Pobierz Materiały pomocnicze do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii budowlanej i więcej Laboratoria w PDF z Chemia budowlana tylko na Docsity!
Z a c h o d n i o p o m o r s k i U n i w e r s y t e t
T e c h n o l o g i c z n y
Wydział Budownictwa i Architektury
Kat edr a I nŜ yni er i i Sani t ar nej
Zespół InŜynierii Sanitarnej i Systemów Ochrony Środowiska
Materiały pomocnicze do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii
budowlanej.
Dr inŜ. Jacek Mazur
Wrzesień 2011
KIS
Spis treści:
Wstęp..................................................................................................................... 3
Ogólne wymagania dotyczące sprawozdań. ......................................................... 4
Oznaczanie zawartości wapna czynnego w wapnie budowlanym........................ 6
Agresywność chemiczna wody gruntowej w stosunku do betonu...................... 16
Korozja betonu ................................................................................................... 31
Ocena przydatności wody zarobowej do betonu................................................. 49
Załączniki:
Zał. 1. Zasady BHP w laboratorium chemicznym. ............................................. 61
Zał. 2. Objaśnienia symboli zagroŜeń oraz zwrotów wskazujących stopień
zagroŜenia i określających warunki bezpiecznego stosowania odczynników chemicznych ................................................................................................. 63
Zał. 3. Podstawowe wyposaŜenie i czynności laboratoryjne wykonywane
podczas ćwiczeń laboratoryjnych z zakresu chemii sanitarnej, chemii budowlanej, oczyszczania wody i ścieków. ................................................. 68
Zał. 4. Podstawowe czynności związane z obsługą fotometru
MPM 3000/SQ 300....................................................................................... 80
Ogólne wymagania dotyczące sprawozdań.
Sprawozdanie naleŜy przygotować w formie drukowanej (z ponumerowanymi stronami). Po wydrukowaniu, a przed oddaniem, sprawozdanie powinno zostać przeczytane i sprawdzone. Na stronie tytułowej naleŜy podać nazwę przedmiotu (+rok, semestr, kierunek, grupa laboratoryjna), tytuł ćwiczenia, datę i godzinę wykonania ćwiczenia oraz skład zespołu wykonującego ćwiczenie z podpisami i zaznaczeniem osób przygotowujących sprawozdanie. Sprawozdanie powinno zostać oddane w ciągu 10 dni kalendarzowych od daty wykonania ćwiczenia. Terminem oddania sprawozdania jest pierwszy dzień zajęć po upływie 10 dni kalendarzowych od wykonania ćwiczenia.
Poprawnie przygotowane sprawozdanie zawiera:
- krótki wstęp zawierający podstawowe informacje dotyczące badanego procesu i syntetyczny opis wykonania ćwiczenia
- zebrane w sposób czytelny wszystkie dane i wielkości pomierzone uzyskane w czasie zajęć oraz wyniki wymaganych przeliczeń,
- zebrane w sposób czytelny ostatecznie przyjęte wyniki
- wymagane wykresy
- wnioski
- wykaz źródeł i materiałów, które stanowiły źródło treści zamieszczonych w sprawozdaniu (fragmenty cytowane – w tym z innych sprawozdań – naleŜy zaznaczyć podając źródło i autora oryginalnej treści)
Kryteria oceny sprawozdania:
- terminowość oddania
- kompletność (w zakresie ogólnych wymagań oraz opracowania wyników i wniosków zgodnie z tymi podanymi w instrukcji)
- poprawność wykonanych przeliczeń
- poprawność graficznego opracowania wyników (wykresy)
- zakres i poprawność sformułowanych wniosków oraz ich stopień powiązania z własnymi wynikami
- poprawność zastosowań fachowego słownictwa
- poprawność językowa opisów
- forma
KaŜde oddane sprawozdanie jest sprawdzane i komentowane są popełnione błędy. Sprawozdania oddawane przez następne zespoły i zawierające powielone fragmenty bez poprawienia błędów będą zwracane do poprawy.
Sprawozdania po poprawieniu naleŜy oddawać łącznie z poprzednim egzemplarzem zawierającym naniesione uwagi.
Do kaŜdego sprawozdania naleŜy dołączyć, wypełnioną i podpisaną, listę sprawdzającą.
Wzór strony tytułowej sprawozdania i listy sprawdzającej, w formie pliku Word-a, moŜna pobrać z sieci lub otrzymać w laboratorium.
LISTA SPRAWDZAJĄCA
Nr. TAK/NIE*
- Sprawozdanie zostało wydrukowane z ponumerowanymi stronami.
- Po wydrukowaniu sprawozdanie zostało przeczytane.
- Wszystkie zawarte w sprawozdaniu informacje dotyczą tego ćwiczenia, które wymienianie jest na stronie tytułowej.
- Zamieszczono wykaz źródeł i materiałów, które stanowiły źródło treści zamieszczonych w sprawozdaniu
- Fragmenty cytowane – w tym z innych sprawozdań – zostały zaznaczone z podaniem źródła i autora oryginalnej treści
- W powielanych fragmentach sprawozdania poprawione zostały, zaznaczane wcześniej przez prowadzącego, błędy.
- Strona tytułowa zawiera komplet^ informacji.
- Na stronie tytułowej znajduje się lista i podpisy^ osób wykonujących to ćwiczenie
- Znana jest mi treść instrukcji dotyczącej tego ćwiczenia i określony w niej zakres opracowania wyników i wniosków.
- Sprawozdanie^ zawiera^ krótki^ wstęp^ z^ podstawowymi^ informacjami^ dotyczącymi badanego procesu i syntetyczny opis wykonania ćwiczenia.
- W sprawozdaniu podano wyniki własnych^ pomiarów i sprawdzono^ ich zgodność z notatkami z zajęć.
- W sprawozdaniu umieszczono wszystkie dane i wielkości pomierzone.
- Zakres wykonanych przeliczeń jest zgodny z instrukcją
- Sprawozdanie zawiera, czytelnie zebrane, wyniki wszystkich^ wymaganych przeliczeń (zgodnie z instrukcją)
- Sprawozdanie zawiera wszystkie wymagane wykresy (zgodnie z instrukcją)
- Zakres wniosków jest zgodny z wymaganiami podanymi w instrukcji *wpisać odpowiednio TAK lub NIE
Jeśli, w którejś z rubryk wpisano „NIE” niŜej naleŜy podać wyjaśnienie:
Nr Wyjaśnienie
Podpis(y) przygotowujących sprawozdanie.......................................................................
Zasada oznaczenia zawartości wapna czynnego w wapnie budowlanym.
Cukry tworzą z tlenkami wapnia nietrwałe rozpuszczalne w wodzie związki, w których cukier odgrywa rolę kwasu. Sacharoza (C 12 H 22 O 11 ) tworzy z tlenkiem wapnia rozpuszczalną sól wapniową sacharozy 3CaO * C 12 H 22 O 11. Dokładnie odwaŜoną ilość wapna naleŜy rozpuścić
w roztworze sacharozy (praktycznie roztwór powinien zawierać sacharozę w duŜym nadmiarze – ponad 10 razy więcej od masy nawaŜki wapna, a stęŜenie roztworu sacharozy nie powinno przekraczać 50g/dm^3 ). Otrzymany roztwór, po 12-15 minutach mieszania i po przesączeniu, miareczkuje się mianowanym roztworem kwasu chlorowodorowego (solnego):
3CaO + C 12 H 22 O 11 3CaO * C 12 H 22 O 11 3CaO * C 12 H 22 O 11 + 6HCl C 12 H 22 O 11 + 3CaCl 2 + 3H 2 O
3CaO + 6HCl 3CaCl 2 + 3H 2 O
ZuŜyta objętość kwasu przeliczana jest na masę CaO (zgodnie z reakcją sumaryczną 3 mole CaO reagują z 6 molami HCl – sacharoza spełnia jedynie rolę przeprowadzającą wapno czynne do roztworu ). Obliczoną ilość CaO podaje się w procentach w stosunku do masy wapna.
Przed rozpoczęciem wykonywania analizy naleŜy ustalić podstawowe wielkości potrzebne do praktycznego wykonania oznaczenia. W przypadku wykonywanej analizy dotyczy to:
- objętość miareczkowanej próbki,
- ilość powtórzeń oznaczenia,
- objętość przygotowywanego roztworu,
- stęŜenie roztworu kwasu i objętość biurety,
- wielkość nawaŜki technicznego odczynnika.
Przykładowe obliczenie objętości roztworów i masy nawaŜek potrzebnych do wykonania oznaczenia.
W celu prześledzenia jednej z moŜliwych metod obliczeń załóŜmy, Ŝe wykonujemy oznaczenie MgO w technicznym odczynniku. Do wykonania oznaczenia przygotowany został roztwór kwasu siarkowego o stęŜeniu 0,1 mol/dm^3 i biureta o pojemności 50 ml.
