Цемент – это вяжущий порошок, который используется для изготовления кладочных и штукатурных растворов, а также создания бетонных конструкций (фундаментов, стяжек). Чтобы правильно замешать состав с песком и водой, нужно точно рассчитать их пропорции. Если нарушить технологию приготовления, то он получится чересчур тощим или жирным, он будет растрескиваться или осыпаться.
Зависят от назначения. Для кладки кирпича и штукатурки требуются составы с разным соотношением песка и цемента. Воду используют только чистую – питьевую, дождевую, но, ни в коем случае не озерную или морскую. Если она будет засорена, то на кладке или штукатурке через время проявится плесень. В качестве наполнителя может применяться и щебень, опилки или шлак.
Чтобы повысить пластичность, добавляются специальные пластификаторы или жидкое мыло. Их количество не должно превышать 5%-10% от объема цемента. Если будет больше, то снизятся адгезионные характеристики состава. Для повышения устойчивости к низким температурам или влаге также вводятся специальные добавки (по инструкции указанной их производителем).
Нужно подготовить все инструменты и компоненты, так как смеси начинают схватываться через 45 мин, если не использовались добавки или быстро затвердевающий портландцемент. Если в раствор влить воды после того как он застыл, все его технические характеристики станут значительно хуже.
Через сито просеивают цементный порошок и песок, чтобы удалить мусор и комочки. Если песок сырой, то лучше его заранее просушить. Если грязный, то промыть и оставить до полного высыхания. Иначе из-за избыточной влажности он нарушит водоцементное соотношение, и состав получится жидким.
Главное правило, которое всегда нужно соблюдать при замешивании – это однородность. Все компоненты должны быть тщательно перемешаны. Наличие комков снизит характеристики, в том числе и прочность.
Разводить раствор можно в любой емкости. Главное, чтобы была больше приготавливаемого количества смеси, тогда во время перемешивания она не выплеснется наружу. Для этой цели можно использовать ванну, тазик или ведро. Для размешивания применяют лопату, мастерок, дрель со специальной насадкой миксером или бетономешалку.
Последовательность замешивания зависит от способа приготовления – вручную или с помощью бетоносмесителя. Если будут разводить первым методом, то отмеренные пропорции компонентов засыпаются по одному, сначала песок, затем цемент и вода. Если используется бетономешалка, то заливается вода, а потом добавляются остальные элементы.
Время замешивания составляет 5 мин. Необходимо следить, чтобы смесь получалась однородной, без комков. Густота зависит от цели применения. Если планируется использовать добавки, то их разводят заранее (если это допускается их производителем).
Соотношение песка, цемента и воды зависит от цели использования. Могут быть замешаны следующие виды:
1. Для штукатурки. Пропорция приготовления следующая – 1 часть цемента, 3 части песка. Воды вливается столько же, сколько и порошка. Если раствор будет использоваться внутри помещения, то минимальная марка вяжущего – М150-М200. Для фасадных работ применяется М300. Чтобы смесь стала более пластичной и можно было наносить ее тонким слоем, добавляют известь, но не больше половины от объема песка.
2. Для кладки кирпичей. Пропорция компонентов: 1 часть порошка, 4 ч песка. Воды берется половина от объема вяжущего, марка – М300-М400. Дополнительно можно добавить известь (гашенную) – 30% от количества порошка, а также 50 г жидкого мыло, чтобы состав стал более пластичным. Последовательность приготовления – вливается вода, затем цемент без смешивания с песком, потом остальные наполнители. Смесь считается правильно замешанной, если она не стекает с плоскости, наклоненной под углом 40°.
3. Для фундаментов. Разводить компоненты нужно в следующем соотношении: 1 часть цемента, 2 ч песка и 4 ч щебня или другого крупного наполнителя. Воды берется половина от вяжущего М500, минимальная марка – М400. Развести такой состав лучше всего в бетономешалке, так как вручную достичь однородной и равномерной консистенции будет сложно, особенно, если большие объемы.
4. Бетонная стяжка. В этом случае применяются только высокие марки – от М400, пропорция – 1 к 3. Воды берется половина от объема вяжущего.
5. Железнение. Соотношение песка и цемента одинаковое. Известь добавляется в объеме 10% от количества вяжущего.
Марка цемента должна быть больше в 2 или 3 раза марки раствора. Если необходимо замешать состав М300, то используется порошок М150-М200, но не меньше. Для кладки кирпичей потребуется М50-М100, штукатурки – М50-М100, бетонной стяжки – М100-М200, фундамента – М200-М300.
Не следует брать цемент, который хранился длительное время в открытом виде. Даже запакованный порошок теряет часть своей прочности через 2 месяца с момента изготовления. Старый цемент можно применять лишь для тех работ, где он не будет подвергаться нагрузкам или находиться в агрессивных условиях. Чтобы в этом случае повысить марку раствора, необходимо увеличить пропорцию порошка.
