Влияние времени растворения и добавок микрокремнезема на растворимость цемементного камня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №1

ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ РАСТВОРЕНИЯ  И ДОБАВОК МИКРОКРЕМНЕЗЕМА НА РАСТВОРИМОСТЬ ЦЕМЕМЕНТНОГО КАМНЯ

Цель работы: определить оптимальную добавку микрокремнезема (МКЗ) для предотвращения коррозии I вида.

Теоретическая часть:

Коррозия бетона I вида протекает за счет растворения и выноса соединений, определяющих прочность кристаллизационных контактов цементного камня. Наиболее растворимым компонентом цементного камня является гидроксид кальция, и коррозионный процесс определяется обычно как выщелачивание извести. Коррозии I вида протекает в воде с небольшим содержанием солей и характерна для бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических, мелиоративных и других сооружений. Интенсивность процесса выщелачивания зависит от проницаемости бетона и минералогического состава цемента. Сопротивление бетона коррозии I вида определяется гидролитической устойчивостью минералов цементного камня.

Стойкость бетона при коррозии I вида в значительной степени зависит от его плотности. Чем меньше площадь поверхности соприкосновения бетона с водой – средой и фильтрация воды через бетон, тем меньше и скорость развития коррозии. Увеличение стойкости бетона может быть достигнуто обработкой его растворами солей или кислот слабой концентрации, если в результате такой обработки на  поверхности цементного камня вместо гидроксида кальция образуется слой менее растворимой соли кальция. Бетоны на портландцементе подвергают обработке 3% - ной кремнефтористоводородной кислотой, 5%-ным раствором щавелевой кислоты, насыщенным фосфорно-кислым кальцием. При обработке бетона раствором кремнефтористоводородной кислоты на поверхности цементного камня,  в фильтрующих порах и капиллярах, образуется пленка, состоящая из малорастворимого фтористого кальция и геля кремнекислоты, что повышает плотность и вызывает рост прочности до 2 раз. Обработка бетона щавелевой кислотой переводит известь в малорастворимый щавелевокислый кальций. Это также способствует повышению прочности и плотности. В случае коррозии I вида желательно применять пуццолановые и шлакопортландцементы, если конструкции не подвергаются циклическому замораживанию и высушиванию.

Практическая часть:

Каждое звено проводит работу с цементным камнем, изготовленным  при постоянным В/Ц. Составы цементного камня:

1 звено – цементный  камень  без добавок;

2 звено  – цементный камень с добавкой 5% МКЗ;

3 звено – цементный  камень с добавкой 10% МКЗ;

4 звено – цементный  камень с добавкой 15% МКЗ;

Порядок проведения работы:

Для проведения эксперимента был заготовлен состав 380г цемента, 20г МКЗ, 114 мл воды. Нормальная густота при замесе – 2 мм. Из этой смеси были заформованы кубики с ребром 2х2х2 см. для проведения эксперимента каждое звено растирает в фарфоровой ступке цементный камень соответствующего состава, полученный порошок просеивают через сито 0,08.

Заготавливают из этого порошка 4 навески по 1 г, помещают в конические колбы емкостью 250 см³, в которые наливают по 150 см³ дистиллированной воды. Цементный порошок взбалтывают на магнитных мешалках в течение 5, 15, 30, 45 минут (для каждой колбы соответствующая продолжительность перемешивания). Через указанный промежуток времени цементная суспензия фильтруется, после чего колба, фильтр и воронка промываются в 50 см³ дистиллированной воды.

Из полученных 200 мл раствора отбирают по 50 мл в 2 колбы для титрования. Определили рН раствора, который равен 9,0.

Добавили в колбу реактивы: 2мл NaOH, 0,05 г сухой смеси индикатора  и медленно титровали раствором трилона Б при энергичном перемешивании до перехода окраски от красной до лиловой, не изменяющейся при дальнейшем прибавлении трилона Б.

Расчет концентрации ионов  кальция проводится по следующей  формуле:

                       ,                                               (1)

Где 2,33 – степень разбавления  рабочего раствора; - концентрация ионов кальция в растворе, г/л; =0,1  - нормальность стандартного раствора трилона Б; V_тр  - объем стандартного раствора трилона Б, пошедшего на титрование, см³; Э_Са²⁺ = 20 грамм-эквивалент Са; V _Са^{2 +} =50 см³ – объем раствора, взятого для титрования.

Таблица 1 – Результаты определения  содержание Са²⁺ и рН в растворе

Время растворения цем. камня, мин	рН  раствора	Определение концентрации Са2+
		№ п/п	Vтр		среднее
5	9,0	1 2	5,8 5,8	0,540 0,540	0,540	0,1
15	9,0	1 2	6,0 5,9	0,558 0,549	0,554	0,1
30	9,0	1 2	5,5 5,0	0,512 0,466	0,494	0,1
45	9,0	1 2	5,1 4,9	0,475 0,456	0,466	0,1

 

Рисунок 1

Результаты определения, полученные подгруппами, заносятся  в таблицу 2.

Таблица 2 – Сводная таблица  результатов эксперимента

№ звена	Результаты определения
	5 минут		15 минут		30 минут		45 минут
	г/л	рН	г/л	рН	г/л	рН	г/л	рН
1
2	0,540	9,0	0,554	9,0	0,494	9,0	0,466	9,0
3
4

 

Вывод: