V1N1 = V2N2,

где V1 и V2 – объёмы растворов реагирующих веществ

N1 и N2 - нормальность этих растворов (молярная концентрация эквивалента, эквивалентная концентрация).

Вопросы к защите работы

1.Какая жесткость устраняется кипячением?

2.Какие способы устранения жесткости воды Вам известны?

(ответ мотивируйте, составив соответствующие уравнения химических ре-

акций)

 Учебная литература: /1/, с. 674-676; /2/, с. 461-474; /3/, с.393.

Лабораторная работа № 17 Исследование свойств неорганических вяжущих веществ

Цель работы: Подтверждение опытным путем качественного состава строительных материалов: воздушной извести, строительного гипса, силикатного цемента.

Задание по работе: В опытах №1; №2 и №5 необходимо составить уравнения реакций. В опыте 3 определить сортность извести, а в опыте 4 отметить, за какой промежуток времени теряется пластичность каждого из образцов.

Методические указания по выполнению работы

Опыт № 1. Карбонизация извести.

Поместите в сухую пробирку кирпичик, приготовленный из известкового раствора. Пропускайте в пробирку диоксид углерода до появления влаги на стенках пробирки. Напишите уравнение реакции карбонизации с учетом теплового эффекта реакции.

Опыт № 2. Получение магнезиального цемента.Смешайте в фарфоровой чашке 2,5 г гексагидрата хлорида магния (MgCl2 • 6H2O) и 1 г оксида магния и по каплям прибавляйте воду до образования густой тестообразной массы.

82

Соберите эту массу шпателем и положите внутрь железного кольца, находящегося на стеклянной пластинке. Выньте цемент из кольца через час. Составьте уравнение реакции.

Опыт № 3. Количественное определение СаО и MgO в извести.

Негашеную известь тщательно разотрите в агатовой ступке. Отвесьте на технохимических весах 0,7-0,8 г порошкообразной извести. В коническую колбу вместимостью 250-300 мл всыпьте навеску извести, прибавьте 50 мл дистиллированной воды и слегка нагрейте до 40-50оС. Наполните бюретку до нулевой отметки 1н. раствором соляной кислоты.

В колбу с раствором извести добавьте 2 капли раствора фенолфталеина и оттитруйте 1н HCl до обесцвечивания. Запишите объём израсходованной соляной кислоты с точностью до + 0,1 мл в таблицу 1.

Таблица 1 Результаты титриметрического анализа извести.

Вычислите массовую долю CaO + MgO по формуле:

% = V • CHCl • 0,028 • 100 m

где 0,028 – миллиэквивалент (мэкв) СаО или массовое количество СаО, эквивалентное количеству HCl в 1 мл 1 н. раствора.

Сортность извести определяется техническими условиями на данный продукт (табл.2).

Таблица 2 Известь негашеная комовая (технические условия).

Опыт № 4. Ускорение и замедление схватывания строительного гипса.

На стеклянную пластинку насыпьте шпателем три одинаковые пробы строительного гипса и затворите их одинаковым количеством растворителя: первую пробу затворите водопроводной водой; вторую – 10% раствором сульфата аммония (NH4)2SO4; третью - раствором гидроксида кальция Са(ОН)2. Затворение проведите, по возможности, быстро и одновременно. Отметьте, за какой промежуток времени теряется пластичность каждого образца. Результаты запишите в таблицу № 3.

Таблица 3

В графе «выводы» напишите, что является ускорителем и что замедлителем схватывания по отношению к образцу, затворенному водой.

Опыт № 5. Получение водной вытяжки силикатного цемента и определение реакции раствора.

В пробирку насыпьте один шпатель силикатного цемента и налейте до половины дистиллированной воды. В течение 2-3 минут энергично встряхивайте содержимое пробирки, затем отфильтруйте предварительно осевший осадок.

К половине фильтрата (так называемой вытяжке цемента) прилейте 1-2 капли фенолфталеина. На что указывает появление малиновой окраски? Напишите уравнение реакции, которая указывала бы содержание в вытяжке щелочи. К другой половине вытяжки прибавьте раствор соды Na2CO3. Напишите уравнение реакции, которая объясняет появление мути.

84

Справочный (теоретический) материал, необходимый для понимания задания и выполнения работ.