Замешивая смесь, не рекомендуется вливать сразу весь объем воды, а лишь большую ее часть, примерно 85%, затем вводится оставшаяся. Чтобы правильно влить жидкое мыло без образования пены, его заранее разводят и дают постоять несколько минут, за это время пена исчезнет. После его медленно вливают и перемешивают еще 5 минут.
Разводить цементно-песчаный раствор следует при температуре не ниже +5°С. При замешивании в бетономешалке он получится намного качественнее, чем при ручном способе. Готовый состав необходимо использовать сразу после изготовления. Для повышения теплоизоляционных характеристик часть песка можно заменить перлитом. Если нужно замешать большой объем, то лучше сначала сделать тестовый замес, и убедиться в правильно подобранном соотношении компонентов. Чтобы не ошибиться в пропорциях, рекомендуется приобрести специальный дозатор.
Согласно СП 63.13330 марка (по новому класс) прочности бетона, использующегося для монолитного фундамента, должны соответствовать температурному и влажностному режиму эксплуатации. Чтобы сделать цементный раствор, обеспечивающий максимальный ресурс подземной конструкции, необходимо подобрать рекомендованный этим сводом правил состав смеси.
Каждой марке бетонного раствора примерно соответствует следующий класс прочности (М – марка, B — класс):
С учетом экономичного расхода цемента при самостоятельном изготовлении бетона для монолитного фундамента зависимость марочной прочности от типа почвы и технологии строительства коробки дома выглядит следующим образом:
Чтобы сделать монолитную конструкцию прочной, необходимо использовать цемент марки от М400. Обычно все пропорции компонентов указываются именно для вяжущего с этими характеристиками. Чтобы правильно приготовить раствор, обеспечив заданную марочную прочность в бетономешалке, следует ориентироваться на следующее соотношение компонентов:
| Бетон | Соотношение объемное П/Ц/Щ (л) | Соотношение весовое П/Ц/Щ (кг) | Выход смеси из ведра цемента (л) |
| М400 | 11/10/24 | 1,2/1/2,7 | 30 |
| М300 | 17/10/32 | 1,9/1/3,7 | 40 |
| М200 | 25/10/42 | 2,8/1/4,8 | 55 |
| М100 | 41/10/61 | 4,6/1/7 | 77 |
| М350 | 15/10/28 | 1,6/1/2,7 | 35 |
| М250 | 19/10/34 | 2/1/4 | 44 |
| М150 | 32/10/50 | 3,5/1/5,7 | 65 |
П/Ц/Щ — песок/цемент/щебень
Для химической реакции образования цементного камня (гидратация) бетону достаточно объема воды, составляющей. Однако¼ от массы цемента этого количества не хватит, чтобы нормально замешать продукт даже в условиях растворного узла. Избыточная влага самостоятельно испаряется из бетона при наборе прочности материалом в первые 28 суток.
Максимальная морозостойкость фундамента достигается рациональным подбором водоцементного соотношения В/Ц. Рекомендуется использовать 0,5 – 0,6 частей воды по массе относительно общего веса цемента, используемого в замесе. Например, для 100 кг цемента (два мешка) это составит 50 – 60 литров.
Важно! При недостаточной пластичности и удобоукладываемости категорически запрещено добавлять воду в готовую смесь. Лучше использовать Суперпластификатор либо любое гелеобразное моющее средство (например, Фейри).
Портландные цементы изготавливаются промышленным способом, что резко снижает вероятность «некондиции». Нерудные материалы, являющиеся основными наполнителями бетона, приобретаются застройщиком навалом. Поэтому очень важно правильно выбрать щебень и песок у производителя. Не рекомендуется разводить смесь водой из природного водоема с неизвестным составом. Поэтому необходимо учесть нижеприведенные требования к компонентам раствора.
Чтобы сделать фундамент с необходимыми эксплуатационными характеристиками, необходимо выбрать портланд цемент марки М400 и выше. Процессы гидратации (формирование цементного камня) лучше протекают при температуре воздуха от + 5 до + 20 градусов C. Поэтому при бетонировании в жару или межсезонье следует выбрать быстротвердеющие модификации с литерой Б в маркировке.
Перед тем, как вскрыть мешок и развести цемент водой согласно технологии, необходимо удостовериться в сроке годности:
Совет! Замесить бетон для выравнивающей стяжки-подбетонки можно из бюджетного цемента М200. При этом в кубе продукта должно содержаться 220 – 240 кг вяжущего.
В состав смесей для конструкций самого фундамента должен входить цемент от М400, обеспечивающий марочную прочность B15 – B25. Если в проект заложен бетон B30, необходимо использовать цемент от М500.
Основная часть вредной для бетонных конструкций глины содержится именно в песке. Конструкционный материал разрушается, когда насыщенная влагой глина увеличивается в объеме. Поэтому в раствор лучше всего добавлять речной либо мытый карьерный песок со следующими характеристиками:
Внимание! В обычном карьерном песке (не промытом) содержится максимальный процент глины. При использовании природного песка из пятна застройки в нем может содержаться органика, ил, которые придется вымывать известковым молочком, так как водой сделать это не удастся. Однако в некоторых карьерах чистота песка бывает вполне приемлемой.
