ wody i bardzo ostrożnie dodaliśmy do próbki,

- dokładnie wymieszaliśmy, następnie sączyliśmy przez miękki sączek analityczny, zbierając przesącz do kolby miarowej o pojemności 250cm³,

- przemywaliśmy zlewkę i sączek małymi porcjami do momentu osiągnięcia poziomu kreski kalibracyjnej,

- osad z sączkiem przenieśliśmy do tygielka i wyprażyliśmy go w temperaturze 1050°C.

2. Dane doświadczalne, obliczenia

Masa tygielka (bez osadu): 57,62g

Masa tygielka i osadu po prażeniu: 57,76g

Masa osadu: 0,14g

Zawartość tlenku krzemu - S i części nierozpuszczalnych - CN liczymy ze wzoru:

S = (m * 100%) / a

S = (0,14 * 100%) / 0,69

S = 20,3%

gdzie:

m - masa osadu po prażeniu

a - masa probki

S - zawartość tlenku krzemu

7. Oznaczenie zawartości części nierozpuszczalnych.

1. Metoda i przebieg oznaczenia - opis procedury

Metoda oznaczenia polega na rozpuszczeniu cementu w kwasie solnym,

ługowaniu nie rozpuszczonej pozostałości wodorotlenkiem sodowym, a

następnie odsączeniu części nierozpuszczalnych, wyprażeniu, zważeniu i

obliczeniu procentowej zawartości.

Przebieg oznaczenia:

- odważyliśmy próbkę cementu o masie 0.9g i przenieśliśmy od zlewki o pojemności 250 cm³

- dodaliśmy 10 cm³ wody destylowanej, a następnie 5 cm³ kwasu solnego i starannie wymieszaliśmy

- do roztworu dodaliśmy 45-50 cm³ wody i ogrzewaliśmy przez 10min

- nierozpuszczoną część próbki cementu przesączyliśmy przez sączek

- sączek z pozostałym osadem przenieśliśmy do zlewki i zalaliśmy ok. 100 cm³ roztworem wodorotlenku sodowego.

- roztwór ogrzaliśmy i dodaliśmy wskaźnika - czerwieni metylowej a następnie roztwór zakwasiliśmy kwasem solnym

- zawartość zlewki znów przesączyliśmy przez sączek

- sączek z osadem przenieśliśmy do tygielka a następnie wyprażyliśmy w temp 1050-1100*C

- wyprażony tygielek wraz z o sadem zważyliśmy. Z różnicy masy można określić masę części nierozpuszczalnych.

2. Dane doświadczalne, obliczenia

CN = m * 100% / a₁

CN= 0,01 * 100% / 0,87

CN = 1,5%

W którym:

a₁ - masa probki analitycznej cementu wzieta do badania

m - masa części nierozpuszczalnych w g.

8. Obliczenie zawartości tlenku krzemowego.

Zawartość tlenku krzemowego w % wagowych obliczmy ze wzoru:

S= SCN - CN

S=20,3%-1,5%= 18,8%

gdzie:

S - zawartość tlenku krzemu

SCN - suma części nierozpuszczalnych

CN - zawartość tlenku krzemu

9. Oznaczenie zawartości tlenku żelazowego /Fe₂O₃/- F i tlenku glinowego

/Al₂O₃/- A.

1. Metoda i przebieg oznaczenia - opis procedury

Metoda oznaczenia polega na miareczkowaniu EDTA jonów żelazowych Fe³⁺ przy pH=1,5, wobec kwasu salicylowego jako wskaźnika, a następnie po doprowadzeniu roztworu do pH=3,2 jonów glinu Al³⁺ wobec układu wskaźnikowego dwóch odczynników: PAN i PAN i kompleksomianu miedziowego.

Przebieg oznaczenia:

I miareczkowanie:

- pobraliśmy 50cm³ przygotowanego roztworu i przenieśliśmy do zlewki o

pojemności 400cm³,

- dodaliśmy do zlewki 100cm³ wody,

- umieściliśmy zlewkę na mieszadełku elektromagnetycznym i rozpoczęliśmy

mieszanie,

- dodaliśmy 6 kropli błękitu bromofenolowego, aby uzyskać lekko żółte

zabarwienie,

- następnie dodawaliśmy kroplami wody amoniakalnej do uzyskania pierwszego

trwałego niebieskiego zabarwienia,

- dodaliśmy 10cm³ kwasu solnego, aby uzyskać barwę żółtą,

- dodaliśmy następnie 10cm³ roztworu buforowego pH=1,5 i 10 kropli kwasu

salicylowego,

- roztwór ogrzaliśmy do temperatury ok.40°C, aby roztwór uzyskał barwę

fioletową,

- miareczkowaliśmy EDTA do zmiany barwy z fioletowej w żółtą,

- odczytaliśmy ilość zużytego EDTA.

