Как правильно сделать цементно-песчаный раствор своими руками? Растворы процентной концентрации Как правильно сделать раствор для

Цементный раствор сегодня незаменим в строительстве. Он используется для кирпичной и каменной кладки, внутренней отделки, заливки фундаментов и штукатурки. Часто у людей без строительного опыта возникает вопрос - как сделать раствор из цемента и песка в домашних условиях. Не секрет, что консистенция и состав цементного раствора, в зависимости от цели применения, будут разными. К примеру, для создания крепкого основания требуется добавить в смесь, кроме и , ещё и тяжёлый щебень. Процесс приготовление раствора – важный и ответственный этап, потому что от его качества, в конечном итоге, зависит прочность и долговечность всей конструкции.

Разновидности цементного раствора

Для самостоятельного приготовления цементно-песчаной смеси, необходимо изначально определиться с её назначением. Сегодня классификации распределяют по группам растворы на тощие, нормальные и жирные. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Например, доля цемента в нормальном растворе не превышает нормы, то в жирных содержится много цемента. Такая строительная смесь после схватывания быстро растрескивается. Тощие же растворы содержат больше песка, чем цемента, что снижает их прочностные характеристики. Кроме классификации по количеству цемента в строительной смеси существует ещё такая градация, как марки цемента и раствора.

Цементный раствор для различных видов работ:

• марки М150 и М200 обычно применяются для устройства стяжки;
• марки М50, М100, М150, М75, М200 и М125 лучше всего подходит для кладки;
• марки М10, М50 и М25 – для штукатурных работ и внутренней отделки.

Марка раствора является показателем прочности конструкции, возведённой с его применением. Соотношение ингредиентов зависит назначения цементного раствора. В инструкции готовых строительных смесей производителем на упаковке указывается информация по приготовлению, составу и назначению конкретного товара. Сегодня не представляет сложностей приобрести готовую массу необходимой марки (вполне доступны сухие смеси для фундаментов, штукатурных и отделочных видов работ или стяжек, в которые нужно только добавить воды). Однако, существенной экономии денежных средств можно добиться, если производить замес самостоятельно.

Марки раствора определяют его прочность на сжатие после затвердевания. Чтобы приготовить цементный раствор вручную, необходимо учитывать виды работ. Для кладки и штукатурных работ обычно используют М100 или М150.

Этапы создания цементного раствора

Создание цементного раствора состоит из следующих процессов:

• грамотного подбора марки смеси и порошка цемента;
• подготовку остальных ингредиентов - воды, песка и необходимых добавок;
• непосредственного замеса.

Иногда в процессе проведения работ необходимо определение марки полученного раствора. Для этого нужно просто разделить наименование марки сухого цемента на количество вёдер песка. Например, при использовании основного компонента марки 400 и четырёх вёдер песка получен раствор марки 100. На первом этапе производится выбор порошка цемента. Марка будет определять качество готового материала. Чем выше её значение, тем прочнее получится смесь и, в целом, вся конструкция.

Заслуживает внимания и тот факт, что для одного раствора возможно применение разных марок цемента. Отличие заключается в разнице объёмов используемого цемента. Следовательно, чем выше марка сухого порошка, тем меньше его нужно добавлять в смесь. Идеально, если марка смеси совпадает с маркой материала (особенно это важно при производстве штукатурных и кладочных работ). В таком случае вся конструкция будет иметь одинаковый запас прочности.

Способы приготовления цементных смесей

Перед тем, как сделать цементный раствор в домашних условиях, нужно определиться с оптимальным способом производства - механическим или ручным. Использование первого метода подразумевает применение бетономешалки. Замешивание раствора своими руками потребует конкретных физических усилий, так как все ингредиенты необходимо будет перемешивать в просторной ёмкости штыковой лопатой. Для облегчения усилий, в ванну или корыто сначала нужно наливать вода, а следом добавлять песок с цементом. Всю массу нужно будет размешивать до однородности, добавить щебень и снова всё хорошо перемешать.