Правильно подобрать количество песка в зависимости от фракции щебня можно по таблице из методички строительной ГО Мастек:
| Бетон | Фракция щебня (мм) | ||
| 40 | 20 | 10 | |
| М400 | 35% | 36% | 38% |
| М300 | 37% | 38% | 40% |
| М200, М250 | 40% | 41% | 43% |
| М100, М150 | 42% | 43% | 45% |
В первом случае об излишнем количестве глины сообщит интенсивное замутнение рыжего цвета, которое долго не будет оседать. Во втором варианте из материала легко формируется комок, не рассыпающийся после разжатия пальцев.
Чтобы сделать фундамента с высокими эксплуатационными свойствами, необходимо использовать соответствующий щебень. Этот нерудный материал имеет следующие характеристики:
Щебень получают дроблением горных пород (доломит, гравий, гранит) с изначально неодинаковыми свойствами:
Для получения цементного раствора проектной марки прочности рекомендуется применять щебень с прочностью:
| Бетон | Прочность щебня |
| B30 | 800 |
| B25 | 800 |
| B22,5 | 600 |
| B20 | 400 |
| B15 | 300 |
Поэтому в состав бетона B15 может входить бюджетный доломитовый щебень. Чтобы получить марочную прочность B20 – B25, можно применить гравийный щебень. Для высокопрочных бетонов B25 – B30 используется исключительно гранитный материал фракции 5/10 либо 5/20 мм.
Внимание! Не стоит покупать гранитный щебень у непроверенных поставщиков, предлагающих низкие цены при отсутствии сопроводительной документации. В 90% случаев застройщик рискует получить нерудный материал II класса с повышенным радиофоном, пригодный лишь для возведения дорог.
В идеале правильно разводить раствор можно очищенной природной либо водопроводной водой. На практике часто используются водоемы в непосредственной близости от стройплощадки. При этом необходимо учесть, что для фундамента вредно:
Цемент в этом случае хуже вступает в реакцию, повышаются сроки гидратации.
Важно! Водонепроницаемость бетонов можно регулировать даже без специальных добавок соотношением В/Ц. Например, раствор с водоцементным отношением 0,6 по умолчанию будет иметь проницаемость W6. Если развести бетон с В/Ц 0,45, можно получить проницаемость W8, пригодную для эксплуатации в грунтах с высоким УГВ.
Химическая реакция воды с цементом начинается сразу после смешивания этих компонентов. Однако процесс формирования структуры цементного камня начинается только после укладки и виброуплотнения бетона. При самом тщательном перемешивании вручную прочность конструкционного материала гарантированно будет ниже на 40%, нежели внутри бетономешалки.
Чтобы цементный раствор для фундамента не прилипал к внутренним стенкам бункера, используется технология:
Если для заливки фундамента используется маленькая бетономешалка, порядок работ изменяется. Вначале в барабане перемешивается половина цемента, песка, щебня, затем подается все количество воды, засыпаются остатки наполнителя и вяжущего.
Цементный раствор обычно готов уже через 1,5 – 2 минуты в зависимости от соотношения В/Ц, пластичности бетона. Ввиду больших объемов для фундамента смесь вырабатывается сразу. Если бетон подмешивался для выполнения заключительных операций на сложных участках, максимальное время перемешивания не может превышать 2,5 часов. Вода реагирует с цементом, лишняя влага начинает испаряться. При этом добавлять ее для повышения пластичности запрещено.
Таким образом, выбор компонентов бетона, марочной прочности зависит от сборных нагрузок, характеристик грунта и технологии возведения стен. При изготовлении смеси на стройплощадке следует использовать бетономешалки.
Совет! Если вам нужны подрядчики, есть очень удобный сервис по их подбору. Просто отправьте в форме ниже подробное описание работ которые нужно выполнить и к вам на почту придут предложения с ценами от строительных бригад и фирм. Вы сможете посмотреть отзывы о каждой из них и фотографии с примерами работ. Это БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает.
Растворы - однородные системы, образованные двумя или большим числом компонентов. Компонент, содержание которого в растворе преобладает, обычно называют растворителем; компонент с меньшим содержанием называют растворенным веществом.
Количественное содержание компонента раствора, отнесенное к определенной массе или к определенному объему раствора или растворителя, называется концентрацией этого компонента. При этом содержание растворенного вещества обычно выражают в единицах массы, в молях или в эквивалентах.
Процентная концентрация (по массе) - это число единиц массы растворенного вещества, содержащихся в 100 единицах массы раствора. (Ниже процентная концентрация обозначена С%.) Так, 20% водный раствор КОН содержит 20 единиц массы КОН и 80 единиц массы воды.
Молярная концентрация (молярность) выражается числом молей растворенного вещества в 1 л раствора и обозначается буквой М или См.
