一种活性钙含量的测定方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种活性钙含量的测定方法及应用，涉及建筑材料领域。解决了现有的活性钙含量测定方法不能准确地测定如改性磷石膏浆、过硫磷石膏矿渣水泥浆等活性钙含量低、碱度偏低(pH值小于13)的水泥基胶凝材料中活性钙含量的技术问题。本发明的主要技术方案包括如下步骤：将被测材料与蒸馏水混合形成悬浊液，真空抽滤；在滤液中加入甲基橙指示剂，并用已知浓度的稀盐酸进行滴定，待滤液变成粉红色后停止滴定；从滤液中活性钙的浓度计算被测材料中活性钙的含量。本发明主要用于测定改性磷石膏浆、过硫磷石膏矿渣水泥浆等低碱度水泥基胶凝材料中活性钙的含量。
【专利说明】一种活性钙含量的测定方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及过硫磷石膏矿渣水泥浆、改性磷石膏浆及其 他活性钙含量较低的胶凝体系中活性钙含量的测定方法。
【背景技术】
[0002] 磷石膏是日化和化肥等行业制取磷酸的副产品。我国每年副产磷石膏超过5000 万吨，累计堆积磷石膏已超过2亿吨。目前我国磷石膏资源化利用率不足20 %，剩余部分作 为固体废弃物堆积或者以填埋等方式处理。磷石膏堆积不但占用大量土地，而且对周围环 境造成严重污染。水泥是世界上最大的工业产品，被广泛应用在建材领域，若能将磷石膏作 为原料用在水泥工业中，将大幅度提高其利用率，变废为宝。
[0003] 过硫磷石膏矿渣水泥浆是将磷石膏、钢渣粉、磨细矿渣粉和碱性激发剂（熟料或 石灰）混合均匀后制成的水硬性胶凝材料。由于原状磷石膏中可溶磷、共晶磷、可溶氟等杂 质的存在，使得过硫磷石膏矿渣水泥浆普遍存在凝结时间延长，抗压强度波动等问题，故需 对磷石膏进行改性。研究发现，磷石膏的品质活性及碱性激发剂的适当掺入量，是决定过硫 磷石膏矿渣水泥浆凝结时间和胶砂强度等物理性能的重要因素。而活性钙含量则是评价磷 石膏改性效果及控制碱性激发剂掺量的关键指标。
[0004] 活性钙是指在正常硬化条件下能够形成硅酸钙水化物或铝酸钙水化物的那部分 氧化钙，该部分氧化钙不包含碳酸钙中的氧化钙以及被碱吸收的硫酸钙中的氧化钙。建立 改性磷石膏浆体和过硫磷石膏矿渣水泥浆活性钙含量检测方法，有利于控制磷石膏改性过 程中钢渣粉掺量和评价改性效果，以及调整过硫磷石膏矿渣水泥中富钙激发剂的掺量进而 控制水泥水化硬化过程。对于磷石膏改性效果的评价以及过硫磷石膏矿渣水泥浆生产质量 控制等均具有重要意义。
[0005] 目前本领域中活性钙含量的测定方法主要采用EDTA标准溶液滴定法，即以三乙 醇胺为掩蔽剂，用钙黄绿素-甲基百里香酚蓝-酚酞混合指示剂（简称CMP混合指示剂）， 用EDTA标准溶液滴定。但是EDTA标准溶液滴定法的测量对象为活性钙含量较高的、且pH 值在13以上的强碱性溶液。而对于如改性磷石膏浆体、过硫磷石膏矿渣水泥浆等活性钙含 量低、碱度偏低的建筑材料，若用上述EDTA标准滴定法测量其活性钙含量，较低的pH值使 得溶液中MgO或金属离子在检测过程中无法被屏蔽，因而对活性钙的滴定造成干扰，测定 结果与实际的偏差较大，从而不能准确地评价磷石膏改性效果，无法准确控制过硫磷石膏 矿渣水泥浆及其他活性钙含量较低的水泥基胶凝材料的产品质量。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例提供一种活性钙含量的测定方法，主要目的是提供一种可以准确的 测定活性钙含量较低的水泥基胶凝材料中活性钙含量的方法。
[0007] 为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