Do obliczeń i wykonania oznaczenia przyjmijmy następujące załoŜenia:
- stosowany wskaźnik: fenoloftaleina
- ilość powtórzeń oznaczenia: 4
- objętość miareczkowanej próbki: 200 ml
Przyjęta ilość powtórzeń i objętość miareczkowanej próbki określa objętość roztworu badanego odczynnika jaką naleŜy przygotować w celu wykonania analizy. W tym przypadku, teoretycznie, wynosi ona 0,8 dm^3. Praktycznie naleŜy pamiętać, Ŝe nie da się odmierzyć
Uwaga! PowyŜszy przykład nie odpowiada dokładnie praktycznemu zadaniu planowanemu do wykonania w laboratorium. Podany schemat przeliczeń jest jednym z wielu moŜliwych. Nie wszystkie wartości zakładane i obliczane uwzględniają aspekt praktyczny.
czterech próbek po 200 ml z jednego naczynia o pojemności 0,8 dm^3 oraz, Ŝe przygotowanie dokładnej objętości roztworu wymaga zastosowania kolby miarowej. Potrzebny jest takŜe pewien nadmiar roztworu do przepłukiwania pipet. NajbliŜszą, większą od 0,8 dm^3 , kolbą miarową jest kolba o pojemności 1 dm^3. Z praktycznego punktu widzenia naleŜy więc przygotować 1 dm^3 roztworu.
Aby oszacować masę nawaŜki odczynnika przyjmijmy, Ŝe analiza powinna zostać wykonana w taki sposób, aby w trakcie miareczkowania próbki nie zachodziła konieczność dopełniania biurety. Oznacza to, Ŝe masę nawaŜki powinniśmy dobrać tak, aby do zmiareczkowania próbki o objętości 200 ml zuŜywać nie więcej niŜ 50 ml roztworu kwasu siarkowego o stęŜeniu 0,1 mol/dm^3.
W trakcie wykonywania oznaczenia zachodzić będzie reakcja: MgO + H 2 SO 4 MgSO 4 + H 2 O Z zapisu reakcji wynika, Ŝe jeden mol kwasu siarkowego (H 2 SO 4 ) reaguje z jednym molem tlenku magnezu. Jeden mol kwasu siarkowego odpowiada więc ok. 40 g tlenku magnezu.
Do miareczkowania powinniśmy (zgodnie z załoŜeniem) zuŜyć nie więcej niŜ 50 ml roztworu kwasu siarkowego o stęŜeniu 0,1 mol/dm^3.
W 1 dm^3 takiego roztworu kwasu znajduje się 0,1 mola kwasu, lub (zapisując inaczej) w 1 ml (mililitr = 10-3^ litra) znajduje się 0,1 milimola (mmol = 10-3^ mola) kwasu. W 50 ml roztworu tego kwasu znajduje się więc 5 mmol H 2 SO 4. Zgodnie z przedstawionym wyŜej zapisem reakcji 5 mmol kwasu siarkowego odpowiada 5 mmolom tlenku magnezu, czyli ok. 200 mg MgO (1 mol MgO to ok. 40 g, a 1 mmol to ok. 40*10-3g czyli 40 mg). Na tej podstawie stwierdzamy, Ŝe w miareczkowanej próbce (200 ml) powinno się znaleźć nie więcej niŜ 200 mg MgO. W całej objętości roztworu (1 dm^3 ) moŜe się znajdować nie więcej niŜ 1000 mg (1 g) tlenku magnezu. Praktycznie odwaŜając ok. 1 g odczynnika technicznego spełniony będzie ten warunek poniewaŜ odczynniki zawierają zawsze pewne ilości domieszek i zanieczyszczeń.
Gdyby oznaczenie to miało przebiegać zgodnie z zasadą opisaną przy oznaczaniu CaO naleŜałoby ustalić potrzebną masę sacharozy. W takim przypadku naleŜałoby uŜyć ok. 10 g sacharozy (10 razy więcej niŜ nawaŜka próbki).
Z praktycznego punktu widzenia do przygotowania wstępnego roztworu naleŜy uŜyć jedynie części potrzebnej wody, pozostała ilość wody uŜyta będzie do przepłukania naczynia, w którym przeprowadzono rozpuszczanie MgO oraz do uzupełnienia roztworu, po przesączeniu, dokładnie do 1 dm^3.
- Sumując wykonane obliczenia otrzymujemy gotową procedurę wykonania oznaczenia: o OdwaŜamy ok. 1 g stałego odczynnika. WaŜenie z dokładnością do 0,0001 g jest czasochłonne. NaleŜy pamiętać, Ŝe odwaŜamy odczynnik o nieznanej zawartości MgO czyli precyzyjne odwaŜanie wcześniej obliczonej ilości nie jest uzasadnione - odwaŜamy porcję odczynnika o masie w miarę zbliŜonej do 1 g zapisując dokładnie jego masę (z dokładnością jaką umoŜliwia waga laboratoryjna). W późniejszych obliczeniach uwzględniana będzie masa odwaŜona. o Do kolby stoŜkowej (o odpowiednio dobranej pojemności np. 500 ml) wlewamy ok. 150 ml wody (część z obliczonej objętości roztworu), przenosimy przygotowaną nawaŜkę odczynnika i mieszamy. Gdyby oznaczenie to miało przebiegać zgodnie z zasadą opisaną przy oznaczaniu CaO dodajemy 10 g sacharozy, kolbę zamykamy i mieszamy przez 12-15 minut.
