chemia teoria2 (1)


Pierwiastek <-- Atom --> czasteczka --> zwiazek chemiczny

Materialy budowlane

Uklady jednorodne Uklady niejednorodne

| | | |

Krysztaly Szkliwa Koloidy Kompozyty

|

Element budowlany

| ---> Konstrukcja

Ustroj budowlany

Spojnosc materialu - decyduje jak duze moze byc obciazenie zanim material ulegnie zniszczeniu.

Sily kochezji Sily adhezji

(w obrebie jednej fazy) (w obrebie wielu faz)

| |

sily wewnatrzczasteczkowe sily miedzyczasteczkowe

-atomowe - sily Van der Walsa

-atomowe spolaryzowane - mostki wodorowe (wiazania protonowe)

-jonowe |

-metaliczne wiazania drugiego rzedu

|

wiazania pierwszego rzedu

I rzedowe sa mocniejsze od II rzedowych.

II rzedowe sa addytywne, wiec moga ulec zniszczeniu bo ich ogolna moc moze przekroczyc moc wiazania I rzedu.

Wiazania atomowe:

Polegaja na utworzeniu jednego lub dwoch atomow wiazacych, sa kowalencyjne.

Wystepuje symetryczny rozklad ladunku, moc wiazania to ilosc energii jaka trzeba zuzyc do jego zniszczenia.

Wiazanie atomowe spolaryzowane:

Polega na uwspolnieniu atomow, lacza sie atomy rozniace sie elektroujemnoscia, czasteczka o niesymetrycznym ukladzie ladunku to dipol.

Wiazanie koordynacyjne (Donorowo - akceptorowe):

Powstaje za pomoca uwspolnienia elektronow pochadzacych od jednego atomu, dawca elektronow to donor, a drugi to akceptor, jest to najslabsze z wiazan.

Wiazanie jonowe:

Polega na tym, ze lacza sie atomy pierwiastkow rozniacych sie elektroujemnoscia (jeden na powloce walencyjnej posiada wiecej niz 4 elektrony, a drugi mniej niz 4), jeden oddaje elektrony drugiemu. Wiazanie to wystepuje miedzy metalami i niemetalami tzn w solach.

Wiazanie metaliczne:

Metal oddaje wszystkie elektrony walencyjne, elektrony tworza chmure elektronowa.

Sily Van der Walsa:

  1. Sily orientacji

  1. Sily indukcji

  2. Sily dyspersji

Mostki wodorowe:

Powstaja miedzy czasteczkami posiadajacymi wodorowe

Laczenia sa silniejsze niz sily Van der Walsa. Im wyzsza temperatura mniej wiazan.

Polietylen - masa czasteczkowa ok 200000, wytrzymalosc na rozciaganie 15 Mpa

Poliamid - ok 250000, 60MPa na rozciaganie

W polietylenie sa sily Van der Walsa, a w poliamidzie mostki wodorowe.

W metalach jedynym rodzajem wiazan sa wiazania metaliczne

  1. Materialy mineralne

- materialy kamienne

- Materialy ilaste

- ceramika budowlana

- spoiwo

- szklo

Dominujacym wiazaniem jest tu wiazanie jonowe, wystepuja także mostki wodorowe (tylko mat kamienne, ilaste i spoiwa)

  1. Materialy organiczne

- drewno

- substancje bitumiczne (smola, asfalt)

- tworzywa sztuczne

Podstawowym wiazaniem jest atomowe, wystepuja tylko sily Van der Walsa, u niektorych tworzyw sztucznychg i w drewnie sa mostki wodorowe.

Biorac pod uwazge rodzaj wiazan, ciecze dzielimy:

Krysztaly:

Podzial mineralow:

metale niemetale

temp pokojowej - swiezo odslonieta warstwa jest matowa

powierzchni jest blyszczaca. - izolatory

Uklad atomow:

ciala krystaliczne ciala bezpostaciowe (amorficzne)

- uklad atomow w przestrzeni - uklad atomow chaotyczny

statyczny, uporzadkowany - sa izotropowe

przy pomocy metod rentgenowskich zaleznosci od temperatury

model geometryczny, siec przestrzenna

Uklady krystograficzne:

Komorka sieciowa:

