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NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 184 2001-09-26

CEMENTOS. MÉTODOS DE ANÁLISIS QUÍMICO DE LOS CEMENTOS HIDRÁULICOS

E:

CEMENT. METHODS FOR CHEMICAL ANALYSIS OF HYDRAULIC CEMENT

CORRESPONDENCIA: DESCRIPTORES: DESCRIPTORES:

cemento; análisis químico; ensayo.

I.C.S.: 91.100.10 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC)  Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproducción

Tercera actualización Editada 2001-10-16

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación,   ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 184 (Tercera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo del 2001-09-26. 2001-09-26. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales.  A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 369201 Cementos, coordinado por la Secretaría Técnica de Normalización del ICPC. CEMENTOS ARGOS CEMENTOS BOYACÁ CEMENTOS DEL CARIBE CEMENTOS DEL VALLE CEMENTOS PAZ DEL RÍO

CEMENTOS RÍO CLARO COLCLINKER GRUPO SIAMANTE SAMPER ICPC LABORATORIO CONTECON-URBAR CONTECON-URBAR SIKA ANDINA

 Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración consideración de las siguientes empresas:  ASOCRETO CEMENTOS DEL VALLE CEMENTOS EL CAIRO CEMENTOS NARE CONCRETOS PREMEZCLADOS DICEMENTOS

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA INSTITUTO TECNOLÓGICO METROPOLITANO TOLCEMENTO UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

ICONTEC  cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación,   ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 184 (Tercera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo del 2001-09-26. 2001-09-26. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales.  A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 369201 Cementos, coordinado por la Secretaría Técnica de Normalización del ICPC. CEMENTOS ARGOS CEMENTOS BOYACÁ CEMENTOS DEL CARIBE CEMENTOS DEL VALLE CEMENTOS PAZ DEL RÍO

CEMENTOS RÍO CLARO COLCLINKER GRUPO SIAMANTE SAMPER ICPC LABORATORIO CONTECON-URBAR CONTECON-URBAR SIKA ANDINA

 Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración consideración de las siguientes empresas:  ASOCRETO CEMENTOS DEL VALLE CEMENTOS EL CAIRO CEMENTOS NARE CONCRETOS PREMEZCLADOS DICEMENTOS

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA INSTITUTO TECNOLÓGICO METROPOLITANO TOLCEMENTO UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

ICONTEC  cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

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NTC 184 (Tercera actualización)

CEMENTOS. MÉTODOS DE ANÁLISIS QUÍMICO DE LOS CEMENTOS HIDRÁULICOS

1.

OBJETO

Esta norma establece los métodos de análisis químico de los cementos hidráulicos. Se 1.1 puede emplear cualquier método de comprobada precisión y sesgo aceptables para el análisis de los cementos hidráulicos, incluyendo los análisis para propósitos de verificación y certificación, de acuerdo con el capítulo 3. Se proporcionan métodos químicos específicos de ensayo de referencia para facilidad de quienes deseen usarlos, los cuales están agrupados como métodos de ensayo de referencia y métodos de ensayo alternativos los métodos de ensayo de referencia son métodos químicos clásicos por vía húmeda que proporcionan un esquema bien integrado de análisis de los cementos hidráulicos. Los métodos de ensayo alternativos generalmente suministran determinaciones individuales de componentes específicos, y pueden ser usados solos o como alternos y las determinaciones dentro del esquema básico quedan a opción del analista como se indica en el método individual. Se requiere que el analista demuestre un desempeño aceptable en cuanto a precisión y sesgo, tal como se explica en el capítulo 3, cuando se usan éstos métodos de ensayo.

1.2

CONTENIDO

Sección 2

Tema Normas que deben consultarse

3

Número de determinaciones determinacio nes y variaciones permisibles

3.1

Análisis de verificación para aceptación o rechazo

3.2

Análisis opcionales

3.3

Requisitos de desempeño para ensayos rápidos

3.4

Precisión y sesgo

4

Generalidades

4.1

Interferencias y limitaciones

4.2

Aparatos y materiales

4.3

Reactivos

4.4

Preparación de muestras

4.5

Procedimiento general 1

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA Sección 4.6

NTC 184 (Tercera actualización)

Tema Orden recomendado para el informe de análisis Métodos de ensayo de referencia

5

Residuo insoluble

6

Dióxido de silicio

6.2

Cementos con residuo insoluble menor al 1 %

6.3

Cementos con residuo insoluble mayor al 1 %

7

Grupo del hidróxido de amonio

8

Oxido férrico

9

Pentóxido de fósforo

10

Dióxido de titanio

11

Oxido de zinc

12

Oxido de aluminio

13

Oxido de calcio

14

Oxido de magnesio

15

Azufre

15.1

Sulfatos

15.2

Sulfitos

16

Pérdidas por calcinación

16.1

Cemento Pórtland

16.2

Cemento Pórtland de escoria de alto horno y cemento de escoria

17

Óxidos de sodio y potasio

17.1

Álcalis total

17.2

Álcalis solubles en agua

18

Óxido mangánico

19

Cloruro

20

Sustancias orgánicas solubles en cloroformo Métodos de ensayo alternativos

21

Óxido de calcio

22

Óxido de magnesio

23

Pérdidas por calcinación

23.1

Cemento Pórtland de escoria de alto horno y cemento de escoria

24

Dióxido de titanio

25

Pentóxido de fósforo

26

Óxido mangánico

27

Óxido de calcio libre 2

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Los valores se deben regir de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades, véase 1.3 la NTC 1000 (ISO 1000). Esta norma puede involucrar materiales, maniobras y equipos peligrosos, sin embargo, 1.4 no implica referirse a los problemas de seguridad asociados con su empleo. Es responsabilidad del usuario constatar antes de su uso las condiciones tanto de seguridad como de sanidad, así como determinar su aplicabilidad.

2.

NORMAS QUE DEBEN CONSULTARSE

Las siguientes normas contienen disposiciones que, mediante la referencia de éste texto, constituyen disposiciones de ésta norma. En el momento de la publicación eran válidas las ediciones indicadas. Todas las normas están sujetas a actualización; los participantes, mediante acuerdos basados en ésta norma, deben investigar la posibilidad de aplicar la última versión de las normas mencionadas a continuación. NTC 321: 1982, Ingeniería civil y arquitectura. Cemento Pórtland. Especificaciones químicas (ASTM C 150). NTC 1000: 1993, Metrología. Sistema Internacional de Unidades (ISO 1000).  ASTM C 595: 2000, Standard Specification for Blended Hydraulic Cements.  ASTM E 29: 1999, Standard Practice for Using Significant Digits in Test Data to Determine Conformance with Specifications.  ASTM E 275: 1993, Standard Practice for Describing and Measuring Performance of Ultraviolet, Visible, and Near-Infrared Spectrophotometers.  ASTM E 617: 1997, Standard Specification for Laboratory Weights and Precision Mass Standards.  ASTM E 832: 1997, Standard Specification for Laboratory Filter Papers.

3.

NÚMERO DE DETERMINACIONES Y VARIACIONES PERMISIBLES

3.1

ANÁLISIS DE VERIFICACIÓN PARA ACEPTACIÓN O RECHAZO

Los métodos de referencia establecidos en los capítulos 5 al 20, u otros métodos calificados de acuerdo con el numeral 3.3, son los requeridos para los análisis de verificación en aquellos casos en los cuales se está cuestionando la conformidad del cemento con los requisitos químicos. En estos casos no se debe rechazar el cemento si no cumple con los requisitos químicos, a menos que todas las determinaciones de los componentes involucrados y todas las separaciones necesarias anteriores a la determinación de cualquier componente, sean realizadas totalmente por los métodos de referencia establecidos en el capítulo correspondiente de esta norma o por otros métodos calificados, excepto cuando se establecen métodos específicos en la norma correspondiente del cemento en cuestión. Los métodos de ensayo realmente usados para el análisis, deben ser citados.

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3.1.1 Cuando existan dudas relacionadas con la aceptación del cemento, los análisis de verificación, deben realizarse por duplicado en diferentes días. Si los dos resultados no están dentro de las variaciones permisibles dadas en la Tabla 1, la determinación debe repetirse hasta que dos o tres resultados estén dentro de la variación permisible. Cuando dos o tres resultados están de acuerdo con la variación permisible, su promedio debe informarse como el valor correcto. Cuando se pueda calcular el promedio ya sea de dos o tres resultados, el cálculo se debe basar en tres resultados. Con el fin de comparar los análisis y los cálculos de los promedios de resultados aceptables, los porcentajes deben calcularse con aproximación de 0,01 (ó de 0,001 en el caso de sustancias orgánicas solubles en cloroformo), aunque algunos valores promedio se informen con aproximación de 0,1 tal como se indica en algunos métodos. Cuando se establezca una determinación de un blanco, ésta debe realizarse con cada análisis individual o con cada grupo de dos o más muestras analizadas en el mismo día para un componente dado. Tabla 1. Máximas variaciones permisibles en resultados (A) (1) COMPONENTE

(2) (3) Máxima diferencia Máxima diferencia del entre duplicado D promedio de los duplicados % con respecto de los valores certificados SRM B, C, D % SiO2 (dióxido de silicio) 0,16 ± 0,2  Al2O3 (óxido de aluminio) 0,20 ± 0,2 Fe2O3 (óxido de hierro) 0,10 ± 0,10 CaO (óxido de calcio) 0,20 ± 0,3 MgO (óxido de magnesio) 0,16 ± 0,2 SO3 (trióxido de azufre) 0,10 ± 0,1 P.C (pérdidas por calcinación) 0,10 ± 0,10 Na2O (óxido de sodio) 0,03 ± 0,05 K2O (óxido de potasio) 0,03 ± 0,05 TiO2 (dióxido de titanio) 0,02 ± 0,03 P2O5 (pentóxido de fósforo) 0,03 ± 0,03 ZnO (óxido de zinc) 0,03 ± 0,03 Mn2O3 (óxido mangánico) 0,03 ± 0,03 F S (azufre como sulfuro) 0,01 F Cl (cloruro) 0,02 F R.I. (residuo insoluble) 0,10 F Cx (cal libre) 0,20 F  Álcalis soluble (álcalis solubles en agua)(E) 0,75/w F S.S, Clo. (sustancias orgánicas solubles en cloroformo) 0,004  A)

Cuando se requieran resultados sobre siete cementos SRM para demostrar el comportamiento de los métodos rápidos por lo menos seis de los siete deben cumplir con los límites preestablecidos y el séptimo no debe diferir en más del doble de dicho valor. Cuando se usan más de siete cementos SRM para demostrar el desempeño de ensayo rápido, por lo menos el 77 % debe estar dentro de los límites prescritos, y el resto por no más de dos veces el valor. Cuando se requiere de un número más pequeño de cementos SRM, todos los valores deben estar dentro de límites prescritos.

B)

Pueden emplearse correcciones dentro de los elementos si se puede demostrar que se logra una mejor exactitud cuando éstas se aplican a todos los siete cementos SRM.

C)

Cuando un valor certificado del SRM incluye un número subscrito, dicho número debe considerarse como una cifra significativa válida.

D)

Cuando no aparezca valor en la columna 3, el valor certificado SRM no existe; en tales casos se debe aplicar sólo el requisito de la diferencia entre duplicados.

E)

w: masa, en gramos, de la muestra usada para el ensayo.

F)

No aplicable. No hay valor certificado

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3.1.2 Los análisis de verificación o los análisis destinados a establecer las bases de aceptación o rechazo, o de certificación, deben realizarse solo después de demostrar que los métodos de análisis en uso son precisos y exactos, de acuerdo con los requisitos del numeral 3.1.3, excepto cuando se demuestre dicha precisión de acuerdo con el numeral 3.3.2.1. Dicha demostración puede realizarse al mismo tiempo con el análisis del cemento que está siendo ensayado y debe haberse realizado con máximo dos años de anterioridad. Se requiere la demostración solamente para aquellos componentes empleados como base de aceptación, rechazo o certificación de un cemento, pero puede efectuarse para cualquier componente del cemento para el cual exista una norma. 3.1.3 La demostración debe realizarse mediante el análisis de cada componente en cuestión sobre un cemento SRM (Véase la Nota 1). Las muestras por duplicado deben realizarse en diferentes días. Se deben emplear los mismos métodos para el análisis del cemento en cuestión y el análisis del cemento SRM. Si los resultados por duplicado no están conformes con las variaciones permisibles dadas en la Tabla 1, se deben repetir las determinaciones, después de la identificación y corrección de los problemas o errores, hasta que un conjunto de resultados por duplicado esté dentro de la variación permisible. Nota 1. El término SRM (Standard Reference Material) se refiere a los materiales químicos de referencia normalizados para cemento Pórtland del National Institute of Standars and Technology (NIST) ó a otras instituciones proveedoras de éstos materiales.

3.1.4 El promedio de resultados de determinaciones aceptables por duplicado para cada componente puede diferir del valor certificado SRM en no más del mostrado en la columna 2 de la Tabla 1, después de realizar las correcciones para compuestos menores cuando sea necesario. Cuando no se tengan valores certificados de SRM, no existe un valor normalizado para dicho componente. En dichos casos, solo pueden aplicarse las diferencias de los valores por duplicado de acuerdo con el numeral 3.1.3. 3.1.5 Cuando existan dudas de la aceptación del cemento, se deben tener disponibles bajo pedido de las partes involucradas, los informes que demuestren que se obtuvieron resultados precisos y exactos con cementos SRM por el mismo analista que realizó la determinación. 3.2

ANÁLISIS OPCIONALES

Los ensayos alternativos suministran, en algunos casos, procedimientos más cortos o más convenientes para la determinación de rutina de ciertos constituyentes que los métodos de referencia (véase la Nota 2). En algunos casos se han conservado procedimientos más largos o más complejos como métodos alternativos para permitir comparaciones de resultados de diferentes procedimientos o para ser usados cuando se examinen materiales poco usuales o cuando se sospeche de interferencias inusuales o cuando se requieran preparaciones para análisis poco usuales. Los resultados de los ensayos alternos se pueden usar como base de aceptación o rechazo cuando resulta claro que un cemento cumple o no con los requisitos de la especificación. Nota 2. No se intenta que el uso de los ensayos de referencia sea confinado a ensayos de verificación. Un ensayo de referencia se puede usar de preferencia a un ensayo alterno cuando se desee. Un ensayo de referencia se usa cuando no se estipule un método alterno.

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3.2.1 Cuando se utilicen métodos de ensayo alternos, no se requiere de duplicados de los análisis o de las determinaciones de un blanco. Sin embargo, si se quiere una determinación de un blanco de un método alterno, se puede usar uno y no requiere haber sido obtenido concurrentemente con el análisis. Cuando se corrijan los valores del blanco, el resultado final, en cualquier caso, está así indicado. 3.3

REQUISITOS DE DESEMPEÑO PARA ENSAYOS RÁPIDOS

3.3.1 DEFINICIÓN Y OBJETO Cuando se requiera que los resultados analíticos sean obtenidos de acuerdo con esta norma, se puede emplear cualquier método que cumpla con los requisitos del numeral 3.3.2. Se considera que el método de ensayo consiste de los procedimientos específicos, reactivos, implementos, equipos, instrumentos, etc., seleccionados y usados consistentemente por un laboratorio especifico. En la Nota 3 se encuentran ejemplos de estos procedimientos. Nota 3. En la lista de referencias al final aparecen algunos ejemplos de métodos usados con éxito por los autores para el análisis del cemento hidráulico. Se incluyen los métodos empleando absorción atómica, espectrometría de Rayos - X, EDTA, complexometría, fotometría de llama y análisis por rayos gama.

3.3.1.1 Si se utiliza más de un instrumento, aunque sea sustancialmente idéntico, en un laboratorio específico para los mismos análisis, el uso de cada instrumento debe considerarse como un método individual y cada uno debe estar calificado por separado.

3.3.2 Calificación de un método Cada método empleado para el análisis del cemento hidráulico (véase el numeral 3.3.1), debe estar calificado individualmente para dicho análisis antes de utilizarlo. El informe de calificación, o si es aplicable el de recalificación, debe estar disponible para la certificación del cemento, según la NTC 321 (ASTM C 150) ó la norma ASTM C 595. 3.3.2.1 Al emplear el método escogido, se realizan las determinaciones para cada óxido bajo consideración para cualquiera de las siete muestras SRM (véase la Nota 1). Se completan dos rondas de ensayos en días no consecutivos, repitiendo todos los pasos involucrados para la preparación de cada muestra. Se calculan las diferencias entre los resultados y los valores promedio de las dos rondas de ensayos. 3.3.2.2 Cuando se empleen siete muestras SRM en el procedimiento de calificación, por lo menos seis de las siete diferencias entre los duplicados obtenidos para cualquier componente, no deben exceder los limites mostrados en la columna 2 de la Tabla 1, y la diferencia del restante en no más del doble de dicho valor. Cuando se empleen más de siete muestras SRM, los valores de por lo menos el 77 % de las muestras deben estar dentro de los limites establecidos, mientras que los valores para las restantes no deben diferir en más del doble de dicho valor. 3.3.2.3 Para cada componente y cada muestra SRM, el promedio obtenido debe compararse con las concentraciones certificadas. Cuando un valor certificado incluye un número subíndice, dicho número debe asumirse que es una cifra significativa. Cuando se empleen siete muestras SRM en el procedimiento de calificación, por lo menos seis de los siete promedios para cada componente (óxido) no deben diferir de las concentraciones certificadas en más del valor mostrado en la columna 3 de la Tabla 1 y el promedio restante en más del doble de dicho valor. Cuando se empleen más de siete muestras SRM, los valores de por lo menos el 77 % de los 6

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promedios para cada componente (óxido) deben estar dentro de los límites establecidos, mientras que los valores para las restantes no deben diferir en más del doble de dicho valor. Si se requiere la estandarización empleada para la calificación y el procedimiento de análisis de cada componente, debe determinarse por un procedimiento de ajuste por una curva (véase la Nota 4). El ensayo de calificación debe realizarse sobre nuevos especímenes. Nota 4. No se requiere el trazado real de una curva si dicha curva no se necesita para el método utilizado. Se considera que el trazado punto por punto que se realiza para tratar de ajustar un conjunto de resultados, no es un procedimiento válido para el ajuste de curvas.

3.3.3 Resultados parciales Los métodos que proporcionan resultados aceptables para algunos componentes pero no en otros, pueden usarse solamente para aquellos componentes en los que se obtengan resultados aceptables.

3.3.4 Informe de resultados Los resultados de los análisis químicos obtenidos por métodos rápidos calificados que se informan para propósitos de certificación según la NTC 321 (ASTM C 150) ó la norma ASTM C 595, deben indicarse que se obtuvieron por métodos rápidos y también se debe indicar el tipo de método empleado.

3.3.5 Rechazo del material Véanse los numerales 3.1 y 3.2.

3.3.6 Recalificación de un método 3.3.6.1 Se debe requerir la recalificación de un método, tal como se definió en el numeral 3.3.2, por lo menos cada dos años. 3.3.6.2 También se debe requerir la recalificación de un método cuando se tenga evidencia sustancial de que el método puede no estar proporcionando resultados de acuerdo con la Tabla 1 para uno o más componentes. Dicha recalificación puede estar limitada a aquellos componentes que puedan presentar error y debe llevarse a cabo antes de volver a usar el método para el análisis de dichos componentes. 3.3.6.3 Se debe considerar que se presenta la evidencia sustancial de que un método puede no estar indicando resultados de acuerdo con la Tabla 1, cuando se informa a un laboratorio que los resultados del análisis del mismo material por métodos de referencia realizados de acuerdo con el numeral 3.1.1, que el valor promedio final de una muestra de un programa de ensayos interlaboratorios, un valor certificado de una muestra SRM, o un valor aceptado de una muestra normalizada secundaria, difieren del valor obtenido por el método en cuestión en más del doble del valor mostrado en la columna 2 de la Tabla 1 para uno o más componentes. Cuando estén involucrados métodos indirectos y cuando un valor es obtenido por una diferencia, deben realizarse las correcciones para los componentes minoritarios con el fin de establecer los análisis sobre una base comparable antes de determinar las diferencias (véase la Nota 5). Un método también debe recalificarse después de cualquier reparación o reemplazo sustancial de una o más piezas críticas de un instrumento principal para la determinación de cualquier componente que pueda resultar afectado.

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Nota 5. Generalmente los análisis instrumentales detectan solamente el elemento que se está tratando de determinar. Por lo tanto, para evitar controversias pueden indicarse los métodos reales usados en los análisis elementales, cuando puedan existir diferencias reales con los métodos de referencias. Por ejemplo el P2O5 y el Ti O2 están incluidos con el Al2O3 en los métodos húmedos usuales y el azufre como sulfuro está incluido en la mayoría de los procedimientos instrumentales con el SO3.

3.3.6.4 Si un instrumento o pieza del equipo es reemplazado, inclusive por uno de la misma marca o modelo, o resulta modificado significativamente, se debe considerar que el anterior método calificado usando dicho instrumento o equipo nuevo o modificado, se convierte en un nuevo método que debe calificarse de acuerdo con el numeral 3.3.2.

3.4

PRECISIÓN Y SESGO

Los diferentes métodos analíticos están sujetos a límites individuales de precisión y sesgo. Es responsabilidad del usuario de esta norma demostrar que los métodos empleados cumplen por lo menos con los límites de precisión y sesgo indicados en la Tabla 1.

4.

GENERALIDADES

4.1

INTERFERENCIAS Y LIMITACIONES

4.1.1 Estos métodos fueron desarrollados inicialmente para el análisis de cemento Pórtland, sin embargo, con excepción de las limitaciones específicas anotadas en el procedimiento en algunos componentes, los métodos de referencia proporcionan análisis precisos de otros cementos hidráulicos que se descomponen completamente por ácido clorhídrico, o que al someterse a una fusión previa con carbonato de sodio se solubilizan completamente. Algunos de los métodos alternos no siempre pueden proporcionar resultados precisos debido a las interferencias de elementos que no son removidos durante el procedimiento. 4.1.2 Cuando se esté usando un método que determina el azufre total, como la mayoría de los métodos instrumentales, el azufre como sulfuro, se determina junto con el sulfato y se incluye como tal. En la mayoría de los cementos hidráulicos éstas diferencias son insignificantes, menos del 0,05 % en peso. En algunos casos, pueden presentarse niveles significativos de sulfuro en algunos cementos siderúrgicos y en cementos que contienen escorias. En tales casos, especialmente si existe duda de la conformidad o la no conformidad con un límite especificado o cuando se deseen resultados más exactos, los métodos analíticos deben escogerse de manera que el sulfato y el sulfuro puedan informarse por separado. 4.2

EQUIPOS Y MATERIALES

4.2.1 Balanza La balanza analítica empleada en los ensayos químicos debe estar conforme con los siguientes requisitos: 4.2.1.1 La balanza no debe tener una capacidad mayor de 200 g. Esta puede ser de diseño convencional, con o sin dispositivos de “pesaje rápido”, o puede ser del tipo de carga constante y lectura directa. Debe ser capaz de reproducir resultados hasta 0,000 2 g con una exactitud de ± 0,000 2 g. Las balanzas de lectura directa deben tener una sensibilidad no mayor de 0,000 1 g (véase la Nota 6). Las balanzas convencionales de platillos deben tener una sensibilidad recíproca máxima de 0,0003 g. Cualquier dispositivo de pesaje rápido como pesas corredizas, no debe reducir la precisión básica en más de 0,0001 g para cualquier lectura y para cualquier carga dentro de la capacidad establecida de la balanza. 8

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Nota 6. La sensibilidad de una balanza de lectura directa es el peso requerido para cambiar la lectura en una graduación. La sensibilidad recíproca (inverso de la sensibilidad) se define como el cambio de peso requerido en cualquiera de los platillos para cambiar la posición de equilibrio, una división en la escala a su capacidad o a una carga menor.

4.2.2 Pesas Las pesas empleadas en el análisis deben cumplir con los tipos I o II. Grado S u O, Clases 1,2 ó 3 de acuerdo con la norma ASTM E 617. Estas se deben verificar por lo menos una vez al año o cuando se presenten dudas, y ajustarse al menos a las tolerancias para los pesos de la clase 3 (véase la Nota 7). Para este propósito, cada laboratorio debe mantener o tener disponible para su uso un conjunto de pesas estandarizadas de referencia entre 50 g y 10 mg el cual debe cumplir por lo menos con los requisitos de la clase 3 y deben calibrarse en intervalos no mayores de cinco años por un organismo acreditado por la Superintendencia de Industria y Comercio para tal fin. Después de la calibración inicial se puede diferir la recalibración si se muestra con datos documentados dentro del intervalo de tiempo que una comparación de pesos entre la suma de pesos más pequeños y una mayor nominalmente igual, establece que las tolerancias permisibles no sean excedidas. Todos los nuevos conjuntos de pesas comprados deben tener pesas desde 1 g y mayores fabricados de acero inoxidable o cualquier otra aleación resistente a la corrosión que no requiera un recubrimiento protector, y deben cumplir con los requisitos de densidad para los grados S u O. Nota 7. Las pesas clase S y S-1 del NIST y F1 de la OIML cumplen con los requisitos de ésta norma.

