Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 51795-2019 "Цементы. Методы определения содержания минеральных добавок" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 ноября 2019 г. N 1105-ст)

Cements. Methods for determination of content of mineral additives

ОКС 91.100.10

Дата введения - 1 апреля 2020 г.
Взамен ГОСТ Р 51795-2001

Предисловие

1 Разработан Некоммерческой организацией "Союз производителей цемента" (НО СОЮЗЦЕМЕНТ) и Акционерным обществом "Научно-исследовательский институт цементной промышленности" "НИИЦЕМЕНТ" (АО "НИИЦЕМЕНТ")

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 144 "Строительные материалы (изделия) и конструкции"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 ноября 2019 г. N 1105-ст

4 Взамен ГОСТ Р 51795-2001

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на цементы с минеральными добавками (далее - добавки) и устанавливает методы и нормы точности определения содержания добавок в цементе.

Методы определения содержания добавок, изложенные в разделе 5, применяют только при наличии исходных компонентов вещественного состава цемента.

Допускается применение других методов определения содержания добавок в цементе, аттестованных в установленном порядке и обеспечивающих выполнение норм точности, регламентируемых настоящим стандартом.

В качестве поверочных (арбитражных) следует применять приведенные в стандарте методы, кроме рентгенодифрактометрического и рентгеноспектрального.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 3118 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 4139 Реактивы. Калий роданистый. Технические условия

ГОСТ 4159 Реактивы. Йод. Технические условия

ГОСТ 4204 Реактивы. Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4328 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 5382 Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа

ГОСТ 5839 Реактивы. Натрий щавелевокислый. Технические условия

ГОСТ 6259 Реактивы. Глицерин. Технические условия

ГОСТ 6613 Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия

ГОСТ 10163 Реактивы. Крахмал растворимый. Технические условия

ГОСТ 10484 Реактивы. Кислота фтористоводородная. Технические условия

ГОСТ 10652 Реактивы. Соль динатриевая этилендиамин-N, N, N', N'-тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б). Технические условия

ГОСТ 20490 Реактивы. Калий марганцовокислый. Технические условия

ГОСТ 27067 Реактивы. Аммоний роданистый. Технические условия

ГОСТ 27068 Реактивы. Натрий серноватистокислый (натрия тиосульфат) 5-водный. Технические условия

ГОСТ 30515 Цементы. Общие технические условия

ГОСТ 31108 Цементы общестроительные. Технические условия

ГОСТ Р ИСО 5725-1 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения

ГОСТ Р ИСО 5725-2 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений

ГОСТ Р ИСО 5725-3 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений

ГОСТ Р ИСО 5725-4 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 4. Основные методы определения правильности стандартного метода измерений

ГОСТ Р ИСО 5725-5 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 5. Альтернативные методы определения прецизионности стандартного метода измерений

ГОСТ Р ИСО 5725-6 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике

ГОСТ Р 55878 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ Р 56196 Добавки активные минеральные для цементов. Общие технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 30515 и ГОСТ 5382, а также следующий термин с соответствующим определением:

3.1 специфическая характеристика материала: Химический или физико-химический параметр, имеющий существенно различные значения для клинкера, гипса и добавки и определяемый количественно: нерастворимый в соляной кислоте остаток, восстановительная величина, кислотная растворимость, оксиды элементов, потеря массы при прокаливании, интенсивность рентгеновского дифракционного максимума, рентгенофлуоресцентного излучения и др.

4 Общие положения

4.1 Методы определения содержания добавок в цементе основаны на количественном различии специфических характеристик клинкера, добавки и гипса. Метод определения содержания добавки в цементе выбирают исходя из ее конкретной специфической характеристики в соответствии с приложением А.

4.2 Общие требования при определении содержания добавок в цементе приведены в ГОСТ 5382 и настоящем стандарте.

4.3 Отбор проб цемента и исходных компонентов его вещественного состава проводят по ГОСТ 30515, ГОСТ Р 56196 и технологической документации предприятия-изготовителя.

Подготовку к анализу средних аналитических проб цемента, клинкера, гипса, активной минеральной добавки осуществляют по ГОСТ 5382.

4.4 Для оценки точности (правильности и прецизионности) методов и результатов определения массовой доли минеральных добавок в цементе (в соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-1 - ГОСТ Р ИСО 5725-6 и ГОСТ 5382) приняты показатели, приведенные в 4.4.1-4.4.3.