[0008] 本发明实施例提供了一种活性钙含量的测定方法，用于测定被测材料中活性钙的 含量，该方法包括如下步骤：
[0009] 将被测材料与蒸馏水混合形成悬浊液；
[0010] 将所述被测材料和蒸馏水的悬浊液进行真空抽滤，得到滤液；
[0011] 从所述滤液中移取设定体积的滤液，向移取的设定体积滤液中加入甲基橙指示 齐IJ，并用已知浓度的稀盐酸进行滴定，待所述设定体积的滤液变成粉红色后停止滴定；
[0012] 根据所述稀盐酸的滴定量及滤液的设定体积计算出所述滤液中活性钙的浓度，从 而根据所述滤液中活性钙的浓度得到被测材料中活性钙的含量。
[0013] 优选地，所述被测材料为过硫磷石膏矿渣水泥浆或改性磷石膏浆。
[0014] 优选地，得到被测材料和蒸馏水的悬浊液后还包括：第一温度下，在恒温水槽中对 被测材料和蒸馏水的悬浊液进行密闭搅拌。
[0015] 优选地，所述搅拌的时间为1. 5-2. 5h，第一温度为15-25°C。
[0016] 优选地，所述真空抽滤步骤在真空抽滤瓶中进行。
[0017] 优选地，所述被测材料与所述蒸馏水的混合比例为1:10-2: 9g/ml。
[0018] 优选地，所述设定体积为5-100mL。
[0019] 优选地，根据式（1)计算出述滤液中活性钙的浓度；
[0020] C(CaO) = (Q X Vi X 0. 028X1000)/V2 (1)
[0021] 式⑴中，C(CaO)为滤液中活性钙的浓度，单位为mg/mL，Q为稀盐酸的浓度，单 位为mg/mL A为所滴定的稀盐酸的体积,单位为mL ;0. 028为CaO的毫克当量,V2为设定体 积，单位为mL。
[0022] 优选地，根据式（2)计算出被测材料中活性钙的含量；
[0023] W(CaO) = (C(CaO) XV)/m (2)
[0024] 式⑵中，W(Ca0)为被测材料中的活性钙的质量百分比，C(Ca0)为滤液中活性钙 的浓度，单位为mg/mL ;V为所述被测材料和蒸馏水的悬浊液在真空抽滤后得到的滤液的总 体积，单位为mL ;m为被测材料的质量，单位为g。
[0025] 优选地，所述活性钙含量的测定方法应用于测量过硫磷石膏矿渣水泥浆或改性磷 石膏楽中的活性I丐含量中。
[0026] 本发明实施例提出的一种活性钙含量的测定方法解决了现有技术中的EDTA标准 滴定法测定活性钙含量偏低的水泥基胶凝材料活性钙含量时，由于低碱度环境下（pH值小 于13)无法屏蔽溶液中MgO或金属离子的干扰，造成测定结果与实际偏差较大的问题。
[0027] 本发明提供的测定方法可以准确的测定活性钙含量低、滤液碱度偏低的水泥基胶 凝材料中活性钙含量，其测定结果与实际偏差小，从而能够准确地评价磷石膏改性效果，能 够很好地控制过硫磷石膏矿渣水泥浆及其他活性钙含量较低的水泥基胶凝材料的产品质 量。
【具体实施方式】
[0028] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 较佳实施例，对依据本发明提出的一种活性钙含量的测定方法【具体实施方式】、特征及其功 效，详细说明如下。
[0029] -种活性钙含量的测定方法，用于测定被测材料中活性钙的含量，该方法包括如 下步骤：
[0030] 步骤一，将被测材料与蒸馏水混合之后，在恒温水槽中密闭搅拌以形成被测材料 与蒸馏水悬浊液。
[0031] 在该步骤中被测材料活性钙的含量偏低，优选地，该被测材料为过硫磷石膏矿渣 水泥浆或改性磷石膏浆。并且该步骤还包括在15-25°c下，对被测材料与蒸馏水混合液在恒 温水槽中进行震荡密闭搅拌1. 5-2. 5h后，静置3-7min。被测材料与所述蒸馏水的混合比例 为 1:10-2:9g/ml
[0032] 步骤二，将所述被测材料与蒸馏水混合液进行真空抽滤，得到滤液；