4.2.3 Vidriería y recipientes de laboratorio Los matraces volumétricos estandarizados, las buretas y las pipetas deben ser de grado de precisión o mejor. Se recomienda para los matraces volumétricos y los aparatos de destilación, que los acoples sean estandarizados, intercambiables y de forma cónica. Se recomienda, cuando sea aplicable, el uso de tipos especiales de recipientes de vidrio, tal como vidrio coloreado para la protección de las soluciones de la luz, vidrio resistente a los álcalis y vidrio de alto contenido de sílice que presente una excepcional resistencia al choque térmico. Se recomiendan recipientes de polietileno para todas las soluciones acuosas de álcalis y para las soluciones estandarizadas donde sea perjudicial la presencia de sílice o álcalis disueltos, procedentes del vidrio. Dichos recipientes deben ser de polietileno de alta densidad, con un espesor de pared mínimo de 1 mm.

4.2.4 Desecadores Los desecadores deben estar provistos de material desecante adecuado como sílica gel, perclorato de magnesio, alúmina activada o ácido sulfúrico. Se puede emplear también sulfato de calcio anhidro previamente tratado con un indicador de cambio de color para mostrar la pérdida de efectividad. No debe usarse cloruro de calcio, el cual no resulta adecuado como desecante en estos análisis.

4.2.5 Papel de filtro El papel de filtro debe ser del tipo II cuantitativo, conforme a los requisitos de la norma  ASTM E 832. Debe usarse papel clase E cuando se requiera una textura áspera, de clase F para textura media y de clase G cuando se requiera papel retentivo.

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4.2.6 Crisoles Los crisoles de platino para el análisis químico ordinario pueden ser preferiblemente de platino puro sin aleaciones y tener entre 15 ml y 30 ml de capacidad. Cuando se emplee la aleación de platino para mayor rigidez o para obviar la unión del crisol y su tapa, la aleación de platino no puede disminuir en peso en más de 0,2 mg cuando se caliente a 1 200 °C durante 1 h.

4.2.7 Horno mufla El horno mufla debe tener la capacidad de operación a las temperaturas requeridas, provisto de un control pirométrico de temperatura que permita registrarla con precisión de ±  25 °C, corregida si es necesario por calibración. Puede usarse más de un horno si se tiene previsto que cada uno se emplea dentro de su intervalo apropiado de temperatura de operación

4.3

REACTIVOS

4.3.1 Pureza de los reactivos Se deben usar reactivos grado analítico en todos los ensayos. Se pueden emplear otros grados de reactivos si se tiene garantía de que el reactivo es de alta pureza y que puede ser usado sin reducir la exactitud del ensayo.

4.3.2  A menos que se indique lo contrario, el agua que se emplee en los ensayos debe ser destilada. 4.3.3 Concentración de los reactivos 4.3.3.1 Reactivos preempacados. Se pueden usar las soluciones estandarizadas comerciales preempacadas o concentraciones diluidas de un reactivo, siempre y cuando su pureza y su concentración correspondan a lo especificado. Se deben verificar la pureza y concentración del reactivo mediante ensayos adecuados. 4.3.3.2 Ácidos concentrados e hidróxido de amonio. Cuando se especifican ácidos e hidróxido de amonio por nombre o fórmula química solamente, se debe entender que son los reactivos concentrados de las siguientes densidades o concentraciones, por peso:

Compuesto

Concentración, % en peso

 Ácido acético (HC2H3O2)

Densidad, g/cm 3

99,5

 Ácido clorhídrico (HCl)

1,19

 Ácido fluorhídrico (HF)

48

 Ácido nítrico (HNO3)

1,42

 Ácido fosfórico (H3PO4)

85

 Ácido sulfúrico (H2SO4)

1,84

Hidróxido de amonio (NH4OH)

0,90

4.3.3.3 Las densidades o concentraciones deseadas de los demás ácidos concentrados, deben establecerse cuando sean especificadas. 10

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4.3.4 Ácidos diluidos e hidróxido de amonio Las concentraciones de ácidos diluidos y el hidróxido de amonio, excepto los estandarizados, deben especificarse como una relación, estableciendo el número de volúmenes de reactivo concentrado a ser adicionados a un número de volúmenes de agua dados; por ejemplo: HCI (1:99) significa un volumen de HCI concentrado (densidad 1,19) adicionado a 99 volúmenes de agua.

4.3.5 Soluciones estandarizadas Las concentraciones de las soluciones estandarizadas deben expresarse como normalidades (N) o como equivalentes en gramos por mililitro del componente a ser determinado; por ejemplo: una solución 0,1 N de Na 2S2O3 ó K2Cr 2O7 (1 ml = 0,004 g de Fe 2O3). Debe usarse el promedio de por lo menos tres determinaciones para todas las soluciones estandarizadas. Cuando se utiliza un material como estándar primario, se está haciendo referencia generalmente al material estandarizado por el NBS (National Bureau of Standards). Sin embargo, cuando se dispone de otra fuente de materiales estándar primarios, éstos pueden usarse o la pureza de una sal puede determinarse mediante ensayos adecuados.

4.3.6 Soluciones no estandarizadas Las concentraciones de las soluciones no estandarizadas que se preparan mediante la disolución de un peso dado del reactivo sólido en un solvente, deben especificarse en gramos de reactivo por litro de solución, y debe entenderse que el agua es el solvente a menos que se especifique lo contrario; por ejemplo: una solución de NaOH (10 g/l) significa que 10 g de NaOH disueltos en agua y diluidos con agua hasta completar 1l. Se pueden especificar otras soluciones no estandarizadas por su nombre solamente, la concentración de dichas soluciones debe estar controlada por las instrucciones para su preparación.

4.3.7 Soluciones Indicadoras 4.3.7.1 Rojo de metilo. Se prepara la solución disolviendo 2 g de rojo de metilo en 1 l de alcohol etílico del 95 %. 4.3.7.2 Fenolftaleína. Se prepara la solución disolviendo 1g de fenolftaleína en 1 l de alcohol etílico del 95 %.

4.4

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

4.4.1  Antes del ensayo, se deben tamizar porciones representativas de cada muestra por el tamiz de 850 µm (Nº 20) , o cualquier otro tamiz que tenga aproximadamente 20 aberturas por 25,4 mm; con el fin de mezclar la muestra, se deben deshacer los grumos y remover los materiales extraños. Se deben descartar los materiales extraños y los grumos endurecidos que no se deshacen por tamizado o cepillado. 4.4.2 Por medio de un separador de muestras o por cuarteo, se debe reducir la muestra respectiva a una muestra de laboratorio de mínimo 50 g. Cuando se requieran determinaciones adicionales como álcalis solubles en agua, cloruros, ensayos por duplicado, etc., se debe preparar una muestra mínimo de 100 g. 4.4.3 Se pasa la muestra de laboratorio por un tamiz de 150 µm (N° 100). Se debe moler el residuo en el tamiz para que también pase por éste. Luego se debe homogenizar toda la muestra al pasarla nuevamente por el mismo tamiz. 11

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4.4.4 Se transfiere la muestra a un recipiente de vidrio con tapa hermética que esté limpio y seco y se mezcla completamente. 4.4.5 Se debe acelerar el procedimiento anterior de tal manera que se exponga la muestra al aire el mínimo tiempo posible. 4.5

PROCEDIMIENTO GENERAL

4.5.1 Pesaje Los cálculos involucrados en los procedimientos individuales asumen que se ha utilizado el peso exacto especificado. Las muestras pesadas con precisión, las cuales son aproximadas pero no exactamente iguales al peso especificado, pueden usarse si se realizan correcciones adecuadas en los cálculos. A menos que se especifique lo contrario, los pesos de todas las muestras y residuos deben tomarse con aproximación de 0,000 1 g.

4.5.2 Crisoles tarados o pesados El peso de la tara de los crisoles debe determinarse por el precalentamiento de un crisol vacío hasta peso constante a la misma temperatura y bajo las mismas condiciones como va a usarse para la calcinación final de un residuo y por el enfriamiento en un desecador por el mismo período de tiempo empleado para el crisol que contiene el residuo.

4.5.3 Peso constante de residuos calcinados Para establecer definitivamente el peso constante de un residuo calcinado para propósitos de verificación, el residuo debe calcinarse a la temperatura especificada y durante el tiempo especificado, luego enfriarse a temperatura ambiente en un desecador y por último se determina su masa. El residuo debe recalentarse por lo menos 30 min, enfriarse en un desecador a temperatura ambiente y se determina su masa nuevamente. Si los dos pesajes no difieren en más de 0,2 mg, se considera que se ha alcanzado peso constante. Si la diferencia de los pesos es mayor de 0,2 mg, se requieren períodos adicionales de calcinación hasta que dos pesos consecutivos cumplan con los límites especificados. Para las pérdidas por calcinación cada período de recalentamiento debe ser de 5 min.

4.5.4 Volatilización del platino Debe considerarse la posibilidad de volatilización del platino o las aleaciones que conforman los crisoles. Si el crisol y el residuo pierden el mismo peso (dentro de 0,2 mg) en el recalentamiento, así como el crisol que contiene el blanco, se puede asumir que se ha alcanzado peso constante. Se deben usar los crisoles del mismo tamaño, composición e historial para la muestra y el blanco.

4.5.5 Cálculos Cuando sea posible, en todas las operaciones de un conjunto de valores observados como multiplicación o división, se debe registrar el equivalente de dos cifras decimales adicionales a los valores determinados individualmente. Por ejemplo, si los valores tomados son leídos o determinados con aproximación de 0,1 mg se deben anotar los valores con aproximación de 0,001 mg en los cálculos.

12

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4.5.6 Aproximación de resultados La aproximación de resultados al número de cifras significativas requeridas para el informe debe realizarse después de que todos los cálculos han finalizado, con el fin de mantener los resultados finales sustancialmente libres de errores de cálculo. El procedimiento de aproximación debe seguir el principio descrito en la norma ASTM E 29. Nota 8. El procedimiento de aproximación al cual hace referencia el numeral 4.5.6, en efecto, descarta a todos los dígitos a la derecha del número de cifras significativas a ser consideradas si el número adyacente es menor que 5. Si este es mayor que 5, o igual a 5 y los dígitos subsiguientes contienen un dígito distinto de 0, entonces el último dígito retenido debe incrementarse en 1. Cuando el dígito siguiente es igual a 5 y los demás dígitos subsiguientes son 0, el último dígito a ser retenido no cambia si es par, y se incrementa en uno cuando es impar. Por ejemplo, 3,96 (50) permanece 3,96 pero 3,95 (50) convierte a 3,96.

4.6

ORDEN RECOMENDADO PARA EL INFORME DE LOS ANÁLISIS

El siguiente es el orden recomendado para el informe de los resultados de los análisis químicos del cemento Pórtland: Componentes mayoritarios: SiO2

(Dióxido de Silicio)

 Al2O3 (Oxido de aluminio) Fe2O3 (Oxido férrico) CaO

(Oxido de calcio)

MgO (Oxido de magnesio) SO3

(Trióxido de azufre)

Pérdidas por calcinación Componentes minoritarios: Na2O (Oxido de sodio) K2O

(Oxido de potasio)

TiO2

(Dióxido de titanio)

P2O5 (Pentóxido de fósforo) ZnO

(Oxido de zinc)

Mn2O3 (Oxido mangánico)  Azufre como sulfuro 13

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Determinaciones individuales Residuo insoluble Sustancias orgánicas solubles en cloroformo Oxido de calcio libre  Álcalis solubles en agua

MÉTODOS DE ENSAYO DE REFERENCIA 5.

RESIDUO INSOLUBLE

5.1

RESUMEN DEL MÉTODO

5.1.1 En este procedimiento, el residuo insoluble de un cemento se determina por la digestión de la muestra en ácido clorhídrico seguida, después de filtración, de una digestión adicional en hidróxido de sodio. El residuo resultante se calcina y se determina su masa (véase la Nota 9). Nota 9. Este método o cualquier otro método diseñado para estimar una sustancia insoluble en ácido en cualquier tipo de cemento, es empírico, porque la cantidad obtenida depende de los reactivos, la temperatura y el tiempo de digestión. Si la cantidad es grande, puede existir muy poca variación en determinaciones por duplicado. Se recomienda seguir el procedimiento cuidadosamente con el fin de reducir la variación al mínimo.

5.1.2 Cuando se utiliza el método en cementos adicionados, se considera que la descomposición en ácido es total cuando el clinker de cemento Pórtland se descompone totalmente. En el lavado final se utiliza una solución de nitrato de amonio para prevenir que el material fino insoluble pase a través del papel de filtro. 5.2

REACTIVOS

5.2.1 Solución de nitrato de amonio (20 g de NH 4 NO3 / l). 5.2.2 Solución de hidróxido de sodio (10 g de NaOH / l). 5.3

PROCEDIMIENTO

5.3.1  A una muestra de 1 g (véase la Nota 10), se agregan 25 ml de agua fría. Se dispersa el cemento en el agua y mientras se agita la mezcla, se le agregan rápidamente 5 mI de HCI concentrado. Si es necesario, se calienta la solución moderadamente por pocos minutos y se deshacen los grumos con el extremo aplanado de una varilla de vidrio, hasta que la descomposición del cemento sea total (véase la Nota 11). Notas: 10)

Si se va a determinar el trióxido de azufre por turbidimetria, es permisible determinar el residuo insoluble sobre una muestra de 0,5 g. En este caso, el porcentaje de residuo insoluble se calcula con aproximación de 0,01, mediante la multiplicación del peso del residuo por 200. Sin embargo, el cemento no se rechaza si no cumple con el requisito de residuo insoluble a menos que se use una muestra de 1 g.

14

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Si la muestra de cemento Pórtland contiene cantidades apreciables de óxido mangánico, puede haber compuestos de manganeso de color castaño que se disuelvan lentamente en HCI diluido frío, pero rápidamente en HCI concentrado caliente. En todos los casos, la solución se diluye tan pronto como se completa la descomposición.

Se diluye la solución a 50 mI con agua caliente (próxima a la ebullición), se calienta la mezcla cubierta (hasta cerca del punto de ebullición) y se mantiene a esta temperatura durante 15 min (véase la Nota 12). Se filtra la solución empleando un papel de filtro de textura media y se recoge el filtrado en un vaso de 400 mI. Se lavan el vaso, el papel y el residuo con agua caliente y, si se desea, se reserva el filtrado para la determinación del trióxido de azufre (véase la Nota 13). Se pasan el papel de filtro y su contenido al vaso original, se agregan 100 mI de solución de NaOH (10 g/I) caliente (próxima a la ebullición) y se mantiene durante 15 min a ebullición incipiente. Durante la digestión se debe agitar la mezcla periódicamente y macerar el papel de filtro. Se acidifica la solución con HCI concentrado, empleando rojo de metilo como indicador y se agregan 4 ó 5 gotas en exceso de HCI concentrado. Se filtra a través del papel de filtro de textura media y se lava el residuo por lo menos 14 veces con solución caliente de NH 4NO3  (20 g/l), cerciorándose de lavar completamente el papel de filtro y su contenido durante cada lavada. Se pasan el papel de filtro y su contenido a un crisol de platino previamente tarado; se seca lentamente y se quema evitando la formación de llama, hasta carbonizarlo totalmente. Se calcina el residuo entre 900 °C y 1 000 °C, se enfría en un desecador y se determina su masa. Notas: 12)

Con el fin de mantener las soluciones cercanas a la temperatura de ebullición, es recomendable utilizar una placa de calentamiento en lugar de un baño de vapor.

13)

Se continua con la determinación del trióxido de azufre (véanse los numerales 15.1.2.1 a 15.1.3) por dilución hasta 250 mI o 200 mI como se requiera en el numeral apropiado.

5.3.2 Blanco Siguiendo el mismo procedimiento, se hacen determinaciones en blanco, usando la misma cantidad de reactivo y se corrigen los resultados obtenidos en el análisis.

5.4

CÁLCULOS

Se calcula el porcentaje de residuo insoluble, con una aproximación de 0,01, multiplicando la masa en gramos del residuo (corregido por el blanco) por 100.

6.

DIÓXIDO DE SILICIO (SiO2)

6.1

SELECCIÓN DEL MÉTODO DE ENSAYO

Para cementos diferentes del Pórtland, y para aquellos en los que se desconoce el residuo insoluble, éste se determina de acuerdo con lo establecido en el numeral 5 de esta norma. Para el cemento Pórtland y para aquellos que tienen un residuo insoluble de menos del 1 % se sigue lo establecido en el numeral 6.2. Para cementos que tienen un residuo insoluble mayor del 1 % se procede de acuerdo con el numeral 6.3. 15

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA COLOMBIANA 6.2

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DIÓXIDO DE SILICIO EN CEMENTOS PÓRTLAND Y CEMENTOS CON UN BAJO RESIDUO INSOLUBLE

6.2.1 Resumen del método. En este ensayo el dióxido de silicio (SiO 2) se determina gravimétricamente. Se agrega cloruro de amonio (NH 4 CI) y la solución no se evapora hasta la sequedad. Este método se desarrolló principalmente para cementos hidráulicos que se descomponen casi en su totalidad por ácido clorhídrico, por lo que no se puede utilizar para cementos hidráulicos que contienen grandes cantidades de material insoluble en ácido y que requieren una fusión preliminar de carbonato sódico (Na2 CO3). Para estos cementos, o si se prescribe en la norma de especificación para el cemento, se debe utilizar el procedimiento más prolongado que se describe en el numeral 6.3.

6.2.2 Reactivo Cloruro de amonio (NH 4CI).

6.2.3 Procedimiento 6.2.3.1 Se mezclan 0,5 0,5 g de la muestra muestra y aproximadamente aproximadamente 0,5 g de NH4CI en un vaso de precipitados de 50 mI; se cubre el vaso con un vidrio de reloj y se añaden con cuidado 5 mI de HCI permitiendo que el ácido escurra desde la boca del vaso. Luego de que la reacción química ha disminuido, se levanta la tapa y se agregan de una a dos gotas de HNO 3, se agita la mezcla con una varilla de vidrio, se coloca nuevamente la tapa y se coloca el vaso en un baño de vapor durante 30 min (véase la Nota 14). Durante este tiempo de digestión, se agita ocasionalmente el contenido y se disuelve cualquier grumo para facilitar la completa descomposición del cemento. Se coloca un filtro de papel de textura media a un embudo y se transfiere a éste la masa gelatinosa de ácido silícico, lo más completamente posible sin dilución y se deja que la solución escurra completamente. Se raspa el vaso de precipitados con una varilla y se enjuagan ambos con HCI caliente (1: 99). Se lava el filtro dos o tres veces con HCI caliente (1:99) y luego con diez o doce porciones pequeñas de agua caliente, permitiendo que cada porción escurra completamente. Se reserva el filtrado y el enjuague para la determinación del grupo de hidróxido amónico (véase la Nota 15). Notas: 14)

Se puede usar una placa caliente en lugar de un baño de vapor, si el calor se regula de manera aproximada al del baño de vapor. En condiciones en las que el agua hierve a una temperatura menor que al nivel del mar, es posible que 30 min no sean suficientes para recobrar todo el silicio. En estos casos, se debe aumentar el tiempo de digestión lo suficiente para recobrar completamente el silicio, sin que este tiempo exceda de 60 min.

15)

El grupo de hidróxido de amonio se determina de acuerdo con el procedimiento descrito en los numerales 7.1 al 7.3.

6.2.3.2 Se transfieren el filtro filtro de papel y el residuo residuo a un crisol de platino ya tarado, tarado, lavado y seco; se quema, primero suavemente, hasta que el carbón de papel se consuma completamente sin arder y, finalmente, de 1 100 °C a 1 200 °C durante 1 h. Se enfría en un desecador y se determina la masa. Nuevamente se quema hasta lograr un peso constante. El SiO2 así obtenido, que contiene pequeñas cantidades de impurezas, se trata en el crisol con 1 mI o 2 mI de agua, 2 gotas de H 2SO4 (1:1) y alrededor de 10 mI de ácido fluorhidrico (HF); se evapora cuidadosamente hasta sequedad. Finalmente se calienta este residuo de 1 050 °C a 1 100 °C durante 5 min, se enfría en el desecador y se determina la masa. La diferencia entre esta masa y la obtenida previamente, representa la masa del SiO 2. La masa del residuo que 16

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quedó después de la volatilización del SiO 2, se considera como una combinación de aluminio y óxidos férricos, y se agrega al resultado obtenido en la determinación del grupo de hidróxido amónico. 6.2.3.3 Si el residuo de HF excede de 0,002 0 g se debe repetir la determinación del silicio asegurando la descomposición completa de la muestra antes de intentar la separación del silicio y de determinar el equilibrio del análisis (grupo hidróxido amónico, CaO y MgO) sobre el nuevo filtrado de silicio ya que la determinación del nuevo silicio tiene un residuo de HF de 0,002 0 g o menos, excepto lo que se establece en los numerales 6.2.3.4 y 6.2.3.5. 6.2.3.4 Si dos o tres determinaciones determinaciones repetidas de una muestra de cemento cemento Pórtland presenta en forma constante residuos de HF mayores de 0,002 0 g, esto es evidencia de que se ha presentado contaminación en la muestra o que el cemento no se ha quemado de la forma apropiada durante su fabricación. En tal caso, no se debe fundir el residuo mayor de HF con pirosulfato para su adición al filtrado resultante de la separación del silicio. En lugar de esto, se debe informar el valor obtenido del residuo HF. No se debe someter a combustión el grupo de hidróxido de amonio en el crisol que contiene un residuo de HF anormalmente grande. 6.2.3.5 En el análisis análisis de cementos cementos diferentes al Pórtland, es posible posible que no siempre se obtengan residuos de HF inferiores a 0,0020 g. En tales casos, se agrega 0,5 g de pirosulfato de sodio (Na2S2O7) o de pirosulfato de potasio (K 2S2O7) al crisol , y se calienta por debajo del fuego rojo hasta que el residuo de impurezas se disuelva en la fusión (véase la Nota 16). Se enfría y disuelve la masa fundida en agua, y se agrega al filtrado y a los enjuagues reservados para la determinación del grupo de hidróxido de amonio. Nota 16. Se puede preparar una cantidad de pirosulfato que no salpique, calentando un poco de pirosulfato en una vasija de platino por debajo del fuego rojo, hasta que cesen la espuma y la salpicadura; se enfría y se tritura la masa fundida.

6.2.3.6 Blanco. Se hace una determinación determinación en blanco, blanco, siguiendo el mismo procedimiento procedimiento y utilizando la misma cantidad de reactivos. Los resultados obtenidos en el análisis se deben corregir en la debida forma.

6.2.4 Cálculos Se calcula el porcentaje de SiO 2 con aproximación a 0,1 %, multiplicando la masa en gramos de SiO2 por 200 (100 dividido por el peso de la muestra utilizada (0,5 g)).

6.3

DIOXIDO DE SILICIO EN CEMENTOS CON RESIDUOS INSOLUBLES MAYORES DEL 1 %

6.3.1 Resumen del método de ensayo Este ensayo está basado en la fusión de carbonato de sodio (Na 2CO3) seguida por una doble evaporación hasta la sequedad, de la solución del ácido clorhídrico del producto de la fusión, para transformar el dióxido de silicio (SiO 2) a la forma insoluble. La solución se filtra y el residuo insoluble silíceo se somete a combustión y se determina la masa. El dióxido de silicio se volatiliza por el ácido fluorhidrico y la pérdida de masa se informa como SiO 2 puro.

