42硅酸盐水泥

硅酸盐水泥熟料的系统分析实验编号：01小组成员：王娟，丁红，李家杰，李炜东，樊云澄精华121D实验任务•1、熟悉硅酸盐水泥的种类、特点、应用；•2、熟悉试样的采样、缩分、制样过程；•3、分析硅酸盐水泥的国家标准分析方法的方法及原理，了解硅酸盐水泥试样的各种分解方法，所用试剂仪器，特别是氯化铵重量法的原理、操作步骤；•4、掌握整个系统分析（SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO）的流程，各自的测量原理、实验仪器，试剂，操作步骤及操作注意事项，对实验的过程和结果了然于心；•5、思考题（1）（2）（3）（4）1、熟悉硅酸盐水泥的种类、特点、应用；•种类：普通水泥代号P.O矿渣水泥代号P.S•复合水泥代号P.C粉煤灰水泥代号P.F•石灰石水泥代号P.L火山灰水泥代号P.P•特点：强度发挥快，水化热高、耐磨、抗腐蚀，适应大多数的建筑用途•一般工用民用为前四种•应用：在不受侵蚀性介质和冻融作用时，宜采用普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，如采用矿渣硅酸盐水泥，则必须掺用外加剂以降低泌水率。普通水泥：（1）早期强度高，凝结硬化快；（2）抗冻性、耐磨性好，不透水性强。适用于：（1）一般地上工程及受浸蚀作用的地下工程；（2）早期强度要求较高的工程；（3）无腐蚀水中的受冻工程；（4）低温环境中需要强度发挥较快的工程。不适用于大体积混凝土工程和受化学侵蚀的工程。复合水泥：当混合材较少时（低于20%）性能与普通硅酸盐水泥基本一致，随着混合材掺合比增加，其性能则趋近于所掺混合材料的水泥。•返回2、熟悉试样的采样、缩分、制样过程；•采样：称取约2.0g水泥试样于250ml烧杯中，准备好浓盐酸。•缩分:要经过破碎、过筛。混匀和缩分等四道工序，并保持原粒度组成。加入盐酸进行加热——进行蒸干•制样过程：准确称取0.5000g直接置于150mL带柄的瓷蒸发皿中，加1gNH4CL,用平头玻璃棒混匀，盖上表面皿，沿皿口滴加浓HCL溶液2ml及浓HNO32-3滴，待激烈作用平缓厚，取下表面皿，搅拌，让试样充分分解，盖上表面皿的瓷蒸发皿置于沸水浴上蒸发至近干呈糖糊状。试样分解过程均应在通风橱内进行，能使绝大部分硅胶脱水成水凝胶析出，可利用沉淀分离的方法把硅酸与水泥中的铁、铝、钙、镁等组分分开，再分别装入四个烧杯中，放置待标定。••返回3、查阅分析硅酸盐水泥的国家标准分析方法的方法及原理，了解硅酸盐水泥试样的各种分解方法，所用试剂仪器，特别是氯化铵重量法的原理、操作步骤；•硅酸盐水泥的国家标准分析方法：基准法（氯化钡重量法）、代用法（碘量法）、硫酸钡—铬酸钡分光光度计法和离子交换法，其中以基准法更为准确、简单，适应性和测量范围也较广。•原理：2CaO·SiO2+4HCl→2CaCl2+H2SiO3+H2O•3CaO·SiO2+6HCl→3CaCl2+H2SiO3+H2O3CaO·Al2O3+12HCl→3CaCl2+2AlCl3+6H2O4CaO·Al2O3·Fe2O3+20HCl→CaCl2+AlCl3+2FeCl3+H2O•硅酸盐水泥试样的分解方法：蒸发——溶解——脱析——加热——过滤——洗涤——烘干——称量（酸分解）；熔融分解法•试剂仪器：；固体氯化铵，盐酸，马弗炉，瓷坩埚，干燥器，长、短坩埚钳•氯化铵重量法的原理：NH4Cl+H2O→NH3.H2O+HCl•氯化铵操作步骤：水泥经酸分解采用加热蒸发近干和加固体氯化铵两种措施使水溶性胶状硅酸尽可能全部脱水析出蒸干脱水是将溶液控制在100℃左右下进行。由于HCl的蒸发，硅酸中所含的水分大部分被带走，硅酸水溶胶即成为水凝胶析出由于溶液中的Fe3+、Al3+等离子在温度超过110℃时易水解生成难溶性的碱式盐而混在硅酸凝胶中，这样将使SiO2的结果偏高，而Fe2O3，Al2O3等的结果偏低，故加热蒸干宜采用水浴以严格控制温度。