[0033] 该步骤中的真空抽滤在真空抽滤瓶中进行。
[0034] 步骤三，用移液管从从所述滤液中移取设定体积的滤液，向移取的设定体积滤液 中加入一定量的甲基橙指示剂，并用已知浓度的稀盐酸进行滴定，待所述设定体积的滤液 变成粉红色后停止滴定；
[0035] 在该步骤中，滤液中加入甲基橙指示剂后，滤液呈黄色，用稀盐酸滴定该滤液，待 滤液的颜色由黄色变为粉红色时，停止滴定。设定体积为5-100mL，优选50mL，以便于进行 稀盐酸滴定实验。
[0036] 步骤四，根据式（1)计算出所述滤液中活性钙的浓度，从而得到被测物中活性钙 的含量；
[0037] C(CaO) = (QXViX 0.028 X 1000)/V2 (1)
[0038] 式⑴中，C(CaO)为滤液中活性钙的浓度，单位为mg/mL，Q为稀盐酸的浓度，单 位为mg/mL A为所滴定的稀盐酸的体积,单位为mL ;0. 028为CaO的毫克当量,V2为设定体 积，单位为mL。
[0039] 得到滤液中活性钙的浓度后，可计算得到被测材料中活性钙的含量。
[0040] 本发明提供的活性钙含量的测定方法主要应用于测量过硫磷石膏矿渣水泥浆或 改性磷石膏浆中的活性钙含量中。
[0041] 下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0042] 实施例1
[0043] 分别称取20g改性磷石膏浆，将称取的20g改性磷石膏浆放入干燥的圆底烧瓶中， 向圆底烧瓶中加入180mL蒸馏水后，将圆底烧瓶放在恒温（20±0. 5°C )水槽中（若室温能 经常保持在20±0. 5°C，可不用恒温水槽），圆底烧瓶口以橡皮塞密封。在隔绝外界空气的 情况下，振荡搅拌圆底烧瓶中的悬浊液2h，使改性磷石膏浆与蒸馏水混合均匀，停止搅拌 后，静置5分钟，将圆底烧瓶中的改性磷石膏浆与蒸馏水悬浊液用真空抽滤瓶抽滤（抽滤 漏斗中垫中速定性滤纸）得到滤液，用移液管吸取50mL滤液，向所移取的50mL滤液中加入 4-6滴甲基橙指示剂，然后用已知浓度的稀盐酸滴定，直到圆底烧瓶中磷石膏和蒸馏水混合 液的颜色变粉红为止。滤液中活性钙的浓度通过式（1)计算得出：
[0044] C(CaO) = (QXViX 0.028 X 1000)/V2 (1)
[0045] 式⑴中，C(CaO)为滤液中活性钙的浓度，单位为mg/mUQS稀盐酸的浓度，单位 为mg/mL A为所滴定的稀盐酸的体积，单位为mL ;0. 028为CaO的毫克当量，V2为50mL。
[0046] 通过式（2)可计算出改性磷石膏浆中活性钙的含量：
[0047] W(CaO) = (C(Ca0) XV)/m (2)
[0048] 式⑵中，W(CaO)为待测试样（本实施例中的改性磷石膏浆）中的活性钙的质 量百分比，C(CaO)为滤液中活性钙的浓度，单位为mg/mL;V为改性磷石膏浆与蒸馏水混合 液用真空抽滤瓶抽滤所得的滤液总体积，单位为mL，单位为mL ;m为所称取改性磷石膏的质 量，单位为g。
[0049] 实施例2
[0050] 在20°C的恒温恒湿环境下，使用氢氧化钙分析纯试剂和蒸馏水配制成50mL浓度 不同的四组氢氧化钙溶液。其中，第一组氢氧化钙溶液的浓度为〇. lg/L，第二组氢氧化钙溶 液的浓度为〇. 2g/L，第三组氢氧化钙溶液的浓度为0. 25g/L，第四组氢氧化钙溶液的浓度 为2. 16g/L。并测定每组氢氧化钙溶液的pH值，测定结果如表1所示。将上述四组氢氧化 钙溶液搅拌均匀后，分别加入5滴甲基橙指示剂，然后分别用已知浓度的稀盐酸滴定，待氢 氧化钙溶液呈现粉红色时，停止滴定，根据上述式（1)计算出每组氢氧化钙溶液中的活性 钙的浓度，计算结果如表1所示。
[0051] 比较例1