  1. wiezy sieciowe - zbior punktow majacych takie samo otoczenie

  2. siec punktowa lub Braviego

siec prosta - lelmenty budujace krysztal znajduja sie w naroznikach szescianu

siec centrowana - w naroznikach i w jego srodku

siec centrowana sciennie - w naroznikach i na srodkach scian

zmiana stanu skupienia ciekly - staly

1-3 materialy krystaliczne

4- material amorficzny jednoskladnikowy

Etapy krystalizacji:

!) powstaja zarodki krysztalow

  1. dendryty - agregat krystaliczny o strukturze drzewa

  2. ziarna

Defekty struktury:

Krystalizacja - proces przejscia cial krystalicznych ze stanu cieklego w stan staly

Defekty:

  1. Punktowe

  2. zlozone

  3. liniowe (dyslokacje)

Krysztaly molekularne: lod H2O, suchy lod CO2

Krysztaly jonowe:

Sily wiazace jony w postac krystaliczna naleza do oddzialywan elektrostatycznych. Wysoka wytrzymalosc na sciskanie, niewielka na rozciaganie.

Krysztaly metaliczne - czyste metale i ich stopy

Sieci krystaliczne metali:

Krysztaly kowalencyjne, np. Diament

Polimorfizm - wystepowanie tej samej substancji chemicznej w kilku odmianach krystalicznych, rozniacych sie wlasciwosciami fizycznymi,a czasem chemicznymi. Kazdy material wybiera taka strukture, ktora zapenia minimum energii.

Ca w temp <450C HZ

>450C RSC

Fe w temp <912 RPC

>912 RSC do temp 1394, powyzej ponownie RPC

kryształ kalcytu - uklad regularny (CaCO3)

krysztal aragonitu - rombowy (CaCO3)

diament - regularny (C)

grafit - heksagonalny (C)

Diament:

Ciecze - stan posredni miedzy gazami a cialami stalymi.

Wzor Newtona:

F=nA*dV/dx

n - dynamiczny wspolczynnik lepkosci

A - powierzchnia

x- odleglosc pomiedzy poruszajacymi sie warstwami

V- predkosc poruszania sie

n[Pa*s]

Wzor dzieli ciecze na 2 grupy

Dla danego rodzaju cieczy wspolczynnik lepkosci zalezy od temperatury

Wspolczynnik lepkosci w malym stopniu zalezy od cisnienia

nH2O = 1/1000 Pa*s

W danych warunkach zewnetrznych ustalonych wspolczynnik jest staly.

Gdy zmieniaja sie naprezenia w cieczach. N zmienia sie dla cieczy nienewtonowskich.

    1. - 100 Pa*s - lepkosc polimerow

Ciecze sztywne maja n powyzej 10^12 Pa*s, nie maja zdolnosci plyniecia, nazywane cieczami przechlodzonymi.

Wysoka lepkosc powoduje, ze procesy krystalizacji sa bardzo spowolnione

Plynnosc - fi=1/n dynamiczny wspolczynnik lepkosci.

Do warstwy powierzniowej zaliczymy te czesci powierzchniowe faz u ktorych przecietny stan energetyczny jest inny niz wewnatrz faz. Jezeli chcemy zwiekszyc powierznie cieczy to musimy wykonac prace przeciwko silom napiecia powierzniowego: dL=6ds

dL - praca potrzebna do jednostkowego zwiekszenia powierzchni cieczy

6=dL/ds

ds - zwiekszona powierzchnia

Dla wiekszosci cieczy napiecie powierzchniowe zawiera sie w 0,02

dla wody wynosi 0,07

Napiecie powierzchniowe zalezy od granicy faz. Jezeli podajemy wynik napiecia i nie podajemy faz tzn ze jest to faza woda->powietrze

6w/b = 0,35 trzeba podac granice faz dla cieczy nie mieszajacych sie w/b - woda/benzyna

Energia powierzchniowa - energia jaka trzeba przylozyc aby rozdrobnic material

C - 10J/m^2 (diament)

Cu - 2,7

beton - 1,8

drewno - 0,08

woda - 0,07

Poliamid(PA) - 0,05

Polietylen(PE) - 0,03

Zwilzalnosc, kapilarnosc - cechy zwiazane z napieciem.

