- •Введение
- •Безопасность жизнедеятельности
- •Лабораторная работа № 1 ультразвуковой контроль кинетики твердения строительных материалов на основе вяжущих материалов
- •1. Теоретические положения
- •2. Выполнение работы
- •2. Назначение прибора ук-14п
- •3. Устройство и работа прибора ук-14п
- •4. Подготовка к работе
- •5. Порядок работы
- •6. Определение скорости ультразвука и прочности бетона
- •2. Подготовка материала для рентгеновского анализа
- •3. Качественный фазовый анализ
- •Пример расшифровки рентгенограмм
- •4. Пример расшифровки рентгенограммы
- •Межплоскостные расстоянии d (аº), соответствующие углам отражения (град)
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 анализ и расшифровка дериватограмм
- •1. Общие сведения о дифференциально-термическом и термовесовом анализах
- •1.1. Дифференциально-термический анализ
- •1.2. Качественный фазовый анализ
- •Термические эффекты некоторых минералов
- •Определитель минералов (по Бергу)
- •Определитель искусственных минералов по температуре термического эффекта
- •1.3. Количественный фазовый анализ
- •1.4. Термовесовой метод фазового анализа
- •1.5. Дериватография
- •2. Практическая часть
- •2.1. Приборы и оборудование
- •2.2. Материалы
- •2.3. Подготовка препаратов для дериватографии
- •2.4. Запись дериватограммы исследуемого образца
- •2.5. Расшифровка полученных дериватограмм
- •Контрольные вопросы
- •Тесты по дисциплине «Методы исследования бетона и железобетона» Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Библиографический список
- •Содержание
- •644099, Г. Омск, ул. П. Некрасова, 10
1.2. Качественный фазовый анализ
Качественный фазовый анализ веществ основан на том, что температурные границы превращения веществ остаются практически неизменными, независимо от того, находится ли исследуемое соединение в чистом виде или в смеси с другими солями или минералами. Это при условии, что вещества, находящиеся в смеси, при нагревании не реагируют друг с другом. Следовательно, при нагревании смеси минералов, температурные эффекты превращения которых не совпадают, эти соединения можно идентифицировать. Если минерал имеет несколько термических эффектов, то совпадение некоторых из них с эффектами других соединений может не помешать правильному качественному анализу.
Рис. 6. Различные виды правильного оформления термограмм каолинита
Расшифровка термограмм. По нулевым точкам проводят ось абсцисс. В точке начала записи температурной кривой проводит перпендикуляр к оси абсцисс и получают ось ординат. На оси абсцисс откладывают время в минутах. На ось ординат копируют температурную линейку. Для установления температуры того или иного эффекта на дифференциальной кривой накладывают на термограмму простую линейку так, чтобы она была параллельна оси ординат, а край ее проходил через требуемую точку кривой, и проводят вертикальную линию. Место пересечения этой линии с кривой простой температурной записи является той точкой, по которой определяют температуру.
Проведя через указанную точку линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с ординатой, находят искомую температуру. Проводят также нулевую линию, параллельную оси абсцисс. Температуры начала, максимума и конца термоэффектов проставляют непосредственно на фотобумаге.
Пример такого оформления термограммы показан на рис. 6, а. При использовании температурной линейки нет необходимости градуировать ординату и абсциссу, и тогда на термограмме проставляют только температуры термоэффектов (рис. 6, б).
На обратной стороне термограммы должны быть записаны дата опыта, название испытуемого вещества, его навеска, температура, скорость вращения барабана и вид эталона.
Термограмма должна анализироваться в том виде, как она записана прибором, поскольку отклонения кривой от нулевой линии имеют свою физико-химическую причину и являются дополнительной информацией при расшифровке. Расшифровка термограммы неизвестного вещества производится с помощью уже известных данных по температурам превращений других материалов. Термические эффекты ряда материалов, применяемых специалистами по вяжущим веществам, приведены в табл. 1.
Если имеющиеся справочные данные (табл. 2 и 3) не позволяют надежно установить природу термоэффекта, то для идентификации его привлекают другие методы анализа – рентгеноскопию, электронную микроскопию, спектроскопию и т.п.
