UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI

WYDZIAŁ INŻNIERII LĄDOWEJ

I ŚRODOWISKA

CHEMIA BUDOWLANA

ĆWICZENIA LABORATORYJNE

ĆWICZENIE NR. 3

Oznaczenie modułu szkła wodnego

ZESPÓŁ NR. 26

2002

1.Skrócony opis przeprowadzonych badań

Celem ćwiczenia jest poznanie podstaw fizyko-chemii spoiw budowlanych opartych na szkle wodnym.

Zasada oznaczenia sprowadza się do określenia modułu szkła wodnego.

2.Obliczenia i wyniki badań.

2.1. Oznaczenie procentowej zaw. wody i substancji suchej.

Do dwóch tygielków nr 72 (waga 57,953g) i 74 (waga 54,146) wkropiliśmy ok. 20-25 kropli szkła wodnego. Po tej czynności ponownie zważyliśmy nasze próbki, tygielek nr. 72 ważył 59,943g natomiast nr. 74 ważył 56,056g. Następnie obydwa naczynia włożyliśmy do pieca ( 250 C uuuffffff - jak gorąco ) i ponowni zważyliśmy. Tygielek nr. 72 ważył 58,804g, a jego kolega nr. 74 tylko54,959g

Procentową zawartość wody (W) oraz substancji suchej (S) w szkle wodnym obliczyliśmy z następujących wzorów.

b - c c - a

W = --------- 100% S = ---------- 100%

b - a b - a

a - masa pustego tygielka,

b - masa tygielka z próbką szkła wodnego przed prażeniem,

c - masa tygielka z próbką po prażeniu.

TYGIELEK 72 TYGIELEK 74

W0x01 graphic
= 0,57236 W0x01 graphic
= 0,5743 W = 0,5723× 100% = 57,23% W = 0,5743 ×100% = 57,43%

WŚr = 57,33%

S­S = 0x01 graphic
= 0,7471 S­S = 0x01 graphic
= 0,7411 SS = 0,7471× 100% = 74,71% SS = 0,7411×100% = 74,11%

SS-śr = 74,41 %

2.2. Oznaczenie zawartości Na2O w szkle wodnym

Do wymytej zlewki ważącej zaledwie 203,007g o pojemności 250 ml wlaliśmy (wkropiliśmy) ok. 24 kropli badanego szkła wodnego i ponownie zważyliśmy ( 204.973g ). Następnie do zlewki wlaliśmy 100cm3 gorącej wody i wymieszaliśmy (celem rozpuszczenia szkła wodnego ). Kolbę uzupełniliśmy do pojemności 250 ml wodą destylowaną. Z tak (świetnie) przygotowanego roztworu pobraliśmy niespełna 3 razy po 50 cm3 badanej cieczy, a następnie wlaliśmy do trzech osobnych zlewek. Potem dodaliśmy do każdej oranżu metylowego. Do pierwszej 7 kropli, drugiej 6 kropli a do trzeciej aż 8 kropli. Następnie miareczkowaliśmy powoli roztworem HCl 0,1m, aż do zmiany zabarwienia z żółtego na pomarańczowy. Czynność tę powtórzyliśmy trzykrotnie.

Procentowa zawartość Na2O wyraża się wzorem

V K 5

%Na2O = ----------- 100%

d - e

gdzie:

V - objętość kwasu zużytego do miareczkowania,

K miano roztworu kwasu wyrażone w gramach Na2O na 1cm3 kwasu,

d - masa zlewki z próbką szkła wodnego w gramach,

e- masa zlewki w gramach,

5 - liczba przeliczeniowa.

Obliczenie miana roztworu :

Na2O+2HCl2Nacl+H2O

masa atomowa Na = 23g.

masa atomowa O = 16g.

masa atomowa H = 1g

masa atomowa Cl = 35,5 g

masa cząsteczkowa Na2O =0x01 graphic
g

masa cząsteczkowa 2HCl =2(1+35,5)=73g

3,646g HCl 1000cm3

x 1cm3

x = 0,00365g HCl

73g HCl 62g Na2O

0,00365g HCl K.

K. = (0,00365 . 62):73

K = 0,0031g Na2O

Średnia objętość kwasu zużytego do miareczkowania:

  1. V1= 17,8 cm3

  2. V2 = 17,6 cm3

  3. V3= 17,8 cm3

V=(V1+V2+V3) : 3

V=(17,8+17,6+17,8) : 3

V= 17,73 cm3

%Na2O=0x01 graphic
.100%

%Na2O=0x01 graphic
.100%

%Na2O= 13,97 %

2.3 Oznaczenie zawartości SiO 2 w szkle wodnym

%SiO2= S - %Na2O

gdzie: S - substancja sucha

%SiO2=74,41- 13,97 =60,44 %

2.4 Oznaczenie modułu szkła wodnego.

Mo=0x01 graphic

Mo=0x01 graphic
⋅ 1,032

Mo= 4,464

3. Sposób otrzymywania szkła wodnego

Szkło wodne stosowane do spoiw krzemianowych jest szkłem sodowym lub potasowym. Otrzymujemy go przez stopienie piasku kwarcowego z węglanem sodowym lub potasowym i następnie rozpuszczanie. Obok tej metody produkcji istnieją nowe rozwiązania zdążające do stosowania szkła wodnego w postaci sproszkowanej. Spoiwo to zarabia się wodą, podobnie jak to ma miejsce w zaczynach, zaprawach i masach betonowych.

  1. Rodzaje szkła wodnego i jego zastosowanie w budownictwie.

Szkło wodne znajduje szerokie zastosowanie praktyczne w różnorodnych gałęziach przemysłu - przemyśle papierniczym, mydlarskim, włókienniczym, drzewnym, spożywczym. Impregnowane za pomocą szkła wodnego wyroby drewniane i tekstylne stają się trudno palne, gdyż w czasie wysychania wytwarza się galaretowata powłoka kwasu krzemowego, która działa izolująco. Dlatego impregnuje się często szkłem wodnym materiały przeznaczone na dekoracje teatralne.

  1. Składniki spoiw krzemianowych i ich rola w spoiwach

5.1.Procesy zachodzące podczas wiązania krzemianowego

Spoiwa krzemianowe powstają w skutek wymieszania szkła wodnego z mączką kamienną zawierającą fluorokrzemian sodowy lub potasowy. Mączka ta stanowi przemielony andezyt, kwarcyt lub piasek kwarcowy z dodatkiem fluorokrzemianu sodowego. Mieszanina mączki kamiennej ze szkłem wodnym ma właściwości wiążące, a po stwardnieniu charakteryzuje się odpornością na działanie kwasów. Czas wiązanie wynosi ok. 16 godzin.

5.2.Rola koagulatora

-Inicjowanie procesu kondensacji w jednakowym czasie w całej objętości mieszaniny

-Zapewnieni maksymalnej odporności powstałego tworzywa na działanie wody

-Ustawieniu odwadniania się żelu polimerów krzemowych.