Вяжущие вещества можно разделить на две большие группы: неорганические вяжущие – различные цементы, известь, гипсовые вяжущие и др.; органические вяжущие – битум, дегти, клей и т.п.

В строительном производстве в большей степени применяют неорганические вяжущие вещества. Органические вяжущие вещества широко применяют в дорожном строительстве.

Неорганическими вяжущими строительными веществами называются минеральные порошкообразные материалы, способные при смешивании с водой образовывать пластическую массу, затвердевающую с течением времени в камневидное тело.

Все вяжущие строительные материалы получают из природных веществ путем их термической обработки при различных температурах. Однако по химическому составу, по свойствам и по области применения вяжущие вещества очень разнообразны.

Воздушные вяжущие вещества

Магнезиальный цемент – хлорид гидроксомагния (MgOHCl). Технический продукт получается замешиванием оксида магния с концентрированным раствором хлорида магния. Смесь, затвердевая, превращается в плотную, белую, легко полирующуюся массу.

Магнезиальный цемент в качестве вяжущего материала применяется при изготовлении мельничных жерновов, точильных камней, различных плит, смесь его с древесными опилками под названием ксилолит, используется для покрытия пола.

Строительный или полуводный гипс CaSO4 • 0,5 H2O – воздушное вяжущее вещество, быстро твердеющее на воздухе. Получают строительный гипс из природного двухводного гипса CaSO4 • 2H2O путем его нагревания до температуры 150 – 170оС. При этом происходит частичная дегидратация природного гипса:

CaSO4 • 2H2O → CaSO4 • 0,5H2O + 1,5H2O.

Полученный полуводный гипс, измельченный до порошкообразного состояния, при затворении водой образует пластическое, быстротвердеющее тесто.

Строительный гипс быстро схватывается (несколько минут), белого цвета, хорошо заполняет формы вследствие некоторого увеличения объёма во время твердения. К недостаткам следует отнести низкую водостойкость и плохую морозоустойчи-

85

вость влажных гипсовых изделий. Для замедления схватывания полуводного гипса применяют раствор гашеной извести Ca(OH)2 и органические клеи. Некоторые вещества еще более увеличивают скорость схватывания гипса, например сульфат аммония (NH4)2SO4, а также ряд других сернокислых и хлористых солей.

Воздушная известь – простейшее вяжущее вещество, состоящее главным образом из оксида кальция СаО. Получают известь обжигом природных материалов, содержащих карбонат кальция: известняка, мела, известкового туфа и др. Обжиг ведут при температуре 800 – 1200оС. При этом происходит термическое разложение карбоната кальция и получается негашеная известь:

Смесь известкового теста с песком называется известковым раствором; её применяют для строительных работ. Твердение извести происходит медленно, обусловливается, в основном, кристаллизацией гидроксида кальция. Находящийся на поверхности Са(ОН)2 поглощает из воздуха углекислый газ, при этом происходит медленное образование карбоната кальция СаСО3, называемое реакцией карбонизации:

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О.

Образующийся СаСО3 нерастворим в воде и выделяется вместе с Са(ОН)2 сначала в коллоидном, а затем в кристаллическом состоянии. За счет кристаллизации Са(ОН)2 и СаСО3 идет нарастание механической прочности известкового теста и превращение его в камневидное тело.

Гидравлические вяжущие вещества.

Портландцемент – медленно твердеющее гидравлическое вяжущее вещество, сохраняющее свою прочность, как на воздухе, так и в воде. Портландцемент – важнейший, современный вяжущий строительный материал, который применяют для изготовления бетона и железобетона. Получают портландцемент высокотемпературным (1500оС) обжигом природных мерилей или готовят искусственную смесь из 75% известняка СаСО3 и 25% глины, в состав которой входит каолин Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O.

Клинкер портландцемента состоит из следующих минералов: 3CaO • SiO2 – трехкальциевый силикат 37-60%, 2CaO • SiO2 – двухкальциевый силикат 15-37%, 3CaO • Al2O3 – трехкальциевый алюминат 7-16%, 4CaO • Al2O3 • Fe2O3 – четырехкальциевый алюмоферрит 10-18%. Цементный клинкер размалывается в тонкий серый порошок, называемый цементом.

86