Моль - единица количества вещества. Моль - это количество вещества системы, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода 12С (6,022*10 в 23). Масса вещества, содержащаяся в 1 моле данного простого или сложного вещества, называется мольной массой. Мольная масса вещества, выраженная в граммах на моль, имеет то же численное значение, что и его относительная молекулярная масса.
Число молей простого или сложного вещества n находят из отношения массы m этого вещества в рассматриваемой системе к его мольной массе М:
Произведение объема раствора, выраженного в миллилитрах, на его молярность равно числу миллимолей растворенного вещества.
Эквивалентная концентрация (нормальность) выражается числом эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора и обозначается буквами N, н. или Сн.
Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое в данной реакции равноценно (эквивалентно) 1 молю атомов водорода (1,0079 г). Масса 1 эквивалента называется эквивалентной массой.
Выражение концентрации растворов в единицах нормальности значительно упрощает вычисление объемов растворов количественно реагирующих друг с другом веществ. Эти объемы обратно пропорциональны их концентрациям, выраженным в единицах нормальности:
Произведение объема раствора, выраженного в миллилитрах, на его нормальность равно числу миллиэквивалентов растворенного вещества.
Концентрацию растворов выражают также через титр, т. е. массой (в г или мг) вещества, содержащегося в 1 мл раствора, и обозначают буквой Т. Найденную величину называют титром по растворенному (рабочему) веществу. В аналитической практике пользуются также титром по анализируемому веществу, т. е. массой (в г или мг) анализируемого вещества, эквивалентной тому количеству реагента, которое содержится в 1 мл раствора.
Например, титр 0,1 н H2SO4 (эквивалентная масса H2SO4 = 49,04 г/моль) равен:
При титровании этим раствором NaOH титр H2SO4, выраженный по анализируемому веществу NaOH (эквивалентная масса NaOH = 40,01 г/моль) равен:
Концентрацию растворов часто выражают в единицах моляльности - числом молей вещества, растворенного в 1 кг растворителя. Моляльность обозначают буквой m.
Примем следующие условные обозначения концентрации:
С% - процентная концентрация по массе;
А - число единиц массы растворенного вещества на 100 единиц массы растворителя;
Б - масса растворенного вещества в 1 л раствора;
Сн - число эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора (нормальность);
См - число молей растворенного вещества в 1 л раствора (молярность);
m - число молей растворенного вещества на 1000 г растворителя (моляльность);
Э - эквивалентная масса растворенного вещества, г/моль;
М - мольная масса растворенного вещества, г/моль;
d - относительная плотность.
Растворимость - величина, характеризующая способность вещества образовывать с данным растворителем однородную систему. Количественно растворимость газа, жидкости или твердого тела в жидком растворителе измеряется концентрацией насыщенного раствора при данной температуре.
Обычно растворимость твердых и жидких веществ выражают коэффициентом растворимости, т. е. массой вещества, растворяющегося при данных условиях в 100 единицах массы растворителя с образованием насыщенного раствора. (Насыщенным называется раствор, находящийся в равновесии с избытком растворяемого вещества.)
Каждой температуре соответствует определенная растворимость данного вещества в данном растворителе. Сведения о растворимости приводятся в справочниках.
Растворимость газов в жидкостях повышается с увеличением давления и, в большинстве случаев, с понижением температуры.
Растворимость жидких веществ в жидкостях может быть неограниченной, когда жидкие компоненты смешиваются друг с другом в любых отношениях (этиловый спирт - вода) и ограниченной в случае несмешивающихся жидкостей. В последнем случае расслаивание жидких компонентов системы зависит от температуры; обычно взаимная растворимость компонентов возрастает с температурой. Выше некоторой температурной точки, называемой критической точкой растворимости, взаимная растворимость компонентов системы становится неограниченной (расслаивания нет).
Растворимость твердых веществ в жидкостях может изменяться в широких пределах. Обычно она возрастает с повышением температуры. Однако некоторые вещества не подчиняются этому правилу: растворимость их или понижается с повышением температуры, или повышается только до некоторого предела, выше которого растворимость уменьшается.
По точности выражения концентрации растворы делят на приблизительные, точные и эмпирические.
Растворы кислот и оснований приблизительной концентрации служат в качестве вспомогательных реагентов при выполнении аналитических, препаративных и других работ. Концентрацию подобных растворов рассчитывают либо по степени разбавления исходных веществ (растворов), либо по массе вещества (взвешивается на технических весах), растворенного в известной массе растворителя. Часто приблизительную концентрацию растворов определяют по величине плотности.
Растворы с точной, заранее установленной концентрацией, называемые рабочими, стандартными или титрованными растворами, служат для определения точной концентрации других растворов.
Концентрации многих растворов вспомогательных веществ (индикаторы, специфические реактивы и др.) устанавливаются эмпирически и приводятся в соответствующих прописях.