Таблица 1
Термические эффекты некоторых минералов
Минерал |
Формула минерала |
Температура эффекта |
Природа эффекта |
1 |
2 |
3 |
4 |
Кальцит |
CaCO3 |
(–) 860-920 |
Диссоциация (44 % CO2) |
Арагонит |
CaCO3 |
(–) 390-420 |
Полиморфное превращение в кальцит |
(–) 860-920 |
Диссоциация (44 % CO2) |
||
Магнезит |
MgCO3 |
(–) 540-710 |
Диссоциация (52,2 % CO2) |
Гидрокарбонат магния |
MgCO3·3H2O |
(–) 170-210 |
Дегидратация (потеря 2H2O) |
(–) 400-450 |
Дегидратация (потеря 1H2O) |
||
(–) 500-530 |
Диссоциация MgCO3 |
||
(+) 530-600 |
Кристаллизация аморфной MgO |
||
Доломит |
CaMg(CO3)2 |
(–) 730-790 |
Распад доломита на CaCO3 и MgCO3 и диссоциация MgCO3 (23,9 % CO2) |
Анкерит |
(Mg, Fe)CO3· ·CaCO3 |
(–) 730 |
Диссоциация MgCO3 |
(–) 810-830 |
Диссоциация FeCO3 и образование Fe2O3·CaCO3 |
||
(–) 900-930 |
Диссоциация CaCO3 |
||
Сидерит |
FeCO3 |
(–) 350-585 |
Диссоциация (38 % CO3) |
(+) 600 (+) 830 |
Окисление FeO до Fe2O3 |
||
Стронцианит Витерит |
SrCO3 BaCO3 |
(–) 930-1200 |
Диссоциация SrCO3 |
(–) 835 (–) 970-980 |
Полиморфизм BaCO3 |
||
(–) 1200 |
Диссоциация BaCO3 |
||
Родохрозит |
MnCO3 |
(–) 100-350 |
Потеря адсорбционной воды |
Продолжение табл. 1
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
(–) 425-600 |
Диссоциация MnCO3 (38,4 % CO2) |
|
|
(+) 730-800 |
Окисление MnO |
|
|
(–) 950 |
Восстановление до Mn3O4 |
|
|
(–) 1175 |
Инверсионное превращение Mn3O4 из тетрагональной формы в кубическую |
Смитсонит |
ZnCO3 |
(–) 425-550 |
Диссоциация ZnCO3 |
Брусит |
Mg(OH)2 |
(–) 405-450 |
Дегидратация (31 % H2O) |
Гидроокись кальция (портлантид) |
Ca(OH)2 |
(–) 530-580 |
Дегидратация |
Железный магнезит |
(Mg, Fe)CO2 |
(–) 500-590 |
Диссоциация |
(+) 755 |
Окисление FeO до Fe2O3 |
||
Гидромагнезит |
3MgCO3· ·Mg(OH)2·3H2O |
(–) 275-375 |
Дегидратация Mg(OH)2 |
(–) 510 |
Превращение аморфной MgO в кристаллический периклаз |
||
(–) 485-610 |
Диссоциация MgCO3 |
||
Диаспор |
β-AlO(OH) |
(–) 505-580 |
Дегидратация |
Бёмит |
α-AlO(OH) |
(–) 460-580 |
Дегидратация |
Гиббсит |
α-Al(OH)3 |
(–) 250-300 |
Образование белита |
(–) 320-330 |
Превращение α→æAl2O3 |
||
(+) 950 |
Полиморфное превращение |
||
Байерит |
β-Al2O3·3H2O |
(–) 250-300 |
Дегидратация |
Гидроаргиллит |
|
(–) 310-315 |
Дегидратация |
(–) 500-550 |
Разложение бемита |
||
(+) 800 |
Переход γ-Al2O3 → θ-Al2O3 |
||
Гётит |
FeO(OH) |
(–) 300-380 |
Дегидратация (10 % H2O) |
Лимонит |
β-Fe2O3·H2O или β-FeO(OH) |
(–) 120-140 |
Потеря гигроскопической воды |