Zwilzalnosc - zdolnosc do pokrywania ciala stalego przez ciecz. Miara jest kat zwilzania - kat poniedzy powierzchnia ciala a powierzchnia kropli cieczy

Kat >90 - ciecz nie ma zdolnosci zwilzania ciala stalego

kat <90 - ciecz ma zdolnosc zwilzania

Powierzchnia ktora woda zwilza- pow. Hydrofilna

Powierzchnia ktorej woda nie zwilza - pow. Hydrofobowa

Jesli kat = 0 to nastepuje zwilzanie doskonale.

Zjawisko termokapilarnosci - przemieszczanie sie wody kapilarnie od strefy cieplejszej do strefy zimniejszej.

Woda w kapilarach zamarza w znacznie nizszych temperaturach niz 0C

Uklady rozproszone - uklady tworzone przez co najmniej 3 substancje

Jednofazowe Wielofazowe

| | |

a<10^-9 10^-9-10^-6 a>10^-6

roztwory rozproszenie rozproszenie

koloidalne makroskopijne

a - srednica czasteczek

Roztwory - homogeniczne mieszaniny co najmniej 2 substancji, uklad jednofazowy. Kazda mieszanina jest roztworem.

Koloidy - uklady pozornie jednofazowe (jednorodne) - okiem nieuzbrojonym widzimy jednolita faze, okiem uzbrojonym rozroniamy fazy

Roztwory ciekle - rozpuszczalnikiem jest ciecz, rozpuszczane moga byc ciecze, gazy, ciala stale.

Roztwory stałe - roztwory dwoch faz stalych

Sklad roztworow wyrazamy za pomoca stezen

uklady wielofazowe - skladaja sie z dwoch faz, jedna to faza ciagla, a druga nieciagla

faza ciagla - rozpraszajaca osrodek dyspersyjny

faza nieciagla - faza rozproszona, zdyspersowana

faza zewnetrzna faza wewnetrzna

matryca inkluzja

osnowa uzupelnienie

Uklad koloidalny - uklad wielofazowy, taki ze w fazie ciaglej rozproszonej jest inna faza taka ze a<10^-9,10^-6m)

Otrzymujemy je albo z roztworow albo z ukladow o rozprosznieu makroskopowym

roztwory -->kondensacja-->koloidalny uklad o roproszeniu makroskopowym-->dyspersja-->uklad koloidalny.

Kondensacja bazuje na

AgNO3 + KJ = AgJ + KNO3

[Ag+, NO3-] [K+,J-] koloid [K+, NO3-]

Dyspersja

-mechaniczna

-ultradziwekowa

-elektryczna

-termiczna

Wyroznik ukladow kolidalnych:

elektroforezja- przemieszczanie sie czasteczek fazy rozproszonej pod wplywem zewnetrznego pola elektrycznego, unieruchomiona pozostaje faza rozpraszajaca

elektroosmoza - przemieszczanie sie czastek fazy rozpraszajacej podczas nieruchomej fazy rozproszonej pod wplywem zewnetrznego pola elektrycznego

Dializa - przenikanie przez blony polprzepuszczalne fazy rozproszonej.

Podzial koloidow ze wzgledu na stan skupienia:

gaz - faza rozpraszajaca

| | --> gazozole

ciecz cialo stale

ciecz - f. Rozpraszajaca

| | |

gaz ciecz c stale

(piana) (emulsja) (zole)

cialo stale - f rozpraszajaca

| | |

gaz ciecz c stale

(piana stala) (emulsja stala) (zole stale)

Podzial koloidow ze wzgledu na właściwości:

Liofilowe (lubia faze ciagla)

Liofobowe:

Tiksotropia - odwracalne przechodzenie zelu w zol pod wplywem zwiazkow mechanicznych.

Taka zdolnosc ma krzemionka koloidalna

Dzieki temu zjawisku mozemy naniesc substancje na powierzchnie pionowePlynny podczas mieszania, pozostawiony w bezruchu przechodzi w strukture zelowa

Uplynnianie sie gruntu pod wplywem bodzcow mechanicznych.