Przed zajęciami naleŜy przećwiczyć wykonywanie obliczeń masy nawaŜki wapna budowlanego przyjmując dane z zakresu: objętość miareczkowanej próbki do 100 ml stęŜenie roztworu kwasu 0,2 – 0,5 mol/dm^3 pojemność biurety 5 – 50 ml
Kolejność czynności (wykonanie oparte o zapisy PN-EN 459-2. Wapno budowlane. Część 2: Metody badań):
- ustalić objętość miareczkowanych próbek
- ustalić objętość roztworu
- obliczyć wielkość nawaŜki wapna budowlanego (do obliczeń przyjąć załoŜenia pozwalającego na uzyskanie wielkości nawaŜki poniŜej 1,2 g)
- odwaŜyć na wadze analitycznej obliczoną nawaŜkę wapna budowlanego, z dokładnością do 0,1 mg
- do suchej kolby stoŜkowej z korkiem o odpowiednio dobranej pojemności przenieść odwaŜoną nawaŜkę wapna palonego z naczyńka wagowego, uŜywając suchego lejka
- za pomocą ok. 5 ml metanolu przenieść pozostałości wapna z naczyńka do kolby
- przenieść ilościowo pozostałości wapna palonego z naczyńka wagowego do kolby za pomocą wody redestylowanej w ilości odpowiadającej 1/4 - 1/5 ustalonej objętości roztworu (pojemność kolby powinna być co najmniej 4-5 krotnie większa od uŜytej objętości wody)
- odwaŜyć i dodać do kolby stoŜkowej ustaloną ilość sacharozy (uŜywając drugiego suchego lejka)
- kolbę zamknąć i mieszać przez 12 –15 minut (mieszadło magnetyczne)
- zawartość kolby stoŜkowej przesączyć, na zestawie do sączenia próŜniowego, przez sączek o grubych porach. Przesącz przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności równej ustalonej objętości roztworu
- kolbę stoŜkową przepłukać sześcioma porcjami wody redestylowanej. Popłuczyny, po kaŜdym płukaniu, przesączyć do kolby miarowej z roztworem (przez ten sam sączek). Objętość kaŜdej porcji powinna zostać tak dobrana aby nie przekroczyć ustalonej objętości roztworu.
- uzupełnić kolbę miarową z roztworem, wodą redestylowaną, do kreski i dokładnie wymieszać
- odmierzyć, do kolb Erlenmayera, ustaloną objętość próbek tak przygotowanego roztworu
- do kaŜdej z próbek dodać po 6 kropli fenoloftaleiny
- próbki miareczkować mianowanym roztworem kwasu solnego do odbarwienia
- za wynik miareczkowania przyjąć średnią z co najmniej dwóch oznaczeń róŜniących się od siebie nie więcej niŜ 2% wyniku mniejszego.
Zagadnienia wymagane do zaliczenia kursu w zakresie wykonanego ćwiczenia podane są w informacji dotyczącej kursu „Chemia budowlana”
Literatura:
- Czarnecki L., Broniewski T., Henning O.: Chemia w Budownictwie. Arkady. Warszawa 1996
- PN-EN 459-1: Wapno budowlane. Część 1: Definicje, wymagania i kryteria zgodności
- PN-EN 459-2. Wapno budowlane. Część 2: Metody badań
- Woszczak T.: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii budowlanej. Politechnika Świętokrzyska. Kielce 2000
Tab. 1. ZałoŜenia i wyniki obliczeń wstępnych
Parametr Wartość Jednostka
Pojemność biurety
Titrant
StęŜenie titranta
Ilość powtórzeń oznaczenia
Objętość próbki
Objętość roztworu
Masa CaO odpowiadającą 1 ml uŜytego roztworu kwasu
Obliczona masa nawaŜki wapna
Obliczona masa nawaŜki sacharozy Objętość wody do przygotowania wstępnego roztworu Objętość pojedynczej porcji wody do przepłukania kolby stoŜkowej
Tab. 2. Wyniki pomiarów i obliczeń.