Пошаговое видео отражает весь процесс замешивания:

Бетономешалка позволит без особых физических усилий замесить массу более однородной консистенции. Сначала в бетономешалку наливается часть воды. Затем туда же добавляется жидкое моющее средство или иные добавки. Для лучшего растворения необходимо выдержать от 3 до 5 минут, а затем добавлять половину песка.

На следующем этапе закладывается весь объём цементного порошка. Смесь необходимо тщательно вымешать, а затем всыпать оставшуюся часть песка. Для получения качественного жидкого цемента, нужно точно рассчитать пропорцию основных компонентов. Приготовление раствора марки 100 из цементного порошка М500 потребует соотношения одной части цемента к пяти частям песка. На практике это значит, что на одно ведро сухого порошка цемента понадобится пять вёдер песка.

В случае применения марки цемента 400, необходимое соотношение составит один к четырём. Приготовление смеси М200 из тех же компонентов потребует пропорционального соотношения частей одной к двум (если использовать цемент 400). Вода добавляется по мере смешивания до получения требуемой консистенции.

Самостоятельное приготовление раствора для разных видов работ

Для заливки фундамента здания песчано-цементная масса должна выдерживаться в классическом соотношении, т.е. одна часть цемента к трём частям песка. В неё ещё добавляется щебень, и в этом случае получается бетон в таком соотношении - по три части щебня с песком на одну часть портландцемента. Большое значение здесь приобретает соотношение количества воды к остальным компонентам. Идеальным становится раствор, в котором количество воды составляет четверть от всего объёма, но с такой массой тяжело управляться. Поэтому во время замеса воду порциями до достижения консистенции густой сметаны.

Оптимальное соотношение компонентов для штукатурных работ и выравнивания стен составляет смесь двух частей песка с одной частью цемента.

Для обычной стяжки используется такое же соотношение компонентов, как для создания бетона, только щебень здесь заменяет отсев. По составу это – одна часть портландцемента М400 или М500 и по две части соответственно отсева и песка. Улучшить пластичность поможет добавление в раствор от пятидесяти до ста граммов жидкого моющего средства. Перед замесом для улучшения качества раствора все материалы нужно просеять, чтобы избежать попадания инородных примесей и насытить смесь кислородом. Это поможет улучшить процесс перемешивания раствора и будет способствовать химическому взаимодействию компонентов смеси.

Приготовление цементного раствора для строительных работ собственными силами – вполне доступная задача для любого человека. Необходимо только придерживаться чёткой последовательности в производстве работ, ответственно отнестись к качеству и подготовке исходного сырья.

Любое строительство не обходится без цемента.

Приготовление цементного раствора – важный этап, так как от него напрямую зависит крепость конструкции, прочность кладки, долговечность строения в целом.

Перед тем как приступить к замесу нужно понять, как правильно сделать цементный раствор требуемого качества.

Поэтому знать, как приготовить цемент правильно, какие марки следует использовать, какая должна быть консистенция, последовательность смешивания элементов и пропорции, должен каждый уважающий себя строитель. Делать принято из:

• цемента;
• песка;
• воды;
• добавок и пластификаторов.

Сначала нужно смешать сухие ингредиенты – цемент и песок в бетономешалке в пропорции 1:3.

В зависимости от последних принято выделять сульфатостойкий, гидрофобный, быстрозастывающий, пластифицированный, белый или цветной, пуццолановый, строительный и другие цементы. Кроме того, материал выпускается разных марок, от М100 до М600. Чем выше марка, тем прочнее и крепче будет раствор. Однако совсем не обязательно, чтобы сделать М200, приобретать цемент М200. В строительстве применяется технология смешивания цемента и песка. Разные пропорции составляющих помогут изготовить различные марки смеси.

Марка определяется как марка цемента, которую нужно поделить на количество песка. Например, имеется цемент М400. Если смешать ведро такого материала с 4 ведрами песка (пропорция 1:4), то марка приготавливаемого раствора определяется как 400/4=100 (марка цемента/количество песка=марка смеси). Чтобы сделать цементный состав той же марки из цемента М500, потребуется уже 5 ведер песка (500/5=100). Данная формула позволяет правильно определить исходные пропорции цементной смеси для различных марок. Теперь возникает вопрос: какая же марка раствора применяется в строительстве? Правильно ответить на него можно, только учитывая несколько факторов: марки строительных материалов и функциональное назначение смеси.

