LABORATORNÍ CVIČENÍ – CVIČENÍ – CEMENT

Cementy jsou práškové hydraulické maltoviny tvořené jemně mletým křemičitanovým slínkem a případně dalšími přísadami. Jedná se o nejrozšířenější hydraulické maltoviny, které se vyznačují schopností tuhnout a tvrdnout reakcí s vodou bez přístupu vzduchu.
Základním a nejdůležitějším cementem je portlandský cement, který se vyrábí pálením surovin za vzniku portlandského slínku a jeho následným mletím se 3 až 5% sádrovce CaSO4.2H2O jako regulátoru tuhnutí. Portlandský slínek se získá pálením směsi vápence s hlinito-křemičitými minerály v oblasti teploty slinutí nad 1350°C, kdy vznikají hlavní slínkové minerály ( 3CaO.SiO2 – C3S –alit, 2CaO.SiO2 – C2S –belit, 4CaO.Al2O3. Fe2O3 – C4AF ).
Z portlandského cementu se připravují směsné cementy přídavkem 6 až 95% jemně mletých příměsí ( popílek, vysokopecní struska).
Tuhnutí a tvrdnutí výše uvedených cementů je založeno na reakci hlavních slínkových minerálů portlandského slínku s vodou:

Pokus č.1. Důkaz hlavních složek v portlandském cementu

Pracovní postup:
1) Do zkumavky dejte 1 malou lžičku portlandského cementu, který
ovlhčete asi 1-2 ml vody, protřepte a kapku suspenze naneste na
indikátorový papírek a určete pH.
2) K suspenzi cementu s vodou přidejte asi 2-3 ml koncentrované kyseliny
dusičné a za stálého protřepávání zkumavku zahřívejte a pozorujte
změny.
3) Po zchladnutí obsah zkumavky zřeďte asi 8 ml vody, promíchejte a
zfiltrujte čírý roztok.
4) Získaný čirý roztok rozdělte do 5 zkumavek k důkazu přítomnosti
Ca2+,Al3+, F3+e, Mg2+ a SO42-
5) Do každé zkumavky přidejte 2-3 kapky příslušných látek ( šťavelan
amonný, hydroxid amonný, KSCN, titanová žluť a chlorid barnatý ).

Pozorování:
Suspenze cementu s vodou měla pH=10. K suspenzi jsme přidali kyselinu
dusičnou a zahřívali k varu. Obsah zkumavky získal zelenožlutou barvu a po
delším zahřívání jsme pozorovali vznik nerozpustného gelu. Zfiltrovali jsme čirý
roztok, rozdělili do 5 zkumavek a přidali jednotlivé důkazní látky:
šťavelan amonný – vznik bílé sraženiny
hydroxid amonný – bílá sraženina
KSCN – červená barva
titanová žluť – růžová barva
chlorid barnatý – vznik bílé sraženiny BaSO4

Pokus č. 2 – Rozlišení portlandského cementu od směsných cementů.

Pracovní postup:
1) Do dvou zkumavek dejte asi půl malé lžičky vždy jednoho
z připravených vzorků cementu.
2) V zapnuté digestoři přidejte do každé zkumavky 1-2 ml kyseliny
chlorovodíkové.
3) Rozhodněte, který ze vzorků je portlandský a který směsný (
vysokopecní cement ).
2) Po částečném vychladnutí a posouzení vzhledu jej vhoďte do 5 ml
destilované vody v porcelánové misce a po zamíchání suspenze zjistěte
hodnotu pH pomocí pH papírku.
3) Zjistěte pH vodného roztoku ve druhé porcelánové misce, v níž je opět
asi v 5 ml destilované vody umístěn nevyžíhaný mramor.

Pozorování:
Po přidání kyseliny chlorovodíkové do obou zkumavek jsme se čichem
přesvědčili, že z jedné zkumavky uniká plynný sulfan.

ZÁVĚR:
Pokus č.1
Naměřené pH=10 ( zásadité ) nám dokazuje přítomnost hydroxidu vápenatého (druhý produkt hydratace). Během zahřívání se vytvořil ve zkumavce gel kyseliny křemičité (H2SiO3), což je důkazem přítomnosti oxidu křemičitého (SiO2).

V roztoku cementu jsme dokázali přítomnost těchto iontů:
Ca2+ – vznik bílé sraženiny po přidání šťavelanu amonného
Al3+ – vznik bílé sraženiny po přidání hydroxidu amonnéhho
Fe3+ – červená barva po přidání KSCN
Mg2+ – růžová barva po přidání titanové žluti
SO42- -vznik bílé sraženiny po přidání chloridu barnatého

Pokus č.2
Ve zkumavce, ze které unikal sulfan (sirovodík) byl směsný cement.(směsné cementy obsahují strusku, která obsahuje sulfidy).
Rovnice reakce sulfidu vápenatého s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku sirovodíku a chloridu vápenatého.