Parametr Wartość Jednostka
OdwaŜona masa wapna
Rodzaj wapna
Wyniki miareczkowania:
Masa CaO w miareczkowanej próbce
Masa CaO przygotowanym roztworze
Procentowa zawartość CaO w wapnie
Normowa zawartość CaO+MgO w analizowanym wapnie
wapno hydrauliczne naturalne z dodatkami (Z)
NHL. Produkty specjalne, które mogą zawierać do 20 % masy odpowiednich dodatków
materiałów pucolanowych lub hydraulicznych, są dodatkowo oznaczone „Z"
wapno hydrauliczne (HL) wapno składające się głównie z wodorotlenku wapnia, krzemianów wapnia i glinianów
wapnia, wytwarzane poprzez mieszanie odpowiednich surowców. Ma ono właściwość
wiązania i twardnienia pod wodą. Do procesu twardnienia przyczynia się atmosferyczny
dwutlenek węgla
Klasyfikacja
Wapno powietrzne naleŜy klasyfikować według zawartości (CaO + MgO), a wapno
hydrauliczne w zaleŜności od wytrzymałości na ściskanie.
Rodzaje wapna budowlanego
Oznaczenie Symbol Wapno wapniowe 90 CL 90 Wapno wapniowe 80 CL 80 Wapno wapniowe 70 CL 70 Wapno dolomitowe 85 DL 85 Wapno dolomitowe 80 DL 80 Wapno hydrauliczne 2 HL Wapno hydrauliczne 3,5 HL3, Wapno hydrauliczne 5 HL Wapno hydrauliczne naturalne 2 NHL 2 Wapno hydrauliczne naturalne 3,5 NHL 3, Wapno hydrauliczne naturalne 5 NHL 5 Dodatkowo, wapno powietrzne jest klasyfikowane zgodnie z jego stanem dostawy: wapno palone (Q) lub wapno hydratyzowane (S). W przypadku wapna dolomitowego hydratyzowanego zaznaczany jest stopień zhydratyzowania; S1: wapno półhydratyzowane; S2: wapno całkowicie zhydratyzowane.
Wymagania chemiczne
Skład chemiczny wapna budowlanego, badanego zgodnie z EN 459-2:2001, powinien być
zgodny z wartościami podanymi w tablicy. Wszystkie rodzaje wapna wymienione w tablicy
mogą, zawierać niewielkie ilości domieszek dla poprawienia urabialności lub właściwości wapna budowlanego. Jeśli ich udział przekracza 0,1 %, naleŜy podać rzeczywistą ilość i
rodzaj domieszek.
Tablica: Wymagania chemiczne dotyczące wapna a
Rodzaj wapna budowlanego CaO+MgO MgO CO 2 SO 3 Wapno czynne
- CL 90 (^) ≥ 90 ≤ 5 c^ ≤ 4 ≤ 2 -
- (^) CL 80 ≥ 80 ≤ 5 c^ ≤ 7 ≤ 2 -
- CL 70 (^) ≥ 70 ≤ 5 ≤ 12 ≤ 2 -
- DL 85 (^) ≥ 85 ≥ 30 ≤ 7 ≤ 2 -
- DL 80 (^) ≥ 80 ≥ 5 ≤ 7 ≤ 2 -
- (^) HL2 - - - (^) ≤ 3 b^ ≥ 8
- HL3,5 - - - (^) ≤ 3 b^ ≥ 6
- HL5 - - - (^) ≤ 3 b^ ≥ 3
- NHL 2 - - - (^) ≤ 3 b^ ≥ 15
- NHL 3,5 - - - (^) ≤ 3 b^ ≥ 9
- (^) NHL 5 - - - (^) ≤ 3 b^ ≥ 3
UWAGA Podane wartości odnoszą się do wszystkich rodzajów wapna. W przypadku wapna palonego wartości te dotyczą gotowego produktu: w przypadku wszystkich innych rodzajów wapna (wapno hydratyzowane, ciasto wapienne i wapno hydrauliczne) podane wartości odnoszą się do produktu pozbawionego wolnej wody i wody związanej. a (^) Wartości podano w ułamku masowym wyraŜonym w procentach. b (^) Zawartość SO 3 powyŜej 3 % i poniŜej 7 % jest dopuszczalna, jeśli na podstawie badania wg EN 196-2 stwierdzono stałość objętości po 28 dniach przechowywania w wodzie. c (^) Zawartość MgO do 7 % jest akceptowana, jeśli stałość objętości badana wg EN 459- 2:2001, p. 5.3 jest pozytywna.
