Н И И Ж Б Госстроя СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ СУПЕРПЛАСТИФИНАТОРА С-3 В ЖИДНОЙ ФАЗЕ ГИДРАТИРУЮЩЕГОСЯ ЦЕМЕНТА

Москва-1981

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ

СОДЕРЖАНИЯ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА

0-3 В ВДКОЙ ФАЗЕ

ОПТИРУЮЩЕГОСЯ ЦЕМЕНТА

Отдел научно-технической информации НИИЖБ

109389, Москва, 2-я Институтская, д.б

Редактор Т.А.Кириллова

Л-100772 Подписано к печати I0/XI-8I Заказ /Реформат 60x94 I/I6 Печ.л. 0,3 Тираж 500 экз.

Цена 15 коп.

Типография ПЭМ ВНИИИС Госстроя СССР,

I2I47I, Москва, Можайское шоссе, д.81

Порядок проведения испытаний и расчет

2.7. Определение величины адсорбции на цементах осуществляют в следующей последовательности:

определение содержания хризоидина;

построение градуировочного графика зависимости оптической плот -ности раствора солянокислого хризоидина от его концентрации;

определение содержания активного вещества в рабочем растворе С-3, используемом для исследований;

определение содержания активного вещества в жидкой фазе после контакта раствора С-3 с гидратирующимся цементом;

расчет численного значения величины адсорбции.

2 8. Определение содержания хризоидина производят следующим образом.

Содержание хризоидина определяют путем вычитания из TOJ£ суммы процентного содержания воды и нерастворимых в 0,1 н растворе соляной кислоты веществ

Содержание воды в хризоидине определяют высушиванием б термостате согласно ГОСТ 14870-77. Масса навески хризоидина, взвешенная с погрешностью не более 0,01 г, составляет I г. Температура сушки 105-П0°С.

Для определения содержания нерастворимых в 0,1 н растворе соля -ной кислоты веществ около I г хризоидина, взвешенного с погрешностью не более 0,01 г, растворяют в 100 мл горячего (70-80°С) раствора соляной кислоты и фильтруют через фильтрующий тигель. Осадок на фильтре промывают горячим раствором соляной кислоты до появления бесцветного фильтрата и высушивают в сушильном шкафу при    температуре"

I00-I05'^VC до постоянной массы.

Содержание нерастворимых в 0,1 н растворе соляной кислоты веществ в процентах вычисляют по формуле

т

_{х а} А*100 м

где А - масса нерастворимого остатка, г;

м - масса навески хризоидина, г.

2.9. Для построения калибровочного графика навеску хризоидина (2 г, в пересчете на 10Jo-ный продукт), взвешенную с погрешностью не более 0,0002 г, переносят в мерную колбу вместимостью 2000 мл горячим (70-80°С) раствором соляной кислоты, растворяют, охлаждают водой.

9

Объем раствора в колбе доводят до метки раствором соляной кислоты и тщательно перемешивают. Полученный раствор фильтруют через фильтрующий тигель, отбрасывая двадды порции фильтрата.

Фльтрат помещают в сухую закрытую склянку. Полученный стандарт -ный раствор содержит 1*10"^ г хризоидина в I мл, устойчив в течение 2 мес.

Далее 25 мл стандартного раствора хризоидина переносят пипеткой в мерную колбу вместимостью 250 мл, доводят объем раствора в колбе до метки, тщательно перемешивают. Затем 0; I; 1,5; 2; 2,5; 3;    3,5;

4; 4,5 мл приготовленного раствора переносят пипеткой в мерные колбы вместимостью 50 мл, доводят объем раствора водой до метки, перемешивают и измеряют величину оптической плотности полученных растворов по отношению к воде на фотоэдектроколоркметре в кюветах с толщиной поглощающего свет слоя 5 мм при длине волны 440 нм.

По полученным данным строят калибровочный график, откладывая на оси абсцисс количество хризоидина в граммах (0; I; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5) -10"* в измеряемом объеме, на оси ординат - соответствующие значения оптических плотностей раствора.

2.10. Определение содержания активного вещества в рабочем раст -воре суперпластификатора С-3 осуществляют в следующем порядке.