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6.3.2 Procedimiento 6.3.2.1 Se pesa una cantidad de la muestra quemada, quemada, equivalente a 0,5 g de la muestra como se recibió, calculada así:

W  =

[0,5 (100,00 − I )] 100

Donde: W  =  = masa de la muestra calcinada en g I = pérdida por ignición , %

Para la muestra se puede tomar el material calcinado procedente de la determinación de la ignición. Se mezcla la muestra, con 4 g a 6 g de Na 2CO3, moliéndola en un mortero de ágata. Se coloca una capa ligera de Na 2CO3 en la base del crisol de platino con capacidad entre 20 mI y 30 mI, se agrega la mezcla de cemento y de Na 2CO3, se cubre con una capa delgada de NaCO3. Se coloca el crisol tapado a llama moderamente baja y se incrementa gradualmente hasta el máximo (aproximadamente 1 100 °C) y se mantiene a esta temperatura hasta que la masa quede en reposo (aproximadamente 45 min). Se retira el quemador, se destapa el crisol y con unas pinzas se gira lentamente, de manera que el contenido fundido se extienda y se solidifique en el interior a la manera de una cáscara delgada. Se retiran el crisol y la cubierta, para que se enfríen. Se enjuaga el exterior del crisol y se coloca en un recipiente de 300 mI lleno de agua hasta una tercera parte. Se calienta el recipiente y se revuelve hasta que la capa que hay en el crisol se desintegre y se pueda sacar con facilidad. Por medio de un agitador de vidrio, se saca el crisol del líquido y se enjuaga con agua. Se lavan el crisol y la tapa con HCI concentrado (1:3); luego se adiciona el enjuague al recipiente. Se agregan lentamente con precaución 20 mI de HCI concentrado (densidad 1,19) al recipiente cubierto. Se retira la tapa y se enjuaga. Si hay presencia de partículas arenosas, la fusión esta incompleta y el ensayo se debe repetir con una nueva muestra. Precaución: los pasos siguientes del ensayo se deben seguir con precisión, para lograr resultados precisos. 6.3.2.2 La solución se evapora hasta la sequedad en un baño de vapor (la apariencia ya no es gelatinosa). Sin calentar más el residuo, se le trata con HCI, de 5 mI a 10 mI, se esperan mínimo 2 min y se agrega igual cantidad de agua. Se cubre el plato y se digiere durante 10 mín en un baño de vapor o placa caliente. Se diluye la solución con un volumen igual de agua caliente, se pasa inmediatamente por un filtro de papel de textura media y se lava el SiO 2 separado con HCI caliente (1:99) y luego con agua caliente. El residuo se guarda. 6.3.2.3 Se evapora nuevamente nuevamente el filtrado hasta sequedad, y se mantiene en el horno durante durante 1 h, de 105 °C a 110 °C. Se deja enfriar y se agregan de 10 mI a 15 mI de HCI (1:1) digiriéndolos en un baño de vapor o plato caliente durante 10 min. Se diluyen con un volumen igual de agua, se pasa inmediatamente por un filtro nuevo y se lava muy bien el residuo de SiO2  , como se describe en el numeral 6.3.2.2. Se agita el filtrado y los enjuagues y se reservan, para la determinación del grupo de hidróxido de amonio, según se establece desde el numeral 7.1 al 7.3. 6.3.2.4 6.3.2.4 La determinación del dióxido de silicio se prosigue según se establece en el numeral 6.2.3.2 18

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7.

DETERMINACIÓN DEL GRUPO DE HIDRÓXIDO DE AMONIO

7.1

RESUMEN DEL MÉTODO

El aluminio, el hierro, el titanio, y el fósforo se precipitan del filtrado, después de la separación del dióxido de silicio (SiO 2) por medio de hidróxido de amonio. Se debe tener cuidado que no se precipite manganeso. El precipitado se calcina, se pesa y el resultado se expresa como óxido.

7.2

PROCEDIMIENTO

7.2.1  Al filtrado reservado de acuerdo con el numeral 6.2.3.1 (véase la Nota 17) que puede tener un volumen de aproximadamente 200 mI, se agrega, si es necesario, HCI para asegurar un total entre 10 mI y 15 mI de ácido; se añaden unas cuantas gotas de indicador rojo de metilo y se calienta hasta ebullición. Enseguida se trata con NH 4OH (1:1) gota a gota (véase la Nota 18), hasta que el color de la solución cambie a amarillo y se añade una gota en exceso (véase la Nota 19). Se calienta la solución que contiene el precipit ado hasta ebullición y se hierve entre 50 s y 60 s. En el caso que se presenten dificultades por la vaporización súbita de la solución amoniacal durante la ebullición, el período de ebullición entre 50 s y 60 s se puede sustituir por un período de digestión de 10 min en un baño de vapor o en una placa caliente que tenga aproximadamente la temperatura del baño de vapor. Se deja que el precipitado se asiente (no más de 5 min) y se filtra usando un papel de filtro de textura media (véase la Nota 20). Si el precipitado es pequeño, se lava dos veces con solución caliente de NH 4NO3 (20 g/I) (véase la Nota 21). Si el precipitado es grande, se lava cuatro veces con esta solución. Notas: 17)

El hierro puede haber sido reducido parcialmente si se ha usado un recipiente de evaporación de platino para la deshidratación del SiO2. En esta etapa, se agregan al filtrado aproximadamente 3 mI de agua saturada de bromo y se hierve el filtrado para eliminar el exceso de bromo antes de agregar el indicador rojo de metilo. Si se presentan dificultades por la vaporización súbita durante la ebullición, las siguientes técnicas alternativas pueden ser de gran ayuda: (1) colocar una porción de papel de filtro, de aproximadamente 1 cm2 de área, donde se unen el fondo y la pared del vaso sosteniéndolo por el extremo final de una varilla agitadora; y (2) usar vasos de 400 mI soportados dentro de una taza de aluminio fundido.

18)

El NH 4OH empleado para precipitar los hidróxidos debe estar libre de contaminación con dióxido de carbono (CO 2).

19)

Generalmente 1 gota de NH4OH (1:1) cambia el color de la solución de rojo a naranja y una gota adicional cambia el color de naranja a amarillo. Si se desea, la adición del indicador puede postergarse hasta que el hidróxido férrico (Fe(OH)3) se precipite sin que se haya precipitado completamente el hidróxido de aluminio (AI(OH)3). en tal caso pueden observarse mejor los cambios de color. Sin embargo, si el contenido de Fe2O3 es inusualmente grande, puede ser necesario dejar en ciertos casos que el precipitado se asiente un poco de manera que pueda observarse el color del líquido sobrenadante. La observación del color donde la gota del indicador golpea la solución, puede ayudar en el control de la acidez. La ebullición no debe ser prolongada ya que el color puede invertirse y puede ser difícil que el precipitado se retenga sobre el filtro. La solución tiene un color amarillo distintivo antes de filtrarse. Si no lo está, se alcanza el color amarillo con NH4OH (1:1) adicional o se repite la determinación.

20)

Para evitar que el precipitado se seque debido a una filtración lenta, formación de canales o lavado pobre, el papel de filtro se mantiene casi lleno durante la filtración y se lava sin demora.

21)

Se añaden dos gotas de rojo de metilo a la solución NH4NO3 en el frasco de lavado y después, gota a gota, la solución NH4OH (1:1) , hasta que el color cambie a amarillo. Si con el calentamiento el vapor vuelve a ser rojo, se hace cambiar nuevamente a amarillo, añadiéndole una gota de NH4OH (1:1). Si el color se desvanece durante la precipitación se añade más indicador.

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7.2.2 Se separa el filtrado y se transfiere el precipitado y el papel de filtro al mismo vaso de precipitados en el que se efectúo la primera precipitación. Se disuelve el precipitado con HCI (1:2) caliente y se agita totalmente hasta macerar el papel; luego se diluye la solución aproximadamente a 100 mI y se precipitan nuevamente los hidróxidos como se indica en el numeral 7.2.1. Las dificultades que puedan presentarse por la evaporación súbita cuando hierve la solución ácida que contiene el papel de filtro, se evitan diluyendo la solución caliente (1:2) de la mezcla de óxidos con 100 mI de agua hirviendo y así se elimina necesidad de la ebullición. Se filtra la solución y se lava el precipitado aproximadamente con cuatro porciones de 10 mI de NH 4NO3 caliente (20g/I) (véase la Nota 21). Se combinan el filtrado y las aguas de lavado con el filtrado separado y se guardan para determinar el óxido de calcio (CaO) de acuerdo con el numeral 13.3.1. 7.2.3 Se coloca el precipitado en un crisol de platino tarado previamente, se calienta lentamente hasta que el papel se carbonice y finalmente se calcina hasta obtener un peso constante a una temperatura entre 1 050 °C y 1 100 °C, teniendo cuidado para prevenir reducciones y se pesa como el grupo de hidróxido de amonio. 7.2.4 Blanco Se hace un ensayo en blanco, siguiendo el mismo procedimiento y usando las mismas cantidades de reactivos. Con este valor se corrigen los resultados obtenidos en el análisis.

7.2.5 Cálculos Se calcula el contenido del grupo de hidróxido de amonio en porcentaje, con una aproximación de 0,01, multiplicando el peso en gramos de hidróxido de amonio por 200 (100 dividido entre la masa de la muestra usada (0,5 g)).

8.

DETERMINACIÓN DEL OXIDO FÉRRICO (Fe2O3)

8.1

RESUMEN DEL MÉTODO

El contenido de óxido férrico del cemento se determina en una porción separada de cemento, reduciendo el hierro al estado ferroso con cloruro estañoso (SnCI 2) y titulando con una solución estandarizada de dicromato de potasio (K 2 Cr 2 O7). Esta determinación no se afecta por cualquier cantidad de titanio o vanadio que pueda estar presente en el cemento.

8.2

REACTIVOS

8.2.1 Indicador difenilamina sulfonato de bario Se disuelve 0,3 g de difenilamina sulfonato de bario en 100 mI de agua.

8.2.2 Dicromato de potasio, solución normalizada (1 mI = 0,004 g de Fe2O3) Se prepara pulverizando y secando K2 Cr 2 O7, (el lote común) grado analítico o en lote urgente del NBS 136, a una temperatura entre 180 °C y 200 °C, hasta que en pesajes sucesivos se obtenga peso constante. Se pesan exactamente 2,457 g de reactivo seco por cada litro de solución que se desee preparar. Se disuelve en agua y se diluye hasta obtener exactamente el volumen requerido en un matraz aforado del tamaño adecuado. Por ser una solución estándar primaria, no requiere valoración posterior.

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NTC 184 (Tercera actualización)

Nota 22. Cuando se requieran grandes cantidades de la solución estándar, para algunos laboratorios puede ser deseable, para la mayoría de las determinaciones, usar soluciones estándares de dicromato de potasio, producidas comercialmente. Este material se puede usar si se verifica la primera solución hecha en el recipiente, de la siguiente manera: empleando una solución estándar (véase la Nota 1), preparada como se describe en el numeral 8.2.2, se analizan, por duplicado, muestras de un cemento del NBS SRM por el procedimiento dado en los numerales 8.3.1.3 y 8.3.1.4. Se repite empleando una solución a partir del dicromato estándar comercial. Los porcentajes promedio de Fe2O3 encontrados por cada método no deben variar en más de 0,06 %.

8.2.3 Solución de cloruro estañoso Se disuelven 5 g de cloruro estañoso (SnCI 22H2O) en 10 mI de HCI y se diluye hasta 100 mI. Se añaden fragmentos de estaño granulado libre de hierro y se hierve hasta que la solución esté clara. Se mantiene la solución en un frasco gotero cerrado que contenga estaño metálico.

8.3

PROCEDIMIENTO

Se debe determinar el residuo insoluble de acuerdo con el numeral 5 de esta norma para aquellos cementos diferentes del Pórtland y, aquellos cuyo residuo insoluble sea desconocido. Cuando se conozca el residuo insoluble, se debe proceder de acuerdo con el numeral 8.3.1 ó 8.3.2 de acuerdo con el cemento que se esté analizando.

8.3.1 Para cementos Pórtland y para cementos que tengan un residuo insoluble menor o igual al 1 %, se coloca 1 g de muestra en un vaso de precipitados o cualquier recipiente adecuado de 500 mI de capacidad. Se adicionan 40 mI de agua fría y, mientras se está agitando el vaso se agregan 10 mI de HCI. Si es necesario, se calienta la solución y se pulveriza el cemento con el extremo plano de una varilla de vidrio hasta que sea evidente que el cemento se ha descompuesto totalmente. Se continúa con el análisis de acuerdo con el numeral 8.3.3. 8.3.2 Para cementos que tengan residuo insoluble mayor del 1 %, se pesan 0,500 g de muestra, se mezclan con 1 g de LiBO 2 empleando un mortero y su mango, y se transfiere a un crisol de grafito previamente quemado de 8 ml que tenga 0,1 g de LiBO 2 en el fondo (véase la Nota 23). Se cubre con 0,1 g de LiBO 2 que fue empleado para lavar químicamente el mortero y su mango (véase la Nota 24). Se coloca el crisol sin taparlo en un horno a una temperatura de 1 100 °C durante 15 min. Se retira el crisol del horno y se verifica que se haya producido una fusión total (véase la Nota 25). Si la fusión es incompleta, se coloca el crisol en el horno durante 30 min adicionales. Nuevamente, se verifica si se ha producido una fusión total. Si la fusión continua siendo incompleta, se rechaza la muestra y se repite la fusión empleando una muestra de 0,250 g o menos con la misma cantidad de LiBO 2. Cuando la fusión es completa, se agita el fundido suavemente formando círculos y se vierte dentro de un vaso de 150 ml que contiene 10 ml de HCI concentrado y 50 mI de agua. Se agita continuamente hasta que el fundido se disuelva, normalmente durante 10 min o menos (véase la Nota 26). Si se emplea una varilla para agitar el fundido, ésta se retira y se lava después de la disolución. Se continúa con el análisis de acuerdo con el numeral 8.3.3. Notas: 23)

El quemado afloja el grafito sobre la superficie, reduciendo la posibilidad de que el fundido se adhiera al crisol.

24)

Un lavado químico es un enjuage en seco del dispositivo en el cual se realizó la mezcla, de manera que cualquier muestra que se adhiera a este es desprendida y transferida al crisol.

21

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NTC 184 (Tercera actualización)

25)

Cuando la fusión es incompleta, es posible que la muestra no se haya fundido totalmente o se presenten partículas en la capa superior del fundido. Generalmente, si la capa forma una bola pequeña y suave cuando se retira del horno antes de agitarla suavemente, se considera que la muestra está completamente fundida.

26)

Generalmente se presentan algunas partículas de grafito que están en suspensión e insolubles en la solución, pero ellas no interfieren con la finalización del análisis.

8.3.3 Se calienta la solución hasta que hierva y se trata con solución de SnCI 2 agregada gota a gota mientras se agita y ebulle, hasta que la solución se decolora. Se agrega una gota de exceso y se enfría la solución a temperatura ambiente colocando el vaso en un recipiente con agua fría. Después de enfriar y sin demora, se lava el interior del vaso con agua, y se agregan en una sola operación 10 ml de una solución fría y saturada de cloruro mercúrico (HgCI 2). Se agita la solución vigorosamente durante 1 min moviendo el vaso en circulo y se agregan 10 ml de H3PO4  (1:1) y 2 gotas del indicador difenilamina sulfonato de bario. Se adiciona agua suficiente de manera que el volumen después de la titulación esté entre 75 ml y 100 ml. Se titula la solución con la solución estandarizada de K 2Cr 2O7. El punto final debe tomarse como el punto en el cual una sola gota produce una coloración púrpura intensa que no cambia con una adición posterior de la solución estandarizada de K 2Cr 2O7. 8.3.4 Blanco Se hace un ensayo en blanco siguiendo el mismo procedimiento y usando las mismas cantidades de reactivos. Se registra el volumen de la solución de dicromato de potasio requerido para alcanzar el punto final (véase el numeral 8.3.3). Como algo de hierro esta presente para obtener el punto final, si no se desarrolla un color púrpura intenso después de la adición de cuatro gotas de la solución estandarizada de dicromato de potasio, se registra el blanco como cero.

8.4

CÁLCULOS

8.4.1 Se calcula el porcentaje de óxido férrico, con una aproximación de 0,01 (el cual se informa con una aproximación de 0,1) como sigue:

 Fe2O3 (%) =

 E  x (V  −  B)  x 100 W 

Donde: E=

Fe2O3 equivalente de la solución de K 2Cr 2O7 en gramos por mililitro.

V=

mililitros requeridos de la solución de K 2Cr 2O7  para la determinación de la muestra.

B=

mililitros requeridos de la solución K 2Cr 2O7 para la determinación del blanco.

W=

masa de la muestra con una precisión de 0,1 mg.

22

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NTC 184 (Tercera actualización)

9.

DETERMINACIÓN DEL PENTOXIDO DE FÓSFORO (P2O5)

9.1

RESUMEN DEL MÉTODO

Este método de ensayo colorimétrico es aplicable para la determinación del P 2O5 en el cemento Pórtland. Bajo las condiciones del ensayo, ningún compuesto presente normalmente en el cemento Pórtland interfiere en el ensayo.

9.2

APARATOS

9.2.1 Espectrofotómetro (véase la Nota 27). 9.2.1.1 El instrumento debe estar equipado para medir la absorbancia de las soluciones a una longitud de onda espectral de 725 nm. 9.2.1.2 La medida de longitud de onda debe ser repetible dentro de ± 1 nm o menos. 9.2.1.3 En el intervalo de absorbancia de 0,1 hasta 1,0 las mediciones de absorbancia deben tener una repetibilidad de ± 1 % o menos. Nota 27. La medición del desempeño del espectrofotómetro, se realiza de acuerdo con la norma ASTM E 275.

9.2.1.4 Para establecer si el espectrofotómetro permite un grado satisfactorio de exactitud, se calibra éste de acuerdo con el numeral 3.3.2, empleando el procedimiento establecido en los numerales 9.4.1 a 9.4.9.

9.3

REACTIVOS

9.3.1 Solución de molibdato de amonio Dentro de un frasco volumétrico de 1 l se introducen 500,0 ml de H 2SO4  10,6 N (véase el numeral 9.3.7). Se disuelven 25,0 g de molibdato de amonio (NH 4)6Mo7O24 4H2O) en aproximadamente 250 ml de agua tibia y se transfieren al frasco que contiene el H 2SO4 mientras se agita. Se enfría y se diluye hasta 1l con agua y se almacena en una botella plástica.

9.3.2 Ácido ascórbico en polvo Para facilitar su disolución, se puede tamizar empleando el tamiz más fino disponible.

9.3.3 Solución estándar de ácido clorhídrico (6,5 N ± 0,1 N) Se diluyen 540 ml de ácido clorhídrico concentrado hasta 1 l con agua. Se valora con respecto a una solución estándar de NaOH (véase el numeral 9.3.6), empleando fenolftaleína como indicador. Se determina su normalidad exacta y se ajusta hasta 6,5 N ± 0,1 N por dilución con agua. Se valora de nuevo para asegurar que se ha alcanzado la normalidad adecuada.

9.3.4 Solución A estándar de fosfato Se disuelven en un matraz volumétrico 0,191 7 g de fosfato dihidrógeno de potasio (KH 2PO4) secados previamente en horno y se diluyen hasta 1 l con agua. 23

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9.3.5 Solución B estándar de fosfato Se diluyen con agua 50,0 ml de la solución A de fosfato hasta completar 500 ml.

9.3.6 Solución estándar de hidróxido de sodio (1N) Se disuelven 40,0 g de hidróxido de sodio (NaOH) en agua, se adicionan 10 ml de solución saturada recién filtrada de hidróxido de bario (Ba(OH) 2 ), y se diluye hasta 1 l con agua que ha sido recientemente hervida y enfriada. Se agita la solución de vez en cuando en un período de varias horas y se filtra dentro de una botella plástica. Se mantiene la botella tapada herméticamente para proteger la solución del CO  2 en el aire. Se valora con respecto al ftalato ácido de potasio o al ácido benzoico grado analítico empleando los métodos de ensayo especificados en los certificados que acompañan las muestras estándar. Se determina la normalidad exacta de la solución.

9.3.7 Solución estándar de ácido sulfúrico (10,6 N ± 0,1 N ) Se agregan 600 ml de agua en un frasco volumétrico de 1 l enfriado con agua y, luego, lentamente con precaución, se agregan 300 ml de H 2SO4 concentrado (densidad 1,84 g/cm 3). Después de enfriar a temperatura ambiente, se diluye hasta 1 l con agua. Se valora con respecto a una solución estándar de NaOH (véase el numeral 9.3.6) empleando fenolftaleína como indicador. Se determina la normalidad y se ajusta a 10,6 ± 0,1 N por dilución con agua. Se valora nuevamente para asegurar que se ha alcanzado la normalidad adecuada.

9.4

PROCEDIMIENTO

9.4.1 Se prepara una serie de soluciones de fosfato para cubrir el intervalo de valores de P 2O5 entre el 0 % y el 0,5 %; cada solución se elabora agregando un volumen adecuado de la solución B estándar de fósforo y 25,0 ml de ácido clorhídrico 6,5 N a un frasco volumétrico de 250 ml (véase la Nota 28). Se diluye con agua hasta la marca de 250 ml. Nota 28. Un mililitro de la solución estándar B de fosfato en 250 ml de solución es equivalente a 0,004 % de P 2O5 para una muestra de cemento de 0,25 g. Alicuotas de 0 ml ; 12,5 ml ; 25 ml ; 50 ml; 75 ml ; 100 ml y 125 ml son equivalentes al contenido de P2O5 en la muestra de 0 % ; 0,05 %; 0,10 %; 0,20 %; 0,30 %; 0,40 % y 0,50 %.

9.4.2 Se prepara un blanco adicionando 25,0 ml de HCI estandarizado en un frasco volumétrico y diluyendo con agua hasta alcanzar 250 ml. 9.4.3 Se desarrollan los colores en las series de soluciones de fosfato y en el blanco, de acuerdo con los numerales 9.4.6 al 9.4.8. 9.4.4 Se efectúan gráficas de los valores de la absorbancia neta (absorbancia de la solución estandarizado menos la del blanco) obtenidos en la ordenada y las correspondientes concentraciones de P2O5 en la abscisa. Se traza una curva suave que una los puntos. Nota 29. Un papel de 254 mm por 381 mm cuadriculado con 20 divisiones cada 25,4 mm resulta adecuado para graficar la curva de calibración. El porcentaje de P2O5  se puede entonces graficar sobre la mayor dimensión del papel usando cinco divisiones iguales a 0,01 % de P2O5. Una escala de una división igual a 0,005 unidades de absorbancia es adecuada como la ordenada (menor dimensión del papel). Se pueden emplear escalas distintas de ésta, pero por ninguna circunstancia se usan divisiones menores de 1,3 mm para 0,005 unidades de absorbancia o para 0,005 % de P2O5  se grafica una curva de calibración para cada espectofotómetro empleado y la curva de calibración se verifica contra la solución estándar de fosfato cuando se emplee un nuevo lote del reactivo molibdato de amonio.

24

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NTC 184 (Tercera actualización)

9.4.5 Se transfieren 0,250 g de la muestra a un frasco de 250 ml y se humedecen con 10 ml de agua fría para prevenir la formación de grumos. Se adicionan 25,0 ml de HCI estandarizado y se disuelve con la ayuda de calor moderado y agitación hasta que la disolución sea completa. Se filtra en un frasco volumétrico de 250 ml y se lavan el papel y la sílice separada completamente con agua caliente. Se deja que la solución se enfríe y luego se diluye con agua hasta completar 250 ml. 9.4.6 Se transfiere una alicuota de 50,0 ml (véase la Nota 30) de la solución de la muestra a un vaso de 250 ml y se adicionan 5,0 ml de la solución de molibdato de amonio y 0,1 g de ácido ascórbico en polvo. Se mezcla el contenido del vaso por agitación hasta que se haya disuelto el ácido ascórbico por completo. Se calienta la solución hasta que hierva vigorosamente y luego se hierve sin tapa durante 1,5 min ±  0,5 min. Se enfría hasta temperatura ambiente y se transfiere a un frasco volumétrico de 50 ml. Se lava el vaso con una pequeña cantidad de agua y se agrega el agua de lavado al vaso. Se diluye con agua hasta completar 50 ml. Nota 30. El rango del ensayo puede extenderse tomando una alicuota más pequeña que la solución de la muestra. En dichos casos, la disminución del volumen de la alicuota se realiza por la solución en blanco (véase el numeral 9.4.5) para mantener la adecuada acidez de la solución final. Esto quiere decir que se toma una alícuota de 25 ml de la solución de la muestra (en lugar de los 50 ml usuales), se agregan 25 ml de alícuota de la solución en blanco antes de proceder con el ensayo y con este valor se corrigen los resultados obtenidos en el ensayo.

9.4.7 Se mide la absorbancia de la solución tomando como referencia la del agua a 725,0 nm. 9.4.8 Se trabaja sobre una alicuota de 50,0 ml de la solución blanca preparada de acuerdo con el numeral 9.4.2 , de la misma manera como fue usada en el numeral 9.4.6 para la solución de la muestra. Se mide la absorbancia de acuerdo con el numeral 9.4.7 y se sustrae esta valor de absorbancia de aquel obtenido de la solución de la muestra en el numeral 9.4.6, con el fin de obtener la absorbancia neta para la solución de la muestra. 9.4.9 Empleando el valor de la absorbancia neta encontrado en el numeral 9.4.8 se registra el porcentaje de P2O5 en la muestra de cemento, indicado por la curva de calibración. Se registra el porcentaje de P 2O5 con aproximación de 0,01 %. 10.