(–) 250 |
Дегидратация |
||
(–) 300 |
|
||
(+) 450 |
Переход γ-Fe2O3 → α-Fe2O3 |
||
Лепидокрокит |
γ-Fe2O3·H2O или γ-FeO(OH) |
(–) 304-380 |
Дегидратация |
(+) 450-500 |
Переход γ-Fe2O3 → α-Fe2O3 |
||
Гелеобразные окислы железа |
Fe2O3·nH2O |
(–) 250-300 |
Дегидратация |
(+) 350-400 |
Окисление |
||
Вюстит |
FeO |
(+) 295-300 |
Окисление FeO до Fe2O3 |
Продолжение табл. 1
1 |
2 |
3 |
4 |
Гематит |
α-Fe2O3 |
Не имеет эффектов |
|
Маггемит |
γ-Fe2O3 |
(+) 450-500 |
Переход γ-Fe2O3 → α-Fe2O3 |
Магнетит |
Fe3O4 |
(+) 275-400 |
Переход Fe3O4 → γ-Fe2O3 |
(+) 590-1000 |
Переход γ-Fe2O3 → α-Fe2O3 |
||
Гидрогематит |
Fe2O3-aq |
(–) 120-140 (–) 340 |
Дегидратация |
Гидроталькит |
MgCO3· ·5Mg(OH)2· ·2Al(OH)3· ·4H2O |
(–) 200-285 |
Потеря 4H2O |
(–) 350-400 |
Дегидратация Al(OH)3 |
||
(–) 450-540 |
Дегидратация Mg(OH)2 и диссоциация MgCO3 |
||
Пироаурит |
MgCO3· ·5Mg(OH)2· ·2Fe(OH)3· ·4H2O |
(–) 215-270 |
Потеря 4H2O |
(–) 350-400 |
Дегидратация Fe(OH)3 |
||
(–) 450-540 |
Дегидратация Mg(OH)2 и диссоциация MgCO3 |
||
Двуокись кремния |
SiO2 |
(+) 115-117 |
Превращение тридимита α1→β1 |
(+) 166-163 |
α2→β2 |
||
(+) 220-280 |
Превращение кристобалита α→β |
||
(–) 573 |
Превращение кварца α→β |
||
Двуводный гипс |
CaSO4·2H2O |
(–) 100-120 |
Потеря адсорбционной воды |
(–) 220 |
Потеря 0,5H2O |
||
(–) 240 |
Потеря 0,5H2O |
||
(–) 380-420 |
Инверсия CaSO4 |
||
(–)1180-1200 |
Полиморфное превращение |
||
Ангидрит |
CaSO4 |
(–) 1190 |
Полиморфное превращение |
Полуводный гипс |
α-CaSO4·0,5H2O |
(–) 160 |
Дегидратация примеси (потеря 0,5H2O) |
(+) 380 |
Инверсия ангидрита |
||
(–) 1180-1200 |
Полиморфное превращение |
||
Полуводный гипс |
β-CaSO4·0,5H2O |
(–) 120 |
Дегидратация примеси |
(–) 180 |
То же |
||
(–) 240 |
Потеря 0,5H2O |
||
(+) 410 |
Инверсия ангидрита |
||
(–) 1180-1200 |
Полиморфное превращение |
||
Эстрихгипс |
CaSO4·nCaO |
Не имеет эффектов |
|
Продолжение табл. 1
1 |
2 |
3 |
4 |
Эпсомит |
MgSO4·7H2O |
(–) 52-58 |
Инконгруэнтное плавление |
(–) 85-96 |
То же |
||
(–) 105-110 |
Выкипание раствора |
||
(–) 125-150 |
Дегидратация |
||
(–) 185-195 |
Дегидратация до одноводной соли |
||
(–) 320-370 |
Полная дегидратация |
||
Барит |
BaSO4 |
(–) 1150 |
Полиморфное превращение |
Целестин |
SrSO4 |
(–) 1145 |
Полиморфное превращение |
Тенардит |
NaSO4 |
(–) 240 |
Полиморфное превращение |
(–) 884 |
Плавление |
||
Арканит |
K2SO4 |
(–) 583 |
Полиморфное превращение |
Глазерит |
Na2SO4·3K2SO4 |
(–) 437 |
Полиморфное превращение |
Алунит |