Zjawisko Tiksoskopii ograniczaja zwiazki wapniowe

Emulsje

Uklad zwarty <<--emulgowanie-->> uklad rozproszony

Uklad koloidalny dwoch wzajemnie nieropuszcalnych cieczy i emulgatora - emulsja.

Wielkosci czasteczek fazy rozproszonej 10^-9 - 10^-5m

Podzial wg rodzaju emulgatora

-jonowy

-niejonowy

Podzial wg ukladu faz

O - ciecz mniej polarna

W - eoda lub inna ciecz bardziej polarna

Korzystne jest stosowanie emulsji gdzie woda ma faze ciagla

Jezeli w jednej z cieczy jest 26% objetosciowo, to

O/W <<-------inwersja------>W/O zjawisko niekorzystne

Trwalosc emulsji zalezy od:

Napiecie powierzchniowe na granicy ciecz-ciecz ma byc 6c/c < 10^-4 N/m alby emulsja byla trwala

Im bardziej emulgator obniza napiecie powierzchniowe, tm trwalsza emulsja

KOMPOZYTY - uklady rozproszone

cialo stale - cialo stale o rozproszeniu makroskopowym

Kompozyty:

1. Faza ciagla (matryca)

2. Faza nieciagla (inkluzja)

Inkluzja jest wzmocnieniem matrycy

Inkluzja:

inkluzja ziarnista:

1 rodzaju:

- Faza rozproszona jest rozsegregowana, kazde ziarenko inkluzji jest rozdzielone matryca

- Material nieporowaty

- przez taki kompozyt nie ma transportu masy

2 Rodzaju:

inkluzja nie musi byc calkowicie rodzielona

material jest porowaty (pory zamkniete)

np. betony zywiczne

nie zachodzi transport masy

taki kompozyt ksztaltowany jest przez mechanizm addytywny

3 rodzaju:

inkluzja nie musi byc calkowicie rozdzielona

posiada pory zamkniete i otwarte

np. betony cementowe

mechanizm synergistyczny wynikajacy ze zjawisk zachodzacych na granicy faz (adhezja, nap powierzchniowe, adsorbcja)

warstwa stykowa: najslabsze miejsce w kompozycie (miejsce styku matrycy i inkluzji)

Kompozyty budowlane:

          1. Matryca

| |

spoiwa lepiszcza

przechodzenie z fazy cieklej z fazy cieklej do stalej w skutek obnizenia temperatury

do f stalej jest wynikiem reakcji albo odparowania rozpuszczalnika

chemicznej. - bitumy

  1. Inkluzja

niezamierzone oslabiaja material

zamierzone (celowe) poprawiaja właściwości izolacyjne

mikrowypelniacz D<0,5 mm

zaprawa - do 2 mm

beton drobnoziarnisty <10mm

ciagle

rozproszone

REAKCJE CHEMICZNE - wszystkie przemiany polegajace na przegrupowaniu atomow w czasteczkach substancji wyjsciowych czyli w substratach reakcji i utworzeniu substancji o odmiennym skladzie i wlasciwosciach produktow reakcji. Aby te przegrupowania byly mozliwe, musza zostac zerwane wiazania w czasteczkach. Rownanie reakcji chemicznej jest bilnasem masy reagentow.

Opis reakcji:

Synteza A+B=AB

Analiza (rozklad) AB=A+B

Wymiana pojedyncza AB+C=AC+B

Wymiana podwoja AB+CD=AC+BD

Rodzaje czastek:

Liczba czasteczek substratow bioraca udzial w reakcji:

Kierunek przebiegu reakcji:

Liczba faz:

Efekt energetyczny reakcji:

Sposob prowadzenia reakcji:

Zmiana elektrowartosciowosci pierwiastkow

Cechy charakterystyczne reakcji zachodzacych w budownictwie i reakcje heterogeniczne z udzialem fazy stalej

  1. Reakcje prowdzimy w taki sposob, aby byly nieodwracalne

  2. wystepuja zarowno endo jak i egzoenergetyczne

  3. otrzymywanie spoiw budowlanbych, ceramika budowlana - reakcje endotermiczne wymuszone

  4. reakcje wiazan spoiw, korozji - r egzotermiczne samorzutne

Reakcje sa reakcjami izobarycznymi, ale często przebiegaja ze zmiana objetosci jesli dotyczy to fazy stalej to można sie spotkac ze zniszczeniem materialu.