4.4.1 Стандартное (среднеквадратическое) отклонение (СКО) повторяемости является базовым (опорным) при оценке прецизионности методов и результатов определения содержания минеральных добавок в цементе.

4.4.2 Стандартное (среднеквадратическое) отклонение воспроизводимости результатов определения минеральных добавок в цементе получают в условиях воспроизводимости (анализы одного идентично-испытуемого тщательно усредненного образца, выполненные в разных лабораториях, одним или двумя альтернативными стандартизованными методами анализа, разными лаборантами, с использованием разной аппаратуры и реактивов).

4.4.3 Предел повторяемости r, применяемый для оценки правильности проведения единичного анализа, характеризует расхождение между результатами параллельных (из двух навесок) определений.

4.4.4 Принятые в настоящем стандарте нормы точности определения содержания в цементе минеральных добавок, дифференцированные для конкретного интервала их содержания, в том числе при наличии или отсутствии исходных компонентов вещественного состава цемента, при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать значений, указанных в таблице 1.

Таблица 1

В процентах

Содержание добавки в цементе	Допускаемое среднеквадратическое отклонение результатов определений, полученное в условиях		Предел повторяемости r
	повторяемости	воспроизводимости
При наличии исходных компонентов вещественного состава цемента
До 10 включ.	1	2	1,5
Св. 10 до 30 включ.	2	4	3,0
Св. 30	3	6	4,0
При отсутствии исходных компонентов вещественного состава цемента
От 10 и более	4	8	6,0

4.5 Содержание гипса в цементе Х_г, %, вычисляют по формуле

,

(1)

где и - массовая доля оксида серы (VI) соответственно в клинкере и цементе, определяемая по ГОСТ 5382, %;

Х_кл - содержание клинкера в цементе, либо принимаемое в соответствии с типом выпускаемого цемента (в классификации по ГОСТ 30515 и ГОСТ 31108), либо определяемое в соответствии с методом (по разделу 6), основанным на различии интенсивности рентгеновских дифракционных максимумов фазы алита в цементе и клинкере, %;

K - коэффициент пересчета массовой доли оксида серы (VI) в цементе на содержание гипса, вычисляемый по формуле

,

(2)

где - массовая доля оксида серы (VI) в гипсе, определяемая по ГОСТ 5382, %.

4.6 Содержание добавки в цементе Х_д, %, вычисляют по формуле

,

(3)

где СХ_ц, СХ_кл, СХ_г, СХ_д - специфическая характеристика соответственно цемента, клинкера, гипса и добавки;

Х_г - содержание гипса в цементе, вычисленное по формуле (1), %.

4.7 При наличии в цементе двух добавок содержание одной из добавок определяют по ее специфической характеристике и вычисляют по формуле (3). При этом отношение значений данной специфической характеристики клинкера и второй добавки должно находиться в пределах от 0,6 до 1,4. Содержание второй добавки , %, определяют по специфической характеристике, присущей обеим добавкам, и вычисляют по формуле

,

(4)

где - специфическая характеристика первой добавки;

- специфическая характеристика второй добавки;

- содержание первой добавки, вычисленное по формуле (3), %.

Пример определения в цементе содержания комплексной добавки представлен в приложении Б.

4.8 Содержание добавки в цементе Х_д, %, определяемое по специфической характеристике, отсутствующей у гипса и клинкера, вычисляют по формуле

.

(5)

4.9 Массовую долю добавки (добавок) в цементе определяют параллельно из двух навесок, при этом расхождения между результатами, в том числе при параллельном использовании альтернативных стандартизованных методов анализа, не должны превышать предел повторяемости r, приведенный в настоящем стандарте.

4.9.1 При оперативном (производственном) контроле массовой доли добавок в цементе допускается выполнять параллельные определения для 10 % анализируемых проб.

4.10 Контроль достоверности результатов определения минеральных добавок в цементе рекомендуется осуществлять, используя серию контрольных образцов (КО) цемента и исходных компонентов его вещественного состава из ассортимента конкретного предприятия с подтвержденными значениями массовой доли специфических характеристик, на основании которых определяют содержание добавок в цементе.

Вне зависимости от принятого варианта формирования КО цемента среднеарифметическое значение результатов параллельных определений добавки в КО цемента не должно отличаться от заданного более чем на величину , предусмотренную настоящим стандартом.

Примечания

1 Вещественный состав КО цемента может быть сформирован непосредственно при взятии аналитически точных навесок из его исходных компонентов.