DETERMINACIÓN DEL DIÓXIDO DE TITANIO (TiO2)

10.1

RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO

En este método de ensayo el dióxido de titanio (TiO 2) en el cemento Pórtland se determina colorimétricamente usando el reactivo de Tiron. Bajo condiciones del ensayo, el hierro es el único compuesto del cemento Pórtland que causa una mínima interferencia equivalente al 0,01 % por cada 1 % de Fe 2O3 presente en la muestra.

10.2

APARATOS

10.2.1 Espectrofotómetro (véase la Nota 31). 10.2.1.1 El instrumento debe estar equipado para medir la absorbancia de las soluciones a una longitud de onda espectral de 410 nm. 10.2.1.2 Las mediciones de longitud de onda deben tener una repetibilidad de ±  1 nm o menos. 25

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 184 (Tercera actualización)

10.2.1.3 En el intervalo de absorbancia entre 0,1 y 1,0 las mediciones de absorbancia deben tener una repetibilidad de ± 1 % o menos. 10.2.1.4 Para establecer si el espectrofotómetro permite alcanzar un grado satisfactorio de exactitud, se calibra éste de acuerdo con el numeral 3.3.2, empleando el procedimiento establecido en los numerales 10.4.1 a 10.4.6 de este método de ensayo. Nota 31. La medición del desempeño del espectrofotómetro, se realiza de acuerdo con la norma ASTM E 275.

10.3

REACTIVOS

10.3.1 Solución reguladora (pH 4.7) Se prepara con 68 g de NaC 2H3O2 . 3H2O más 380 ml de agua y 100 ml de CH 3COOH 5,0 N.

10.3.2 Sal disódica del ácido etílendiamino tetraacético (EDTA 0,2 M) Se disuelven 37,5 g de EDTA en 350 ml de agua tibia y se filtra. Se adicionan 0,25 g de FeCI 3 .6H2O y se diluye hasta 500 ml.

10.3.3 Ácido clorhídrico (1:6) 10.3.4 Solución estándar de ácido clorhídrico (6,5 N) Se diluyen 540 ml de HCI concentrado con agua, hasta completar 1l.

10.3.5 Hidróxido de amonio (NH4OH), (1:1) 10.3.6 Pírosulfato de potasio (K2S2O7) 10.3.7 Dióxido de titanio, solución de reserva A Se funden lentamente en un crisol de platino sobre una llama muy pequeña , 0,0314 g de la muestra del NBS SRM 1546 (TiO 2 = 99,74 %) o sus sustitutos con aproximadamente 2 g ó 3 g de K2S2O7. Se deja que se enfríe y se coloca el crisol en un vaso que contiene 125 ml de H2SO4 (1:1). Se calienta y se agita hasta que el fundido esté completamente disuelto. Se enfría, se transfiere a un frasco volumétrico de 250 ml y se diluye la solución hasta la marca del volumen. 10.3.7.1 Solución estándar diluida (B), dióxido de titanio, (1 ml = 0,0125 mg de TiO 2). Se extraen 50 ml de la solución de reserva de TiO 2  mediante una pipeta, se llevan a un frasco volumétrico de 500 ml y se diluye hasta la marca del volumen del frasco. Un mililitro de esta solución es igual a 0,0125 mg de TiO 2  el cual es equivalente a 0,05 % de TiO 2  cuando se emplee de acuerdo con los numerales 10.4.4 a 10.4.6.

10.3.8 Ácido sulfúrico (1:1) 10.3.9 Reactivo de Tiron Sal disodica del 3,5 disulfonato - 1,2 - didróxi benceno.

26

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 10.4

NTC 184 (Tercera actualización)

PROCEDIMIENTO

10.4.1 Se prepara una serie de soluciones de TiO 2 para cubrir el intervalo de valores de TiO 2 entre 0 % y el 1,0 %; cada solución se prepara en un frasco volumétrico de 50 ml. Nota 32. Un mililitro de la solución estándar diluída B de TiO2 en 50 ml (véase el numeral 10.3.7.1) es equivalente a 0,05 % de TiO2 para una muestra de cemento de 0,2500 g. Alicuotas de 0 ml, 0,5 ml ,10 ml, 15 ml y 20 ml de la solución estándar diluida de TiO2 son equivalentes a los contenidos en la muestra de 0 %, 0,25 %, 0,50 %, 0,75 % y 1,0 %. Se diluye con agua cada una hasta completar 25 ml.

10.4.2 Se desarrolla el color de acuerdo con el numeral 10.4.4, a partir de la segunda frase. Se mide la absorbancia de acuerdo con el numeral 10.4.5. 10.4.3 Se presentan en una gráfica los valores obtenidos, colocando en la ordenada la absorbancia y las correspondientes concentraciones de TiO 2 en la abscisa. Se traza una curva suave uniendo los puntos. Nota 33. La gráfica de la curva de calibración se puede dibujar en un papel cuadriculado con 10 x 10 divisiones cada una de 1 cm. Una división en la escala equivalente a 0,002 de absorbancia y 0,002 % de TiO2. Para cada espectrofotómetro empleado, se grafica una curva de calibración por separado.

10.4.4 Se transfieren 25,0 ml de una alicuota de la solución de la muestra preparada en el numeral 9.4.5 dentro de un frasco volumétrico de 50 ml (véase la Nota 34). Se adicionan 5 ml de reactivo de Tiron y 5 ml de EDTA, se mezclan y luego se adiciona NH 4OH (1:1) gota a gota, mezclando completamente después de cada gota, hasta que el color cambie de amarillo a verde, azul o rojo rubí. Luego se torna nuevamente el color amarillo agregando HCI (1:6) gota a gota y se mezcla después de cada gota. Se adicionan 5 ml de la solución reguladora, se diluye hasta completar la marca del volumen y se mezcla. 10.4.5 Se mide la absorbancia de la solución tomando como referencia el agua a 410 nm. Nota 34. El intervalo del ensayo puede extenderse seleccionando una alicuota menor y los resultados del ensayo se calculan con este valor.

10.4.6 Empleando el valor de absorbancia determinado en el numeral 10.4.5, se registra el porcentaje de TiO 2 en la muestra de cemento, como lo indica la curva de calibración, con una aproximación de 0,01 %. Se corrige por el hierro presente en la muestra, para obtener el valor verdadero de TiO 2 como sigue, y se informa el porcentaje de TiO 2  con una aproximación de 0,01 %. TiO2 verdadero = % TiO2 medido - (0,01 X % Fe2O3)

11.

DETERMINACIÓN DEL ÓXIDO DE ZINC (ZnO)

11.1 Se puede utilizar cualquier método de ensayo que cumpla con los requisitos indicados en el numeral 3.3 y la Tabla 1.

27

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 12.

NTC 184 (Tercera actualización)

DETERMINACIÓN DEL ÓXIDO DE ALUMINIO (AI2O3)

Nota 35. En esté método de referencia el Al 2O3 se calcula a partir del grupo de hidróxido de amonio mediante la diferencia con la suma de los componentes (Fe 2O5, TiO2 y P2O5) determinados por separado, que generalmente están presentes en cantidades considerables en el precipitado de hidróxido de amonio. La mayoría de los métodos instrumentales para el análisis del Al2O3  lo informan individualmente si están estandarizados y calibrados adecuadamente.

12.1

CÁLCULOS

12.1.1 El porcentaje de óxido de aluminio (Al 2O3) se calcula restando la suma de los porcentajes de Fe 2O3, TiO2 y P2O5 del porcentaje del grupo de hidróxido de amonio. Todas las determinaciones se deben realizar por medio de métodos de verificación (véase el numeral 3.1) establecidos en esta norma. Todos los porcentajes se deben calcular con una aproximación de 0,01 %. El porcentaje de óxido de aluminio se informa con una aproximación de 0,1 %. Cuando se realicen análisis que no son de verificación, los porcentajes de Fe 2O3, TiO2 y P2O5 se pueden determinar por cualquier procedimiento calificado. 13.

DETERMINACIÓN DEL ÓXIDO DE CALCIO (CaO)

13.1

RESUMEN DEL MÉTODO

13.1.1 En este método, el manganeso se separa del filtrado después de determinar el dióxido de silicio (SiO2) y el grupo de hidróxido de amonio. El calcio se precipita como oxalato. Después del filtrado, el oxalato es disuelto nuevamente y se titula con permanganato de potasio (KMnO4). Nota 36. Para ensayos de aceptación o rechazo o cuando se requieran determinaciones precisas, se realiza la separación del manganeso de acuerdo con el numeral 13.3.2. Para determinaciones menos precisas, y cuando se estima que cantidades insignificantes de óxidos de manganeso están presentes, puede omitirse la separación del manganeso.

13.1.2 El estroncio, usualmente presente en el cemento Pórtland como un componente minoritario, se precipita con calcio como oxalato y es subsecuentemente titulado y calculado como CaO. Si el contenido de SrO es conocido y se desea la corrección de CaO por el SrO, por ejemplo para propósitos investigativos o para comparación de resultados con valores certificados de SRM, el valor de CaO obtenido por este método puede corregirse por SrO. En la determinación de la conformidad de un cemento con un requisito establecido, no se puede hacer la corrección del CaO por SrO. 13.2

REACTIVOS

13.2.1 Solución de oxalato de amonio (50 g/l) 13.2.2 Solución estándar de permanganato de potasio (KMnO4), (0,18 N) Se prepara una solución de KMnO 4 , que contiene 5,69 g/l. Se deja reposar esta solución a temperatura ambiente por lo menos durante una semana, o hervir y enfriar a temperatura ambiente. Se retira la solución clara sin producir disturbios en el sedimento del fondo de la botella; luego se filtra la solución retirada a través de una capa de lana de vidrio en un embudo o a través de un filtro adecuado con incrustaciones de vidrio. No se debe filtrar a través de 28

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 184 (Tercera actualización)

materiales que contengan materia orgánica. Se guarda en una botella oscura, preferiblemente una que haya sido pintada de negro en su exterior. Se compara la solución contra 0,7000 g a 0,8000 g de una solución estándar primaria de oxalato de sodio, de acuerdo con las instrucciones suministradas con el oxalato de sodio y se registra la temperatura a la cual se realizo la valoración (véase la Nota 37). 13.2.2.1 Se calcula el CaO equivalente de la solución como sigue: 1 ml de una solución 1 N de KMnO4 es equivalente a 0,06701 g de oxalato de sodio puro.

 Normalidad  de KMnO4

=

( Peso del  oxalato

de  sodio x  fracción de  su  pureza )

ml  de la  solución de  KMnO4  x 0,06701

1 ml de una solución 1 N de KMnO4 es equivalente a 0,02804 g de CaO.  F 

=

normalidad  de la  solución KMnO4  x 0,02804 x 100 0,5

Donde: F=

CaO  equivalente de la solución de KMnO 4 en % del CaO/ml basados en una

muestra de 0,5 g de cemento.

Nota 37. Debido a la inestabilidad de la solución de KMnO4  es recomendable que ésta sea valorada al menos bimensualmente.

13.3

PROCEDIMIENTO

13.3.1 Se acidifican los filtrados combinados obtenidos en las precipitaciones del grupo hidróxido de amonio (véase el numeral 7.2.2). Se neutraliza con HCI en presencia del indicador rojo de metilo y se añaden 6 gotas en exceso de ácido. 13.3.2 Separación del manganeso Se evapora la solución anterior hasta un volumen de aproximadamente 100 ml. A la solución caliente se añaden 40 ml de agua de bromo saturada e inmediatamente se añade NH 4OH hasta que la solución sea completamente alcalina. La adición de 10 ml de NH 4OH generalmente es suficiente. Para evitar la ebullición brusca y la precipitación de los óxidos de manganeso hidratados, se puede colocar en el fondo del vaso de precipitados un pedazo de papel de filtro de aproximadamente 1 cm 2 de área, sosteniéndolo con el extremo plano de una varilla de vidrio. Se hierve la solución durante 5 min o más, asegurándose que la solución sea alcalina en todo momento. Se deja sedimentar el precipitado, se filtra usando papel de filtro de textura media y se lava con agua caliente. Si el precipitado no aparece inmediatamente, se deja en reposo durante 1 h antes de la filtración. Se descarta el dióxido de manganeso que haya podido precipitarse. Se acidifica el filtrado con HCI usando papel tornasol como indicador y se hierve hasta liberar todo el bromo (véase la Nota 38).

29

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 184 (Tercera actualización)

13.3.3 Se añaden 5 ml de HCI, se diluye hasta completar 200 ml y se agregan unas gotas del indicador rojo de metilo y 30 ml de la solución de oxalato de amonio caliente (50 g/l) (véase la Nota 39). Se calienta la solución a una temperatura entre 70 °C y 80 °C, se añade NH 4OH (1:1) gota a gota, con agitación constante hasta que el color cambie de rojo a amarillo (véase la Nota 40). Se deja reposar la solución sin calentamiento adicional durante 60 min ±  5 min agitando ocasionalmente durante los primeros 30 min.

13.3.4  Se filtra usando un papel de tipo retentivo y se lava entre 8 y 10 veces con agua caliente, la cantidad total de agua usada en el lavado del vaso no puede exceder 75 ml. Durante este lavado, el agua del frasco de lavado debe dirigirse alrededor del interior del papel de filtro para lavar el precipitado hacia abajo, luego se dirige un chorro suave de agua hacia el centro del papel con el fin de agitar y lavar completamente el precipitado. Se acidifica el filtrado con HCI y se reserva para la determinación del MgO. 13.3.5 Se coloca el vaso en el cual se realizó la precipitación debajo del embudo, se perfora la punta del papel de filtro con la varilla de vidrio, se coloca la varilla dentro del vaso, y se lava el precipitado dentro del vaso usando un chorro de agua caliente. Se añaden 10 gotas de H 2SO4 (1:1) alrededor del borde superior del papel de filtro. Se lava el papel de filtro cinco veces más con agua caliente. Se diluye hasta 200 ml, y se agregan 10 ml de H 2SO4 (1:1). Se calienta la solución a una temperatura cercana a la ebullición, y se valora inmediatamente con una solución 0,18 N de KMnO 4 (véase la Nota 41). Se continúa la valoración lentamente hasta que persista el color rosado por lo menos durante 10 s. Se adiciona el papel de filtro que contuvo el precipitado original y se macera. Si el color rosado desaparece, se continúa la valoración hasta que otra vez persista por lo menos durante 10 s. Notas: 38)

El papel almidonado de yoduro de potasio puede usarse para indicar la volatilización total del bromo de exceso. Se expone una tira del papel húmedo al vapor de la solución hirviendo. El papel permanece incoloro. Si se vuelve azul, el bromo todavía está presente.

39)

Si la solución de oxalato de amonio no está perfectamente clara, se filtra antes de usarla.

40)

Esta neutralización se hace lentamente, de lo contrario el oxalato de calcio precipitado puede tener la tendencia de pasar a través del papel de filtro. Cuando se estén realizando simultáneamente un número de estas determinaciones, la siguiente técnica ayuda a asegurar una neutralización lenta. Se agregan dos o tres gotas de NH4OH al primer vaso mientras se agita, luego 2 ó 3 gotas al segundo, y así sucesivamente, volviendo al primer vaso para agregarle 2 ó 3 gotas más etc. hasta que el color del indicador haya cambiado en cada vaso.

41)

La temperatura de la solución 0,18 N de KMnO4  en el momento de ser usada no puede variar de su temperatura de valoración en más de 5,5 °C. Desviaciones mayores pueden causar errores serios en la determinación del CaO.

13.3.6 Blanco Se hace un ensayo en blanco, siguiendo el mismo procedimiento y usando las mismas cantidades de reactivos (véase la Nota 42) y se registran los mililitros de solución de KMnO 4 requeridos para obtener el punto final. Nota 42. Cuando la cantidad de oxalato de calcio es muy pequeña, su oxidación por KMnO4 es lenta en comenzar,  Antes de la titulación, se adicion a una pequeña cantidad de MnSO4 a la solución para catalizar la reacción.

30

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 13.4

NTC 184 (Tercera actualización)

CÁLCULOS

13.4.1 Se calcula el porcentaje de CaO, con aproximación de 0,1 como sigue: CaO, ( %) = E x (V - B)

Donde: E=

CaO equivalente de la solución de KMnO 4  en % de CaO/ml, basado en una muestra de 0,5 g.

V=

mililitros requeridos de la solución de KMnO 4 por la muestra.

B=

mililitros requeridos de la solución de KMnO 4 por el blanco.

13.4.2 Si se desea, se puede calcular el porcentaje de CaO corregido por SrO, como sigue: CaOC , ( %) = CaOi  ( %) - 0,54 x SrO ( %)

Donde: CaOc =

CaO corregido por el SrO

CaOi =

CaO inicial determinado según el numeral 13.4.1

0,54

=

56,08 103,62

= relación de pesos moleculares

CaO SrO

14.

DETERMINACIÓN DEL OXIDO DE MAGNESIO (MgO)

14.1

RESUMEN DEL MÉTODO

En esté método, el magnesio se precipita como fosfato amónico de magnesio del filtrado después de separar el calcio. El precipitado se calcina y se pesa como pirofosfato de magnesio (Mg2P2O7). Luego se calcula el óxido de magnesio equivalente.

14.2

REACTIVOS

Fosfato dibásico de amonio (100 g/l) (NH 4)2 HPO4

14.3

PROCEDIMIENTO

14.3.1 Se acidifica el filtrado guardado en la determinación del óxido de calcio (véase el numeral 13.3.4) con HCI y se evapora por ebullición aproximadamente hasta 250 ml. Se enfría la solución a temperatura ambiente y se añaden aproximadamente 10 ml de fosfato dibásico de amonio (100 g/l) y 30 ml de NH 4OH. Se agita vigorosamente mientras se añade el hidróxido de amonio y luego durante 10 min a 15 min adicionales. Se deja reposar la solución por lo menos durante 8 h en una atmósfera fría y se filtra. Se lava el residuo cinco a seis veces con NH 4OH (1:20) y se coloca en un crisol de porcelana o de platino tarado previamente; se carboniza lentamente el papel sin permitir formación de llama y se calcina el precipitado (véase la Nota 43) a 1 100 °C entre 30 min y 45 min. Se determina la masa del residuo como pirofosfato de magnesio (Mg 2P2O7). 31

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Nota 43. Se tiene mucho cuidado durante esta calcinación. Puede ocurrir reducción del precipitado de fosfato si el carbón está en contacto con esté a altas temperaturas. También existe peligro de inclusión del carbón en el precipitado si la calcinación es muy rápida.

14.3.2 Blanco Se hace un ensayo en blanco, siguiendo el mismo procedimiento y usando las mismas cantidades de reactivos, y con este valor se corrigen los resultados obtenidos en el análisis.

14.4

CÁLCULOS

14.4.1 Se calcula el porcentaje de óxido de magnesio (MgO), con una aproximación de 0,1 % como sigue: MgO , ( %) = W x 72,4

Donde: W = Masa de pirofosfato de magnesio (Mg 2P2O7) en gramos. 72,4 = Relación del peso molecular de 2MgO y el pirofosfato de magnesio (Mg 2P2O7) (0,362) dividida entre la masa de la muestra usada (0,5 g) y multiplicada por 100.

15.

DETERMINACIÓN DEL AZUFRE (véase la Nota 44)

15.1

TRIÓXIDO DE AZUFRE (SO3)

15.1.1 Resumen del método El sulfato se precipita de una solución ácida del cemento con cloruro de bario (BaCl 2 ). El precipitado se calcina, se pesa como sulfato de bario (BaSO 4), y se calcula el SO3 equivalente.

15.1.2 Procedimiento 15.1.2.1 A un gramo de muestra se añaden 25 ml de agua fría y, mientras se agita vigorosamente la mezcla, se añaden 5 ml de HCl (véase la Nota 45). Si es necesario, se calienta la solución y se disgrega el material con el extremo aplanado de una varilla de vidrio hasta que la descomposición del cemento sea total (véase la Nota 46). Se diluye la solución hasta completar 50 ml y se digiere durante 15 min a una temperatura ligeramente inferior a la de ebullición. Se filtra a través de un papel de textura media y se lava el residuo completamente con agua caliente. Se diluye el filtrado hasta alcanzar 250 ml y se calienta hasta la ebullición. Se añaden lentamente, gota a gota, 10 ml de BaCl 2 caliente (100 g/l) y se continua la ebullición hasta que el precipitado este bien formado. Se digiere la solución entre 12 h y 24 h a una temperatura ligeramente inferior a la de ebullición (véase la Nota 47). Debe tenerse cuidado de mantener el volumen de la solución entre 225 ml y 260 ml añadiendo agua si es necesario. Se filtra a través de un papel retentivo, se lava completamente el precipitado con agua caliente, se coloca el papel y el contenido en un crisol de platino previamente tarado y se carboniza lentamente consumiendo el papel evitando la formación de llama. Se calcina a una temperatura entre 800 °C y 900 °C se enfría en un desecador y se determina la masa.

32

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Notas: 44)

Cuando se emplee un método instrumental para la determinación del azufre, con el fin de comparar los resultados de los resultados de los métodos de ensayo húmedos clásicos y los instrumentales, se consulta el numeral 4.1.2.

45)

Para la determinación del SO3, se puede usar el filtrado ácido obtenido en la determinación del residuo insoluble (véase el numeral 5.3.1), en lugar de usar una muestra separada.

46)

Puede ignorarse un residuo de color castaño debido a los compuestos de manganeso (véase la Nota 11).

47)

Si se desea una determinación rápida, el tiempo de la digestión puede reducirse a 3 h sin embargo, el cemento puede ser rechazado por no cumplir con los requisitos especificados solamente sobre la base de resultados obtenidos cuando se usen tiempos de digestión entre 12 h y 24 h.

15.1.2.2 Blanco. Se hace un ensayo en blanco, siguiendo el mismo procedimiento y usando las mismas cantidades de reactivos; con este valor se corrigen los resultados obtenidos en el análisis.

15.1.3 Cálculos Se calcula el porcentaje de trióxido de azufre, con una aproximación de 0,01 % como sigue: SO3 ,( %) = W x 34,3

Donde: W=

Masa del precipitado de sulfato de bario (BaSO 4) en gramos corregido con el blanco.

34,3 = Relación del peso molecular del trióxido de azufre (SO 3) y el sulfato de bario (BaSO4) (0,343) multiplicada por 100.

15.2

SULFURO

15.2.1 Resumen del método de ensayo En esté método de ensayo, el sulfuro se determina a partir de su evolución como sulfuro de hidrógeno (H2S) de una solución ácida del cemento en una solución de sulfato de zinc amoniacal (ZnSO4) o cloruro de cadmio (CdCl 2). El sulfuro es luego valorado contra una solución estándar de yodato de potasio (KlO 3). Se asume que están ausentes sulfitos, tiosulfatos y otros compuestos intermedios entre sulfuros y sulfatos. Si dichos compuestos están presentes, pueden causar un error en la determinación.

15.2.2 Aparatos 15.2.2.1 Frasco generador de gas. Se conecta un frasco seco generador de gas de 500 ml, con un embudo de separación de vástago largo y un pequeño bulbo conector, por medio de un tapón de caucho, se inclina el vástago del embudo de tal manera que no interfiera con el bulbo conector, y se ajusta de tal forma que el extremo inferior quede cerca del fondo del frasco y el extremo abierto del embudo se conecta a una fuente de aire comprimido. El bulbo se conecta con un tubo largo de vidrio en forma de L y un tubo recto de vidrio de aproximadamente 200 mm de longitud. Se inserta el tubo recto de vidrio en un vaso de precipitados de forma alargada, de 400 ml. Un balón de destilación de tres cuellos con un tubo de vidrio largo en la abertura del medio, colocado entre la fuente de aire comprimido y el embudo, es una ayuda conveniente en 33

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la regulación del flujo de aire. El caucho empleado en los aparatos debe ser del grado de goma pura, bajo en azufre y se debe limpiar con HCI tibio.

15.2.3 Reactivos 15.2.3.1 Solución amoniacal de cloruro de cadmio. Se disuelven 15 g de cloruro de cadmio (CdCl22H2O) en 150 ml de agua y 350 ml de NH 4OH. Se filtra la solución después de dejarla en reposo mínimo durante 24 h. 15.2.3.2 Solución amoniacal de sulfato de Zinc. Se disuelven 50 g de sulfato de zinc (ZnSO 4 7H2O) en 150 ml de agua y 350 ml de NH 4OH. Se filtra la solución después de haberla dejado en reposo mínimo 24 h. 15.2.3.3 Solución estándar de yodato de potasio (0,03 N). Se prepara una solución de iodato de potasio (KlO 3) y ioduro de potasio de la siguiente manera: se seca el iodato de potasio; se pesa 1,0701 g de KIO3  a 180 °C hasta peso constante y 12 g de KI; se disuelven y diluyen hasta 1 l en un frasco volumétrico. Dado que esta es una solución estándar primaria, no requiere valoración posterior (véase la Nota 48). Un mililitro de esta solución es equivalente a 0,0004809 g de azufre. Nota 48. La solución es muy estable, pero puede que no mantenga su concentración indefinidamente. Cuando una de estas soluciones tiene más de un año de preparada, se descarta o se verifica su concentración por valoración.