Reakcje hydratacji:

Procesy w wyniku ktorych woda zostaje chemicznie zwiazana. Dotycza:

  1. Jonow

AL3+ + 6H2O --> [Al(H2O)6]3+

  1. Hydratacja bezposrednia - polega na tym ze woda zostaje wbudowana w krysztaly w sposob bezposredni

CaSO4 + H2O --> CaSo4*2H20

  1. Hydratacja posrednia - woda jest wbudowywana w postaci grup wodorotlenowych

CAO + H2O --> Ca(OH)2

Sa to procesy przebiegajace samorzutnie z wydzieleniem ciepla.

Cement portlandzki - wydziela sie energia rzedu 450-600J/g w zaleznosci od skladu cementu

C3S - 570 J/g

C2S ~260 J/g

C3A - 900 J/g

Hydroliza (reakcje odwrotne do reakcji zobojenienia zachodza w skutek dysocjacji slabych)

W zaleznosci od tego, ile czasteczek ulega rozpadowi, wyrozniamy:

alfa=N/No * 100%

Reakcja zobojetnienia: reakje kwasow z zasadmi w wyniku ktorcyh powstaje sol i woda, nie zachodza dla soli mocnych kwasow i mocnych zasad.

NaCl -->H2O--> Na+ + Cl-

ph=7 ph= -log[H+]

Sol mocnego kwasu i slabej zasady

FeCl2 + 2H2O --> Fe(OH)2 + 2HCl

ph<7 silnie kwasny

sol mocnej zasady i slabego kwasu

CH3COONa + H2O --> CH3COOH + NaOH

odczyn zasadowy ph>7

sol slabego kwasu i slabej zasady

FeCO3 + H2O --> Fe(OH)2 + H2CO3

odczyn lekko kwasny lub lekko zasadowy

sol kuchenna nie ulega hydrolizie!

Hydratacja i hydroliza zachodzi dla krzemianow:

3CaO + SiO2 + 5H2O --> Ca(OH)2 + CaO*SiO2*4H2O

2CAO*SiO2 + 3H2O --> Ca(OH)2 + CaO*SiO2*2H2O

Faza CSH + CH - faza uwodnionych krzemianow wapniowych

hydratacja prowadzi do powstania CSH

CSH - odpowiedzialna za wytrzymalosc spoiwa.

CH - wodorotlenek wapniowy, odpowiada za trwalosc elementow, zwlaszcza zelbetowych

ph betonu - 12,5-13

ciecz parowa ma właściwości ochronne dla stali.

W przypadku srodowiska o ph 11,8 - 13,5 - stan pasywny stali

dla ph<11,8 i ph>13,5 stal koroduje

Gliniany ulegaja tylko hydratacji

3CaO*Al2O3 + 6H2O --> 3CaO*Al2O3*6H2O

Reakcja egzotermiczna (hydratacja, hydroiliza). Przebiegaja samorzutnie bo energia substratow jest wieksza od energii produktow.

Ea - energia aktywacji procesu.

Miara szybkosci reakcji moze byc:

Rodzaj substancji okreslony przerz rzad substancji

Jesli szybkosc reakcji zalezna jest od stezenia 1 substratu to bedzie 1 rzad substancji

V=k[Cs]

k-stala szybkosci reakcji

[Cs] - stezenie molowe substratu

A+B=AB

V=k[A][B]

Stezenie substancji jest najwyzsze na poczatu

Szybkosc reakcji zalezy od

W fazie stalej wolne

W fazie gazowej zalezy od cisnienia

Regula Van't Hoffa

Wzrost temperatury o kazde 10 C

2-4 razy - homogenicznych

    1. - 1,4 raza- heterogenicznych

Reakcje kinetyczne - jej szybkosc wyznacza proces chemiczny

Szybkosc reakcji chemicznej wyznaczaja procesy towarzyszace reakcji - reakcje dyfuzyjne.