2 В качестве КО цемента и исходных компонентов его вещественного состава могут быть использованы стандартные образцы предприятия (СОП), применяемые в соответствии с 5.4.1 при рентгеноспектральном методе определения массовой доли оксидов кремния, кальция, магния, железа, алюминия, серы и др. (элементов-индикаторов). При необходимости в этих СОП проводят дополнительно аттестацию специфических характеристик по 5.1-5.3, которые могут быть использованы как альтернативные.

4.11 Требования безопасности при проведении испытаний по ГОСТ 5382.

5 Методы определения содержания добавок при наличии исходных компонентов вещественного состава цемента

5.1 Определение содержания добавки по нерастворимому в соляной кислоте остатку

Метод основан на различии массы нерастворимого в соляной кислоте остатка цемента и добавки.

5.1.1 Средства контроля

Весы лабораторные общего назначения.

Печь муфельная.

Баня водяная.

Плитка электрическая.

Посуда лабораторная.

Тигли платиновые.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор 1:9.

Бумага индикаторная универсальная.

5.1.2 Порядок проведения анализа

Навески цемента и добавки массой 1 г каждая помещают в стаканы вместимостью 150 см³, приливают при помешивании 25 см³ воды и 5 см³ соляной кислоты и тщательно растирают плоским концом стеклянной палочки. Содержимое каждого стакана разбавляют водой до объема 50 см³, накрывают стаканы стеклами, помещают на кипящую водяную баню и выдерживают 15 мин. Затем стаканы снимают, дают раствору отстояться и фильтруют раствор через фильтр "белая лента", добиваясь полного переноса осадка на фильтр. Осадки промывают горячей водой до нейтральной реакции по индикаторной бумаге, вместе с фильтром помещают в платиновые тигли, подсушивают на электрической плитке и прокаливают в муфельной печи при температуре от 950 °С до 1000 °С до постоянной массы.

5.1.3 Обработка результатов

Массовую долю нерастворимого остатка Х_НО, %, в растворах цемента и добавки вычисляют по формуле

,

(6)

где m₁ - масса пустого тигля, г;

m₂ - масса тигля с прокаленным осадком, полученным при испытании цемента (добавки), г;

m - масса навески цемента (добавки), г.

Содержание добавки в цементе вычисляют по формуле (5), где СХ_ц и СХ_д - специфические характеристики соответственно цемента и добавки, представляющие собой массовые доли в них нерастворимого остатка Х_НО.

5.2 Определение содержания добавки по кислотной растворимости

Метод основан на различной растворимости цемента, клинкера, гипса и добавки в избытке соляной кислоты.

5.2.1 Средства контроля

Весы лабораторные общего назначения.

Плитка электрическая.

Посуда лабораторная.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор молярной концентрации 1 моль/дм³ (1 М), готовят из стандарт-титра.

Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, раствор молярной концентрации 0,25 моль/дм³ (0,25 М), готовят из стандарт-титра.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ Р 55878.

Индикатор: фенолфталеин (0,2 г растворяют в 100 см³ спирта) по [1].

5.2.2 Порядок проведения анализа

Навески цемента, клинкера, гипса и добавки массой 0,25 г каждая помещают в колбы вместимостью 250 см³. В каждую колбу приливают при помешивании 20 см³ воды, 10 см³ раствора соляной кислоты и добавляют 30 см³ воды, помещают на плитку, нагревают до кипения и кипятят 5 мин. Затем колбы снимают с плитки, обмывают внутренние стенки колб 50 см³ горячей воды и оттитровывают избыток соляной кислоты раствором гидроксида натрия в присутствии пяти-семи капель фенолфталеина до слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 30 с.

5.2.3 Обработка результатов

Содержание добавки в цементе вычисляют по формуле (3), где в качестве специфической характеристики принимают объем раствора гидроксида натрия, пошедший на титрование избытка соляной кислоты в растворах с цементом V_ц, клинкером V_кл, гипсом V_г и добавкой V_д.

5.2.3.1 Массовую долю гипса в цементе Х_г, %, вычисляют по формуле (1).

5.2.3.2 Если разность между объемами раствора гидроксида натрия, пошедшими на титрование избытка соляной кислоты в растворах с гипсом и добавкой (V_г - V_д) не превышает 1 см³, то содержание добавки в цементе Х_д, %, вычисляют по формуле

,

(7)

где V_ц, V_кл, V_д - объем раствора гидроксида натрия, пошедший на титрование избытка соляной кислоты соответственно в растворах с цементом, клинкером и добавкой, см³;

Х_г - содержание гипса в цементе, вычисленное по формуле (1), %.