Готовят 2 л рабочего раствора суперпластификатора С-3 с таким расчетом, чтобы дозировка добавки после затворения цемента раствором составляла 1% массы цемента, что соответствует 0,5^-ному водному раствору С-3 при В/Ц=2. Затем 4 мл приготовленного раствора перено -сят пипеткой в мерную колбу вместимостью 100 мл, добавляют пипеткой 25 мл стандартного раствора солянокислого хризоидина доводят объем раствора в колбе до метки и тщательно перемешивают. Полученную суспензию наливают в пробирки для центрифугирования, предварительно ополоснув их дважды суспензией, и центрифугируют на лабораторной цент -рифуге в течение 15 мин. Затем 2 мл полученного фильтрата сухой пипеткой переносят в мерную колбу вместимостью 50 мл, доводят объем раствора до метки, перемешивают и измеряют величину оптической плотности раствора по отношению к воде на фотоэлектроколориметре. П о градуировочному графику зависимости оптической плотности от количе -ства хризоидина определяют его количество в измеряемом объеме. Содержание активного вещества (в г) вычисляют по формул?

АВ =

где М_{& в} - молекулярный вес активного вещества, равный 472,4;

с *    -    концентрация хризоидина., определенная по калибровочному

графику, г/мл:

М^.    -    молекулярный вес хризоидина, равный 248,71;

4    -    объем раствора С-3 для анализа, мл;

2    -    объем центрифугата, мл;

5* КГ*- количество хризоидина в измеряемом объеме, добавленное для осаждения активного вещества, мл;

2.11.    Определение содержания активного вещества в центрифугате после взаимодействия раствора суперпластификатора с твердой фазой производят в следующей последовательности.

В стакан емкостью 0,4 л помещают 25 г цемента, затворяют его 50 мл 0,5%-ного раствора суперпластификатора С-3 с известным содер -жанием активного вещества, рассчитанным по формуле (I), и перемеши -вают в течение 30 мин при помощи магнитной мешалки. Суспензию цент -рифугируют и определяют в центрифугате остаточную концентрацию С-3 по п.2.10 настоящих Рекомендаций.

Перед испытанием проводят "холостой" опыт с целью оценки возможного изменения оптической плотности раствора при взаимодействии твер* дой фазы с водой. При необходимости в дальнейших расчетах использу -ют эффективное значение оптической плотности, учитывающее результаты "холостого" опыта.

2.12.    Величину адсорбции рассчитывают по формуле

а =    -1.199    =    г/100    г цемента,    (2)

где АВ° - содержание активного вещества в растворе С-3 до контакта с цементом, г;

АВ - содержание активного вещества в центрифугате после контакта с цементом, г;

Мц - масса цемента, г.

Пример определения величины адсорбции полиметиленнафта-линсульфонатов на цементах

Навеску белгородского цемента (25 г) с удельной    поверхностью

3100 см /г и содержанием гипса 3% помещают в стакан    вместимостью

0,4 л, затворяют 50 me 0,5%-ного раствора суперпластификатора С-3 и перемешивают на магнитной мешалке в течение 30 мин. Затем центрифугируют на лабораторной центрифуге. Из центрифугата отбирают пипеткой

II

4 мл, помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, добавляют пипеткой 25 ил стандартного раствора солянокислого хризоиднна, объем в колбе доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

Полученную суспензию наливают в пробирку для центрифугирования, предварительно ополоснув ее дважды суспензией, и центрифугируют. Общее время центрифугирования - около 15 мин. Полученный центрифугат (2 мл) сухой пипеткой переносят в мерную колбу вместимостью 50 мл, объем в колбе доводят до метки, перемешивают и определяют величину оптической плотности раствора по отношению к воде на фотоэлектроколориметре в кюветах с толщиной поглощающего свет слоя 5 мм при длине волны 440 нм. Величина оптической плотности для трех измерений составила соответственно: 0,441; 0,441; 0,442. Данному значению оптической плотности на калибровочном графике соответствует 3,9*10"^ г солянокислого хризоидина. Найденное значение подставляют в формулу (I) и рассчитывают количество активного вещества супер -пластификатора С-3 (в г), содержащееся в 50 мл центрифугата

472.4*(5-3,9)*IQ-⁴*50*50 . _{0 065 р} 248,71*4*2

Численное значение величины адсорбции суперпластификатора С-3 в граммах на 100 г цемента рассчитывают по формуле (2)

(0^126-0,^65)1100 _{= 0>24 г}/_{100 г цемента>}

25

где 0,126 - количество суперпластификатора С-3 (в г), содержащееся в 50 мл 0,556-ного рабочего раствора, определенное по п*2.Ю настоящих Рекомендаций.