Применение смесей

Если добавить слишком много воды, цементный раствор получится жидким, соответственно прочность будет ниже, чем у густого.

Стандартно марка стройматериалов равняется марке цементного раствора. То есть для кирпичей М100 требуется цементный состав М100. Данное сочетание позволит сделать практически монолитную кладку. Но существуют и нюансы. Например, есть лицевая кладка из кирпича М350. Соответствующий раствор станет просто бессмысленным перерасходом материалов и средств, так как для лицевой кладки вполне достаточно сделать состав М115, смешать цемент и песок в пропорции 2:7. Такая смесь, если она приготовлена правильно, способна обеспечить достаточную устойчивость к осадкам и ветру, которые больше всего влияют на фасадные конструкции. Вместе с тем раствор М115 довольно прочный и подходит для швов, в него даже можно вбивать гвозди.

Если стены приходится делать из различных блоков, для соединения больше всего подойдет состав М100. Для забутовочной кладки, когда в расход идет кирпич М75, правильно делать раствор М75 (1 ведро цемента смешивается с 5,3 ведрами песка). Важно максимально точно соблюдать пропорции, иначе нехватка песка чревата быстрым высыханием смеси, а избыток – осыпанием. Вода не выводится отдельной пропорцией, но также имеет очень большое значение в консистенции и характеристиках. В зависимости от ее количества выделяют:

Таблица с инструкцией по приготовлению

• жирный состав – в нем слишком мало воды, раствор быстро застывает, но после высыхания дает трещины, недолговечный;
• нормальный – все компоненты смешаны правильно, пропорции соблюдены, застывает небыстро, зато в нем не появляются трещины, очень крепкий и надежный,
• тощий – слишком много воды, такой не схватится.

Вода обычно берется в половине объема цемента, но значение это условное. Добавлять воду нужно небольшими порциями, постепенно, постоянно следя за консистенцией смеси. Разница в хорошем и плохом – всего в 2% воды. Поэтому очень важно все делать постепенно, без спешки и по технологии, ведь от цементного раствора напрямую зависит качество и надежность конструкции.

Сегодня вместо добавок и пластификаторов многие строители предпочитают использовать обычное моющее средство. Добавление 50-100 г делает состав более пластичным и удобным в работе. Итак, определившись с маркой смеси, компонентами и пропорциями, пора приступать к самому важному – приготовлению раствора.

Приготовление цементного состава

Прибор для определения подвижности

Делать смесь можно как вручную, так и в бетономешалке. Второй способ гораздо удобнее, быстрее и эффективнее, особенно если речь идет о больших объемах. Крайне важно тщательно перемешать компоненты, чтобы добиться полной однородности, с мешалкой делать это гораздо легче. Классический рецепт предполагает залить в машину воду (примерно половину смеси), по необходимости она добавляется позже. В воду добавляется моющее средство. Затем в мешалку засыпается цемент и песок. Воды должно хватить на то, чтобы раствор равномерно перемешался. Самым удобным представляется сначала сделать пожиже, чтобы он хорошо перемешался, постепенно добавляя в него компоненты. Пропорции должны строго соблюдаться.

Обратите внимание, что моющее средство должно целиком раствориться в воде и образовать пену, равномерно распределяясь по всей смеси. Лучше всего песок и цемент смешиваются в жидком состоянии, поэтому самым разумным представляется высыпать в мешалку моющее средство, цемент, половину песка и примерно столько же воды, в конце замеса отрегулировав густоту. Вода с моющим средством мешается 3-5 минут, до образования однородной пенной массы. Половина песка и весь цемент мешаются еще 1-3 минуты. Добавляем оставшийся песок, регулируем воду. Последний замес длится еще 3-5 минут. Как показывает практика, в мешалку строители могут засыпать компоненты и в другом порядке, принципиально большого значения порядок не имеет. Главное, чтобы смесь получилась однородной, без комков, уплотнений и воздушных пузырьков.