15.2.3.4 Solución de cloruro estañoso (SnCl 2 2H2O). Se agregan 7 ml de HCl (1:1) en un vaso pequeño con 10 g de cloruro estañoso (SnCl 2 2H2O); se calienta lenta y suavemente la mezcla hasta que se disuelva la sal. Se enfría la solución y se agregan 95 ml de agua. Esta solución puede prepararse cuando se necesite, debido a que la sal tiende a hidrolizarse. 15.2.3.5 Solución de almidón. A una suspensión fría de 1 g de almidón soluble en 5 ml de agua se agregan 100 ml de agua hirviendo y se enfría. Luego se agrega una solución fría de 1 g, de hidróxido de sodio (NaOH) en 10 ml de agua, y 3 g de ioduro de potasio (Kl) y se mezclan completamente.

15.2.4 Procedimiento 15.2.4.1 Se colocan 15 ml de solución amoniacal de ZnSO 4 ó CdCl 2 (véase la Nota 49) y 285 ml de agua en un vaso. Se colocan 5 g de la muestra (véase la Nota 50) y 10 ml de agua en un frasco volumétrico y se agita el frasco con cuidado para mojar y dispersar el cemento completamente. Este paso y la adición de SnCl 2 se debe realizar rápidamente para prevenir el fraguado del cemento. Se conecta el frasco con el embudo y el bulbo. Se agregan 25 ml de la solución de SnCl 2  a través del embudo se agita el frasco. Se agregan 100 ml de ácido clohídrico (1:3) a través del embudo y se agita el frasco. Durante la agitación se mantiene el embudo cerrado y el tubo de conducción en la solución amoniacal de ZnSO 4  o CdCl2. Se conecta el embudo con la fuente de aire comprimido; se abre el embudo, se inicia un pequeño flujo de aire, se calientan el frasco y su contenido lentamente hasta ebullición. Se continúa con la ebullición con cuidado durante 5 min o 6 min. Se suspende el calentamiento y se continúa con el paso del aire durante 3 min o 4 mín. Se desconecta el tubo de conducción y se deja en la solución para que sirva para mezclar. Se enfría la solución hasta una temperatura entre 20 °C y 30 °C (véase la Nota 51). Se agregan 2 ml de la solución de almidón y 40 ml de HCI (1:1) y se valora inmediatamente con la solución de KIO 3 0,03 N hasta que se obtenga un color azul constante (véase la Nota 52). 34

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Notas: 49)

En general, se prefiere la solución de ZnSO4 a la CdCI2, debido a que el ZnSO4 es más soluble en NH2OH que el CdCI2. La solución de CdCI2 puede usarse cuando exista la duda de que se tengan trazas de sulfuro, debido a que el sulfuro de cadmio amarillo (CdS) facilita la detección de la traza.

50)

Si el contenido de sulfuro es mayor del 0,20 % ó 0,25 %, se usa una muestra más pequeña de manera que la valoración con la solución de KIO3 no sea mayor de 25 ml.

51)

El enfriamiento es importante debido a que el punto final es difícil de apreciar en una solución tibia.

52)

Si el contenido de sulfuro es apreciable pero no se conoce con aproximación anteriormente, el resultado puede ser bajo debido a la pérdida de H 2S durante una valoración lenta. En dicho caso, la determinación se repite realizando la valoración más rápido.

15.2.4.2 Se realiza una determinación en blanco, siguiendo el mismo procedimiento y empleando las mismas cantidades de reactivos. Se registra el volumen de la solución de KIO 3 necesario para establecer el punto final, como se describe en el numeral 15.2.4.1.

15.2.5 Cálculos Se calcula el porcentaje de azufre como sulfuro (véase el numeral 15.2.1) como sigue: Sulfuro % = E x (V - B) x 20

Donde: E =

Sulfuro equivalente de la solución de KIO 3 g/ml

V=

mililitros de la solución de KIO 3 requeridos por la muestra.

B=

mililitros de solución de KIO3 requeridos por el blanco.

20 =

100 dividido por la masa empleada (5 g).

16.

DETERMINACIÓN DE LAS PERDIDAS POR IGNICIÓN

16.1

CEMENTO PÓRTLAND

16.1.1 Resumen del método En esté método, el cemento se calcina en un horno mufla a una temperatura controlada. Se asume que la pérdida representa la humedad total y el dióxido de carbono en el cemento. Este procedimiento no es confiable para la determinación de la pérdida por ignición de cemento adicionado con escoria de alto horno ni cemento siderúrgico. El método confiable para dichos cementos se describe en los numerales 16.2.1 a 16.2.3.

16.1.2 Procedimiento Se pesa 1 g de muestra en un crisol de platino previamente tarado. Se tapa y se calcina el crisol y su contenido hasta peso constante en un horno mufla a una temperatura de 950 °C ± 50 °C se deja un mínimo de 15 min para el primer período de calentamiento y por lo menos 5 min para los siguientes períodos. 35

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16.1.3 Cálculos Se calcula el porcentaje de pérdidas por calcinación, con aproximación de 0,1 %, multiplicando las pérdidas en peso en gramos por 100.

16.2 CEMENTO ADICIONADO CON ADICIÓN DE ESCORIA DE ALTO HORNO Y CEMENTO SIDERÚRGICO 16.2.1 Resumen del método de ensayo Como se desea que la pérdida por calcinación informe la humedad y dióxido de carbono, este método proporciona una corrección por la ganancia en peso debido a la oxidación de los sulfuros usualmente presentes en cemento de escoria mediante la determinación del incremento del contenido de SO 3 durante la calcinación. Se presenta un método opcional para realizar una corrección basada en la disminución del azufre como sulfuro durante la calcinación en los numerales 23.1.1 a 23.1.3.1.

16.2.2 Procedimiento 16.2.2.1 Se pesa 1 g de muestra en un crisol de platino previamente tarado y se calcina en un horno mufla a una temperatura de 950 °C ± 50 °C durante 15 min. Se enfría a temperatura ambiente en un desecador y se pesa. Sin realizar la verificación para peso constante, se transfiere cuidadosamente el material calcinado a un vaso de precipitado de 400 ml. Se deshacen los grumos, si existen, en el cemento calcinado con el extremo plano de una varilla de vidrio. 16.2.2.2 Se determina el contenido de SO 3  por el método establecido en los numerales 15.1.1.1 hasta 15.1.3.1 de esta norma (véase la Nota 53). Se determina también el contenido de SO3  de una porción del mismo cemento que no ha sido calcinado empleando el mismo procedimiento. Nota 53. Se calienta primero una pequeña cantidad de ácido usado para la disolución de la muestra en el crisol de platino para disolver cualquier material adherido.

16.2.3 Cálculos Se calcula el porcentaje de pérdidas de masa que ocurrió durante la ignición y se adiciona 0,8 veces la diferencia entre los porcentajes de SO 3 en la muestra calcinada y el cemento original (véase la Nota 54). Se informa el porcentaje corregido como las pérdidas por calcinación. Nota 54. Si se logra una ganancia en peso durante la calcinación, se resta la ganancia en porcentaje de la corrección por SO3.

17.

DETERMINACIÓN DE LOS ÓXIDOS DE SODIO (Na2O) Y DE POTASIO (K2O)

17.1

ÁLCALIS TOTALES

17.1.1 Resumen del método de ensayo Esté método establece la determinación de los óxidos de sodio (Na 2O) y potasio (K2O) por fotometría de llama o absorción atómica. 36

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Nota 55. Este método es adecuado para cementos hidráulicos que se descomponen completamente por ácido clorhídrico. No se emplea para la determinación de álcalis totales en cementos hidráulicos que contienen grandes cantidades de material insoluble en ácido por ejemplo, cementos puzolánicos. Este método se puede usar para la determinación de los álcalis solubles en ácido para dichos cementos. Se encuentra en preparación un método alternativo para dichos cementos.

17.1.2 Aparatos 17.1.2.1 Instrumentos. Puede usarse cualquier fotómetro de llama o unidad de absorción atómica si puede demostrarse que el grado requerido de exactitud y precisión está conforme con lo establecido en el numeral 17.1.3. Notas: 56)

Después que dicha precisión sea establecida para un instrumento específico, no se requieren ensayos posteriores para demostrar precisión de instrumentos, excepto cuando se demuestre que el instrumento produce resultados dentro del grado de precisión prescrito mediante una serie de ensayos empleando las muestras estándar establecidas.

57)

En los ensayos normales de laboratorio, se recomienda que la precisión del instrumento sea verificada rutinariamente por el uso ya sea de un cemento del NIST o un cemento de contenido de álcalis conocido.

17.1.2.2 El instrumento debe consistir por lo menos de un atomizador y un quemador de dispositivos adecuados, reguladores de presión y manómetros para combustible y gas oxidante; de un sistema óptico capaz de prevenir la interferencia excesiva de longitudes de ondas de luz distintas a las que se están midiendo y un dispositivo indicador fotosensitivo.

17.1.3 Calificación inicial de los instrumentos Se califica el instrumento de acuerdo con el numeral 3.3.2.2, para establecer que este proporciona el grado deseado de precisión y exactitud.

17.1.4 Reactivos y materiales 17.1.4.1 Recipientes de laboratorio. Todos los recipientes de vidrio deben estar fabricados de vidrio borosilicato y los recipientes de polietileno deben estar de acuerdo con los requisitos indicados en el numeral 4.2.3. 17.1.4.2 Carbonato de calcio. El carbonato de calcio (CaCO 3) empleado en la preparación de la solución de cloruro de calcio de reserva (véase el numeral 17.1.5.1) debe contener máximo 0,020 % de álcalis totales como sulfatos. Nota 58. Los materiales vendidos como estándar primarios o del grado ACS “bajo álcali” normalmente cumplen con este requisito. Sin embargo, el comprador se asegura por sí mismo que el material actualmente empleado está conforme con este requisito.

17.1.4.3 Cloruro de potasio (KCI) 17.1.4.4 Cloruro de sodio (NaCI) 17.1.4.5 Se pueden emplear soluciones comercialmente disponibles, en lugar de las establecidas en el numeral 17.1.5. 37

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17.1.5 Preparación de las soluciones 17.1.5.1 Solución de cloruro de calcio de reserva. Se agregan 300 ml de agua, 112,5 g de CaCO3 en un vaso precipitado de 1500 ml. Mientras se agita, lentamente se agregan 500 ml de HCI. Se enfría la solución a la temperatura ambiente, se filtra dentro de un frasco volumétrico de 1 l, se diluye hasta alcanzar 1 l, y se mezcla completamente. Esta solución contiene el equivalente a 63 000 mg/l (6,30 %) de CaO. 17.1.5.2 Solución de cloruro de sodio-potasio de reserva. Se disuelven en agua 1,8858 g de cloruro de sodio (NaCI) y 1,583 g de cloruro de potasio (KCI) (ambos secados entre 105 °C y 110 °C durante varias horas antes de pesarlos). Se diluye hasta 1l en un matraz volumétrico y se mezcla completamente. Esta solución contiene el equivalente a 1000 mg/l (0,10 %) de cada uno de los óxidos Na 2O y de K2O. Se pueden usar las soluciones separadas de Na 2O y K2O, si se están empleando las mismas concentraciones en las soluciones para la calibración del instrumento, de acuerdo con el numeral 17.1.3. 17.1.5.3 Soluciones estándar. Se preparan las soluciones estándar establecidas para el instrumento y el método usado. Se mide el volumen requerido de las soluciones de reserva NaCI-KCI con pipetas o buretas calibradas. Las soluciones de reserva de cloruro de calcio, si son necesarias, pueden medirse en probetas adecuadas. Si el instrumento que se está empleando requiere de una solución estándar interna, se mide esta solución empleando una pipeta o una bureta. Se coloca cada solución en un frasco volumétrico, se diluye hasta el volumen indicado y se mezcla completamente. 17.1.5.4 Si se requieren más soluciones diluidas por el método utilizado, se extrae la alicuota requerida empleando una pipeta y se coloca en un frasco volumétrico de tamaño adecuado. Se adiciona, si fuera necesario, la cantidad de solución estándar interna, se diluye hasta la marca indicada y se mezcla completamente.

17.1.6 Calibración de los aparatos Nota 59. En esté método no se tiene la intención de describir en detalle el procedimiento para poner en operación el instrumento, debido a que esto varia considerablemente con instrumentos diferentes. Las instrucciones del fabricante se consultan cuando se tengan técnicas especiales o precauciones durante la operación, mantenimiento o limpieza de los aparatos.

17.1.6.1 Se pone en marcha el instrumento permitiendo que este se caliente de acuerdo con las instrucciones del fabricante (se requiere un mínimo de 30 min en la mayoría de los instrumentos). Se ajustan las presiones del combustible y del gas oxidante de la manera que lo requiera el instrumento empleado. Se enciende y se ajusta el quemador para lograr su operación óptima. Se realiza cualquier otro ajuste que pueda ser necesario para establecer las condiciones correctas de operación del instrumento.

17.1.7 Procedimiento 17.1.7.1 Solución del cemento. Se prepara la solución del cemento de acuerdo con el procedimiento especificado por el fabricante del instrumento. Si no esta especificado ningún procedimiento, o si se desea, se procede de acuerdo con el numeral 17.1.7.1.1 ó 17.1.7.1.2 (véase la Nota 60).

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Nota 60. La presencia del SiO2 en la solución afecta la precisión de algunos fotómetros de llama. En los casos, cuando un instrumento falle al proporcionar resultados dentro del grado prescrito de precisión establecidos en los numerales 3.3.2.1 a 3.3.3. se realizan ensayos en soluciones de las cuales se ha removido el SiO2. Para esta remoción, se procede de acuerdo con el numeral 17.1.7.1.2.

17.1.7.1.1 Se colocan 1,000g ± 0,001 g de cemento en un frasco volumétrico de 150 ml y se dispersan con 20 ml de agua mediante un movimiento oscilatorio. Mientras esté oscilado, se adicionan 5 ml de HCI en una sola operación. Se diluye con agua inmediatamente hasta completar 50 ml. Se deshace cualquier grumo de cemento que no se haya dispersado con el extremo plano de una varilla de vidrio. Se digiere en un baño de vapor o sobre una placa de calentamiento durante 15 min, luego se filtra a través de un papel de filtro de textura media dentro de un frasco volumétrico de 100 ml. Se lavan el frasco de 150 ml y el papel de filtro completamente con agua caliente. Se deja enfriar el contenido del frasco de 100 ml a la temperatura ambiente, se diluye hasta 100 ml y se mezcla la solución completamente. Se continúa el ensayo de acuerdo con el numeral 17.1.7.2. 17.1.7.1.2 Se colocan 1,000 g ± 0,001 g de cemento en un crisol de platino y se dispersan con 10 ml de agua mediante un movimiento oscilatorio. Mientras este todavía oscilando, se agregan 5,0 ml de HCI en una sola operación. Se deshace cualquier grumo de cemento con el extremo plano de una varilla de vidrio y se evapora hasta sequedad en un baño de vapor. Se debe asegurar que la apariencia gelatinosa no resulta notoria. Se adiciona al residuo 2,5 ml de HCI y aproximadamente 20 ml de agua. Se digiere en un baño de vapor o una placa de calentamiento entre 5 min y 10 min luego se filtra a través de un papel de textura media de 9 cm de diámetro dentro de un frasco volumétrico de 100 ml. Se lava completamente con pequeñas cantidades de agua caliente hasta que el volumen de la solución esté entre 80 ml y 95 ml. Se enfría a la temperatura ambiente, se diluye hasta la marca indicada y se mezcla completamente. Cuando se ha demostrado que es necesaria la remoción de SiO 2  para obtener la exactitud requerida descrita en los numerales 3.2.2.1 a 3.3.3 para un fotómetro de llama específico, el SiO2, se debe remover siempre que se hagan los análisis que son empleados como base para el rechazo de un cemento por el incumplimiento de los requisitos especificados. Cuando no se está evaluando la conformidad con los requisitos especificados, los análisis se pueden realizar por dichos instrumentos sin la remoción de SiO 2  si se ha probado que las diferencias con valores certificados, obtenidos por los ensayos establecidos en los numerales 3.3.2.1 a 3.3.3, no son mayores que el doble de los límites indicados. 17.1.7.2 Si el método que se esta usando requiere más soluciones diluidas, una solución estándar interna o ambas, se preparan las mismas diluciones que sean necesarias de acuerdo con el numeral 17.1.5.4. Para efectos de calibración del instrumento, las soluciones estándar y las de la muestra que van a ser analizadas, deben prepararse de la misma forma y dilución que las soluciones de los cementos estándar analizados para la calificación del instrumento. 17.1.7.3 Procedimiento para determinar el Na 2O (véase la Nota 61). Se calienta y se ajusta el instrumento para la determinación del Na 2O de la manera establecida en el numeral 17.1.6.1. Inmediatamente después del ajuste y sin cambiar ninguna fijación instrumental, se atomiza la solución de cemento y se observa la escala de lectura (véase la Nota 61). Se seleccionan las soluciones estandarizadas, las cuales incluyen en su intervalo el contenido de Na 2O en la solución de cementos y se observan sus lecturas. Sus valores deben coincidir con los valores establecidos previamente durante la calibración de los aparatos. Si no es así, se recalibran los aparatos para dicho compuesto. Finalmente, se alterna el uso de la solución desconocida y las soluciones estandarizadas con las concentraciones que están en los extremos del intervalo hasta que las lecturas de la desconocida coincidan dentro de una división en la escala de medida o dentro del 0,01 % por peso para instrumentos con lectura digital y las lecturas para 39

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las estandarizadas coincidan con los valores de calibración. Se registran los promedios de las dos últimas lecturas obtenidas para la solución desconocida. Nota 61. El orden de determinación de Na2O o K2O es opcional. En todos los casos, sin embargo, la determinación se hace inmediatamente después del ajuste de los instrumentos para dicho compuesto particular.

17.1.7.4 Si la lectura excede el máximo de la escala, se transfiere una alicuota de 50 ml de la solución preparada en el numeral 17.1.7.1 a un frasco volumétrico de 100 ml o, si se desea, se prepara una nueva solución usando 0,500 g de cemento y 2,5 ml de HCI (en lugar de 5,0 ml) en la adición inicial de ácido. En el caso de que tenga que removerse la sílice de la muestra de 0,5 g de cemento, se adiciona el material anhidro con 1,25 ml de HCI y aproximadamente 20 ml de agua, luego se digiere, se filtra y se lava. En cualquier caso, se adicionan 5,0 ml de la solución de cloruro de calcio de reserva (véase el numeral 17.1.5.1) antes de diluir con agua hasta la marca. Luego se diluye hasta la marca. Se procede de acuerdo con el numeral 17.1.5.4 si se requieren más soluciones diluidas por el método utilizado. Se determina el contenido de álcalis de esta solución, tal como se describe en el numeral 17.1.7.3 y se multiplica por un factor de 2 el porcentaje de óxidos de álcalis. 17.1.7.5 Procedimiento para determinar el K 2O. Se repite el procedimiento descrito en el numeral 17.1.7.3, excepto que el instrumento debe ajustarse para la determinación de K 2O. Cuando se tengan instrumentos que registren los valores de Na 2O y K2O simultáneamente, se determina el K2O al mismo tiempo que el Na 2O.

17.1.8 Cálculos e informe Con los promedios registrados para Na 2O y K2O en la muestra desconocida, se informa cada óxido con aproximación del 0,01 %.

17.2

ÁLCALIS SOLUBLES EN AGUA

Nota 62. La determinación de los álcalis solubles en agua no se considera como un sustituto para la determinación de los álcalis totales de acuerdo con los numerales 17.1.2.1 a 17.1.8. Más aun, no se debe asumir que en este método todos los álcalis solubles en agua en el cemento son disueltos. Es esencial una estricta conformidad con el procedimiento descrito cuando existe un límite especificado del contenido de álcalis solubles en agua o cuando varios lotes de cemento son comparados sobre la base de álcalis solubles en agua.

17.2.1 Procedimiento 17.2.1.1 Se pesan 25,0 g de la muestra dentro de un Erlenmeyer de 500 ml y se adicionan 250 ml de agua. Se tapa el Erlenmeyer con un tapón de caucho y se agita continuamente durante 10 min a temperatura ambiente. Se filtra por un embudo Büchner que contiene un papel de filtro seco retentivo, dentro de un vaso de filtrado de 500 ml empleando un vacío leve. No se debe lavar. 17.2.1.2 Se transfiere una alicuota de 50 ml (véase la Nota 63) de filtrado en un frasco volumétrico de 100 ml y se acidifica con 0,5 ml de HCI concentrado. Se adicionan 9,0 ml de una solución de CaCI 2  (63 000 mg/l de CaO) de reserva, descrita en el numeral 17.1.5.1 al frasco de 100 ml y se diluye la solución hasta 100 ml. Si el método de ensayo en uso requiere más soluciones diluidas, una solución estándar interna, o ambas, se preparan las mismas soluciones descritas en el numeral 17.1.5.4 cuando se requieran. Se determinan los contenidos 40

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de Na2O y K2O de esta solución de acuerdo con los numerales 17.1.7.3 y 17.1.7.5 y se registran los mg/l (partes por millón) de cada álcali en la solución del frasco de 100 ml. Nota 63. La alicuota del filtrado seleccionado para el análisis esta basada en el contenido esperado de álcalis solubles en agua. Si el nivel esperado ya sea de K2O ó Na2O es mayor del 0,08 % por masa del cemento, o si se desconoce el contenido de álcalis solubles en agua, se usa una alicuota de 50 ml de acuerdo con el numeral 17.2.1.2 para preparar la solución inicial del ensayo. Si cualquiera de los óxidos Na 2O ó K2O es mayor del 0,16 % se colocan 50 ml de la alícuota de la solución del numeral 17.2.1.2 en un frasco volumétrico de 100 ml, se agregan 5 ml de la solución de CaCI2 de reserva y se diluye hasta 100 ml. Cuando el nivel de cualquiera de los óxidos Na 2O ó K2O es menor de 0,08 % se selecciona una alicuota de 100 ml a partir del filtrado original (obtenido en el numeral 17.2.1.1) se adiciona 1 ml de HCI y se evapora en una placa de calentamiento en un vaso de 250 ml hasta 70 ml aproximadamente. Se agregan 8 ml de la solución de CaCI2  de reserva y se transfiere la muestra a un vaso volumétrico de 100 ml, lavando el vaso de 250 ml con una pequeña cantidad de agua destilada. Se enfría la solución a temperatura ambiente y se diluye hasta completar 100 ml.

17.2.2 Cálculos Se calcula el porcentaje de álcalis solubles en agua, expresados como Na 2O con aproximación de 0,01 % de la siguiente manera:  Álcalis totales solubles en agua, como Na 2O = A + E

 A

=

C 

=

 B V   x 10  D V   x 10

 E  = C  x 0 ,658

Donde:  A

=

porcentaje de óxido de sodio soluble en agua (Na 2O)

V

=

mililitros de filtrado original en el frasco de 100 ml

B

=

partes por millón (mg/l) de Na2O en la solución del frasco de 100 ml

C

=

porcentaje de óxido de potasio soluble en agua (K 2O)

D

=

ppm (mg/l) de K2O en el frasco de 100 ml

E

=

porcentaje de Na2O equivalente al K 2O determinado

0,658 =

relación molecular del Na 2O a K2O

41

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18.

DETERMINACIÓN DEL ÓXIDO MANGANICO (Mn2O3)

18.1

RESUMEN DEL MÉTODO

En este procedimiento, el óxido mangánico se determina volumétricamente por titulación con una solución de arsenito de sodio después de la oxidación del manganeso en el cemento con metabismutato de sodio (NaBiO 3).

18.2

REACTIVOS

18.2.1 Solución estándar de arsenito de sodio, (1ml = 0,0003 g Mn2O3) Se disuelven 3 g de carbonato de sodio (Na 2CO3), en 100 ml de agua y luego 0,90 g de trióxido de arsénico (As2O3) calentando la mezcla hasta que la disolución sea completa. Si la solución no es clara o contiene un residuo, se filtra. Se enfría a temperatura ambiente, se transfiere a un frasco volumétrico y se diluye hasta completar 1l. 18.2.1.1 Se disuelven 0,58 g de permanganato de potasio (KMnO 4) en 1 l de agua y se valora con 0,03 g de oxalato de sodio estándar (Na 2C2O4), de acuerdo con las instrucciones entregadas con el oxalato de sodio. Se colocan 30,0 ml de la solución de KMnO 4  en un Erlenmeyer de 250 ml. Se adicionan 60 ml de HNO 3 (1:4) y 10 ml de solución de nitrito de sodio (NaNO 2  50 g/l) en el frasco. Se hierve la solución hasta que se expulse completamente el HNO2. Se enfría la solución, se agrega NaBiO 3  y finalmente se valora con la solución estandarizada de arsenito de sodio, de acuerdo con el numeral 18.3.2. Se calcula el óxido mangánico (Mn 2O3) equivalente en g/ml de la solución de NaAsO 2 como sigue:

 E  =

( A  x 7 ,08) ( B  x C )

Donde: E

=

Mn2O3 equivalente de la solución de NaAsO 2, g/ml

 A

=

gramos de Na2C2O4 empleados

B

=

mililitros de la solución de KMnO 4 requeridos por el Na 2C2O4

C

=

mililitros de la solución de NaAsO 2 requeridos por la solución de 30,0 ml de KMnO4

7,08

=

relación molecular de Mn 2O3  a 5 Na2C2O4 (0,236) multiplicada por 30,0 (mililitros de la solución de KMnO 4).