Reakcje topochemiczne - zaleznosc od temperatury jest slabsza

Na szybkosc reakcji wplywaja katalizatory

A+B --> AB - w czasie t

Dzialanie katalityczne:

A+K --> AK- t1

AK +B --> AB - t2

t1 + t2 << t

inhibitory - spowalniaja reakcje

Reakcje z udzialem fazy stalej zaleza od rozwiniecia powierzchni fazy stalej

Aby przyspieszyc proces reakcji chemicznej, rozwijamy powierzchnie wlasciwa (ktora okresla powierzchnie fazy stalej)

300m^2/g po rozwinieciu grama czasteczek dadza powierznie 300m^2

400m^2/g *2 - rozwiniecie, 2 razy zwieksza sie proces chemiczny

Szybkosc reakcji w czasie maleje bo zmniejsza sie ilosc substratow

A+B -->V1--> C+D

C+D -->V2--> A+B

V1=k1[A][B]

V2=k2[C][D]

Jak V1 maleje to V2 rosnie

Po penym czasie V1=V2 - stan rownowagi chemicznej ( nie zmienia sie ilosc reagentow - tyle ile ubywa po jednej stronie, tyle samo przybywa po drugiej)

Stan rownowagi:

K - stala rownowagi

K=k1/k2 = [C][D]/[A][B] --> stezenia w stanie rownowagi, nie stezenia wyjsciowe!

W stanie rownowagi chemicznej w stalych warunkach ciesnienia i temperatury stosunek stezen produktow do stezenia substratow jest staly i nosi nazwe stalej rownowagi chemicznej

w reakcjach dysocjacji - k dysocjacji

w reakcjach hydrolizy - k hydrolizy

aA + bB <--V1, V2--> cC + dD

K= ([C]^c*[D]^d)/([A]^a*[B]^b = const

N2 + 3H2 --> 2NH3

K=[NH3]^2/[N2][H2]^3 = const

Regula przkeory - jezeli zmieniamy jeden z parametrow zewnetrznych ukladu bedacego w stanie rownowagi to uklad dziala w ten sposob aby przeciwdzialac tej zmianie.

3H2 + N2 ---> 2NH3 reakcja egzotermiczna

2NH3--> 3H2 + N2 - reakcja endotermiczna

T1, p1 - K1 = [NH]^2/[H2]^3[N2] = const

podnosimy temperature

T2>T1 - K2

Jaka relacja miedzy K1 a K2

K2<K1

Jezeli mamy stan rownowagi procesu i zwiekszymy ilosc substratow to stala rownowagi k wzrosnie

BETON

beton jest materialem kompozytowym, ma porowatosc otwarta, a wiec przez beton moze odbywac sie transport masy w wyniku

Beton

| |

matryca inkluza(kruszywa)

Inkluzja - O wytrzymalosci betonu decyduje skladnik najbardziej reaktywny, bo on wchodzi w reakcje ze srodowiskiem.

18CaO + 4SiO2 + 2Al2O3 + Fe2O3 --> 3(CaO*SiO2) + 2CaO*SiO2 + 3CaOAl2O3 + 4CaO*Al2O3*Fe2O3

Cement zawiera zmielony z klinkierem cementowym gips. Gips dodaje sie jako regulator spoiwa cementowego. Po polaczeniu cementu z woda zachodza reakcje hydrolizy i hydratacji.

Hydroliza:

3CaOSiO2 + 5H2O --> Ca(OH)2 + 2CaO*SiO2*4H2O |

|

2(3CaO*SiO2) + 6H20 --> 3Ca(OH)2 + 3CaO*2SiO2*3H2O |-> uwodnione krzemiany

| wapniowe CSH+CH

2CaO*SiO2 + 3H2O --> Ca(OH)2 + CaO*SiO2*2H2O |

O wytrzymalosci decyduje CSH, o trwalosci CH

CSH nadaje betonowi odczyn alkaiczny (ph=13). W takim srodowisku trwala jest stal. Jezeli odczyn spadnie ponizej 10 to nastepuje rozpad fazy CSH czyli rozklad krzemianow.