II miareczkowanie:

- dodaliśmy do badanego roztworu kroplami octan amonowy (25%) do uzyskania

pierwszego trwałego zabarwienia niebieskiego,

- następnie dodaliśmy 5cm³ kwasu octowego lodowatego, 3 krople wersenianu i

9 kropli wskaźnika PAN, aby uzyskać roztwór o barwie różowej,

- roztwór ogrzaliśmy do wrzenia,

- następnie miareczkowaliśmy go do zmiany barwy z różowej w żółtą,

- ponownie doprowadziliśmy roztwór do wrzenia i gotowaliśmy przez 20 minut,

barwa roztworu nie zmieniała się,

- odczytaliśmy ilość zużytego EDTA.

2. Wyniki miareczkowania

V₁=1,1 cm³

V₁=1,0 cm³

V_śr1 =(V₁+ V₁ )/2= (1,1+1)/2=1,05 cm³

V₂=2,5 cm³

V₂=2,8 cm³

V_śr2= (V₂+ V₂ )/2=(2,5+2,8)/2=2,65 cm³

3. Obliczenie miana titranta wyrażona w g składnika oznaczonego

/danego tlenku/ na 1 cm³ objętości titranta

Fe₂O₃ + 3H₂0→ 2Fe(OH)₃

1 l = 1000 cm³ - 0,05 mol EDTA

1 cm³ = 0,05:1000 mol

Fe₂O₃ ≡ 0,00005 mola

masa atomowa Fe = 56 u;

masa atomowa O = 16 u

mol - 56 g

0,00005 - x

x = 0,00005 ⋅ 56

x = 0,0028 g

4Fe + 3O₂ → 2 Fe₂O₃

masa cząsteczkowa 2 Fe₂O₃ = 2(2*56u+3*16u) = 320u

224 g - 320

0,0028 - y

K₁= y= 0,004 g Fe₂O₃

Al₂O₃ + 3H₂0→ 2Al(OH)₃

1 l = 1000 cm³ - 0,05 mol EDTA

1 cm³ = 0,05:1000 mol

Al₂O₃ ≡ 0,00005 mola

masa atomowa Al = 27 u;

masa atomowa O = 16 u

mol - 27g

0,00005 - x

x = 0,00005 ⋅ 27

x = 0,00135 g

4Al + 3O₂ → 2 Al₂O₃

masa cząsteczkowa 2 Al₂O₃ = 2(2*27u+3*16u) = 204u

108 g - 204

0,00135 - y

K₂= y= 0,00255 g Al₂O₃

4. Obliczenie zawartości oznaczonego tlenku

Zawartość tlenku żelazowego Fe₂O₃- F obliczamy ze wzoru:

F=V₁*K₁*W*100%/a

V₁- średnia z miareczkowań,

K₁- miano titranta wyrażone w g tlenku żelazowego na 1cm³ EDTA

1. masa próbki analitycznej wzięta do badania,

W- współczynnik przeliczeniowy (5).

F=1,05*0,004*5*100%/0,69=3,04%

Zawartość tlenku glinowego /Al₂O₃/- A obliczamy ze wzoru:

A=V₂*K₂*W*100%/a

V₂- średnia z miareczkowań,

K₂- miano titranta wyrażone w g tlenku glinowego na 1cm³ EDTA

1. masa próbki analitycznej wzięta do badania,

W- współczynnik przeliczeniowy (5).

A=2,65*0,00255*5*100%/0,69=4,89%

Procentowa zawartość tlenku żelaza w badanym cemencie wynosi 3,04%.

Procentowa zawartość tlenku glinu w badanym cemencie wynosi 4,89%.

10. Oznaczenie zawartości tlenku wapniowego /CaO/- C.

1. Metoda i przebieg oznaczenia - opis procedury

Metoda polega na miareczkowaniu jonów wapnia Ca²⁺ roztworem EDTA przy pH=12 wobec kalcesu.

Przebieg oznaczenia:

- pobraliśmy 25cm³ roztworu i przenieśliśmy do zlewki o pojemności 250cm³,

- rozcieńczyliśmy próbkę 100cm³ wody,

- zlewkę z próbką umieściliśmy na mieszadełku i rozpoczęliśmy mieszanie,

- dodaliśmy wodorotlenek sodowy (20%), aby roztwór uzyskał pH w przedziale 3-5,

- dodaliśmy 10cm³ trójetanoloaminy,

- następnie dodaliśmy 2cm³ wodorotlenku potasu,

dodaliśmy szczyptę kalcesu, do uzyskania barwy czerwono fioletowej,

- miareczkowaliśmy EDTA do uzyskania barwy czysto niebieskiej (bez odcieni czerwieni),

- odczytaliśmy ilość zużytego EDTA.