18.2.2 Metabismutato de sodio (NaBiO 3) 18.2.3 Solución de nitrito de sodio (50 g NaNO 2/ l) 18.3

PROCEDIMIENTO

18.3.1 Se pesan entre 1,0 g y 3,0 g de la muestra (véase la Nota 64) dentro de un vaso de 250 ml y se mezclan con 5 ml a 10 ml de agua y luego con 60 ml a 75 ml de HNO 3 (1:4). Se hierve la mezcla hasta que la disolución sea lo más completa posible. Se adicionan 10 ml de la 42

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solución de NaNO 2  (50g/l) a la solución y se hierve hasta que se expulse completamente el ácido nitroso (véase la Nota 65), teniendo cuidado de no permitir que el volumen de la solución sea tan pequeño que cause la precipitación de SiO 2  gelatinoso. Puede existir algo de SiO 2 separado, el cual puede ignorarse, pero si se tiene todavía un residuo rojo o café, se emplea más solución de Na NO 2  (50g/l) para lograr una descomposición completa y se hierve nuevamente para expulsar el ácido nitroso. Se filtra la solución por un papel de textura media dentro de un Erlenmeyer de 250 ml y se lava el papel de filtro con agua. Notas: 64)

La cantidad de cemento seleccionada para el análisis depende del contenido de manganeso variando desde 1 g para aproximadamente 1 % de Mn2O3 hasta 3g para 0,25 % o menos de Mn2O3.

65)

Cuando se adicionan NaNO2, la expulsión por ebullición del HNO2  es completa. Si cualquier cantidad de HNO2  permanece en la solución, este puede reaccionar con el NaBiO 3  agregado y reducir su valor de oxidación. Si existe cualquier cantidad de manganeso en el cemento, la primera cantidad pequeña de NaBiO3, se torna de color morado.

18.3.2 La solución debe tener un volumen comprendido entre 100 ml y 125 ml. Se enfría a temperatura ambiente. Se adiciona un total de 0,5 g de NaBiO 3  en pequeñas cantidades mientras se agita intermitentemente. Después de finalizada la adición, se agita la solución ocasionalmente durante 5 min y luego se adicionan 50 ml de HNO 3 frío (1:33) el cual ha sido calentado hasta ebullición para expulsarle el ácido nitroso. Se filtra por almohadilla de asbesto quemado en un crisol Gooch o por un filtro de carbón o mediante una placa porosa de vidrio con ayuda de succión. Se lava el residuo cuatro veces con el HNO 3  frío (1:33). Se titula el filtrado inmediatamente con la solución estándar de NaAsO 2. El punto final se alcanza cuando se obtiene el color amarillo libre de pequeñas trazas de café o morado y no cambia con adiciones posteriores de una solución de NaAsO 2. 18.3.3 Blanco Se realiza una determinación en blanco, siguiendo el mismo procedimiento y empleando las mismas cantidades de reactivos y con este valor se corrigen los resultados obtenidos en el análisis.

18.4

CÁLCULOS

Se calcula el porcentaje de Mn 2O3 con aproximación de 0,01 % como sigue:

 Mn2 O3 (% )

=

( E   x S 

V )

x 100

Donde: E 

=

Mn2O3 equivalente de la solución de NaAsO 2, g/ml

V

=

mililitros de la solución de NaAsO 2 requeridos por la muestra corregidas por el blanco

S

=

gramos de la muestra empleados

43

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19.

DETERMINACIÓN DE CLORUROS

19.1

RESUMEN DEL MÉTODO

En este método de ensayo se determina el contenido total de cloruros en el cemento Pórtland mediante la titulación potenciométrica de cloruro con nitrato de plata. El procedimiento se puede emplear también sobre concreto endurecido, clinker y mezcla de crudo para cemento Pórtland. Bajo estas condiciones, ningún compuesto normalmente presente en estos materiales interfiere en el ensayo. Nota 66. Las especies que forman sales de plata insolubles o complejos de plata estables en soluciones ácidas interfieren con las mediciones potenciométricas. Por lo tanto, los ioduros y bromuros si interfieren mientras que los fluoruros no lo hacen. Las sales sulfurosas en concentraciones normales no interfieren debido a que estas se descomponen por tratamientos con ácidos.

19.2

APARATOS

19.2.1 Electrodo de ión selectivo de cloruro, plata / sulfuros Se requiere este electrodo o un electrodo de lingote de plata recubierto con cloruro de plata (véase la Nota 67) con un electrodo de referencia apropiado.

19.2.2 Potenciómetro Se requiere un potenciómetro con una escala en milivoltios legible hasta 1 mV o menos. Es preferible que sea de lectura digital, pero no es lo requerido.

19.2.3 Bureta Una bureta clase A de 10 ml de capacidad con divisiones cada 0,05 ml. Resulta conveniente una bureta del tipo potenciométrica que tenga la boquilla de salida desplazada, pero no es lo requerido. Nota 67. Se pueden conseguir electrodos adecuados suministrados por diferentes fabricantes. Se agregan soluciones para el llenado de los electrodos siguiendo cuidadosamente las instrucciones de los fabricantes. Los electrodos de lingote de plata están recubiertos electrolíticamente con una capa delgada y uniforme de cloruro de plata. Para recubrir el electrodo, se sumerge el lingote de plata en una solución saturada de cloruro de potasio (aproximadamente 40g/l) en agua y se pasa una corriente eléctrica a través del electrodo desde una celda seca de 1,5 V a 6 V con el electrodo de lingote de plata conectado al terminal positivo de la batería. Se conecta una varilla de carbón de una celda totalmente seca o cualquier electrodo adecuado al terminal negativo y se sumerge en la solución para completar el circuito eléctrico. Cuando se remueva el recubrimiento de cloruro de plata, es necesario reparar el electrodo repitiendo el procedimiento anterior. Antes de esto, se remueve todo el cloruro de plata del lingote raspándolo con un papel de lija suave y lavándolo con agua.

19.3

REACTIVOS

19.3.1 Cloruro de sodio (NaCI), tipo estándar primario 19.3.2 Nitrato de plata (AgNO 3) grado analítico 19.3.3 Cloruro de potasio (KCI) grado analítico (se requiere solamente para el electrodo de lingote de plata). 44

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19.3.4  A menos que se indique lo contrario, el agua que se emplee en los ensayos debe ser destilada. 19.4

PREPARACIÓN DE LAS SOLUCIONES

19.4.1 Solución estándar de cloruro de sodio (NaCI) 0,05 N Se seca el cloruro de sodio (NaCI) a una temperatura entre 105 °C y 110 °C hasta peso constante. Se pesan 2,9222 g del reactivo seco. Se disuelven en agua y se diluyen exactamente hasta 1 l en un frasco volumétrico y se mezclan completamente. Esta solución estándar no requiere valoración posterior.

19.4.2 Solución estándar de (AgNO3) nitrato de plata, 0,05 N Se disuelven 8,4938 g de nitrato de plata (AgNO 3) en agua. Se diluyen hasta completar 1 l en un balón volumétrico y se mezclan completamente. Se valoran contra 5,00 ml de la solución estándar 0,05 N de cloruro de sodio diluida con agua hasta alcanzar 150 ml, siguiendo el método de titulación indicado en el numeral 19.5.4 a partir de la segunda frase. La normalidad exacta debe ser calculada del promedio de tres determinaciones, así:  N  =

0 ,25

 N 

Donde: N 

=

normalidad de la solución de AgNO 3

0,25

=

miliequivalentes de NaCI (5,0 ml x 0,05 N)

V 

=

volumen de la solución de AgNO 3 expresado en ml

Se pueden emplear soluciones estándar comerciales, si se ha verificado su normalidad de acuerdo con el procedimiento de valorización.

19.4.3 Indicador metil naranja Se prepara una solución que contiene 2 g de metil naranja por litro de alcohol etílico al 95 %.

19.5

PROCEDIMIENTO

19.5.1 Se pesa una muestra de 5,0 g de cemento o una muestra de 10,0 g de concreto dentro de un vaso de precipitados de 250 ml (véase la Nota 68). Se dispersa la muestra con 75 ml de agua. Sin demora, se agregan lentamente 25 ml de ácido nítrico diluido (1:1) deshaciendo cualquier grumo con una varilla de vidrio. Si el olor del sulfuro de hidrógeno es lo suficientemente fuerte en este momento, se agregan 3 ml de peróxido de hidrógeno (solución al 30 %) (véase la Nota 69). Se agregan 3 gotas del indicador metil naranja y se agita. Se cubre el vaso con un vidrio de reloj y se deja en reposo entre 1 min y 2 min. Si aparece un color amarillo o amarillo-naranja en la superficie de los sólidos asentados, la solución no es lo suficientemente ácida. Se agrega ácido nítrico diluido (1:1) gota a gota mientras, que se agita hasta que persista un color rosado suave o un color rojo. Luego se agregan 10 gotas en exceso. Se calienta rápidamente el vaso cubierto hasta que hierva su contenido sin permitir que lo haga por más de unos pocos segundos y se retira de la placa de calentamiento (véase la Nota 70). 45

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Notas: 68)

Se emplea una muestra de 5 g de cemento y muestras de 10 g de concreto y otros materiales que tengan un contenido esperado de cloruros menores del 0,15 % de CI. Se emplean muestras proporcionalmente menores de materiales con mayores concentraciones de cloruros. El cemento y otros materiales en polvo se deben emplear tal como se encuentran disponibles sin molerlos adicionalmente. Las muestras más gruesas requieren una molienda adicional para que pasen a través de un tamiz Nº 20. Si una muestra es demasiado fina, se puede formar una cantidad excesiva de gel de sílice durante la digestión con ácido nítrico, por lo cual, se demora la filtración subsecuente.

69)

Las escorias y los cementos de escorias contienen sulfuros en concentraciones que pueden interferir con la determinación.

70)

Es importante mantener el vaso cubierto durante el calentamiento y la digestión para prevenir la pérdida de cloruros por volatilización. No se usan cantidades excesivas de ácido debido a que esto resulta en una remoción prematura del recubrimiento de cloruro de plata del electrodo de lingote de plata. Una lechada que sea ligeramente ácida resulta suficiente.

19.5.2 Se lava cuatro veces un papel de filtro de textura gruesa de 9 cm con 25 ml de agua cada vez, adicionando el agua utilizando un embudo Buchner de 250 ml a 500 ml y un Erlenmeyer de filtración. Se descarta el lavado y se enjuaga el Erlenmeyer una vez con una pequeña cantidad de agua. Se lavan el vaso y el papel de filtro dos veces con pequeñas cantidades de agua. Se transfiere el filtrado del frasco a un frasco de 250 ml y se enjuaga el frasco una vez con agua. Se puede usar el vaso original (véase la Nota 71). Se enfría el filtrado hasta temperatura ambiente. El volumen no es mayor de 175 ml . Nota 71. No es necesario lavar todo el residuo de la lechada de los lados del vaso ni es necesario que la filtración remueva todo el material fino. La titulación puede llevarse a cabo en una solución que contiene una pequeña cantidad de materia sólida.

19.5.3 Es necesario establecer un “punto de equivalencia” aproximada para los instrumentos equipados con dial de lectura, sumergiendo los electrodos en un vaso con agua y ajustando el instrumento para que lea aproximadamente 20 mV menos que la mitad de la escala. Se registra la lectura aproximada del milivoltímetro. Se remueve el vaso y se limpian los electrodos con papel secante. 19.5.4  A la muestra enfriada (véase la Nota 72) en el vaso del numeral 19.5.2 cuidadosamente se agregan 2,00 ml de la solución estandarizada de NaCI 0,05 N empleando una pipeta. Se coloca el vaso sobre un agitador magnético y se agrega una barra agitadora magnética recubierta de politetrafluoretileno. Se sumergen los electrodos en la solución, teniendo cuidado que la barra agitadora no golpee los electrodos y se inicia la agitación suavemente. Se coloca la boquilla de salida de la bureta de 10 ml, llenado hasta la marca con la solución estándar de nitrato de plata 0,05 N, preferiblemente dentro o por encima de la solución (véase la Nota 73). Notas: 72)

Es recomendable mantener una temperatura constante durante las mediciones, debido a que la relación de solubilidad del cloruro de plata varía notablemente con la temperatura en bajas concentraciones.

73)

Si la boquilla de salida de la bureta está por fuera de la solución, cualquier gota que permanezca adherida se lava sobre el vaso con unos pocos mililitros de agua después de cada incremento de la titulación.

46

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19.5.5 Se titula gradualmente y se registra la cantidad de solución estándar de nitrato de plata 0,05 N requerida para llevar la lectura del milivoltímetro a 60,0 mV del punto de equivalencia determinado en el agua. 19.5.6 Se continua la titulación con incrementos de 0,20 ml. Se registra la lectura de la bureta y la correspondiente lectura del milivoltímetro en las columnas 1 y 2 de la Tabla A.1, mostrada en el Anexo A. Se espera un tiempo suficiente entre cada adición para que los electrodos alcancen el equilibrio con la solución de muestra. La experiencia muestra que las lecturas aceptables se obtienen cuando la lectura mínima de la escala no cambia dentro de un período de 5 s (usualmente dentro de 2 min). 19.5.7  A medida de que se acerca el punto de equivalencia, las adiciones iguales de la solución de AgNO 3  provocan cambios cada vez mayores en las lecturas del milivoltímetro. Pasado el punto de equivalencia el cambio en cada incremento se reduce otra vez. Se continua la titulación hasta que se hayan registrado tres lecturas, después de pasado el punto de equivalencia aproximado. 19.5.8 Se calcula la diferencia en las lecturas en milivoltios entre adiciones sucesivas del titulador y se anotan los valores en la columna 3 de la Tabla A.1. Se calcula la diferencia entre valores de la columna 3 y se anotan los resultados en la columna 4. El punto de equivalencia de la titulación está dentro del intervalo máximo registrado ∆ mV en la columna 3. El punto de equivalencia preciso puede interpolarse de los datos anotados en la columna 4, como se muestra en la Tabla A.1. 19.5.9 Blanco Se realiza una determinación en blanco empleando 75 ml de agua en lugar de la muestra, siguiendo el mismo procedimiento comenzando con la quinta frase del numeral 19.5.1. Se corrigen los resultados obtenidos en el análisis en conformidad (véase la Nota 74) sustrayendo el blanco. Nota 74. Para análisis que no sean de verificación, el blanco puede omitirse.

19.6

CÁLCULOS

Se calcula el porcentaje de cloruros con aproximación de 0,001 % como sigue: Cl (% )

=

3 ,5453 [(V 1 − V 2 ) N  − 0 ,10]

W 

Donde: V1

=

mililitros de la solución de AgNO 3  0,05 N usados en la titulación de la muestra (punto de equivalencia ).

V2

=

mililitros de la solución de AgNO 3 0,05 N usados en la titulación del blanco (punto de equivalencia).

N

=

normalidad exacta de la solución de AgNO 3 0,05 N

0,10 =

miliequivalentes del NaCl adicionado (2,0 ml X 0,05N)

W

masa de la muestra en gramos.

=

47

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20.

SUSTANCIAS ORGÁNICAS SOLUBLES EN CLOROFORMO

20.1

RESUMEN DEL MÉTODO

Este método de ensayo fue diseñado especialmente para la determinación de resina vinsol y cebo en el cemento Pórtland, aunque deben ser incluidos en la determinación el aceite mineral, colofonia común, estearato de calcio y otros compuestos ácidos grasos y probablemente algunas otras sustancias, si están presentes. Es necesario un cuidado extremo en todo el procedimiento. El método de ensayo puede aplicarse en otros tipos de cemento distintos del cemento Pórtland, aunque es posible que las emulsiones se separen lentamente, y sea necesario una agitación menos vigorosa, mayor cantidad de cloroformo y un mayor lavado, si el cemento contiene una cantidad apreciable de materia insoluble en ácido.

20.2

REACTIVOS

20.2.1 Cloroformo (CHCI 3) si la determinación en blanco descrita en el numeral 20.3.5 es mayor de 0,0015 g, el cloroformo debe destilarse antes de su uso. El cloroformo recuperado en el procedimiento puede resultar ligeramente ácido pero puede reusarse en las porciones que van agitarse con la solución ácida de la muestra en el embudo separador de 1 l. El cloroformo empleado para lavar el filtro y para transferir el extracto debe estar fresco o destilado de un cloroformo fresco. 20.2.2 Cloruro estañoso (SnCI2) 20.3

PROCEDIMIENTO

20.3.1 Se colocan 40 g de cemento en un embudo separador de 1 l (véase la Nota 75) y se mezclan con 520 ml de agua, agregada en dos porciones aproximadamente iguales, se agita vigorosamente inmediatamente después de la adición de la primera porción para lograr una dispersión completa. Luego se adiciona la segunda porción y se agita nuevamente. En una sola operación se adicionan rápidamente 185 ml de HCI en los cuales se han disuelto 10 g de SnCI 2 (véase la Nota 76), se inserta rápidamente el tapón en el embudo, se invierte y se agita con un movimiento oscilatorio durante unos pocos segundos para debilitar y dispersar todo el cemento, teniendo cuidado de evitar el desarrollo de una presión interna grande debida a una agitación violenta innecesaria. Se libera la presión interna inmediatamente, abriendo y cerrando la llave de paso. Se repite la agitación y se libera la presión hasta que la descomposición del cemento sea completa, si fuere necesario, se deshacen los grumos persistentes con una varilla larga de vidrio. Se enfría a temperatura ambiente rápidamente, permitiendo que caiga agua sobre el vaso. Notas: 75)

El uso de grasa para lubricar las llaves de paso y los tapones de vidrio de los embudos separadores se evitan. El mojar las llaves de paso con agua antes de usarlos ayuda a hacer más fácil su operación.

76)

El propósito del SnCI2 es prevenir la oxidación de sulfuro de azufre a azufre elemental, el cual es soluble en cloroformo.

20.3.2 Se agregan 75 ml de cloroformo a la solución, se tapa el embudo, se agita vigorosamente durante 5 min y se deja que el agua y el cloroformo permanezcan en reposo durante 15 min para que se separen. Se extrae la capa inferior de cloroformo a un embudo separador de 125 ml incluyendo la espuma (véase la Nota 77) y unos pocos mililitros de la capa acuosa, cerciorándose de que toda la espuma sea transferida. Se mantiene la cantidad 48

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de la capa acuosa transferida a un mínimo absoluto, debido a que el agua excesiva en el embudo de 125 ml puede resultar en una extracción incompleta de la espuma y puede producir una emulsión que no se separa fácilmente. Se agita el embudo vigorosamente para asegurar la extracción completa de la espuma. Se deja que el cloroformo se separe y se extrae a un embudo separador de 250 ml que contiene 50 ml de agua y unas pocas gotas de HCI, teniendo cuidado de mantener la espuma debajo en el embudo de 125 ml. Se agita el embudo de 250 ml y se extrae el cloroformo a otro embudo de 250 ml que contiene 50 ml de agua y unas pocas gotas de HCI. Se agita este embudo de manera similar al caso del primer embudo de 250 ml. Cuando se separa el cloroformo, se extrae a un balón de fondo plano (véase la Nota 78), teniendo cuidado de no permitir que agua penetre en el vaso. Notas: 77)

Generalmente se presenta una espuma de color oscuro en la interfase liquida. Esta puede contener sustancias orgánicas solubles en cloroformo después de la agitación en el embudo, donde la proporción de agua a cloroformo es grande. Esta puede concentrarse y confinarse a un volumen pequeño haciendo girar el embudo después de que se ha extraído la espuma a la parte más estrecha de éste.

78)

Se destila el líquido más tarde. No se emplean tapones de corcho o caucho. Puede ser satisfactorio un vaso para el análisis de suelos de 250 ml a 300 ml, acoplado con un tubo condensador por medio de una unión firme. El tubo, puede doblarse cerca del cuello y la parte restante se puede ajustar con una envoltura enfriadora. El cloroformo así recuperado puede reusarse como se describe en el numeral 20.2.1.

20.3.3 Se adicionan 25 ml de cloroformo a la solución en el embudo separador original de 1l y se realizan las operaciones descritas en el numeral 20.3.2, reteniendo el agua de lavado original en embudos de 250 ml. Se repite esto empleando otra porción de 25 ml de cloroformo. 20.3.4 Se destilan los extractos de cloroformo combinados en el balón de ebullición hasta que su volumen se reduzca a un valor entre 10 ml y 15 ml. Se filtra el líquido remanente en un vaso tarado de vidrio de 100 ml o un recipiente de platino (véase la Nota 79) a través de un papel de filtro de textura media pequeño que ha sido lavado con cloroformo fresco. Se lavan el vaso y el papel con varias porciones pequeñas de cloroformo fresco. Se evaporan los extractos a una temperatura baja (no mayor de 63 °C) hasta sequedad (véase la Nota 80) y se calientan en un horno entre 57 °C a 63 °C durante 3 min. Se pasa aire seco dentro del recipiente durante 15 s, se enfría y se determina la masa. Se repite el calentamiento y el pesaje hasta que dos pesajes sucesivos no difieran en más de 0,0010 g. El mayor de los últimos dos pesajes debe tomarse como la masa verdadera. Notas: 79)

Se prefiere un recipiente de platino debido a que rápidamente adquiere la temperatura de la balanza. Si se emplea un vaso de vidrio, se permite que este permanezca en reposo por lo menos durante 20 min antes del pesaje.

80)

Se tiene cuidado en secar el extracto, debido a que muchas de las sustancias orgánicas solubles en cloroformo son algo volátiles cuando se calientan durante un largo tiempo incluso a moderadas temperaturas. Protegiéndola de la acumulación de polvo, la solución puede evaporarse a temperatura ambiente de un día para otro. Cuando se desee una rápida evaporación, la solución puede colocarse sobre una placa de calentamiento con baja transmisión de calor bajo un chorro de aire seco a través de un tubo de vidrio (aproximadamente 10 mm de diámetro interno) hasta que tenga aproximadamente 3 mm de profundidad. Luego se remueve el recipiente de la placa de calentamiento y continua un chorro lento de aire seco durante 5 min a temperatura ambiente antes de colocar el recipiente en el horno a una temperatura entre 57ºC y 63ºC. Después de cada período de calentamiento de 3 min en el horno se pasa aire seco dentro del recipiente durante 15 s aproximadamente antes del pesaje. El aire puede secarse pesándolo a través de un desecado económico,

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como cloruro de calcio o ácido sulfúrico, seguido por un desecado de alta eficiencia, tal como perclorato de magnesio o sulfato de calcio anhidro, teniendo cuidado de evitar el acarreo de polvo del desecado por el aire. En lugar de emplear aire comprimido, el cual es a veces contaminado con aceite, polvo y humedad, se puede colocar la solución de cloroformo debajo de una campana de vidrio e introducir un chorro de aire a través de los desecadores por medio de una aspiradora o una bomba de vacío. Cuando se conoce que la resina vinsol es la única sustancia presente, el residuo es más estable y puede calentarse entre 100 °C y 105 °C en lugar de 57 °C y 63 °C , con el fin de expulsar todas las posibles trazas de cloroformo.

20.3.5 Blanco Se realiza una determinación en blanco. Se calcina una muestra de 40 g de cemento entre 950 °C y 1 000 °C durante 1 h (véase la Nota 81) y se muele nuevamente. Se maneja esta muestra calcinada por el mismo procedimiento y empleando los mismos reactivos que en el análisis y con este valor se corrigen los resultados obtenidos en el ensayo. Nota 81. Se tiene cuidado de quemar completamente las sustancias orgánicas. Se recomienda para este propósito, un recipiente de platino de 100 ml, en el cual se pueda esparcir bien la muestra y un horno mufla. Si no se dispone de dicho horno, se puede emplear un mechero largo de alta temperatura del tipo Meker. Se revuelve la mezcla cada 5 min cuando se emplee el mechero.