Цемент в мешках различается по видам и на каждом из них стоит маркировка.

При смешивании вручную первыми идут песок и цемент, их мешают в сухом состоянии. Когда смесь становится ровного серого цвета, вся масса сгребается в одну грядку, на вершине которой делается углубление. В него небольшими порциями добавляется вода, с краев смесь подгребается и вымешивается. Операция повторяется несколько раз, пока раствор не достигнет нужной консистенции. Мешать состав лучше всего на доске или железном листе, но не на земле, чтобы в смесь не попали посторонние компоненты. Качественный цементный состав по консистенции напоминает сметану, не жидкий, но и не густой. След на поверхности такой смеси от руки или лопаты остается четкий, не расплывчатый.

Цементные растворы делятся на следующие категории:

• для кладки кирпичей, обустройства стяжек полов, штукатурки стен и прочих строительных работ;
• для заливки бетонных фундаментов.

Каждый вид цемента вызывает различную прочность и обозначается определенной маркой.

Классическая «рецептура» строительных смесей включает цемент, песок и воду. В состав смесей для фундаментов вводят дополнительный компонент – щебень.

Как правильно сделать раствор? Для этого нужно использовать только качественные составляющие, а также смешивать их в строго определенных пропорциях. Это тем более важно, если хозяин намеревается построить дом самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов.

Основные характеристики цемента

К ним относятся:

• морозостойкость;
• сульфатостойкость;
• водостойкость;
• тонкость помола;
• прочность.

Морозостойкость отвечает за способность материала без последствий переносить многократные циклы замерзания-оттаивания. Определяется маркой цемента и повышается путем введения специальных добавок – мылонафта (нафтената натрия) и ССБ – сульфитно-спиртовой барды (остаточного продукта, получаемого при упаривании щелока). Данные вещества вводятся в незначительных количествах в раствор на этапе его приготовления: концентраты ССБ – 0,15-0,2% от общего объема сухого вещества, мылонафт – 0,05-0,1%.

Сульфатостойкость обеспечивает устойчивость материала к постоянному коррозионному воздействию морской воды, богатой сульфат-ионами. Водостойкий цемент применяется для заделки швов бетонных конструкций, находящихся в воде. Тонкость помола определяет время схватывания смеси, а также положительно влияет на ее прочность. Однако слишком тонкий помол способен спровоцировать чрезмерное водопоглощение, значительно снизив тем самым качество бетона.

Марки цемента, оптимально подходящие для большинства строительных работ и производства бетонных смесей, – М 400 и М 500. Маркировка означает, что данный вид материала способен выдержать нагрузки до 400 и 500 кг на см² соответственно. Эти строительные материалы отличаются оптимальными показателями морозоустойчивости, водостойкости и прочности.

Вернуться к оглавлению

Что еще нужно знать о компонентах

Цемент лучше приобретать прямо перед заливкой фундамента или прочими строительными работами у доверенных производителей. Предпочтительнее покупать его в мешках, а не рассыпной. Определить качество можно, зачерпнув немного и просеяв через пальцы. Некачественный залежавшийся цемент будет образовывать комки. Храниться он должен исключительно в сухом помещении с хорошей вентиляцией, однако следует помнить, что даже при идеальных условиях хранения за год он теряет примерно треть прочности.

Песок должен быть чистым, просеянным вручную или через механические сита и не содержать глины. Используется речной или карьерный песок (в идеале – кварцевый). В раствор из цемента для заливки фундаментов добавляется еще один важный компонент – щебень средних фракций с размерами зерен в 25-40 мм. Перед использованием щебень также следует хорошо промыть. Для повышения прочности фундаментов в цементный раствор добавляют гравийный или гранитный отсев: берут 2 части отсева вместо 1 части песка и 1 часть щебня.

Вода, используемая для приготовления раствора цемента, должна быть абсолютно чистой, без сторонних примесей и масел. Летом используют охлажденную воду, зимой – подогретую. В случае приготовления фундаментных смесей расход воды на 1 м³ бетона составляет примерно 125 л. Добавлять воду следует с большой осторожностью, поскольку цемент впитает столько воды, сколько ему требуется – не больше и не меньше. Излишки же влаги останутся в готовом бетоне, образуя пустоты и каверны, зимой превращаясь в лед и тем самым снижая прочность фундамента.