5.2.3.3 Если объем раствора гидроксида натрия, пошедший на титрование избытка соляной кислоты в растворе с добавкой V_д, составляет более 38 см³, то содержание добавки в цементе Х_д, %, вычисляют по формуле

,

(8)

где 40 - объем гидроксида натрия, эквивалентный 10 см³ раствора соляной кислоты, остающейся несвязанной при полностью нерастворимой добавке.

5.3 Определение содержания добавки по восстановительной величине

Метод основан на различии восстановительной величины добавки, клинкера и цемента, обусловленной окислением низковалентных соединений серы, марганца и железа раствором марганцовокислого калия.

5.3.1 Средства контроля

Весы лабораторные общего назначения.

Посуда лабораторная.

Калий марганцовокислый по ГОСТ 20490, раствор молярной концентрации вещества-эквивалента 0,1 моль/дм³ (0,1 N), готовят из стандарт-титра.

Кислота серная по ГОСТ 4204.

Натрий щавелевокислый по ГОСТ 5839, раствор в серной кислоте: 7 г щавелевокислого натрия растворяют в 250-300 см³ воды, помещенной в мерную колбу вместимостью 1 дм³, добавляют 25 см³ серной кислоты, разбавляют до метки водой и перемешивают.

5.3.2 Подготовка к проведению анализа

Перед проведением анализа определяют коэффициент K, выражающий соотношение объемов растворов марганцовокислого калия и щавелевокислого натрия применяемых концентраций, содержащих эквивалентные количества реагентов в условиях сернокислой среды.

В коническую колбу вместимостью 250 см³ из бюретки приливают 15 см³ раствора щавелевокислого натрия, добавляют 100 см³ воды, 20 см³ серной кислоты и титруют 0,1 N раствором марганцовокислого калия до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 30 с.

Коэффициент K вычисляют по формуле

,

(9)

где V_cp - объем раствора марганцовокислого калия, пошедший на титрование 15 см³ раствора щавелевокислого натрия (среднеарифметическое значение по результатам трех титрований), см³.

5.3.3 Порядок проведения анализа

Навеску добавки массой 0,5 г помещают в колбу вместимостью 250 см³, содержащую 100 см³ воды, и при помешивании приливают из бюретки 20 см³ раствора марганцовокислого калия. После полной диспергации навески в раствор медленно добавляют 20 см³ серной кислоты и продолжают помешивание в течение 3 мин. Если после добавления серной кислоты раствор не приобретает пурпурной окраски, определение следует повторить, увеличивая объем марганцовокислого калия до 25-30 см³. Затем из бюретки приливают 15 см³ щавелевокислого натрия до обесцвечивания раствора. Если раствор при этом не обесцветился, то продолжают приливать по 5 см³ раствора щавелевокислого натрия до тех пор, пока раствор не обесцветится.

Навески клинкера и цемента массой 1 г каждая обрабатывают в тех же условиях, добавляя объемы марганцовокислого калия и щавелевокислого натрия, подобранные для добавки. Обесцвеченные растворы с добавкой, клинкером и цементом титруют раствором марганцовокислого калия до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 30 с.

5.3.4 Обработка результатов

5.3.4.1 Восстановительную величину добавки В_д, см³, вычисляют по формуле

,

(10)

где V₁ - объем раствора марганцовокислого калия, пошедший на окисление добавки, см³;

V₂ - объем раствора марганцовокислого калия, пошедший на обратное титрование после добавления щавелевокислого натрия, см³;

V₃ - объем раствора щавелевокислого натрия, пошедший на восстановление избытка марганцовокислого калия, см³;

2 - коэффициент, учитывающий, что определение восстановительной величины добавки проводят из навески массой 0,5 г;

K - коэффициент, вычисленный по формуле (9).

Восстановительную величину клинкера В_кл (цемента В_ц), см³, вычисляют по формуле

.

(11)

5.3.4.2 Содержание добавки в цементе вычисляют по формуле (3), где восстановительная величина добавки, клинкера и цемента, вычисленная по формулам (10) и (11) - специфическая характеристика соответствующего материала. Значение восстановительной величины гипса принимают равной нулю.

5.4 Определение содержания добавки по элементам-индикаторам

Метод основан на различии массовой доли элементов-индикаторов, принимаемых в качестве специфических характеристик, в цементе и компонентах его вещественного состава.