Независимо от того, какие по точности концентрации приготовляют растворы, применять следует только чистые исходные вещества и воду высокой степени очистки, а в ряде случаев (для растворов NaOH, Na2S2O3) - очищенную от CO2.
Следует иметь в виду, что скорость растворения твердого вещества зависит от размера его частиц (тонкоизмельченное растворяется быстрее).
Некоторые вещества не смачиваются водой и плавают на ее поверхности, образуя тонкую пленку. Для приготовления водных растворов подобных веществ рекомендуют порошок вначале облить небольшим количеством этилового спирта (если он инертен по отношению к компонентам раствора), а уже затем приливать воду.
Сосуды для растворения и хранения растворов оснований должны быть снабжены хлоркальциевыми трубками, заполненными аскаритом или натронной известью, чтобы защитить раствор от СO2. В некоторых случаях растворы следует хранить в атмосфере инертного газа (N2, СO2). Растворы веществ, разлагающихся под действием света, например AgNO3, следует хранить в сосудах из коричневого стекла или покрытых черным лаком (в крайнем случае обернутых в черную бумагу).
Водные растворы кислот (H2SO4, HCl, HNO3) обычно приготовляют соответствующим разбавлением исходных химически чистых концентрированных кислот. Разбавление проводят из расчета на объем, так как жидкость всегда легче отмерить, чем взвесить. Чтобы получить разбавленную кислоту (например, 1:5), к 5 объемам воды прибавляют 1 объем кислоты.
Процентное содержание концентрированных кислот контролируют по плотности, определяемой большей частью ареометром. Значения концентрации кислот в зависимости от плотности см. в справочниках.
Обращаться с концентрированными кислотами следует осторожно, так как они сильно действуют на кожу, разрушают одежду и обувь, портят полы и столы. При работе с концентрированными кислотами необходимо пользоваться резиновыми перчатками и защитными очками.
При приготовлении разбавленных растворов кислот (в особенности H2SO4) следует приливать кислоту в воду тонкой струей при непрерывном перемешивании стеклянной палочкой. Если при этом смесь сильно разогрелась, то ее охлаждают, после чего приливают следующую порцию кислоты.
Кислоту, попавшую на обувь или одежду, необходимо незамедлительно смыть большим объемом воды, нейтрализовать аммиаком или NaHCO3 и снова обмыть водой. Кислоту, разлитую на столе или на полу, засыпают песком, нейтрализуют Na2CO3, СаО, Са(ОН)2, СаСО3 и лишь после этого производят уборку.
При приготовлении разбавленных растворов из более концентрированных или путем смешения растворов разных концентраций, для расчета соотношения объемов удобно пользоваться так называемым правилом креста или смешения. Это правило может быть иллюстрировано схемой получения 5% (по массе) раствора разбавлением 20% раствора:
Правило креста распространяется и на случай, когда концентрация смешиваемых водных растворов выражена через плотность. Пусть дан водный раствор плотностью 1,57 г/см3. Нужно из него приготовить раствор с плотностью 1,20 г/см3. По правилу креста составляем схему:
отсюда следует, что нужно смешать 20 см3 раствора с р = 1,57 г/см3 с 37 частями по массе воды.
Расчет концентрации по правилу креста не отличается точностью, и пользоваться этим методом можно лишь для приготовления растворов приблизительной концентрации.
Раствор хлорной кислоты в безводной уксусной кислоте широко применяют в качестве титранта для кислотно-основного титрования в неводной среде.
Промышленность выпускает хлорную кислоту различной концентрации (от 42 до 70%), чаще всего в виде 57% водного раствора с плотностью около 1,50.
Избыточную воду из хлорной кислоты удаляют уксусным ангидридом:
Предварительно определив содержание воды в хлорной кислоте, последнюю растворяют в ледяной уксусной кислоте и рассчитывают, какой объем V1 (в мл) уксусного ангидрида необходим для удаления из хлорной кислоты избыточной воды:
где 100 - А - содержание воды в исходном растворе НСlO4, %; V - объем НСlO4, взятый для приготовления раствора, мл; р - плотность применяемого раствора HClO4, г/см3; p1 - плотность уксусного ангидрида, г/см3; 102 - молекулярная масса уксусного ангидрида; 18 - молекулярная масса воды.
Определенный объем HClO4 V постепенно, при непрерывном перемешивании, вливают в 800 мл ледяной уксусной кислоты, прибавляют V1 мл уксусного ангидрида, тщательно перемешивают, доводят объем раствора ледяной уксусной кислотой до 1 л и снова перемешивают. Через сутки раствор готов.
При растворении NaOH или КОН необходимо пользоваться резиновыми перчатками и защитными очками. Щелочи вызывают химический ожог кожи, разрушают одежду и обувь. Брать твердую щелочь руками запрещается.
Водные растворы NaOH и КОН. При растворении твердых NaOH и КОН в воде происходит сильное разогревание; поэтому насыщенные растворы щелочей приготовляют в термостойкой стеклянной или, лучше, в фарфоровой посуде, постепенно добавляя твердую щелочь при перемешивании, чтобы избежать местного перегрева.