K2SO4· ·Al2(SO4)3· ·4Al(OH)3 |
(–) 940 |
Плавление |
(–) 490-550 |
Дегидратация |
||
(–) 740-760 |
Полиморфное превращение |
||
(–) 770-810 |
Разложение сульфатов |
||
Анкерит |
(Mg,Fe)CO3· ·CaCO3 |
(–) 730 |
Диссоциация MgCO3 |
(–) 810 |
Диссоциация FeCO3 |
||
(–) 900 |
Диссциация CaCO3 |
||
Аллофан |
mAl2O3·nSiO2· ·pH2O |
(–) 110-150 |
Дегидратация |
(+) 920-1000 |
Перекристаллизация аморфного вещества |
||
Каолинит |
Al2O3·2SiO2· ·4H2O |
(–) 550-610 |
Дегидратация |
(+) 925-1000 |
Кристаллизация аморфных продуктов |
||
(+) 1200 |
Образование кристобалита α-Al2O3 |
||
Галлуазит |
Al2O3·2SiO2· ·4H2O |
(–) 100-120 |
Адсорбционная вода |
(–) 450-500 |
Дегидратация |
||
(+) 925-1000 |
Кристаллизация аморфных продуктов |
||
Монтмориллонит |
Al2O3·4SiO2· ·nH2O |
(–) 150-175 |
Адсорбционная вода |
(–) 500-700 |
Дегидратация |
||
(–) 800-900 |
То же |
||
(–) 915-1000 |
Кристаллизация аморфных продуктов |
||
Мусковит |
K2O·3Al2O3· ·6SiO2·2H2O |
(–) 125 |
Адсорбционная вода |
(–) 450-650 |
Дегидратация |
||
(–) 850-900 |
Разрушение решетки |
Продолжение табл. 1
1 |
2 |
3 |
4 |
Биотит |
K2O·6(Mg,Fe)O·3Al2O3·6SiO2· ·2H2O |
(–) 1100-1200 |
Разрушение решетки |
Гидробиотит |
K2O·6(Mg,Fe)O·3Al2O3·6SiO2· ·nH2O Группа гидрослюд |
(–) 160-180 |
Дегидратация |
(–) 220-250 |
То же |
||
(–) 800-1000 |
Разрушение решетки |
||
Вермикулит |
Группа гидрослюд |
(–) 120-170 |
Дегидратация |
(–) 270-300 |
То же |
||
(–) 860 |
Разрушение решетки |
||
Глауконит |
Группа гидрослюд |
(–) 130-170 |
Дегидратация |
(–) 550-600 |
То же |
||
Иллит |
Группа гидрослюд |
(–) 120-150 |
Адсорбционная вода |
(–) 500-600 |
Дегидратация |
||
(–) 900 |
Разрушение решетки |
||
(+) 935 |
Кристаллизация шпинели, периклаза |
||
Боксит |
Группа минералов |
(–) 285-310 |
Дегидратация гидроаргиллита |
Змеевик (серпентин) |
3MgO·2SiO2· ·2H2O |
(–) 130-170 |
Дегидратация |
(–) 650-730 |
То же |
||
(+) 800-830 |
Разрушение решетки |
||
Хризотил-асбест |
Mg6[Si4O11]· ·(OH)6·H2O |
(–) до 100 |
Потеря адсорбционной воды |
(–) 660-765 |
Удаление конституционной воды |
||
(+) 800-830 |
Кристаллизация новой фазы |
||
Тальк |
3MgO·4SiO2· ·H2O |
(–) 850-950 |
Дегидратация |
Трехкальциевый силикат |
3CaO·2SiO2 |
(–) 920-925 |
Полиморфное превращение |
(–) 970-980 |
То же
|
||
(–) 990-100 |
То же
|
||
Двухкальциевый силикат |
γ-2CaO·SiO2 |
(–) 780-830 |
Переход γ-C2S→γ’C2S |
(–) 1447 |
Переход γ’-C2S→γC2S |
||
Алит |
54CaO·16SiO2· ·Al2O3·MgO |
(–) 835 |
Полиморфное превращение |