[0052] 在20°C的恒温恒湿环境下，使用氢氧化钙分析纯试剂和蒸馏水配制成50mL浓度 不同的四组氢氧化钙溶液。其中，第一组氢氧化钙溶液的浓度为〇. lg/L，第二组氢氧化钙 溶液的浓度为〇. 2g/L，第三组氢氧化钙溶液的浓度为0. 25g/L，第四组氢氧化钙溶液的浓 度为2. 16g/L。用现有技术的EDTA滴定法对该四组氢氧化钙溶液的活性钙浓度进行测定。 测定结果如表1所示。
[0053] 表1为实施2和比较例1中活性钙含量的测试结果
[0054]
【权利要求】
1. 一种活性钙含量的测定方法，用于测定被测材料中活性钙的含量，其特征在于，包括 如下步骤： 将被测材料与蒸馏水混合形成悬浊液； 将所述被测材料和蒸馏水的悬浊液进行真空抽滤，得到滤液； 从所述滤液中移取设定体积的滤液，向移取的设定体积滤液中加入甲基橙指示剂，并 用已知浓度的稀盐酸进行滴定，待所述设定体积的滤液变成粉红色后停止滴定； 根据所述稀盐酸的滴定量及滤液的设定体积计算出所述滤液中活性钙的浓度，从而根 据所述滤液中活性钙的浓度得到被测材料中活性钙的含量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被测材料为过硫磷石膏矿渣水泥浆 或改性磷石膏浆。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到被测材料和蒸馏水的悬浊液后还包 括：第一温度下，在恒温水槽中对被测材料和蒸馏水的悬浊液进行密闭搅拌。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述搅拌的时间为1. 5-2. 5h，第一温度为 15-25。。。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空抽滤步骤在真空抽滤瓶中进行。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被测材料与所述蒸馏水的混合比例 为 1:10-2:9g/ml。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定体积为5-100mL。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据式⑴计算出所述滤液中活性钙的浓 度； C(CaO) = (Q X Vi X 0. 028X1000)/V2 (1) 式⑴中，C(CaO)为滤液中活性钙的浓度，单位为mg/mL，（^为稀盐酸的浓度，单位为 mg/mL A为所滴定的稀盐酸的体积，单位为mL ;0. 028为CaO的毫克当量，V2为设定体积， 单位为mL。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据式（2)计算出被测材料中活性钙的含 量； W(CaO) = (C(CaO) XV)/m (2) 式（2)中，W(CaO)为被测材料中的活性钙的质量百分比，C(CaO)为滤液中活性钙的 浓度，单位为mg/mL ;V为所述被测材料和蒸馏水的悬浊液在真空抽滤后得到的滤液的总体 积，单位为mL ;m为被测材料的质量，单位为g。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述活性钙含量的测定方法应 用于测量过硫磷石膏矿渣水泥浆或改性磷石膏浆的活性钙含量中。
【文档编号】G01N31/16GK104155407SQ201410351698
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】郑旭, 刘晨, 王昕 , 宋军华, 江丽珍, 颜碧兰, 刘云 申请人:中国建筑材料科学研究总院