На воздухе NaOH и КОН поглощают воду и СO2. Образующиеся карбонаты мало растворимы в концентрированном растворе щелочей и постепенно выпадают в осадок.
Концентрированные растворы щелочей при хранении в стеклянной посуде разрушают стекло, выщелачивая из него кремневую кислоту. Поэтому лучше хранить их в сосудах из полиэтилена.
Из концентрированных растворов получают разбавленные растворы щелочей, концентрацию которых контролируют по плотности. Ориентировочное значение объемов разбавляемого раствора щелочи и воды можно рассчитать и по правилу креста.
Приготовление 50% раствора NaOH, не содержащего карбонатов (по ГОСТ 4517-75), производят следующим образом: в фарфоровом стакане растворяют при постепенном добавлении и перемешивании 250 г NaOH в 250 мл дистиллированной воды. После охлаждения раствор переливают в полиэтиленовый сосуд, закрывают пробкой и выдерживают 2-3 недели, до полного осаждения NaCO3. Затем прозрачный раствор сифонируют стеклянной трубкой и соответственно разбавляют водой, не содержащей СO2.
Спиртовый раствор КОН. Растворимость NaOH и КОН в метиловом спирте выше, чем в этиловом. Однако поскольку метиловый спирт очень токсичен и огнеопасен, обычно используют этанольные растворы NaOH и КОН. Растворимость NaOH в этиловом спирте при 28 °С составляет 14,7%, а КОН - 27,9%.
Для приготовления раствора КОН применяют этиловый ректификованный спирт, предварительно очищенный от альдегидов.
Наиболее эффективен следующий способ очистки: раствор из 2 г AgNO3 в 5 мл дистиллированной воды вливают в 1200 мл этилового спирта, находящегося в склянке с притертой пробкой, и тщательно перемешивают. Отдельно растворяют 5 г КОН в 25 мл горячего этилового спирта, раствор охлаждают и вливают в спиртовой раствор AgNO3. Выпадает осадок Ag2O, которому дают осесть, фильтруют и отгоняют спирт. Этиловый спирт, очищенный этим способом, остается бесцветным несколько лет.
Спиртовой раствор КОН при хранении часто приобретает слабо-желтую окраску, вызываемую осмолением примесей. Для приготовления растворов КОН, не окрашивающихся при длительном хранении, рекомендуют спирт предварительно обработать бутилатом алюминия (5 г на 1 л спирта). Смеси дают постоять 3-4 недели при комнатной температуре, после чего спирт декантируют и растворяют в нем КОН.
Поступающий в продажу водный раствор аммиака плотностью 0,901-0,907 г/см3 при 20 °С, содержит 25-27% NH3. Препарат и его разбавленные растворы вполне пригодны для выполнения большинства препаративных и вспомогательных лабораторных работ.
Газообразный аммиак вызывает раздражение глаз и слизистой оболочки носа, тошноту и головные боли. Все работы с аммиаком должны проводиться в вытяжном шкафу.
Из баллонного аммиака. Собирают установку (рис. 63). Баллон с аммиаком 1 устанавливают и закрепляют на подставке 2. Баллон соединяют с пустой промежуточной склянкой 3, к которой присоединены две поглотительные склянки 4 с раствором NaOH для поглощения СO2. Аммиак, очищенный от СO2, поступает в приемник 5, где находится дважды перегнанная дистиллированная вода, не содержащая СO2. Насыщение аммиаком проводят до достижения плотности раствора в приемнике 0,907 г/см3, что соответствует 25% раствору аммиака.
Для получения более концентрированного раствора приемник охлаждают водой со льдом в бане 8.
Склянка 6 - брызгоуловитель; склянка 7, содержащая раствор NaOH, предохраняет от попадания СO2 из воздуха в приемник.
Из водного аммиака. 500 мл водного аммиака помещают в круглодонную колбу вместимостью 1 л и осторожно прибавляют свежеприготовленную кашицу из 10 г СаО и воды.
Колбу соединяют с вертикально поставленным обратным холодильником, верхний конец которого закрывают трубкой с натронной известью, и оставляют раствор в покое на 18-20 ч. Затем собирают установку (рис. 64). Колбу 2 с водным аммиаком ставят на водяную баню 1 так, чтобы холодильник был направлен вверх под углом 45°, и соединяют верхний его конец через промежуточную колбу 4 с приемником - колбой 5, содержащей 300-400 мл воды, и закрытой трубкой с натронной известью 6. При нагревании водного аммиака на водяной бане газообразный аммиак поступает в приемник и полностью поглощается водой. Насыщение аммиаком проводят до достижения плотности раствора в приемнике 0,907 г/см3, что соответствует 25% раствору аммиака.