(–) 1427 |
То же |
||
Ксонотлит |
5CaO·5SiO2· ·2H2O |
(–) 800-880 |
Дегидратация до воластонита |
Продолжение табл. 1
1 |
2 |
3 |
4 |
Гиролит |
2CaO·3SiO2· ·2H2O |
(–) 70-150 |
Дегидратация |
(–) 700-780 |
Дегидратация и образование воластонита |
||
(+) 800 |
Кристаллизация |
||
Тоберморит |
4CaO·5SiO2· ·5H2O |
(–) 250-280 |
Дегидратация |
(–) 780-800 |
То же |
||
Гидросиликат кальция |
CaO·SiO2·H2O (CSH-B) |
(+) 800-830 |
Кристаллизация CS |
То же |
CaO·SiO2·H2O (CSH-A) |
Нет отчетливых эффектов |
|
- // - |
CaO·SiO2·H2O (CSH-A) |
(–) 400-410 |
Дегидратация |
(–) 450-540 |
То же |
||
- // - (гиллебрандит |
CaO·SiO2·H2O (CSH-B) |
(-400-410) |
Дегидратация |
То же |
CSH-C |
(–) 720-800 |
Дегидратация |
- // - |
C2SH2 |
(–) 110-120 |
- // - |
(–) 480-520 |
- // - |
||
- // - |
C3SH2 |
(–) 500-600 |
Потеря 1 молкулы H2O |
(–) 700-800 |
Полная дегидратация |
||
Гидроалюминат кальция |
CaO·Al2O3· ·10H2O |
(–) 155 |
Ступенчатая дегидратация |
(–) 285 |
|||
Гидроалюминат кальция |
CaO·Al2O3· ·10H2O |
(+) 545 |
Кристаллизация безводных фаз |
(+) 930 |
|||
То же |
2CaO·Al2O3· ·8H2O |
(–) 70-100 |
Потеря гигроскопической воды |
(–) 150-200 |
Ступенчатая дегидратация |
||
(–) 250-300 |
|||
То же |
3CaO·Al2O3· ·6H2O |
(–) 340 |
Потеря 4,5H2O |
(–) 500-550 |
Потеря 1,5H2O и дегидратация Ca(OH)2 |
||
То же |
4CaO·Al2O3· ·14H2O |
(–) 140-170 |
Ступенчатая дегидратация |
(–) 180-220 |
|||
(–) 300 |
|||
Гидросульфоалюминат кальция (низкосульфатная форма) |
3CaO·Al2O3· ·CaSO4·12H2O |
(–) 100-170 |
Частична дегидратация |
(–) 200-250 |
Потеря большей части воды |
||
(–) 300-320 |
Дегидратация |
||
(–) 500 |
- // - |
||
(+) 800 |
Кристаллизация аморфной безводной фазы |
Окончание табл.1
1 |
2 |
3 |
4 |
Гидросульфоалюминат кальция (высокосульфатная форма) |
3CaO·3Al2O3· ·CaSO4·31H2O |
(–) 100-170 |
Потеря большей части воды |
(–) 250-300 |
Полная дегидратация |
||
Гидрохлоралюминат кальция |
3CaO·Al2O3· ·CaCl2·12H2O |
(–) 100 |
Ступенчатая дегидратация |
(–) 180-200 |
|
||
(–) 450 |
|
||
(–) 530-550 |
|
||
Карбоалюминат кальция |
3CaO·Al2O3· ·CaCl2·12H2O |
(–) 180 |
То же |
(–) 230 |
|||
(–) 450-520 |
То же |
||
Гидроалюминат кальция |
3CaO·3Al2O3· ·12H2O |
(–) 700-800 |
Полная дегидратация |
Гидрогранат |
3CaO·3Al2O3· хSiO2·у12H2O (у+х=6) |
(–) 450-520 |
То же |
Гидросиликат кальция (жид-кое стекло) |
|
(–) 63 |
Инконгруэнтное плавление |
(–) 95 |
Ступенчатая дегидратация |
||
(–) 170 |
|||
(–) 1083 |
Плавление безводной соли |
Таблица 2