Приведенная методика может использоваться для оценки адсорбции суперпластификатора С-3 в случае цементного теста нормальной густоты. Отделение жидкой фазы от твердой можно осуществлять методом фильтрации под давлением (См.: И.И.Курбатова. Химия гидратации портландцемента. М., 1977).

12

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Предисловие .......................................... 3

1.    Определение содержания суперпластификатора С-3 в

жидкой фазе гвдратирущегося цемента и цементной суспензии    4

Общие положения....................................... 4

Принцип метода ........................................

Применяемая аппаратура ............................... 4

Отбор и подготовка пробы.............................. 5

Проведение анализа и расчет........................... 5

Пример расчета........................................ 6

2.    Определение содержания активного вещества суперпла -

стификатора С-3 в жидких фазах гидратирующихся цементов и величины адсорбции полиметиленнафталинсульфонатов на цементах различного вещественного и минералогического состава...    7

Общие положения....................................... 7

Принцип метода .......... 8

Реактивы, растворы, посуда, приборы................... 8

Порядок проведения испытаний и расчет................. 9

Пример расчета............ *.............. II

13

Госстрой СССР

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт бетона и железобетона

НИИЖБ

РЕКОМЕВДАЩИ

ПО ОПРВДЕШИЮ содашш СУПЕИШАСТИФЙКАТОРА С-3 В ЖИДКОЙ ФАЗЕ ГадА^,ШРУЩЕГС)СЯ ЦЕМЕНТА

Утверждены директором НИИЖБ 14 мая 1981 г.

Москва 1981

Печатается по решению секции по коррозии, епецбетонам и физико -химическим исследованиям НТС НИИЖБ Госстроя СССР от 30 апреля 1981г.

Рекомендации по определению содержания супешластиФикатога С-3 в жидкой фазе гидратирующегося цемента. М., НИИЖБ Госстроя СССР, 1981,    13    с.

Б Рекомендациях изложены два фотохолориметрических метода определения содержания суперпластификатора С-3 в жидкой фазе гидратирующегося цемента и цементной суспензии. Приведены примеры расчета.

Рекомендации предназначены для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских и строительных организаций.

ИлЛ.

© Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт бетона и железобетона (НИИЖБ), 1981

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящих Рекомендациях рассмотрены метод определения содержания суперпластификатора С-3 в жидкой фазе гидратирующегося цемента и цементной суспензии, а также метод оценки величины адсорбции добавки. Рекомендации дополняют существующие стандартные методы испытаний действия суперпластификаторов на цементные системы.

Рекомендации разработаны лабораторией физико-химических исследований бетонов (канд.хим.наук И.И,Курбатова, инж. Т.А.Сигачева)л Центральной лабораторией коррозии (канд.хим.наук В.Р.Фаликман, инженеры

Н.А.Орлова, Т.Е.Тюрина) НИИЖБ Госстроя СССР при участии НИОПиК Мин-химпрома СССР (канд.техн.наук Е.И.Досовицкий , инж.А.А.Макарова),

Замечания и предложения по содержанию Рекомендаций просим направлять в НИИЖБ Госстроя СССР по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская уд., д.6.

Дирекция НИИЖБ

3

I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА С-3 3 ЖИДКОЙ ФАЗЕ

гщратирущегося цемента и цементной суспензии¹

Общие положения

1Л. Суперпластификатор С-3 в силу своего строения: наличия в основной цепи двух ароматических колец в структурной единице макро -молекулы и присутствия активной полярной катионэамещенной сульфогруп-пы у ароматического кольца является одной из эффективных пластифицирующих добавок. Пластифицирующие поверхностно-активные добавки, вводимые в малых концентрациях (до 1%), существенно изменяют свойства бетона, хотя сами непосредственно не участвуют в формировании структуры твердения. В процессе гидратации суперпластификатор С-3 уходит из жидкой фазы, адсорбируясь на поверхности твердой фазы.

L2. Настоящие Рекомендации распространяются на метод определе -ния содержания суперпластификатора С-3 в жидкой фазе гидратирующегося цемента и цементной суспензии с целью контроля.