Приготовление раствора из навески стандартного вещества. Взятую с точностью до 0,0002 г навеску высушенного стандартного вещества, которая приблизительно соответствует рассчитанной для получения определенного объема раствора заданной концентрации, аккуратно переносят в мерную колбу и растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды, не содержащей СO2. Полученный раствор при периодическом взбалтывании разбавляют водой, доводя объем раствора в мерной колбе несколько ниже метки. Затем колбу с раствором выдерживают 15-20 мин при 20°С и осторожно добавляют воду до метки. Колбу закрывают пробкой и содержимое взбалтывают в течение 15-30 мин.
Зная массу исходного вещества и объем раствора, вычисляют его концентрацию.
Для упрощения последующих расчетов удобно пользоваться поправкой на нормальность (или коэффициентом нормальности) К. Эта поправка представляет собой отношение нормальности приготовленного раствора к заданной нормальности раствора, выраженной целыми, десятыми или сотыми долями нормальности. Например, нормальность приготовленного раствора оказалась равной 0,1036 н., а заданная 0,1 н. В этом случае
При умножении объема пошедшего на титрование раствора на эту поправку К получают эквивалентный объем заданной концентрации (в данном случае 0,1 н.).
В табл. 3 приведены некоторые твердые стандартные вещества, с помощью которых точно устанавливается концентрация наиболее часто применяемых рабочих растворов.
Приготовление растворов из фиксаналов. Фиксаналы, или стандарт-титры, представляют собой точно отвешенное количество реактива или его раствора, запаянного в стеклянную ампулу. Как правило, в каждой ампуле содержится 0,1 эквивалента вещества. При количественном перенесении содержимого подобной ампулы в мерную колбу на 1 л и доведении объема раствора водой до метки при 20 °С получаются точно 0,1 н. растворы.
Выпускаются фиксаналы HCl, H2SO4, NaOH, КОН, Na2CO3, NaCl, Na2C2O4, H2C2O4-2H2O, K2Cr2O7, K2C2O4, Na2S2O3-5H2O, KMnO4, AgNO3, NH4SCN, KSCN, NaSCN, BaCl2-2H2O, (NH4)2C2O4-H2O, Na2B4O7-10H2O, KCl, K2CO3, NH4Cl, I2 и др.
Вначале теплой водой смывают надпись на ампуле и хорошо обтирают ее чистым полотенцем. В мерную колбу вместимостью 1 л вставляют воронку с вложенным в нее стеклянным бойком (обычно прилагается к каждой коробке фиксанала), острый конец которого должен быть обращен вверх (рис. 65). Ампуле с фиксаналом дают свободно падать так, чтобы тонкое дно ампулы разбилось при ударе об острый конец бойка. После этого другим стеклянным бойком пробивают боковое углубление ампулы и дают содержимому вытечь. Не меняя положения ампулы, в образовавшееся верхнее отверстие вставляют оттянутый в капилляр и изогнутый вверх конец трубки промывалки и сильной струей промывают ампулу изнутри. Затем струей воды из промывалки хорошо промывают наружную поверхность ампулы и воронку с бойком. Удалив ампулу из воронки, доводят уровень жидкости в колбе до метки. Колбу плотно закрывают и тщательно перемешивают раствор.
При пользовании фиксаналом 0,1 н. йода перед вскрытием ампулы необходимо поместить в мерную колбу 30-40 г KI для полного растворения йода.
Ампулы с фиксаналами твердых веществ (H2C2O4-2H2O, NaCl, KMnO4 и др.) вскрывают так же, как описано выше, но воронка должна быть совершенно сухая. Когда ампула разбита, содержимое ее осторожным встряхиванием высыпают в колбу, ампулу и воронку тщательно промывают дистиллированной водой.
Фиксанал AgNO3 при обычных условиях хранения через 2-3 года темнеет. Фиксаналы большинства других твердых веществ и кислот могут храниться неопределенно долгое время.
Фиксаналы NaOH, КОН пригодны только в течение 6 месяцев со дня их выпуска. Помутнение щелочных растворов - признак их порчи.
Рабочие растворы с точной концентрацией должны быть по возможности свежеприготовленными. Исключение составляют растворы KMnO4, титр которых следует устанавливать не ранее чем через 3-4 дня после их приготовления.
При хранении рабочих растворов следует периодически проверять их концентрацию. Рабочие растворы щелочей и тиосульфата натрия следует защищать от действия СО2 (хлоркальциевые трубки с натронной известью или аскаритом).
Сосуды с рабочими растворами должны иметь четкие надписи с указанием вещества, нормальности, поправочного коэффициента, даты изготовления и даты проверки концентрации.
Приготовление растворов. Раствором называют однородные смеси двух или более веществ. Концентрацию раствора выражают по-разному:
в весовых процентах, т.е. по количеству граммов вещества, содержащегося в 100 г раствора;
в объемных процентах, т.е. по количеству единиц объема (мл) вещества в 100 мл раствора;
молярностью, т.е. количеством грамм-молей вещества, находящегося в 1 л раствора (молярные растворы);
нормальностью, т.е. количеством грамм-эквивалентов раствореного вещества в 1 л раствора.