Чтобы получить цементный раствор максимального качества, используют пластификаторы, повышающие подвижность и эластичность смесей. Гидроизоляторы используются для создания водонепроницаемых бетонных стяжек, штукатурных и кладочных смесей. В фундаментные смеси кладут дополнительные армирующие добавки – армирующую полипропиленовую фибру. Чтобы окрасить раствор, применяют органические и минеральные пигменты – специальные порошковые красители. В основном они используются для окрашивания кладочных швов печей и каминов.

Вернуться к оглавлению

Пропорции фундаментных, кладочных и строительных смесей

Для заливки фундаментов частных жилых зданий используются бетоны М 300 и М 400. Соотношение различных компонентов, которые необходимы, чтобы сделать раствор, определяются маркой цемента:

• для бетона М 300: 1 ч цемента М 400, 1,9 ч песка, 3,7 ч щебня;
• для бетона М 400: 1 ч цемента М 400, 1,2 ч песка, 2,7 ч щебня;
• для бетона М 300: 1 ч цемента М 500, 2,4 ч песка, 4,3 щебня;
• для бетона М 400: 1 ч цемента М 500, 1,6 ч песка, 3,2 щебня.

Как и в случае с фундаментными растворами, соотношение компонентов в кладочных и строительных смесях определяется маркой цемента:

• для раствора М 100: 1 ч цемента М 400, 4 ч песка;
• для раствора М 100: 1 ч цемента М 500, 5 ч песка;
• для раствора М 200: 1 ч цемента М 400, 2 ч песка;
• для раствора М 200: 1 ч цемента М 500, 3 ч песка.

В составы для оштукатуривания вводится известь. Такие растворы применяются для отделки помещений с повышенной влажностью. Пропорции ингредиентов таковы:

• 1 ч цемента М 400, 3 ч песка, 0,1 ч извести.

Для кладки плитки в целях лучшего ее сцепления с поверхностью используются «тощие» растворы, отличающиеся повышенным содержанием песка. Тут пропорции будут следующие: для цемента М 400 берутся 4 части песка, для М 500 – 6 частей.

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.

Способы выражения концентрации растворов

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.

Формулы перехода от одних выражений концентрации растворов к другим

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

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.

Техника приготовления растворов

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).

Приготовление водных растворов кислот приблизительной концентрации

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.

Приготовление безводного раствора хлорной кислоты

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.

Приготовление растворов щелочей

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.

Приготовление водного раствора аммиака

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 рабочих растворов точной концентрации

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.

В нормативах ГОСТ прописаны пропорции цементных растворов, используемых для различных целей.

Пропорции бетонной смеси во многом зависят от марки, применяемых наполнителей и добавок, а также от вида конструкции и места ее расположения.

В приготовлении раствора цемента для монтажа крупноблочных сооружений, каменной кладки и других видов работ следует строго соблюдать соотношение компонентов.

Разновидности цементных растворов:

• кладочный,
• штукатурный,
• облицовочный.

Для прослоек и швов используются составы М150, М300 и М400, для покрытий – М200, М300, для стяжек лучше всего взять М150 и М200.

От того, насколько грамотного будет приготовлен цементный раствор, зависит прочность кладки и крепость конструкции, а также долговечность задания в целом.

При необходимости раствор может содержать добавки или быть без них, иметь густую или жидкую консистенции.

Производят цементный раствор из следующих компонентов:

• цемент,
• вода,
• песок,
• пластификаторы и добавки (в зависимости от требований, предъявляемых к составу).

С помощью добавок можно получить быстрозастывающий, сульфатостойкий, гидрофобный, пластифицированный, пуццолановый, цветной, белый и другие виды цементного раствора. В их производстве применяется цемент разных марок - М100-М600. Однако это вовсе не означает, что для того чтобы получить смесь М400, необходимо использовать цемент той же марки.