Принцип метода

1.3.    Изложенный в Рекомендациях метод основан на сравнении окраски растворов суперпластификатора С-3 различной концентрации путем измерения их оптической плотности. Растворы суперпластификатора С-3, водные и щелочные, имеют желто-коричневую окраску, интенсивность которой закономерно изменяется с увеличением его концентрации в раст -воре.

1.4,    Воспроизводимость метода хорошая, коэффициент вариации, рассчитанный для ряда систем на основании экспериментальных данных, не превыпает Ж,

Применяемая аппаратура

1.5. Фотоколориметр ФЭК-М (можно использовать фотоколориметры и других марок).

Воронка Шотта с фильтром № 2.

Водоструйный насос.

Отбор и подготовка пробы

1.6,    Пробу жидкой фазы цементного теста отделяют одним из известных методов*. При этом тщательно избегают карбонизации, так как выпавшие карбонаты кальция, даже в количествах, незаметных визуально, сильно изменяют оптическую плотность раствора.

Проведение анализа и расчет

1.7,    Пробу жидкой фазы (10 мл) без предварительной обработки помещают в кювету толщиной 10 мм и фотометрируют с зеленым светофильтром на фотоколориметре. Раствор должен быть совершенно прозрачным. Необходимо убедиться в отсутствии в растворе пузырьков воздуха, которые могут иногда собираться на внутренних стенках кюветы.

При фотометрировании жидких фаз следует учитывать, что жидкая фаза гидратирующихся цементов имеет заметную собственную окраску из-за присутствия в ней растворенных органических соединений. Для различных цементов она меняется от соломенно-желтой до светло-салатовой. Чтобы исключить влияние собственной окраски жидкой фазы, необходимо в качестве раствора сравнения использовать жидкую фазу гидратирующегося цемента, приготовленную на том же цементе и с тем же В/Ц, что и анализируемый раствор.

1.8,    Концентрацию суперпластификатора С-3 определяют по калибровочному графику. Для построения калибровочного графика готовят на исследуемом цементе суспензию с В/Ц= I , которую непрерывно встряхивают е течение I ч, чтобы скрашивающие жидкую фазу компоненты перешли в раствор. Затем суспензию отфильтровывают через воронку Гетта с фильтром № 2 на водоструйном насосе, тщательно избегая карбониза -ции.

Готовят 6-8 стандартных растворов различной концентрации в них суперпластификатора С-3 (от 0 до концентрации С-3 в растворе затворения). Рассчитанные количества суперпластификатора С-3 отмеряют пипеткой, переносят в мерные колбы вместимостью 100 мл и доводят до метки отфильтрованной жидкой фазой суспензии. Затем растворы тщательно перемешивают и фотометрируют на фотоколориметре с зеленым светофильтром в кюветах толщиной 10 мм, Б качестве раствора сравне-

* См.: I, К,И.Курбатова, Химия гидратации портландцемента. М., 1977. 2. Методические рекомендации по определение фактического во-доцементкого отношения в свежеприготовленной бетонной смеси И., I960 (НШ*Б Госстроя СССР) .

ния используют жидкую фазу суспензии без добавки С-3. По полученным данным строят калибровочный график D * f (Cq^)» где D -оптическая плотность раствора, Cq^ - концентрация суперпластификатора С-3 в растворе (см.рисунок).

Зависимость оптической плотности от концентрации супер-пластификатора С-3 в растворе

Пример определения содержания суперпластификатора С-3 в жидкой фазе цементного теста

Необходимо определить содержание суперпластификатора С-3 в жид -кой фазе гидратирующегося белгородского цемента с добавкой С-3 в количестве 0,7% массы цемента через 2,8 и 24 ч после затворения, В/Ц цементного теста составляет 0,4. Суперпластификатор представлен в виде 40^-ного водного раствора, плотность которого при 20°С равна 1,2 г/см³. В I мл этого раствора содержится 0,48 г суперпластифика -тора С-3.

Вначале строят калибровочный график. Для этого затворяют I кг белгородского цемента I л дистиллированной воды и непрерывно встряхивают полученную суспензию в течение I ч. Затем отфильтровывают жид -кую фазу от твердой через воронку Шотта с фильтром W 2. Отфидьтро -ванную жидкую фазу используют для приготовления стандартных растворов

6

В данном случае максимально возможная концентрация суперпласти-фикатора С-3 в жидкой фазе соответствует концентрации его в растворе затворения и равна 17,5 г/л, так как на I кг цемента приходится 400 мл воды и 7 г суперпластификатора С-3.