加入固体氯化铵后由于氯化铵易离解生成NH3·H2O和HCl，加热时它们易于挥发，从而消耗了水，因此能促进硅酸水溶胶的脱水作用。含水硅酸组成不稳定要沉淀过滤、洗涤、烘干后，还要高温（950-1000摄氏度）灼烧成干SiO2，然后称量。•返回4、掌握整个系统分析（SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO）的流程，各自的测量原理、实验仪器，试剂，操作步骤及操作注意事项，对实验的过程和结果了然于心；（1）分析（SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO）的流程以及测量原理：SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO•实验仪器：马弗炉，瓷坩埚，干燥器，长、短坩埚钳，酸、碱式滴定管、烧杯，容量瓶，锥形瓶和滴管等。试剂：EDTA溶液，CuSO4溶液，溴甲酚绿，磺基水杨酸钠，PAN，乙醇溶液，铬黑T，GBHA，氯乙酸-醋酸铵缓冲液（PH=2）氯乙酸-醋酸钠缓冲液（PH=3.5），NaOH强碱缓冲液（pH=12.6），氨水-氯化铵缓冲液（pH=10）以及其他试剂（氯化铵固体，氨水，氢氧化钠溶液，浓盐酸，尿素，浓硝酸，氟化铵，硝酸银，硝酸铵）•（3）操作步骤及操作注意事项：二氧化硅含量测定误差，三氧化二铁含量测定误差，氧化钙测定误差，EDTA标定误差（影响四种离子），滴定终点与读数。•返回SiO2的分析流程：目前水泥分析中SiO2的测定常用重量法，即取一份试样与固体NH4Cl对混匀后，再加HCl溶液，在水浴中分解，NH4Cl对硅酸溶胶起盐析作用，加热蒸发加速硅酸脱水凝聚，使SiO2沉淀完全，沉淀经过过滤、洗涤后，在950℃灼烧成固定成分的SiO2，然后称量，计算结果(SiO2不测）。返回Fe2O3的分析流程：溶液酸度控制在pH=2～2.5，则溶液中共存的Al3+，Ca2+，Mg2+等离子不干扰测定。指示剂为磺基水杨酸，其水溶液为无色，在pH=2～2.5时，与Fe3+形成的络合物为红紫色。Fe3+与EDTA形成的络合物是黄色，因此终点时由红紫色变为黄色。由于Fe3+与EDTA的反应速率比较慢，需要加热来加快反应速率，滴定时溶液温度以60～70℃为宜，但温度过高也会促使Al3+与EDTA反应，并会促进Fe3+离子水解，影响分析结果。原理：滴定反应：Fe3++H2Y2-=FeY-+2H+亮黄色显色反应：Fe3++HIn-=FeIn++H+无色紫红色终点反应：FeIn++H2Y2-=FeY-+HIn-+H+紫红色亮黄色关键：正确控制酸度和掌握适当的温度。返回•Al2O3的分析流程：采用返滴定法，在滴定Fe3+后的溶液中，加入过量EDTA标准溶液，再调节溶液的pH约为4.3，将溶液煮沸，加快Al3+与EDTA络合反应，保证反应能定量完成，然后，以PAN为指示剂，用CuSO4标准溶液滴定溶液中剩余的EDTA。终点时的变色：在终点前溶液中Al-EDTA络合物是无色的，而Cu-EDTA络合物是蓝色的，PAN指示剂这时是黄色的，随着CuSO4标准溶液的不断滴入，溶液逐渐由黄变绿。当终点时，过量的Cu2+离子与PAN形成的络合物为红色，与溶液中Cu-EDTA的蓝色组成了紫色，即终点由绿色变为紫色。一般说来，在100mL溶液中加入的0.015mol·L-1EDTA标准溶液以过量10mL左右为宜。在这种情况下，实际观察到的终点颜色是紫红色的。•原理：滴定反应：Al3++H2Y2-=AlY-+2H+••返滴反应：Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+•蓝色•终点反应：Cu2++PAN=Cu-PAN•黄色深红色•终点颜色：紫红色。