20.4

CÁLCULOS

Se calcula el porcentaje de sustancias orgánicas solubles en cloroformo con aproximación de 0,001 %, multiplicando el peso en gramos del residuo (véase la Nota 82) por 2,5 (100 dividido por la masa empleada de la muestra (40 g)). Nota 82. Si la sustancia orgánica en el cemento es cebo, el residuo son los ácidos grasos resultantes de la hidrólisis del cebo en la solución ácida caliente y su peso debe multiplicarse por 1,05 para que resulte el peso de los glicéridos originales en el cebo. Si la sustancia original es estearato de calcio, el residuo es ácido esteárico y su peso se multiplica por 1,07 para obtener el peso del estearato de calcio.

MÉTODOS ALTERNOS 21.

ÓXIDO DE CALCIO

21.1

RESUMEN DEL ENSAYO

Este método, cubre la determinación gravimétrica del CaO luego de remover el SiO 2, los grupos de hidróxido de amonio y la doble precipitación del calcio como oxalato. La precipitación es convertida a CaO por calcinación y luego pesada.

21.1.2 El estroncio, usualmente presente en el cemento Pórtland como constituyente menor, se precipita con calcio en forma de oxalato y, subsecuentemente, se calcula como CaO. Si el contenido de SrO se conoce y se desea la corrección de CaO por SrO como, por ejemplo, propósitos investigativos o comparación de resultados con valores certificados de SRM, el CaO obtenido por éste método puede ser corregido por la sustracción del porcentaje de SrO. Para la determinación de la conformidad del cemento con las especificaciones, la corrección de CaO por SrO, no se debe efectuar.

50

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 21.2

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PROCEDIMIENTO (Véase la Nota 83)

21.2.1  Se acidifica el líquido filtrado combinado obtenido en la determinación del grupo de hidróxido de amonio (numerales 7.1 a 7.3) y, si es necesario se evapora hasta alcanzar un volumen de aproximadamente 200 ml. Se adicionan 5 ml de HC, unas pocas gotas de solución indicadora de rojo de metilo y 30 ml de solución tibia de oxalato de amonio (50 g/l) (véase la Nota 39). Se calienta la solución entre 70 °C y 80 °C y se añade con gotero NH 4OH (1:1) mientras se agita hasta que cambia de color de rojo a amarillo (véase la Nota 40). Se deja en reposo la solución por cerca de 1 h (no más) sin calentar y agitándola de vez en cuando los primeros 30 min. Se filtra usando un papel retentivo y se lava moderadamente con solución fría de oxalato de amonio (1 g/l). Se reserva el filtrado y los lavados. Nota 83. Cuando el análisis se está haciendo para determinar la conformidad con la especificación y exista la posibilidad de que haya presente una suficiente cantidad de manganeso que origine que el porcentaje de magnesio determinado por el método alterno exceda el límite de la especificación, se puede remover el manganeso tal como se especifica en el numeral 13.3.2, antes de que se determine el CaO por éste método alterno.

21.2.2 Se transfiere el precipitado y el filtro al vaso en el cual fue hecha la precipitación. Se disuelve el oxalato en 50 ml de HCl caliente (1:4) y se macera el papel de filtro. Se diluyen con agua hasta alcanzar 200 ml, se añaden unas pocas gotas de indicador de rojo de metilo y 20 ml de solución de oxalato de amonio, se calienta la solución hasta cerca del punto de ebullición y se precipita el oxalato de calcio otra vez por la neutralización de la solución ácida con NH 4OH, tal como se describe en el numeral 13.3.1. Se deja en reposo la solución entre 1 h y 2 h (hasta 2 h sin daño), se filtra y se lava como antes. Se combina el filtro con lo obtenido y se guarda para la determinación de MgO (véase el numeral 14.3.1). 21.2.3  Se seca el precipitado en un crisol de platino cubierto y previamente tarado. Se carboniza el papel sin llama quemando el carbón a una temperatura tan baja como sea posible y, finalmente, se calienta con el crisol cubierto en un horno eléctrico o sobre un quemador a una temperatura entre 1 100 °C y 1 200 °C. Se enfría en un desecador y se pesa como CaO. Se repite la calcinación hasta obtener un peso constante. 21.2.4 Blanco Se realiza una determinación en blanco siguiendo el mismo procedimiento y la misma cantidad de reactivos, y se corrigen los resultados obtenidos en el análisis.

21.3

CÁLCULOS

21.3.1 Se calcula el porcentaje de CaO con una aproximación de 0,1, multiplicando el peso en gramos de CaO por 200 (100 dividido por el peso de la muestra usada (0,5 g)). 21.3.2 Se corrige el porcentaje de CaO por SrO, si se desea, por la resta del porcentaje de SrO. 22.

OXIDO DE MAGNESIO

22.1

RESUMEN DEL MÉTODO

Este método alterno es un procedimiento volumétrico adecuado para ser usado cuando se omiten las determinaciones del SiO 2, Al2O3, Fe2O3 y CaO. 51

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22.2

Método volumétrico rápido (determinación del oxiquino lato de magnesio).

22.3

REACTIVOS

22.3.1 Solución de nitrato de amonio (20 g/l NH4NO3 /l). 22.3.2 Solución de oxalato de amonio (50 g/l). 22.3.3 Solución de hidroxiquinolina Se disuelven 25 g de 8 hidroxiquinolina en 60 ml de ácido acético. Cuando la solución está completa, se diluye en agua fría hasta completar 2 l. Un mililitro de ésta solución es equivalente a 0,0016 g de MgO.

22.3.4 Solución estándar de bromato de potasio - bromuro de potasio (0,2 N) Se disuelven 20 g de bromuro de potasio (KBr) y 5,57 g de bromato de potasio (KBrO 3) en 200 ml de agua y se diluyen hasta completar 1 l. Se obtiene la relación de fortaleza de ésta solución a la de una solución 0,1 N de Na 2S2O3 (véase numeral 22.3.6), así: a 200 ml de agua se adicionan 25,0 ml de solución 0,2N KBrO 3  - KBr en un frasco Erlenmeyer de 500 ml, medidos en una pipeta o bureta. Se añaden 20 ml de HCl, se agita y se adiciona inmediatamente 10 ml de ioduro de potasio (KI) (250 g/l). Se mezcla bien y se titula inmediatamente con la solución Na 2S2O3  mientras está casi incoloro. Se adicionan 2 ml de solución de almidón y se titula hasta que desaparezca el color azul. Se calcula la relación de fortaleza de la solución KBrO 3  - KBr a la solución de Na 2S2O3, dividiendo el volumen de la solución Na2S2O3 por el volumen de la solución KBrO 3 - KBr usada en la titulación.

22.3.5 Solución de ioduro de potasio (250 g KI/l). 22.3.6 Solución de tiosulfato de sodio (0,1 N) Se disuelven 25 g de tiosulfato de sodio (Na 2S2O3.5H2O) en 200 ml de agua. Se adiciona 0,1 g de carbonato de sodio (Na 2CO3) y se diluyen hasta alcanzar 1 l. Se deja en reposo por lo menos una semana. Se estandariza esta solución directamente contra un estándar primario al dicromato de potasio (K 2Cr 2O7). Un mililitro de solución 0,10 N Na 2S2O3  es equivalente a 0,000504 g de MgO.

22.3.7 Solución de almidón  A 500 ml de agua en ebullición se agrega una suspensión fría de 5 g de almidón soluble en 25 ml de agua, se enfría hasta temperatura ambiente, se agrega una solución fría de 5 g de hidróxido de sodio (NaOH) en 50 ml de agua, se añaden 15 g de KI y se mezcla completamente.

22.4

PROCEDIMIENTO

22.4.1  Se dispersan 0,5 g (véase la Nota 84) de la muestra de cemento en un beaker de 400 ml con 10 ml de agua con un movimiento circular. Mientras se agita, se adicionan de una sola vez 10 ml de HCl. Se diluye inmediatamente hasta completar 100 ml. Se calienta ligeramente y se disuelve cualquier grumo con el extremo plano de una varilla de vidrio mientras se completa la descomposición; se añaden 2 o 3 gotas de HNO 3 y se calienta hasta la ebullición (véase la Nota 85).

52

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Notas: 84)

Si el SiO2, el grupo de hidróxido de amonio y el CaO se separan y se determina de acuerdo con las secciones apropiadas por cualquiera de los métodos de ensayo de referencia o alternativos, el filtrado remanente puede ser usado para las determinaciones del MgO como se describe en 22.4.1, comenzando con la tercera de la última frase del numeral 22.4.2, “Agregue 5 ml de HCl..”

85)

En el caso de cementos que contienen escoria de alto horno o una cantidad significativa de sulfuro, se añaden 12 gotas de HNO3 y se hierve por 20 min hasta oxidar el hierro y remover el sulfuro.

22.4.2 Se agregan 3 gotas de rojo de metil a la solución y luego se añade NH 4OH hasta que la solución se ponga intensamente amarilla. Se calienta ésta solución hasta el punto de ebullición y se deja hervir durante 50 s ó 60 s. En el evento que se presenten dificultades por el burbujeo mientras hierve la solución amoniacal, se puede sustituir el periodo de ebullición durante los 50 s y 60 s, por un periodo de digestión de 10 min en un baño de vapor o en una placa caliente que tenga aproximadamente la misma temperatura del baño de vapor. Se remueve del quemador, la placa caliente o el baño de vapor y se deja en reposo mientras se completa la precipitación. Se filtra la solución sin demora usando papel de textura media, se lava el precipitado dos veces con NH4NO3 (20 g/l) caliente y se guarda el filtrado. Se transfiere el precipitado con el papel filtro a un beaker para análisis y se disuelve en 10 ml de HCL (1:1). Se macera el papel filtro. Se diluye hasta aproximadamente 100 ml y se calienta hasta la ebullición. Se reprecipita, se filtra y se lava el hidróxido como se explicó anteriormente. Se combina este filtrado y se lava con los de la primera precipitación, teniendo cuidado de que el volumen no exceda los 300 ml (véase la Nota 86). Se agregan 5 ml de HCl, unas pocas gotas de rojo de metil y 30 ml de solución de oxalato de amonio caliente (50 g/l). Se calienta la solución entre 70 °C y 80 °C y se añaden gotas de NH 4OH (1:1) mientras se agita, hasta que el color cambie de rojo a amarillo (véase la Nota 40). Se deja en reposo la solución durante 15 min sin calentarla, en un baño de vapor. Nota 86. En los casos de los cementos con escoria de alto horno, o en los cuales se cree que tienen una significativa cantidad de manganeso, se acidifica con HCl, se evapora hasta cerca de 100 ml y se remueve el manganeso usando el procedimiento descrito en el numeral 13.3.1.

22.4.3 Se añaden entre 10 ml y 25 ml de reactivo 8 hidroxiqinolina (véase la Nota 87) y luego 4 ml de solución NH 4OH por cada100 ml de solución. Se agita solución durante 15 min y se deja aparte hasta que la precipitación haya tomado lugar (véase la Nota 88). Se filtra la solución usando papel de textura media y se lava el precipitado con NH 4OH (1:40) caliente. Se disuelve el precipitado entre 50 ml y 75 ml de HCl caliente (1:9) en un Erlenmeyer de 500 ml. Se diluye la solución resultante hasta alcanzar 200 ml y se agregan 15 ml de HCL. Se enfría la solución hasta los 25 °C y se añaden entre 10 ml y 35 ml de solución 0,2 NKBrO 2 - KBrO2 (véase la Nota 89) de una pipeta o bureta. Se agita la solución y se deja en reposo por cerca de 30 s para asegurar completa bromación. Se añaden 10 ml de KI (250 g/l). Se agita bien la solución resultante y luego se titula con la solución 0,1 N Na 2S2O3  hasta que el color del iodo llegue hasta ligeramente amarillo. En este momento, se añaden 2 ml de solución de almidón y se titula hasta que desaparezca el color azul. Nota 87. Es necesario un exceso del reactivo 8 hidroxiquinolina para evitar un resultado bajo de MgO; pero un exceso demasiado grande puede arrojar resultados muy altos. Para la determinación de la cantidad de reactivo a utilizar, se puede emplear la siguiente guía:

53

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Contenido aproximado de MgO, %

Cantidad aproximada de reactivo requerida, ml

Entre 0 y 1,5

10

Entre 1,5 y 3,0

15

Entre 3,0 y 4,5

20

Entre 4,5 y 6,0

25

Notas: 88)

El precipitado se filtra dentro de una hora. Un reposo muy prolongado puede causar altos resultados.

89)

La cantidad de solución estándar KBrO3 - KBr, puede ser la siguiente:

Contenido aproximado de MgO, %

Cantidad de solución estándar KBrO 3 - KBr, ml

Entre 0 y 1

10

Entre 1 y 2

15

Entre 2 y 3

20

Entre 3 y 4

25

Entre 4 y 5

30

Entre 5 y 6

35

22.4.4 Blanco El blanco se determina siguiendo el mismo procedimiento, usando las mismas cantidades de reactivo y corrigiendo los resultados obtenidos en los análisis correspondientes.

22.5

CÁLCULOS

Se calcula el porcentaje de MgO con una aproximación del 0,1 de la siguiente manera (véase la Nota 90): MgO, % = E(V 1R - V 2 )  x 200

Donde: E

=

MgO equivalente de la solución Na 2S2O3, g/ml

V1

=

mililitros de solución de KBrO3 - KBr usada

V2

=

mililitros de solución de Na 2S2O3 usada

R

=

relación en fortaleza de la solución de KBrO 3 - KBr a la solución Na 2S2O3

200

=

100 dividido por el peso de la muestra usada (0,5 g).

54

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Nota 90. V1R representa el volumen de la solución Na 2S2O3 equivalente al volumen de la solución usada KBrO3 KBr. V2 representa la cantidad de Na2S2O3 requerida por el exceso de KBrO3 - KBr, el cual no es reducido por el oxiquinolato de magnesio.

23

PÉRDIDAS POR CALCINACIÓN

23.1

CEMENTO PÓRTLAND DE ESCORIA DE ALTO HORNO (método de ensayo alternativo)

23.1.1 Resumen del método de ensayo Este método de ensayo cubre una corrección por la ganancia en peso debida a la oxidación de los sulfuros usualmente presentes en tales cementos mediante la determinación de la reducción del contenido de azufre sulfuro durante la calcinación. Esencialmente da el mismo resultado del método de ensayo de referencia (numerales 16.2.1 a 16.2.3), los cuales se dan para aplicar correcciones basadas en el incremento en el contenido de SO 3.

23.1.2 Procedimiento 23.1.2.1 Se pesa 1 g de cemento en un crisol de platino tarado cubierto y se calcina en una mufla a temperatura de 950 °C ± 50 °C durante 15 min. Se enfría hasta temperatura ambiente en un desecador y se pesa. El material pesado se transfiere con cuidado a un frasco de 500 ml. Se rompen los grumos del cemento calcinado con el extremo plano de una varilla de vidrio. 23.1.2.2 Se determina el contenido del azufre como sulfuro de la muestra calcinada usando el procedimiento descrito en el numeral 15.2.1 a 15.2.5. Usando el mismo procedimiento, se determina el contenido de azufre como sulfito de una porción de cemento que no ha sido calcinado.

23.1.3 Cálculos Se calcula la pérdida de peso que ocurre durante la calcinación (véase el numeral 23.1.2.1) y se añaden dos veces la diferencia entre el porcentaje de azufre como sulfuro en la muestra original y la muestra calcinada, tal como se determina en el numeral 23.1.2.2. Se informa este valor como pérdida por calcinación. Nota 91. Si se obtiene una ganancia de peso durante la calcinación, se resta el porcentaje de ganancia de la corrección por oxidación por sulfuro.

24.

DIÓXIDO DE TITANIO (método de ensayo alternativo)

24.1

RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO

En éste método de ensayo, el dióxido titánico (TiO 2) se determina colorimétricamente comparando la intensidad del color de la solución peroxidizada del titanio en la muestra con la intensidad del color de una solución estándar de color peroxidizada de sulfato de titanio.

24.2

INTERFERENCIAS

Elementos como el vanadio, molibdeno, y cromo, interfieren en el método de peróxido para TiO 2. Para los dos últimos, en pequeñas cantidades, la diferencia es despreciable; sin embargo, el vanadio en pequeñas cantidades causa interferencia ya que, algunos cementos 55

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tienen éste elemento, es necesaria la fusión con carbonato y extracción con agua del Na 2CO3 (véase el numeral 24.5.4).

24.3

APARATOS

24.3.1 Colorímetro El aparato debe consistir en un colorímetro o espectrofotómetro, diseñado para trabajar transmitancia de luz y adecuado para trabajar en longitudes de ondas entre 400 nm y 450 nm.

24.4

REACTIVOS

24.4.1 Cloruro de amonio (NH4Cl) 24.4.2 Nitrato de amonio (20 g NH4NO3 /l) 24.4.3 Solución de sulfato ferroso (1 ml = 0,005 g de Fe2O3) Se disuelvan 17,4 g de sulfato ferroso (FeSO 4.7H2O) en agua que contenga 50 ml de H2SO4 y se diluyen hasta alcanzar 1 l. Un mililitro es equivalente a 1 % de Fe 2O3 en 0,5 g de muestra.

24.4.4 Peróxido de hidrógeno (30 %) Peróxido de hidrógeno concentrado (H 2O2)

24.4.5 Carbonato de sodio (20 g Na2CO3 /l) 24.4.6 Sodio o pirosulfato de sodio o de potasio (Na2S2O7 ó K2S2O7) 24.4.7 Sulfato titánico, solución estándar (1 ml = 0,0002 g TiO2) Se usa una similar a la muestra estándar 154 suministrada por la National Bureau of Standars de los Estados Unidos. Se seca durante 2 h entre 105 °C y 110 °C. Se transfiere a un beaker de 125 ml una cantidad pesada, entre 0,20 g y 0,21 g de TiO 2. Se agregan 5 g de sulfato de amonio (NH4)2SO4) y 10 ml de H2SO4 a un frasco de análisis y se inserta un embudo de vidrio de tallo corto. Se calienta la mezcla continuamente hasta una ebullición incipiente mientras se rota el beaker sobre un mechero libre. Se continua el calentamiento hasta que se haya efectuado la solución completa y no permanezca material pegado en las paredes del beaker (véase la Nota 92). Se enfría y se coloca la solución dentro de un beaker con 200 ml de agua fría mientras se agita vigorosamente. Se enjuaga el frasco y el embudo con H 2SO4 (1:19), se agita la solución y el lavado y se deja en reposo por lo menos durante 24 h. Se filtra dentro de un frasco volumétrico de 1 l, se lava el filtro completamente con H 2SO4 (1:19), se diluye hasta alcanzar la marca con H 2SO4 (1:19), y se mezcla. Nota 92. Puede haber un pequeño residuo, pero este no debe contener más de una traza de TiO2 si la operación ha sido correctamente desarrollada.

24.4.8  Se calcula el TiO 2 equivalente de la solución de sulfato titánico, g/ml, de la siguiente manera:

56

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 E  =

 AB 1 000

Donde: E 

=

Equivalente de TiO 2 de la solución Ti(SO 4)2, g/ml

 A

=

Gramos de TiO2 estándar (corregido por pérdida por pesado)

B

=

Porcentaje de TiO2 en TiO2 estándar, dividido por 100

1 000 =

24.5

Número de ml en el frasco.

PROCEDIMIENTO

24.5.1 Se mezclan 0,5 g de la muestra de cemento y cerca de 0,5 g de NH4Cl en un beaker de análisis de 50 ml, se cubre el beaker con un vidrio de reloj y se adicionan con cuidado 5 ml de HCl, permitiendo que el ácido escurra por el borde del beaker cubierto. Luego de que la acción química se ha apaciguado, se levanta la tapa, se agita la mezcla con una varilla de vidrio, se coloca la tapa y se coloca el beaker en un baño de vapor durante 30 min (véase la Nota 93). Durante éste tiempo de digestión, se agita ocasionalmente el contenido y se dispersa cualquier grumo remanente para facilitar la completa descomposición del cemento. Se coloca un filtro de papel de textura media a un embudo y se transfiere el precipitado al filtro. Se limpian las paredes del beaker con una varilla de vidrio con un extremo de caucho; se enjuga el beaker y la varilla. Se lava el filtro dos o tres veces con HCl caliente (1:99) y luego con 10 o 12 porciones pequeñas de agua caliente, permitiendole a cada porción drenar completamente. Nota 93. Se puede usar una placa caliente en lugar de un baño de vapor si el calor se regula a uno aproximadamente igual al del baño de vapor.

24.5.2 Se transfiere el filtro y su residuo a un crisól de platino (véase la Nota 94), se seca y se calienta lentamente hasta que el carbón del papel sea consumido totalmente sin llama. Se trata el SiO2 así obtenido con 0,5 ml a 1 ml de agua, cerca de 10 ml de HF y una gota de H 2SO4 y se evapora cautelosamente hasta la sequedad (véase la Nota 95). Notas: 94)

Cuando se desea abreviar el procedimiento con fines diferentes a los análisis de referencia, usualmente con un pequeño sacrificio de precisión, el procedimiento dado en el numeral 24.5.2 se puede omitir.

95)

Cuando se desea una determinación de SiO2, adicional a la de TiO2, el SiO2 se puede obtener y tratar con HF como se indica en los numerales 6.2.3.1 a 6.2.4.

24.5.3 Se calienta el filtro hasta la ebullición y se agrega NH 4OH hasta que la solución llega a ser claramente alcalina, indicada por un olor amoniacal. Se agrega una pequeña cantidad de pulpa de papel filtro a la solución y se deja hervir entre 50 s y 60 s. Luego de que la precipitación se ha asentado, se filtra a través de un papel filtro de textura media y se lava dos veces con solución caliente de NH 4NO3 (20 g/l). El precipitado se coloca en el crisol de platino en el que el SiO 2 ha sido tratado con HF y se calcina lentamente hasta que el carbón del papel se ha consumido. 57

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Nota 96. Cuando se desea una determinación del grupo de hidróxido de amonio adicional al de TiO2, la precipitación y la ignición se pueden hacer como se describe en los numerales 7.2.1 a 7.2.4. Sin embargo, el crisol contiene el residuo del tratamiento del SiO2 con HF a menos que las circunstancias permitan su omisión como se indica en la Nota 95.

24.5.4 Se agregan 5 g de Na 2CO 3 al crisol y se funden entre 10 min y 15 min (véase el numeral 24.2.1). Se enfría, se separa el fundido del crisol y se transfiere a un beaker pequeño. Se lava el crisol con agua caliente usando una varilla de vidrio. Se digiere el fundido y se lava hasta que quede completamente desintegrado; se filtra a través de un filtro de papel de textura media de 9 cm y se lava pocas veces con Na 2CO3 (20 g/l). El filtrado se descarta. Se coloca el precipitado al crisol de platino y se calcina lentamente hasta que el carbón del papel se ha consumido. 24.5.5  Se agregan 3 g de Na 2S2O7 ó K2S2O7  a un crisol y se calientan a un calor moderado mientras el residuo se disuelve en el fundido (véase la Nota 97). Se enfría y se disuelve la masa fundida en agua que contenga 2,5 ml de H 2SO4. Si es necesario, se reduce el volumen de la solución (véase la Nota 98), se filtra en un frasco volumétrico de 100 ml a través de un papel filtro de textura media de 7 cm y se lava con agua caliente. Se agregan 5 ml de H 3PO4 y se enfría la solución hasta temperatura ambiente. Se añade H 2O2 (1,0 ml del 30 % de concentración o su equivalente) (véase la Nota 99), se diluye hasta la marca con agua y se mezcla. Notas: 97)

El calentamiento se comienza con precaución por que los pirosulfatos (también conocidos como bisulfatos fundidos) a menudo se tornan espumosos y producen salpicaduras al comienzo, debido a un exceso de H2SO4. Es conveniente evitar las innecesarias altas temperaturas y los prolongados calentamientos debido a que los pirosulfatos fundidos pueden atacar el platino. Para que el pirosulfato no salpique, se puede preparar calentando alguna cantidad de pirosulfatos en un vaso de platino para eliminar el exceso de H 2SO4 y triturando la masa fundida fría.

98)

Si la solución se evapora a un volumen muy pequeño y se deja enfriar, puede que haya un precipitado de sulfatos difícil de redisolver. En caso de una sobreevaporación, no permita que el contenido se enfríe, se agrega agua caliente y se digiere en un baño de vapor o en un plato caliente hasta que el precipitado se redisuelva, con la posible excepción de una pequeña cantidad de SiO2.

99)

El peróxido de hidrógeno se deteriora en reposo. Su concentración puede ser calculada por la adición de un volumen medido de solución a 200 ml de H2SO4 (1:1) y titulado con solución estándar de permanganato de potasio (KMnO4), preparado de acuerdo con el numeral 13.2.2. Si la solución estándar contiene 0,0056357 g de KMnO4/ml, 49,5 ml de éste se requieren por 0,50 ml de H2O2 (30 %).