Jezeli ubywa wodorotlenku wapniowego, to spada odczyn ph.

a) korozja 1 rodzaju

b) korozja 2 rodzaju

c) korozja 3 rodzaju

a) Jest zwiazne z rozpuszczaniem wodorotlenku wapniowego przez wody miekkie (woda nie zawiera jonwo wapniowych), agresja ługujaca rozpuszczalnosc Ca(OH)2 = 1,28 g/dm^3

Ubywa Ca(OH)2 wiec maleje odczyn -> korozja

b) skladniki srodowiska reaguja ze skladnikiem najchetniej reagujacym z powstawaniem zwiazkow latwo rozpuszcalnych w wodzie. Musza byc to reakcje w fazie cieklej, bo fazaz stala nie wplywa na trwalosc betonu.

Najszybciej koroduje w wyniku agresywnosci kwasowej

Jezeli beton ma kontakt z roztworem o ph<6,5 to nastepuje niszczenie betonu.

Ca(OH)2 + 2H+ --> Ca 2+ + 2H2O

Jezeli beton ma kontakt z roztworem o ph<4,5 to musi zostac zabezpieczony powirzchniowo (calkowicie). O ph>4,5 wystarczy zabezpieczony czesciowo.

Ca(OH)2 + 2NH4+ --> Ca2+ + 2NH3 + 2H2O

CO2 - caly

  1. CO2 zwiazany

obecny w weglanach i wodoroweglanach

  1. CO2 wolny (rozpuszczony w w wodzie)

- przynalezny - zapewnia rownowage miedzy weglanami a wodoroweglanami

- agresywny

Ca(OH)2 + CO2 --> CaCO3 + H2O

CaCO3 + CO2 + H2O --> Ca(HCO3)2 -> rozpuszczalnosc 1,66 g/dm^3

zachodzi jesli beton znajduje sie w srodowisku gdzie stezenie sodu i potasu wynosi >10%

SiO2 + 2NaOH --> Na2SiO3 + H2O

Zachodza reakcje ze skladnikami spoiwa i powstaja produkty nierozpuszczalne w wodzie ale o znacznie zwiekszonej objetosci w stosunku do substratow. Jest to korozja pecznienia i powoduje powstawanie naprezen wewnetrznych.

Do tego typu korozji zaliczamy:

Ca(OH)2 + SO4 --> CaSO4 + 2OH

CaSO4 + 2H2O --> CaSO4*2H2O

Powstaly gips reaguje z glinianem trojwapniowym

3CaO*Al2O3*6H2O + 3(CaSO4*2H2O) + H2O --> 3CaO*Al2O3*3CaSO4*32H2O

dokonuje sie w pustkach w doszczelnia strukture, alejesli jest go za duzo, powoduje spekania

powyzej 600mg/dm^3 SO4 - powstaje za duzo eltryngitu.

zachodzi miedzy skladnikami betonu ale przy obecnosci wody w srodowisku zewnetrznym

Korozja wewnetrzna:

a) pecznienie wapniowe

b) Pecznienie magnezowe

c) pecznienie alkaliczne

a) Jesli w spoiwie cementowym obecny jest tlenek wapniowy i jest go wiecej niz 2% masy cementu to nie ulegnie on pelnej hydratacji. Czesciowo pozostanie w betonie w postaci tlenku wapnia CaO

Reaguje on z woda

CaO + H2O --> Ca(OH)2 -> zwieksza objetosc 1,7 raza

b) MgO>5%

MgO + H2O --> Mg(OH)2 --> zwieksza objetosc 2,2 raza

c) zachodzi w reakcji pomiedzy kruszywem a cementem zawierajacym zwiekszona liczbe alkali.

K2O + Na2O < 1,6% w cemencie K2O -> alkalie

    1. % dla cementow niskoalkalicznych

2NaOH + SiO2 --> Na2SiO2 + H2O

Na2SiO3 + 2H2O --> H2SiO3 + 2NaOH

korozja alkaliczna:

Efekt korozji zalezy od:

Material

- podatnosc [Ca(OH)2]

- powierzchnia zewnetrzna P/V

Srodowisko

- reaktywnosc czynnika agresywnego

stezenie [ mg/dm^3]

Podatnosc tym wieksza im wieksza powierzchnia jest dostepna dla dla srodowiska. Miara jest P/V - modul materialu (powierzchnia do objetosci materialu)

Srodowisko moze dzialac na material w stopniu


Wyszukiwarka