В производстве бетонных смесей применяется технология смешивания основного материала, а также песка и воды в определенных пропорциях.

Например, из цемента М400 путем добавления 4-х ведер песка с соблюдением пропорции 1:4, мы получим марку раствора М100. Чтобы приготовить раствор М100 из цемента М500, вместо 4 ведер песка необходимо добавить 5 ведер.

Цементно-известковый раствор првильные пропорции

Рассмотрим, как приготовить смесь для возведения наземных объектов при условии, что относительная влажность внутри дома не будет более 60% либо для фундаментов, возведенных на грунтах, содержащих небольшое количество влаги.

При марке бетонного раствора М10 и цемента М150 будет применяться пропорция 1:1,2:9,5 (соответственно - цемент: известь: песок), для раствора М50 и цемента М200 – пропорции 1:0,3:4, при условии использования цемента М400 – 1:0,9:8. Получение смеси М100 (М500) соотношение компонентов - 1:0,5,:5,5, для М150 (из М400) пропорции – 1:0,2:3 и для раствора М200 (из цемента М400) – пропорции составят 1:0,1:2,5.

Растворы, применяемые в наземных конструкциях, где относительная влажность превышает 60%, а также при возведении фундаментов на влажных грунтах будут производиться с учетом следующих пропорций:

• М10 из цемента М150 – 1:1:9, для смеси М50 (из М300) соотношение компонентов 1:0,6:6, для М 100 из М400 – пропорции 1:0,4:4,5, приготовление раствора М150 (из цемента М500) – 1:0,3:4 и для смеси М300 (из М400) пропорции составят 1:0,7:1,8.

Замешиваем цементно-песчаный раствор своими руками

При возведении фундаментов и иных конструкций ниже уровня подземных вод либо на грунтах насыщенных влагой, цементный раствор производится с соблюдением следующих пропорций:

• марка раствора М100 из цемента М400 и строительного песка будет иметь пропорции – 1:4,5, для смеси М150 (М400) – 1:3, для смеси М300 из М500 пропорции – 1:2,1.

Более подробно соотношение элементов цементных растворов прописаны в таблицах СП 82-101-98.

Важно точно соблюдать пропорции. Нехватка песка может привести к быстрому застыванию смеси, а его избыток – к обсыпанию. Вода также имеет большое влияние на характеристики и консистенцию смеси.

В зависимости от содержания воды в цементом растворе их делят на:

• жирный – в смеси мало воды, поэтому она быстро застывает и после высыхания растрескивается;
• тощий – воды слишком много. Такая смесь может не схватиться;
• нормальный – при смешивании компонентов все пропорции соблюдены максимально точно. Такая смесь застывает небыстро и после затвердевания бетон не растрескивается, а обладает требуемой прочностью и надежностью.

Вводить воду в смесь можно небольшими порциями. При этом стоит помнить, что разница между низкокачественным и хорошим бетонным раствором заключается все в 2% воды.

Вместо пластификаторов и минеральных добавок многие строители предпочитают обычное моющее средство. Оно обеспечивает смеси пластичность и делает ее более удобной в работе.

Однако слишком большое количество моющего средства может привести к вспениванию, раствор станет похож на вату и утратит свои свойства. На один замес следует добавлять 50-100 г.

Как правильно готовить цементный раствор

Смешивать компоненты можно вручную либо в бетономешалке. Второй вариант гораздо быстрее, удобнее и эффективнее. Если планируется приготовление бетонных растворов в больших количествах без бетономешалки не обойтись.

Заливаем чистую воду, добавляем моющее средство и начинаем засыпать цемент и песок (половину требуемого количества). После того, как смесь стала однородной добавляем оставшийся песок и размешиваем 3-5 минут. В итоге должен получиться цементный раствор без комков и воздушных пузырьков.

Если смешивание компонентов производиться вручную, то изначально в отдельной емкости следует перемешать цемент и песок в сухом виде, далее в ней создают воронку и начинают небольшими порциями вливать воду. Размешиваем смесь до консистенции сметаны. На поверхности готового раствора должен просматриваться четкий след лопаты.