24.5.6  Se prepara de la solución estándar Ti(SO 4)2  una solución estándar de referencia apropiada o una serie de soluciones en un frasco volumétrico de 100 ml, dependiendo del tipo de colorímetro utilizado. Para cada solución se agregan 3 g de Na 2S2O7 ó K2 S 2O7 disuelto en agua, una cantidad de solución de FeSO 4 equivalente al Fe 2O3 contenido en 0,5 g del cemento en ensayo, 2,5 ml de H 2SO4, y 5 ml de H3PO4 (véase la Nota 100). Cuando la solución está a temperatura ambiente, se agrega H2O2 (1,0 ml del 30 % de concentración o su equivalente),se diluyen con agua hasta que alcance la marca y se mezcla (véase la Nota 101). Notas: 100)

El color impartido por la solución Fe2(SO4)2  es parcialmente neutralizado por el efecto blanqueador del H2SO4, del H3PO4 y las sales de álcali de los iones férricos y de perititanio. Las instrucciones se siguen al pie de la letra para lograr los más altos grados de precisión. Sin embargo, cuando se desea acortar éste procedimiento para propósitos diferentes a los análisis de referencia, se puede omitir la adición de pirosulfato, la solución de FeSO4 y H3PO4 para la comparación de color, si el Fe 2O3 proporcionado por la muestra de cemento es menor del 5 %. Esto generalmente conduce a pequeños sacrificios de precisión.

58

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 101)

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El color se desarrolla rápidamente y es estable por un periodo suficiente de tiempo, pero si la solución peroxidizada se deja en reposo durante un tiempo largo, pueden aparecer burbujas de oxigeno y puede interferir en la comparación de color. Cuando el contenido de un tubo es mezclado por primera vez, puede haber finas burbujas que se pueden limpiar mientras se hace la comparación de color. La comparación entre la solución estándar y la desconocida se hace en un periodo no mayor a los 30 min luego de la adición de H2O2.

24.5.7 Se compara el color, la transmitancia de luz o la absorbancia de una solución desconocida con la solución estándar. La técnica de comparación de soluciones coloreadas o mediciones de transmitancia o absorbancia, dependen del tipo de aparato (véase el numeral 24.5.8) y deben estar de acuerdo con la norma adecuada para el tipo particular usado o con las instrucciones del fabricante del equipo. Si la solución peroxidada de cemento es comparada con la solución peroxidada estándar, se tiene en cuenta que una solución peroxidada simple no puede ser usada para el rango completo en el contenido de TiO 2 que pueda ser encontrado. La diferencia en volumen o profundidad para los dos líquidos no debe exceder el 50 % del valor más pequeño. Todas las soluciones deben tener las concentraciones prescritas de H 2SO4, H3PO4, Fe2(SO4)3 y persulfato, excepto bajo las circunstancias indicadas en la Nota 101. 24.5.8 Colorímetro diseñado para medir tramitancia de luz La medida debe ser hecha entre 400 nm y 450 nm y puede ser realizada visual o fotoeléctricamente. En la mayoría de colorímertos de éste tipo, el instrumento es calibrado con soluciones estándar y una curva de calibración que muestre la relación de transmitancia de luz o de absorbancia con el contenido de TiO 2, se prepara antes del análisis de la muestra para TiO2.

24.5.9 Blanco Se efectúa la determinación del blanco siguiendo el mismo procedimiento y usando las mismas cantidades de reactivo; los resultados obtenidos se corrigen de acuerdo con el análisis.

24.6

CÁLCULOS

Se calcula el porcentaje de TiO 2 con una aproximación al 0,01. Cuando se utiliza un colorímetro diseñado para medir transmitancia de luz, se lee el porcentaje de TiO 2  de una curva de calibración que muestra la relación de intensidad de luz con el contenido de TiO 2.

25.

PENTÓXIDO DE FÓSFORO (Método de ensayo alternativo)

25.1

RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO.

En éste método, el fósforo se determina volumétricamente por precipitación del fósforo como fosfomolibdato de amonio y titulado con NaOH y H 2SO4.

25.2

REACTIVOS

25.2.1 Solución de molibdato de amonio Se prepara de acuerdo con el numeral 9.3.1.

25.2.2 Nitrato de amonio (NH4NO3).

59

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25.2.3 Solución de nitrato de potasio (10 g/l) Se disuelven 10 g de nitrato de potasio (KNO 3) en agua hervida hasta que expida CO 2 y se enfríe, y se diluye en 1 l.

25.2.4 Hidróxido de sodio, solución estándar (0,3 N) Se disuelven 12 g de hidróxido de sodio (NaOH) en 1 l de agua que ha sido hervida hasta que expida CO 2  y se haya enfriado. Se añaden 10 ml de solución saturada de hidróxido de bario filtrada (Ba(OH) 2). Se agita la solución frecuentemente por muchas horas y se filtra. Se protege de la contaminación de CO 2 en el aire. Se estandariza la solución contra el ftalato ácido de potasio o ácido benzoico estándar. Se calcula el pentóxido de fósforo (P 2O5) equivalente (véase la Nota 102) de la solución, g/ml, de la siguiente manera: E = N x 0,003086

Donde: E

=

P2O3 equivalente de solución NaOH, en g/ml

N

=

Normalidad de la solución NaOH

0,003086 =

P2O5 equivalente de solución 1 N NaOH, g/ml

Nota 102. El valor de la solución está basado en el supuesto de que el fósforo en el cemento es precipitado como fosfomolibdato de amonio (2(NH4)3PO4.12MoO3) y que el precipitado reacciona con la solución NaOH, así: 2(NH4)3PO4.12MoO3 + 46NaOH = 2(NH 4)2HPO4 + (NH4)2MoO4 + 23Na2MoO4 + 22H2O El número de 0,003086 es obtenido de la división del peso molecular del P2O3 (141,96) por 46 (para 46 NaOH en la ecuación) y por mil (número de ml en 1 l). Como la real composición del precipitado es influenciada por las condiciones bajo las cuales se ha obtenido el precipitado, es esencial que todos los detalles del procedimiento sean seguidos al pie de la letra como está prescrito.

25.2.5 Nitrato de sodio (50 g NaNO2 /l) 25.2.6 Ácido sulfúrico, solución estándar (0,15 N) Se diluyen 4 ml de H 2SO4 hasta 1 l con agua que ha sido hervida y enfriada. Se estandariza contra la solución estándar NaOH. Se determina la relación en concentración de la solución H2SO4 a la solución estándar NaOH dividiendo el volumen de la solución H 2SO4 por el volumen de la solución H 2SO4 usada en la titulación.

25.3

PROCEDIMIENTO

25.3.1 Se pesan entre 1 g y 3 g de muestra (véase la Nota 103) y 10 g de NH 4NO3 dentro de un beaker de análisis de 150 ml. Se mezcla el contenido, se adicionan 10 ml de HNO 3 y se agita rápidamente usando el extremo plano de una varilla de vidrio hasta que el cemento esté completamente descompuesto y el gel de sílica (SiO 2) se rompa. Se cubre el beaker de análisis con un vidrio de reloj, se coloca en un baño de agua o en una placa caliente aproximadamente a 100 °C entre 15 min y 20 min, agitándose el contenido ocasionalmente 60

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durante el calentamiento. Se adicionan 20 ml de agua caliente al beaker de análisis y se agita el contenido. Si el cemento tiene una considerable cantidad de manganeso, como se muestra por la presencia de un residuo rojo o marrón, se adicionan unos pocos ml de NaNO 2 (50 g/l) hasta disolver éste residuo. Se hierve el contenido del beaker hasta que todos los humos nitrosos son completamente expelidos. Este procedimiento no debe tardar más de 5 min y se debe agregar agua para reemplazar las pérdidas por evaporación. Se filtra bajo succión usando un papel filtro de textura media, sobre un beaker de 400 ml y con un cono de platino para soportar el papel filtro. Se lava el residuo de SiO 2 con agua caliente hasta que el volumen de filtrado y lavado este cerca de 150 ml. Nota 103. La cantidad de muestra y de reactivo usado depende del contenido de fósforo en el cemento. Los requisitos mínimos son suficientes si el cemento contiene 0,5 % de P2O5 o más. La máxima cantidad es requerida si el contenido de P2O3 es 0,1 % o menos.

25.3.2 Se calienta la solución hasta alcanzar entre 69 °C y 71 °C, se quita de la fuente de calor e inmediatamente se le agregan entre 50 ml y 100 ml de solución de molibdato de amonio. Se agita la solución vigorosamente durante 5 min, se lavan los lados del beaker con solución de KNO3 fría (10 g/l), se cubre el beaker de análisis con un vidrio de reloj y se deja en reposo durante 2 h. Usando succión, se filtra el precipitado (véase la Nota 104), se decanta la solución con la menor cantidad de perturbación al precipitado como sea posible. Se agita el precipitado en el beaker con la corriente fría de la solución de KNO 3, se decanta el líquido y luego se lava el precipitado dentro del filtro. Se limpia la varilla y el beaker y se lava el contenido dentro del filtro. Se lava el precipitado hasta que este libre de ácido (véase la Nota 105), permitiendo que cada porción de solución de lavado sea succionada completamente antes de la adición de la siguiente. Notas: 104)

El filtro puede ser mediano, de papel, de textura media, soportado por un cono de platino; o también se puede usar un pequeño embudo Hirsch con un filtro de papel cortado para que ajuste y un pequeño redondel de pulpa de papel o pulpa de asbesto lavada con ácido. La filtración se hace con cuidado para evitar cualquier pérdida de precipitado. El filtro se ajusta bien y la succión se comienza antes que la filtración y se mantiene hasta el final del lavado.

105)

Usualmente se requieren cerca de 10 lavadas. Si al realizar el ensayo en la 10ª lavada con una gota de indicador de fenoftaleina neutra y una y media gotas de solución estándar de NaOH, hay un color rosa definido y permanece por lo menos durante 5 min, se considera que el precipitado está libre de ácido; por el contrario, se continua el lavado.

25.3.3 Se tranfiere el filtro y el precipitado al beaker en el cual la precipitación toma lugar y se recogen limpiándo el embudo y las porciones del precipitado que permanecen en él, usando pequeñas piezas de papel húmedo. Se adicionan al beaker 20 ml de agua fría libre de CO 2 y se rompe el filtro rápidamente agitando con la varilla que fue utilizada para limpiar el beaker. Se agrega un exceso de solución 0,3 N NaOH, se agita el contenido hasta que todas las trazas de amarillo han desaparecido, se lava la varilla de vidrio y los lados del beaker con 50 ml de agua fría libre de CO 2 y se añaden 2 gotas de solución indicadora de fenolftaleina neutra. Se trata la solución con una cantidad medida de la solución 0,15 N H 2OSO4  suficiente para destruir completamente el color rosa; se completa la titulación con solución NaOH hasta que se obtenga un color rosa que permanece durante por lo menos 5 min.

61

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25.3.4 Blanco La determinación del blanco se hace siguiendo el mismo procedimiento y usando las mismas cantidades de reactivos y se corrigen los resultados obtenidos en el análisis.

25.4

CÁLCULOS

Se calcula el porcentaje de P 2O2 con una aproximación al 0,01, de la siguiente manera:

[ P 2O5 (%) =  E (V 1 − V 2  R )  x 100 ] 

S 



Donde, E

=

P2O5 equivalente de la solución NaOH, g/ml

V1

=

ml de la solución NaOH usada

V2

=

ml de la solución H2SO4 usada

R

=

Relación en concentración de la solución H 2SO4 a la solución de NaOH

S

=

gramos de la muestra usada

26.

ÁCIDO MANGÁNICO (Método de ensayo alterno)

26.1

RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO

En éste método de ensayo, el óxido mangánico se determina volumétricamente por la titulación de la solución de permanganato de potasio.

26.2

REACTIVOS

26.2.1 Permanganato de potasio, solución estándar (0,18 N) Se prepara una solución de permanganato de potasio (KMnO 4) y se estandariza, tal como se describe en el numeral 13.2.2, excepto que el óxido mangánico (Mn 2O3) equivalente de la solución se calcula en lugar del óxido de calcio equivalente (CaO). Se calcula el Mn 2O3 equivalente de la solución, de la siguiente manera:  E  =

( B   x

0 ,3534)

 A

Donde, E

=

Mn2O3 equivalente de la solución KMnO 4, en g/ml

B

=

gramos de Na2C2O4 usada

 A

=

mililitros de la solución KMnO4 requerida por el Na 2C2O4

0,3534 =

relación en mol de 3 Mn 2O3 a 10 Na2C2O4 62

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26.2.2 Óxido de zinc, en polvo (ZnO) 26.3

PROCEDIMIENTO

26.3.1 Se colocan 2 g de la muestra en un beaker de 250 ml y se agregan cerca de 50 ml de agua al cemento. Se agita la mezcla hasta que esté en suspensión y luego se agregan cerca de 15 ml de HCl. Se calienta la mezcla suavemente mientras la solución sea tan completa como sea posible. Se añaden 5 ml de HNO 3 y 50 ml de agua a la solución y se hierve hasta que se expele la mayor cantidad de cloro. Si es necesario, se añade agua caliente para mantener la solución a un volumen cercano a los 100 ml. Se para la ebullición y se añade polvo de ZnO a la solución hasta que se neutralice el ácido. Se añade un exceso de 3 g a 5 g de ZnO en polvo a la solución y se mantiene en ebullición durante unos pocos minutos. 26.3.2 Sin filtrar y mientras se conserva caliente la solución (entre 90 °C y 100 °C) por calor continuo o intermitente, se titula la solución con la solución 0,18 N KMnO 4 hasta que una gota de éste de un color rosa permanente (véase la Nota 106). Cuando se acerca el punto final, se añade con un gotero la solución estándar; luego de cada gota se agita la solución, se le permite que la precipitación se asiente un poco y se mira el color del estrato de la solución observando a través de un lado del beaker. Nota 106. En el caso de que un cemento en el cual el contenido aproximado de Mn 2O3 se desconoce, se puede hacer una determinación preliminar con una titulación rápida, añadiendo al mismo tiempo entre 0,5 ml y 1 ml de solución estándar y sin intentar llevar la solución a la ebullición.

26.3.3 Blanco Se hace la determinación de un blanco, siguiendo el mismo procedimiento y usando los mismos reactivos; se corrigen los resultados obtenidos.

26.4

CÁLCULOS

Se calcula el porcentaje de Mn 2O3 con una aproximación del 0,01, de la siguiente manera: Mn2 O3 (%) = EV x 50

Donde, E

=

Mn2O3 equivalente de la solución KMnO 4, en g/ml

V

=

mililitros de la solución de KMnO 4 usada

50

=

100 dividido por el peso de la muestra usada (2 g)

27.

ÓXIDO DE CALCIO LIBRE (Método de ensayo alterno)

27.1

RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO

Este es un método de ensayo rápido para la determinación del óxido de calcio libre en el clínker fresco. Cuando se aplica a un cemento o un clinker reposado, la posibilidad de la presencia de hidróxido de calcio se debe tener en cuenta dado que estos métodos no distinguen entre el CaO libre y el Ca(OH) 2 libre. Se dan dos métodos de ensayo. El método de ensayo alterno A es un procedimiento Franke modificado en el cual la cal no combinada se 63

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titula con ácido perclórico diluido en una solución de etilacetoacetato - isobutilalcohol. El método de ensayo alterno B es una titulación en acetato de amonio de la solución de alcohol glicerina de la cal no combinada con Sr(NO 3)2 como acelerante.

27.2

MÉTODO DE ENSAYO FRANKE MODIFICADO (Método de ensayo alterno A)

27.2.1 Equipo 27.2.1.1 Ensamble del reflujo. Consiste de un frasco Erlenmeyer con el fondo plano, cuello corto y 250 ml de capacidad. El condensador de reflujo - enfriador de agua debe tener una longitud mínima de 300 mm. El frasco y el condensador de reflujo deben estar conectados con  juntas de vidrio esmerilado estándar. El condensador de reflujo debe estar ajustado con un tubo de absorción que contenga un desecante, tal como un indicador de gel de sílica, y un material para remover el CO 2, tal como Ascarita. El tubo de absorción debe ser insertado con un tapón de caucho en el extremo superior de la columna del reflujo. 27.2.1.2 La bureta, con una capacidad de 10 ml y graduada en unidades de no más de 0,05 ml. 27.2.1.3 Ensamble de filtración al vacío. Consiste de un crisól Gooch de tamaño Nº 3, de 25 ml de capacidad en el cual se coloca el papel filtro de 21 mm de tamaño, un asidero de crisól Walter, un frasco de 500 ml y una fuente de vacío. El crisól se llena hasta la mitad con pulpa de filtro comprimida. 27.2.1.4 Perlas de vidrio.

27.2.2 Soluciones requeridas. 27.2.2.1 Etil acetoacetato. Solvente de alcohol isobutil. Tres partes en volumen de etilacetoacetato y 20 partes de isobutil alcohol solvente. 27.2.2.2 Indicador timol azul. Se disuelven 0,1 g de indicador de timol azul en 100 ml de isobutil alcohol. 27.2.2.3 Ácido perclórico, solución estándar (0,2 N). Se diluyen 22 ml de ácido perclórico entre 70 % y 72 % hasta alcanzar 1 l con isobutil alcohol. Esta solución se estandariza de la siguiente manera: se calcinan 0,1000 g de carbonato de calcio estándar primario en un crisól de platino entre 900 °C y 1 000 °C. Se enfría el crisol y su contenido en un desecador y se pesa con una aproximación a 0,0001 g hasta que se tenga peso constante. El pesaje debe ser rápido para evitar absorción de agua y CO 2. Inmediatamente se transfiere el CaO sin moler a un frasco Erlenmeyer limpio y seco y se repesa el crisól vacío con una aproximación de 0,0001 g hasta determinar la cantidad de CaO añadida. Luego se continúa el procedimiento comenzando con añadir 70 ml de la solución "acetoacetat etil - alcohol isobutil...” en el numeral 27. 2.3.1. Se calcula el CaO equivalente de la solución de ácido perclórico estándar en g/ml, dividiendo el peso de CaO usado por el volumen del ácido perclorico requerido para la titulación

27.2.3 Procedimiento 27.2.3.1 Se pesan 1,0000 g de muestra molida (véase la Nota 107) y se colocan en un frasco Erlenmeyer de 250 ml, limpio y seco. Se adicionan entre 4 y 5 glóbulos de perlas de vidrio. Se añaden 70 ml de acetoacetato etil - alcohol isobutil. Se agita el frasco hasta que se disperse la muestra.

64

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Nota 107. El moler enteramente la muestra es esencial para una exposición adecuada a los granos de cal libre que a menudo son ocluidos en cristales de silicato tricálcico en el cemento. Sin embargo, la exposición de la muestra al aire se evita al máximo para que no se produzca carbonatación de la cal libre. En particular, se evita respirar directamente sobre la muestra. La muestra es lo suficientemente fina de manera que pase el tamiz de 75 µm (Nº 200), pero el tamizado actual no es recomendado. Si la muestra no se ensaya inmediatamente, se guarda en un recipiente hermético para evitar contacto innecesario con el aire.

27.2.3.2 Se conecta el frasco a un condensador de reflujo y se lleva el material hasta ebullición. Se deja el reflujo durante 15 min. 27.2.3.3 Se remueve el frasco del condensador, el tapón y se enfría rápidamente hasta que alcance temperatura ambiente. 27.2.3.4 Se filtra la muestra y la solución usando la filtración al vacío. Se lava el frasco y el residuo con pequeños incrementos de alcohol isobutil que ha sido usado como solución de lavado (entre 10 ml y 15 ml) hasta un total de 50 ml. 27.2.3.5 Se adicionan 12 gotas de indicador de timol azul al filtrado e inmediatamente se titula con 0,2 N ácido perclórico hasta que se observe el primer cambio de color.

27.2.4 Cálculos Se calcula el porcentaje de óxido de calcio libre con una precisión del 0,1 %, de la siguiente manera: CaO libre (%) =

 EV   x 100 W 

Donde:

27.3

E

=

CaO equivalente del ácido perclórico, en g/ml

V

=

ml de solución de ácido perclórico requerida para la muestra

W

=

peso de la muestra en g

MÉTODO RÁPIDO SR(NO3)2 (MÉTODO DE ENSAYO ALTERNO B)

27.3.1 Reactivos 27.3.1.1  Acetato de amonio, solución estándar (1 ml = 0,005 g de CaO). Se prepara una solución estándar de acetato de amonio (NH 4C2H3O2) por la disolución de 16 g de acetato de amonio seco en 1 l de etanol en una botella limpia, seca y taponada. Se estandariza ésta solución con el mismo procedimiento descrito en el numeral 27.3.2.1, excepto que en lugar de la muestra se coloca lo siguiente: se calcina hasta peso constante, aproximadamente 0,1 g de carbonato de calcio (CaCO 3) en un crisól de platino entre 900 °C y 1 000 °C, se enfría el contenido en un desecador y se pesa con una aproximación de 0,000 1 g. La operación de pesaje debe ser rápida para prevenir la absorción de agua y CO2. Inmediatamente se transfiere el CaO sin moler a un frasco (que contenga solvente etanol - glicerina y Sr(NO 3)2) de 250 ml hasta que hierva, y se pesa el crisol vacío para determinar el peso del CaO con una aproximación de 0,000 1 g. Se continua tal como se describe en los numerales 27.3.2.1 y 27.3.2.2. Se calcula el CaO equivalente del acetato de amonio en g/ml, dividiendo el peso del CaO usado por el volumen de solución requerida. 65

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27.3.1.2 Indicador de fenolftaleina. Se disuelve 1,0 g de fenolftaleina en 100 ml de etanol (fórmula 2B) (véase la Nota 108). 27.3.1.3 Solvente etanol - glicerina (1:2). Se mezcla 1 volumen de glicerina con 2 volúmenes de etanol (fórmula 2B). Para cada litro de ésta solución, se añaden 2,0 ml de solución indicadora de fenolftaleina. Nota 108. Se prefiere etanol alterado de acuerdo co la fórmula 2B (99,5 % de etanol y 0,5 % de benzol), pero se puede reemplazar por alcohol isopropilico, grado analítico.

27.3.1.4 Nitrato de estroncio(Sr(NO3)2), grado reactivo.

27.3.2 Procedimiento 27.3.2.1 Se transfieren 60 ml de solvente glicerina - etanol a un balón de fondo plano de 250 ml, seco y limpio. Se añaden 2 g de nitrato de estroncio anhidro (Sr(NO 3)2) y se ajusta el solvente hasta que sea ligeramente alcalino con la adición con gotero de una solución diluida preparada recientemente de NaOH en etanol hasta que se torne color rosa. Se pesan 1,000 g de muestra molida (véase la Nota 108) dentro de un frasco, se coloca un agitador magnético e inmediatamente se conecta a un condensador de agua fría (con una unión de vidrio estándar 24/40). Se hierve la solución dentro del frasco sobre una placa caliente con agitador magnético por 20 min con agitación media. 27.3.2.2 Se remueve el condensador y se filtra el contenido del frasco en un pequeño embudo Büchner de polipropileno bajo vacío, usando un frasco de 250 ml con tubo lateral. Se lleva el filtrado hasta la ebullición e inmediatamente se titula con solución de acetato de amonio estándar hasta el punto final de decoloración.

27.3.3 Cálculos Se calcula el porcentaje de CaO libre con una aproximación del 0,1 %, de la siguiente manera: CaO libre ( %) = EV x 100

Donde:

28

E

=

CaO equivalente de solución de acetato de amonio, en g/ml

V

=

ml de solución de acetato de amonio requerida para la muestra

PALABRAS CLAVES

28.1  Análisis químico; análisis composicional; cemento hidráulico.

66

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 184 (Tercera actualización)

Anexo A (Informativo)

A.1

EJEMPLO DE DETERMINACIÓN DE PUNTO DE EQUIVALENCIA PARA LA DETERMINACIÓN DEL CLORURO (Columna 1) (Columna 2) AgNO3, ml Potencial, mV 1,60 125,3

(Columna 3) (Columna 4) 2 ∆ mV (A) ∆  mV (B) 5,8

1,80

119,5

1,4 7,2

2,00

112,3

1,3 8,5

2,20

103,8

1,3 9,8

2,40

94,0

0,6 9,2

2,60

84,8

2,3 6,9

2,80

77,9

0,8 6,1

3,00

71,8

1,3 4,8

3,20

67,0

El punto de equivalencia está en el máximo intervalo ∆ mV (columna 3) y luego entre 2,20 ml y 2,40 ml. El punto exacto de equivalencia en este incremento de 0,20 es calculado de los datos ∆2 mV (columna 4), de la siguiente manera:

 E =

+ 1 ,3  x 0,20 = 2,337  ml, redondeado a 2,34 + 0 ,6

2 ,20 1 ,3

(A)

Diferencias entre lecturas sucesivas en la columna 2

(B)

Diferencias entre las lecturas sucesivas ∆ en la columna 3 “segunda diferencial”

67