•返回•CaO的分析流程：由于Ca-EDTA络合物的lgKCaY=10.69不是很大，因此，只有在pH=8～13时，Ca2+才能定量络合。而在pH=8～9时Mg2+有干扰，故一般在pH＞12.5下进行测定，此时Mg2+形成Mg(OH)2沉淀而被掩蔽。Fe3+、Al3+的干扰用三乙醇胺消除。•用于EDTA滴定Ca2+的指示剂较多，本实验采用钙指示剂，在pH＞12时，钙指示剂本身纯蓝色，与Ca2+络合后呈酒红色。终点变色：酒红色变为纯蓝色。•原理：滴定反应：Ca2++H2Y2-=CaY2-+2H+•显色反应：Ca2++HInd2-=CaInd-+H+•纯蓝色酒红色•终点反应:•CaInd-+H2Y2-+OH-=CaY2-+HInd2-+H2O•酒红色纯蓝色•返回•MgO的分析流程：用K-B作指示剂，终点由红变蓝。Fe3+离子的干扰需要用三乙醇胺和酒石酸钾钠联合掩蔽，因为三乙醇胺与Fe3+生成的络合物能破坏酸性铬蓝K指示剂，使萘酚绿B的绿色背景加深，易使终点提前到达。当溶液中酒石酸钾钠与三乙醇胺一起对Fe3+进行掩蔽时，上述破坏指示剂的现象可以消除，Al3+的干扰也能由三乙醇胺和酒石酸钾钠进行掩蔽。•原理：滴定反应：Ca2+/Mg2++H2Y2-=CaY2-/MgY2-+2H+•显色反应：Mg2+/Ca2++HInd2-=MgInd-/CaInd-+H+•纯蓝色酒红色•终点反应:•MgInd-+H2Y2-+OH-=MgY2-+HInd2-+H2O•酒红色纯蓝色•返回思考题（1）•1、水泥有哪些种类？硅酸盐水泥的国家分析方法中测定项目有哪些？•答：按其性质和用途可以分为通用水泥、专用水泥和特种水泥。•必须测定安定性，强度、细度、凝结时间、化合物含量•2、在硅酸盐试样的分解中，酸分解法、熔融法中常用的溶（熔）剂有哪些？各溶（熔）剂的使用条件是什么？各有何特点？•答：酸分解法常用溶剂：盐酸，硝酸，王水，硫酸，磷酸，氢氟酸等•熔融法常用熔剂：过氧化钠，氢氧化钠，碳酸钠，氧化钙••（2）•3、硅酸盐水泥熟料的分析流程是什么？•酸分解，称量，熔融分解，滴定，计算•4、实验过程中需要哪些试剂和仪器？•马弗炉，瓷坩埚，干燥器，长、短坩埚钳，酸、碱式滴定管、烧杯，容量瓶，锥形瓶和滴管等。试剂：EDTA溶液，CuSO4溶液，溴甲酚绿，磺基水杨酸钠，PAN，乙醇溶液，铬黑T，GBHA，氯乙酸-醋酸铵缓冲液（PH=2）氯乙酸-醋酸钠缓冲液（PH=3.5），NaOH强碱缓冲液（pH=12.6），氨水-氯化铵缓冲液（pH=10）以及其他试剂（氯化铵固体，氨水，氢氧化钠溶液，浓盐酸，尿素，浓硝酸，氟化铵，硝酸银，硝酸铵）•5、如何计算样品中各组分含量？•计算公式（3）•6、SiO2的测定方法有哪些？•重量法，挥散法，容量法，比色法•7、Fe2O3和Al2O3的测定方法分别是什么？有何区别？•氧化还原滴定法和返滴定法•测定Fe2O3要加掩蔽剂而测定Al2O3不需要加掩蔽剂•8、CaO的测定方法原理是什么？Ca2++MTB—Ca－MTB•Ca2++H2Y2—CaY2－+2H•Ca－MTB+H2Y2—CaY2－+MTB+2H+•Ca2++CMP—Ca－CMP•Ca2++H2Y2—CaY2－+2H+•Ca－CMP+H2Y2－CaY2－+CMP+2H+（4）•9、MgO的测定有哪些方法？各有何特点？•间接滴定法，EDTA容量法•特点：间接滴定法特点待测组分不能直接与滴定剂反应•EDTA容量法特点•10、原子吸收分光光度法是依据什么原理进行定量分析的?这一方法具有哪些特点?•将光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品蒸汽被待测元素的基态原子所吸收，由发射光谱被减弱的程度，进而求得样品中待测元素的含量。•特点：检出限低，选择性好，精密度高，抗干扰能力强，分析速度快，应用范围广，用样量小，操作简便但只适用于单元素的定量分析。