5.4.1 Определение содержания добавки по оксидам кремния, кальция, магния, железа (II), железа (III), алюминия, серы и др., потере массы при прокаливании (при контроле в цементе карбонатной составляющей) в соответствии с ГОСТ 5382.

5.4.1.1 При определении массовой доли оксидов кремния, кальция, магния, железа, алюминия, серы и др. рентгеноспектральным методом (по ГОСТ 5382) используют комплекты СОП состава цемента и компонентов его вещественного состава.

Примечание - Образцы-излучатели из материала СОП, в которых аттестованные характеристики представлены в расчете на сухое вещество, готовят либо из предварительно высушенного до постоянной массы материала, либо из воздушно-сухой навески с дальнейшим пересчетом результата анализа на сухое вещество, умножая их на коэффициент K₁, вычисляемый по формуле

,

(12)

где X - массовая доля влаги в материале СОП, определенная перед процедурой градуировки по ГОСТ 5382, %.

Из СОП состава техногенных материалов, в которых аттестованные характеристики представлены в расчете на прокаленное вещество, образцы-излучатели готовят из материала, предварительно прокаленного при температуре, указанной в документе на СОП, либо пересчитывают полученные аттестованные характеристики, умножая их на коэффициент K₂, вычисляемый по формуле

,

(13)

где Х_п.п.п. - потеря массы при прокаливании в материале СОП, определенная перед процедурой градуировки по ГОСТ 5382, %.

5.4.2 Определение содержания добавки по сульфидной сере

Метод основан на различии массовой доли сульфидной серы в цементе, клинкере и добавке.

5.4.2.1 Средства контроля

Весы лабораторные общего назначения.

Мешалка магнитная.

Посуда лабораторная.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор 1:1.

Йод по ГОСТ 4159, раствор молярной концентрации 0,1 М, приготовленный из стандарт-титра.

Натрий серноватистокислый (натрия тиосульфат) 5-водный по ГОСТ 27068, раствор молярной концентрации вещества-эквивалента 0,05 N, приготовленный из стандарт-титра.

Крахмал растворимый по ГОСТ 10163, раствор: 1 г крахмала растворяют в 50 см³ воды и в кипящий раствор добавляют 50 см³ глицерина.

Глицерин по ГОСТ 6259.

Трилон Б по ГОСТ 10652.

Натрия гидроксид по ГОСТ 4328.

Растворитель щелочной (15 г трилона Б растворяют в 200 см³ воды, добавляют 1 г гидроксида натрия и разбавляют водой до 1 дм³).

5.4.2.2 Порядок проведения анализа

Навески цемента, клинкера и добавки массой 0,5 г каждая помещают в стаканы вместимостью 150 см³, смачивают водой и обрабатывают 25 см³ щелочного растворителя в течение 3 мин, перемешивая на магнитной мешалке или вручную. Полученные суспензии переносят небольшими порциями при постоянном перемешивании в другие стаканы той же вместимости, содержащие 10 см³ раствора йода, 20 см³ раствора соляной кислоты и 50 см³ воды. Для полноты окисления оставшиеся в стаканах осадки обмывают одинаковыми количествами раствора йода, а затем воды, присоединяют эти объемы к основной части раствора и титруют раствором тиосульфата натрия до светло-желтой окраски, добавляют четыре-пять капель крахмала и образовавшийся синий раствор окончательно оттитровывают раствором тиосульфата натрия до полного обесцвечивания.

5.4.2.3 Обработка результатов

Содержание добавки в цементе вычисляют по формуле (3), где объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование избытка йода в растворах с цементом, клинкером и добавкой, - специфическая характеристика соответствующего материала.

5.4.3 Определение содержания добавки по оксиду железа (II) в растворимой в соляной кислоте части цемента

Метод основан на определении оксида железа (III) и суммы оксидов железа (II) и (III) в растворимой в соляной кислоте части цемента с дальнейшим расчетом оксида железа (II) по разности полученных результатов. При этом массовую долю оксида железа (III) в присутствии оксида железа (II) определяют в среде углекислого газа, а при определении суммы оксидов железа (II) и (III) перевод двухвалентного железа в трехвалентное осуществляют посредством марганцовокислого калия.

5.4.3.1 Средства контроля

Весы лабораторные общего назначения.

Плитка электрическая.

Фотоэлектроколориметр.

Печь муфельная.

Посуда лабораторная.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, раствор 1:3 и раствор мол