Podana w tabeli uwaga oznacza, Ŝe w przypadku wapna innego niŜ palone próbkę produktu handlowego naleŜy poddać praŜeniu w celu usunięcia wody wolnej i związanej. Proces dehydratacji wapna gaszonego zachodzi w temperaturze ok. 400 – 500 oC Ca(OH) 2 CaO + H 2 O Natomiast proces dekarbonizacji węglanu wapnia w temperaturze ok. 750-900 oC CaCO 3 CaO + CO 2. Oznacza to, Ŝe próbkę produktu handlowego naleŜy poddać praŜeniu w temperaturze rzędu 500 oC (wyŜsza temperatura mogłaby spowodować dekarbonizację węglanu wapnia co wpłynęło by na zwiększenie zawartości wapna czynnego w próbce wypraŜonej w stosunku do produktu handlowego).
Agresywność chemiczna wody gruntowej w stosunku do
betonu
W przypadku kontaktu konstrukcji betonowych z wodami gruntowymi określana jest klasa ekspozycji środowisk agresywnych oznaczona symbolami XA1, XA2 lub XA3 (oznaczenia klas ekspozycji dotyczących agresji chemicznej gruntów naturalnych i wody gruntowej). Klasę ekspozycji wyznacza najbardziej niekorzystna wartość dla dowolnej pojedynczej charakterystyki chemicznej. Gdy dwie lub więcej agresywnych charakterystyk wskazuje na tę samą klasę, środowisko naleŜy zakwalifikować do następnej, wyŜszej klasy. PoniŜej podano wartości parametrów wody gruntowej dla poszczególnych klas ekspozycji (wg normy PN-EN 2006-1. Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność):
Charakterystyka chemiczna
XA1 XA2 XA
SO 4 -2, mg/l (^) ≥ 200 i ≤ 600 > 600 i ≤ 3 000 > 3 000 i ≤ 6 000 pH (^) ≤ 6,5 i ≥ 5,5 < 5,5 i ≥ 4,5 < 4,5 i ≥ 4, CO 2 agresywny, mg/l (^) ≥ 15 i ≤ 40 > 40 i ≤ 100 > 100 i do nasycenia NH 4 +, mg/l (^) ≥ 15 i ≤ 30 > 30 i ≤ 60 > 60 i ≤ 100
Mg+2, mg/l (^) ≥ 300 i ≤ 1 000 > 1 000 i ≤ 3 000 > 3 000 i do nasycenia
W zaleŜności od klasy ekspozycji (dla środowisk chemicznie agresywnych XA1-XA3) zalecane są wartości graniczne dotyczące składu oraz właściwości betonu:
Klasa ekspozycji XA1 XA2 XA Maksymalne w/c 0,55 0,50 0, Minimalna klasa wytrzymałości C30/37 C30/37 C350/ Minimalna zawartość cementu (kg/m^3 ) 300 320 360 Inne wymagania Cement odporny na siarczany* *w przypadku kiedy klasa ekspozycji XA2 lub XA3 wynika z zawartości siarczanów
Według normy PN-86/B-01802 „Antykorozyjne zabezpieczenia w budownictwie. Konstrukcje betonowe i Ŝelbetowe. Nazwy i określenia” wyróŜnia się następujące nazwy i określenia związane z korozją betonu i Ŝelbetu: korozja betonu — nieodwracalna zmiana właściwości betonu w wyniku destrukcyjnego oddziaływania agresywnego środowiska zewnętrznego lub w wyniku destrukcyjnych procesów zachodzących między niektórymi składnikami cementu albo cementu i kruszywa. korozja wewnętrzna betonu — nieodwracalna zmiana właściwości betonu w wyniku destrukcyjnych procesów zachodzących między niektórymi składnikami cementu lub cementu i kruszywa. skutkowy podział korozji betonu w zaleŜności od skutków działania korozji o korozja betonu I typu — procesy polegające na fizycznym rozpuszczaniu i wymywaniu (ługowaniu) z betonu rozpuszczalnych składników przez wodę środowiskową.