2. Wyniki miareczkowania

V₃=16,2 cm³

V₃=16,3 cm³

V₃=16,4 cm³

V_śr3 = (V_{3 +} V₃ + V₃ )/3 = (16,2+16,3+16,4)/3=16,3 cm³

3. Obliczenie miana titranta wyrażona w g składnika oznaczonego

/danego tlenku/ na 1 cm³ objętości titranta

1 l = 1000 cm³ - 0,05 mol EDTA

1 cm³ = 0,05:1000 mol CaO ≡ 0,00005 mola

masa atomowa Ca = 40 u; masa atomowa O = 16,00 u

mol - 40,0 g

0,00005 - x

x = 0,00005 ⋅ 40,0

x = 0,002 g

2Ca + O₂ → 2CaO

masa cząsteczkowa 2CaO = 2(40u +16,00u) = 112u

80 g - 112

0,002 - y

y =0,0028 g CaO

4. Obliczenie zawartości oznaczonego tlenku

Zawartość tlenku wapniowego /CaO/- C obliczamy ze wzoru:

C=V₃*K₃*W*100%/a

-V₃ - średnia z miareczkowań,

-K₃ - miano titranta wyrażone w g tlenku wapniowego na 1cm3 EDTA,

-a - masa próbki analitycznej cementu,

-W-współczynnik przeliczeniowy.

C=16,3*0,0028*10*100%/0,69=66,14%

Procentowa zawartość tlenku wapnia w badanym cemencie wynosi 66,14%.

11. Tabela zbiorcza wyników wykonanej analizy chemicznej.

Składnik oznaczany
Lp.	Nazwa	Symbol	Zawartość w % wagowych
				1	Tlenek krzemu i części nierozpuszczalne	SCN	18,8%
				2	Części nierozpuszczalne	CN	1,5%
				3	Tlenek krzemu	S	20,3%
				4	Tlenek żelazowy	F	3,04%
				5	Tlenek glinowy	A	4,89%
				6	Tlenek wapniowy	C	66,14%

12. Obliczenia modułów.

1. Moduł hydrauliczny

M_H= C / [S+A+F] = 66,14 / [20,3+4,89+3,04]=2,34

2. Moduł krzemianowy.

M_K= S / (A+F) = 20,3 / (4,89+3,04) = 2,56

3. Moduł glinowy.

M_G= A / F = 4,89 / 3,04 = 1,61

4. Moduł nasycenia wapnem.

M_N= [C - (1,65*A+0,35*F)] / 2,8 * S =

[66,14 - (1,65*4,89+0,35*3,04)] / 2,8*20,3 = 1,003

5. Zestawienie tabelaryczne wartości modułów

Lp.	NAZWA MODUŁU	WARTOŚĆ
1	Moduł hydrauliczny [MH]	2,34
2	Moduł krzemianowy [MK]	2,56
3	Moduł glinowy [MG]	1,61
4	Moduł nasycenia wapnem [MN]	1,003

13. Obliczenie składu fazowego badanego cementu

1. Obliczenie zawartości alitu - C₃S

C₃S = 3,8 ( 3 M_N - 2 ) * S

C₃S = 3,8 ( 3 * 1,003 - 2 ) * 20 %

C₃S = 76,68 %

2. Obliczenie zawartości belitu - C₂S

C₂S = 8,60 * ( 1 - M_N) * S

C₂S = 8,60 * ( 1 - 1,003) * 20 %

C₂S = -0,52 %

3. Obliczenie fazy glinożelazianowej - C₂(AF)

C₂(AF) = 3,04 * F bo M_G > 0,64

C₂(AF) = 3,04 * 3,04

C₂(AF) = 9,24 %

4. Obliczenie fazy żelazianu dwuwapniowego - C₂F

M_G > 0,64 więc fazy nie liczymy

14. Tabelaryczne zestawienie obliczonego składu fazowego badanego

cementu.

Lp.	Nazwa fazy	Symbol nazwy	% zawartość
1	Faza alitowa	C3S	80,56
2	Faza belitowa	C2S	-0,52
3	Faza glinożelazianowa	C2(AF)	9,24
5	Faza żelazianu dwuwapniowego	C2F	-

- 14 -

---