Paulina Magdzicka gr.5 zespół nr 7, Wydział Inżynierii Lądowej 26.10.2010

Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia praktycznego nr 13.1

Temat: Badanie korozji kwasowej betonu cementowego.

Wstęp teoretyczny

Korozja to samorzutne procesy destrukcyjne zachodzące w materiale, prowadzące do pogorszenia jego cech użytkowych, a w krańcowych przypadkach do całkowitego zniszczenia. W procesie korozyjnym szczególnie niebezpieczne dla materiałów budowlanych (w przypadku naszego doświadczenia dla betonu) bywają kwasy.
Zarówno mocne (HCl, H₂SO₄, HNO₃), jaki i słabe (H₂S) kwasy mineralne oraz organiczne reagują z wodorotlenkiem wapniowym wg równania:

Reagują także z glinianami i krzemianami zawartymi w zaczynie cementowym:
W wyniku tych reakcji powstają np. łatwo rozpuszczalne chlorki, które ulegają wyługowaniu z betonu. Proces ten powoduje spadek wytrzymałości betonu. Kwasy reagują również z węglanem wapniowym powstającym w wyniku karbonatyzacji betonu lub stanowiącym składnik kruszyw węglanowych.

Cel doświadczenia

Celem tego doświadczenia laboratoryjnego jest badanie jednego z najpowszechniejszych mechanizmów destrukcyjnych w przyrodzie – korozji. Obiektem badanym będzie beton, a będzie on poddawany działaniu kwasu solnego oraz kwasu octowego o różnych stężeniach. Drugą częścią doświadczenia będzie badanie przebiegu korozji węglanowej.

Przebieg doświadczenia i obserwacje

Doświadczenie składało się z dwóch części. W pierwszej badaliśmy wpływ kwasów (solnego i octowego) na korozję betonu, a w drugiej badaliśmy przebieg korozji węglanowej.

CZĘŚĆ 1

Do tej części były nam potrzebne próbki betonu (6szt), lignina, 6 zlewek, 6 szkiełek zegarowych oraz kwasy w różnych stężeniach. Otrzymane próbki betonu zostały przez nas zważone, pomiary zanotowane , a następnie próbki umieszczone w zlewkach. Każda z nich została opisana i napełniona kwasem w odpowiednim stężeniu do poziomu 1 cm powyżej górnej powierzchni próbki. Następnie czekaliśmy godzinę, obserwując zmiany zachodzące w zlewkach. Po upływie godziny wyjęliśmy próbki ze zlewek i osuszyliśmy ligniną. Zostały one kolejno zważone, wyniki zanotowane, a na ich podstawie obliczyliśmy ubytek masy (wagowo i procentowo). Sam ubytek masy byłby niewystarczający, gdyż każda próbka ma inną masę i nie moglibyśmy zaobserwować tendencji, która jest celem naszego doświadczenia.

W poniższej tabeli zawarłam nasze pomiary i obserwacje.

	zlewki z HCl	zlewki z CH3COOH
nr zlewki	1	2
stezenie kwasu	2%	4%
masa próbki betonu na początku	116,30g	90,29g
masa próbki po osuszeniu	115,22g	87,87g
Δm (wagowe)	1,02g	2,42g
Δm (procentowe)	0,9%	2,6%
obserwacje	-im większe stężenie kwasu tym więcej pęcherzyków powietrza pojawia się w zlewce
	-im większe stężenie kwasu tym silniejsze zabarwienie roztworu na kolor żółto-zielony	-w końcowej fazie oczekiwania dostrzegliśmy zabarwienie roztworu na kolor lekko pomarańczowo-rożowy, jednak głównie w dolnej części zlewki w pobliżu próbki

CZĘŚĆ 2

Druga część zadania polegała na badaniu przebiegu korozji węglanowej. Badanie to wymagało złożenia odpowiedniej aparatury. Na potrzeby obserwacji powstała konstrukcja składająca się z: kolby stożkowej (nr 1) o pojemności 300 cm³, połączonej z druga identyczną kolbą (nr 2) za pomocą rurki. W kolbie nr 1 znajduje się również wkraplacz.

Kolejną fazą było wypełnienie naczyń jak następuje: kolba nr 1 wypełniona została grysem wapiennym, ok. 0,5-0,7cm od dna, kolba nr 2 wypełniona została rozdrobnionym betonem (0,3-0,5cm od dna) oraz zalana wodą destylowaną ok. 0.7cm od dna, wkraplacz został zaopatrzony w 2-molowy roztwór kwasu solnego, ok. ¾ objętości.

.

Podczas powolnego dodawania kropli kwasu solnego HCl (2mole/dm³) zachodzi gwałtowna reakcja z mączka wapienną. W kolbie nr 1 obserwuje się wytwarzanie się piany, Maczka zmienia też swój stan skupienia, konsystencją przypomina mleko. W kolbie nr 2 obserwujemy wytwarzanie się pęcherzyków gazu oraz mętnienie wody. Z upływem czasu w kolbie nr 2 woda stopniowo odzyskuje swa klarowność.

W kolbie nr 1 zaszła reakcja:

CaCO₃+2HClCaCl₂+H₂O +CO₂

Wniosek

Na podstawie obserwacji mogę stwierdzić iż największy ubytek masy jest dla tych próbek, które były moczone w kwasie solnym. W związku z tym wpływ działania kwasu solnego na beton jest znacznie większy niż kwasu octowego. Widać w obydwu przypadkach, że im większe stężenie kwasu, tym większa intensywność korozji..

W czasie korozji węglanowej, na początku w wyniku reakcji powstawania węglanu wapnia roztwór mętnieje. Jednak gdy węglan wapnia przechodzi w łatwo rozpuszczalny wodorowęglan - roztwór ponownie staje się klarowny, taki przebieg jest charakterystyczny dla korozji węglanowej

,

Literatura

• „Ćwiczenia laboratoryjne z chemii budowlanej” L. Czarnecki, P. Łukowski, A. Garbacz, B. Chmielewska, Warszawa 2007

• „Chemia w budownictwie” – L. Czarnecki, T. Broniewski, O. Henning