o korozja betonu II typu — procesy związane z reakcjami wymiany między składnikami betonu, a środowiskiem agresywnym i z powstawaniem łatwo rozpuszczalnych soli lub produktów nie wykazujących własności wiąŜących. o korozja betonu III typu — procesy związane z powstawaniem trudno rozpuszczalnych soli, które podczas krystalizacji zwiększają swoją objętość. o korozja betonu złoŜona — procesy korozji betonu więcej niŜ jednego typu. przyczynowy podział korozji betonu w zaleŜności od rodzaju środowiska agresywnego o korozja ługowania — korozja wywołana rozpuszczaniem i wymywaniem (ługowaniem) z betonu jego rozpuszczalnych składników. o korozja kwasowa — korozja wywołana reakcją składników betonu z kwaśnym środowiskiem agresywnym. o korozja węglanowa — korozja wywołana reakcją składników betonu ze środowiskiem agresywnym zawierającym dwutlenek węgla. o korozja magnezowa — korozja wywołana reakcją składników betonu ze środowiskiem o agresywności magnezowej. o korozja amonowa — korozja wywołana reakcją składników betonu ze środowiskiem o agresywności amonowej. o korozja siarczanowa — korozja wywołana reakcją składników betonu ze środowiskiem o cechach agresywności siarczanowej. o korozja zasadowa — korozja wywołana reakcją składników betonu z zasadowym środowiskiem zewnętrznym. o korozja złoŜona — korozja wywołana reakcją składników betonu ze środowiskiem o cechach kilku rodzajów agresywności. korozja Ŝelbetu — niszczenie powodowane korozją betonu lub zbrojenia, bądź jednoczesną korozją betonu i zbrojenia. korozja pod napręŜeniem — korozja betonu lub zbrojenia wywołana równoczesnym działaniem środowiska agresywnego i napręŜeń mechanicznych. karbonizacja betonu — reakcja kamienia cementowego z gazowym dwutlenkiem węgla (C0 2 ), powodująca obniŜenie zasadowości ciekłej fazy betonu.
Dla zabezpieczenia przed korozją betonu i Ŝelbetu mogą być stosowane: materiałowo-strukturalna ochrona betonu – wykonanie betonu odporniejszego od betonu modelowego osiągnięte przez: o dobór materiałów, o zmianę składu i struktury betonu, o zastosowanie zbrojenia o zwiększonej odporności. powierzchniowe zabezpieczenie przed korozją osiągane przez ograniczenie lub wyeliminowanie działania środowiska na konstrukcję po jej wykonaniu o materiały powierzchniowego zabezpieczenia kit chemoodporny — materiał składający się z chemicznie odpornego spoiwa i drobnoziarnistego wypełniacza (< 0,2 mm). zaprawa chemoodporna — materiał składający się z chemicznie odpornego spoiwa,, drobnoziarnistego wypełniacza i piasku. o środki powierzchniowego zabezpieczenia procesy przekształcenia chemicznego — lub impregnacji betonu — traktowanie stwardniałego betonu cieczami o małej lepkości lub gazami, które wnikając w traktowany beton, powodują zmianę niektórych jego cech fizykochemicznych. Do procesów tych zalicza się:
- hydrofobizację Ŝywicami krzemoorganicznymi (silikonowanie),
oszacować zawartość soli rozpuszczonych w wodzie czyli w przybliŜeniu zawartość substancji rozpuszczonych. Do przeliczenia zmierzonego przewodnictwa na zawartość substancji rozpuszczonych moŜna stosować zaleŜność: Zawartość substancji rozpuszczonych [mg/dm^3 ] = Przewodnictwo wody [μS/cm] x 0, Pomiar wykonywany jest za pomocą konduktometru (w czasie zajęć za pomocą multimetru ustawionego na pomiar przewodnictwa).
Magnez: obliczenie zawartości magnezu na podstawie wyników oznaczenia twardości ogólnej i twardości wapniowej. RóŜnica pomiędzy twardością ogólną [mval/dm^3 ] a twardością wapniową [mval/dm^3 ] jest zawartością magnezu [mval/dm^3 ] w badanej wodzie (1 mval magnezu to 12 mg magnezu).
Twardość ogólna: parametr określający zawartość w wodzie wielowartościowych kationów metali, głównie wapnia i magnezu. Oznaczenie polega na miareczkowaniu próbki wody mianowanym roztworem wersenianu dwusodowego wobec czerni eriochromowej jako wskaźnika. W punkcie końcowym miareczkowania barwa roztworu zmienia się z róŜowej na niebieską. Wynik oznaczenia podawany jest w mval/dm^3 (miligramorównowaŜnik – milival). 1 mmol (milimol) zuŜytego roztworu wersenianu dwusodowego odpowiada 2 mvalom twardości ogólnej (sumie zawartości wapnia i magnezu).
Twardość wapniowa: oznaczenie wykonywane jest na podobnej zasadzie jak twardość ogólna, ale wykonywane w środowisku pozwalającym na selektywne oznaczenie samego wapnia. Wynik oznaczenia podawany jest w mval/dm^3 (miligramorównowaŜnik – milival). 1 mmol (milimol) zuŜytego roztworu wersenianu dwusodowego odpowiada 2 mvalom wapnia (1 mval wapnia to 20 mg wapnia).