Готовят ряд стандартных растворов с концентрацией суперпластификатора С-3 от 0 до 17,5 г/л: 0; 0,5; 2,5; 5; 7,5; 10; 12,5;    15 ;

17,5 г/л. Для этого отбирают пипеткой: 0,104; 0,52; 1,04;    1,56;

2,0В; 2,6; 3,12; 3,64 мл раствора суперпластификатора, переносят в мерные колбы вместимостью 100 мл и доводят до метки отфильтрованной жидкой фазой суспензии. Полученные растворы ходориметрируют на фото-колориметре с зеленым светофильтром в кюветах толщиной 10 мм. В качестве раствора сравнения используют жидкую фазу суспензии без добавки. По полученным данньи строят график.

Затем затворяют 500 г белгородского цемента 200 г вода и через I ч отделяют жидкую фазу от твердой методом фильтрации под давлением. Полученный фильтрат используют в качестве раствора сравнения при фо-тометрировании исследуемых жидких фаз. Фотометрирование проводят так же, как и при построении калибровочного графика.

При фотометрированин жидких фаз, отделенных от цементных паст через 2, 8 и 24 ч после затворения, устанавливают соответственно еле-дующие их оптические плотности: 0,07; 0,04 и 0,013. По калибровочному графику определяют, что этим оптическим плотностям соответствуют концентрации суперпластификатора С-3 в жидких фазах, равные 4,4; 2,2 и 0,2 г/л.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА СШЕРШШЮИКАТОРА С-3 В ЖВДКИХ ФАЗАХ ГВДРАТЙРУВД^ ЦЕМЕНТОВ И ВЕЛИЧИНЫ АДСОРБЦИИ полшшштшш^зшткш на цосентах различного

ВЕЩЕСТВЕННОГО И МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА¹¹ Общие положения

2,1. Суперпластификатор С-3 представляет собой комплексную до -бавку на основе продуктов подикоцценсации нафталинсульфоккслот с формальдегидом (активное вещество). Механизм действия суперпластифи-

* Метод разработан НИИЖБ Госстроя СССР (кавд.хим.наук В.Р.Фаликман , инженеры Н.А.Орлова, Т.Е.Тюрина) при участии НИОПиК Минхимпрома (канд.техн.наук Е.И.Досовицкий, инк. А.А.Макарова).

7

катора во многом обусловлен адсорбцией активного вещества на межфаз* ной поверхности гидратирующихся цементных частиц,

2.2.    Количественно адсорбцию С-3 на поверхности цементных частиц, клинкерных минералах и других адсорбентах удобно выражать величиной, представляющей собой количество адсорбированного вешества,приходящееся на единицу массы адсорбента (например, в граммах активного вещества на I г адсорбента). Последняя может быть определена по разности концентраций активного вещества в растворе добавки до и после его контакта с цементом.

2.3.    Настоящие Рекомендации распространяются на определение содержания активного вещества суперпластификатора С-3 в жидких фазах гидратирующихся цементоа с целью оценки величины адсорбции.

Принцип метода

2.4.    В основу методики определения активного вещества положено образование нерастворимого соединения при взаимодействии красителя -солянокислого хризоидина с активным веществом суперпластификатора.

2.5.    Количество активного вещества рассчитывается по разности концентраций солянокислого хризовдина до и после взаимодействия, определяемых колориметрическим методом.

2.6.    Использование хриэоидинового метода позволяет значительно повысить точность определения по сравнению с другими колориметриче -скими методами, поскольку коэффициент молярного поглощения хризоидина составляет величину 2,7* 10 , Точность определения составляет 0,5$.

Реактивы, растворы, посуда, приборы

Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, х.ч., ОД н раствор.

Хризоадин по ТУ 6-09-716-76, ч.д.а.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6702-72.

Колбы мерные по Г XT 1770-75, вместимостью 2000 , 250, IX, 50 мл.

Пипетки мерные по ГХТ 20292-74, вместимостью 25, 5, 2, I мл.

Тигель фильтрующий по ГХТ 9775-69, тип И ПОР 40.

Центрифуга лабораторная типа ЦДК-I иди другой марки с числом оборотов в минуту не менее 30Х,

Фотоколориметр ФЭК-М или другой марки.

8

1

Метод разработан НИИЖБ Госстроя СССР (канд.хим.наук й.И. Кусбатова, инх. Т.А.Сигачева ).