Растворы процентной концентрации. Процентные растворы готовят как приблизительные, при этом навеску вещества отвешивают на технохимических весах, а объемы отмеривают измерительными цилиндрами.
Для приготовления процентных растворов пользуются несколькими приемами.
Пример. Необходимо приготовить 1 кг 15%-ного раствора хлористого натрия. Сколько необходимо для этого взять соли? Расчет проводится согласно пропорции:
Следовательно воды для этого необходимо взять 1000-150 = 850 г.
В тех случаях, когда надо приготовить 1 л 15%-ного раствора хлористого натрия, необходимое количество соли рассчитывают другим способом. По справочнику находят плотность этого раствора и, умножив ее на заданный объем, получают массу необходимого количества раствора: 1000-1,184 = 1184 г.
Тогда следует:
Следовательно, необходимое количество хлористого натрия различно для приготовления 1 кг и 1 л раствора. В тех случаях, когда приготовляют растворы из реактивов, содержащих в составе кристаллизационную воду, следует ее учитывать при расчете необходимого количества реактива.
Пример. Необходимо приготовить 1000 мл 5%-ного раствора Na2CO3 плотностью 1,050 из соли, содержащей кристаллизационную воду (Na2CO3-10H2O)
Молекулярная масса (вес) Na2CO3 равна 106 г, молекулярная масса (вес) Na2CO3-10H2O равна 286 г, отсюда рассчитывают необходимое количество Na2CO3-10H2O для приготовления 5%-ного раствора:
Методом разбавления растворы приготовляют следующим образом.
Пример. Необходимо приготовить 1 л 10%-ного раствора HCl из раствора кислоты относительной плотностью 1,185 (37,3%). Относительная плотность 10%-ного раствора 1,047 (по справочной таблице), следовательно, масса (вес) 1 л такого раствора равна 1000X1,047 = 1047 г. В этом количестве раствора должно содержаться чистого хлористого водорода
Чтобы определить, сколько необходимо взять 37,3%-ной кислоты, составляем пропорцию:
При приготовлении растворов путем разбавления или смешивания двух растворов для упрощения расчетов применяют способ диагональной схемы или «правило креста». На пересечении двух линий пишется заданная концентрация, а у обоих концов слева - концентрация исходных растворов, для растворителя она равна нулю.
Является очень прочным материалом, он быстро схватывается и твердеет на воздухе. Начало его схватывания при температуре +20 градусов происходит примерно через три четверти часа. Раствор необходимо применять не позже, чем через час после его приготовления, поскольку иначе он теряет свою прочность. Существуют различные марки цемента - это зависит от его компонентов. Приготовленные на их основе растворы имеют различную прочность на сжатие.
Как сделать цементный раствор
Чтобы приготовить цементный раствор, следует просеять песок и цемент через сито с диаметром отверстий 3 мм. Ингредиенты отмеривают объемными дозами и смешивают до получения однородной консистенции, а при необходимости повторно просеивают и в сухую смесь добавляют воду, пока не получится нужная густота.
Для кладки труб выше кровли изготавливают более сложный цементный раствор, состоящий из наполнителя и двух вяжущих компонентов: песка, известкового теста и цемента. В таком случае потребуется на одну часть цемента добавить до трех частей извести и до 15 частей песка.
Цементный раствор используют для смесей. Уложенный свежий бетон закрывают стружками или рогожами, обильно смачивая водой. Особенно это стоит делать в первые пять дней после укладки в опалубку, для этих целей также применяют полиэтиленовую пленку, которая создает паровой эффект.
Цементный раствор: состав
Цементный раствор для строительства можно приобрести или изготовить самостоятельно, смешав в определенных соотношениях цемент и песок (от 1 к 3, в зависимости от марки, до 1 к 6). Необходимо помнить, что вручную изготавливать раствор не только утомительно, но при этом практически невозможно без соответствующего опыта равномерно распределить все компоненты. Практичнее использовать бетономешалку (механическую или электрическую), которую можно как приобрести, так и взять напрокат, взаймы у друзей.
Очень востребованным является цементный раствор, который используют для устройства Для этого могут применять два типа растворов - цементные и цементно-известковые. С помощью первого вида возводят и прочие элементы, второй же состав используют для некоторых видов работ (кладка внутренних стен), и в него добавляют лишь небольшую часть цемента.
Если будет использоваться в зимний период, то следует применять противоморозные добавки, которые не допустят замерзания раствора. И все-таки при температуре ниже 20-ти градусов мороза цементную массу лучше не делать, так как эти компоненты перестают работать. С помощью различных добавок раствору также можно придать необходимую пластичность и подвижность. Для повышения пластичности раствора профессионалы добавляют обычный шампунь, выливая пол-литра данного ингредиента в кубометр цементной массы. Соль же в качестве несмотря на многочисленные рекомендации, сыпать не следует, чтобы избежать появления высолов.