Kation amonowy: oznaczenie fotometryczne z wykorzystaniem gotowego zestawu odczynników i uniwersalnego, standardowego fotometru (MPM 3000 lub SQ 300)
Siarczany: metoda półilościowa opierająca się o obserwację intensywność wydzielania się białego osadu siarczanu baru po dodaniu do badanej próbki roztworu chlorku baru.
Agresywny dwutlenek węgla: Ogólny CO 2 zawarty w wodzie dzielimy na wolny i związany. Związany CO 2 znajduje się w wodzie pod postacią wodorowęglanów (HCO 3 - ) i węglanów
(CO 3
- ). Przy odczynie wody nie przekraczającym 9 pH węglany praktycznie nie występują.
Wolny CO 2 występuje w postaci rozpuszczonej i jako kwas węglowy. W wodach naturalnych
prawie cały wolny CO 2 znajduje się w postaci rozpuszczonej, tylko niespełna 1% występuje
w postaci kwasu węglowego. Część wolnego CO 2 niezbędna do utrzymania w roztworze rozpuszczonego wodorowęglanu
wapnia: Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + H 2 O + CO 2 nazywa się dwutlenkiem węgla równowagi
węglanowo-wapniowej lub przynaleŜnym dwutlenkiem węgla. Pozostała część wolnego CO 2 , czyli nadmiar wolnego CO 2 w stosunku do stechiometrycznej
ilości CO 2 przynaleŜnego (równowagi) jest dwutlenkiem węgla agresywnym w stosunku do
betonu i metali. Oszacowania ilości agresywnego CO 2 moŜna dokonać na podstawie zaleŜności: CO2(agresywny) = CO2(wolny) - CO2(przynaleŜny) [mg CO 2 /dm^3 ]
Zasada wybranej metody polega na oznaczeniu temperatury próbki, zawartości substancji rozpuszczonych, zawartości wapnia, wolnego dwutlenku węgla i zasadowości próbki, a następnie przy pomocy nomogramów, określeniu zawartości agresywnego dwutlenku węgla.
Temperatura: pomiar za pomocą termometru laboratoryjnego lub odczyt temperatury z multimetru w trakcie pomiaru odczynu lub przewodnictwa.
Wapń: zawartość wapnia obliczana w oparciu o analizę twardości wapniowej.
Wolny dwutlenek węgla: oznaczenie zawartości wolnego dwutlenku węgla polega na miareczkowaniu próbki badanej wody mianowanym roztworem wodorotlenku sodu wobec fenoloftleiny jako wskaźnika (czasami dla tego wskaźnika stosuje się skrót p lub ph. od angielskiej nazwy phenolophtalein). Końcowy punkt miareczkowania określany jest przez wystąpienie wyraźnie róŜowego zabarwienia utrzymującego się przez trzy minuty (1 mmol zuŜytego wodorotlenku sodu odpowiada 44 mg wolnego CO 2 ). Tak oznaczona zawartość wolnego dwutlenku węgla w wodzie określana jest równieŜ jako kwasowość ogólna wody, a jej wynik moŜe być podawany np. w mval/dm^3. Kwasowość wody określa zdolność wody do zobojętniania mocnych zasad i jest związana z występowaniem w wodzie rozpuszczonego dwutlenku węgla, który tworząc słaby kwas węglowy, zobojętnia zasady wprowadzane do wody.
Zasadowość wody: oznaczenie zasadowości wody (poprawniej: zasadowości ogólnej wody) polega na miareczkowaniu próbki badanej wody mianowanym roztworem kwasu solnego wobec oranŜu metylowego jako wskaźnika. Końcowy punkt miareczkowania określany jest przez pierwszą zmianę zabarwienia (1 mmol zuŜytego kwasu solnego odpowiada mvalowi zasadowości). Zasadowość wody określa zdolność wody do zobojętniania mocnych kwasów i jest związana z występowaniem w wodzie węglanów i wodorowęglanów, które wchodząc w reakcje z mocnymi kwasami, zobojętniają je.
Informacje ogólne: Oznaczenia twardości wody muszą być poprzedzone oznaczeniem zasadowości wody (wielkości uzyskane przy oznaczaniu zasadowości wykorzystywane są podczas przygotowania próbki do oznaczania twardości).
Ogólny CO 2 Wolny CO 2
PrzynaleŜny CO 2
Związany CO 2
Związany CO 2 (HCO 3 - )
Związany CO 2 (CO 3 -2)
Agresywny CO 2
Schemat zaleŜności pomiędzy róŜnymi formami dwutlenku węgla w wodzie.
Związany CO 2 oznaczany jako zasadowość wody
Wolny CO 2 oznaczany jako kwasowość wody
PrzynaleŜny CO 2 obliczany róŜnymi metodami w oparciu o znaną zasadowość wody
