Michał Doboszyński, gr. II, zespół nr 14, Wydział Inżynierii Lądowej, Rok Akademicki 2008/09.

Ćw. 12.2: Ocena skuteczności hydrofobizacji powierzchni betonu + Badanie przebiegu utwardzania spoiw żywicznych

Data wykonania ćwiczenia: 14.11.2008r.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest odpowiednio; w części pierwszej: zbadanie działania impregnatów na beton i ocena ich skuteczności, a w części drugiej – zbadanie przebiegu procesu twardnienia żywicy.

1. Część teoretyczna

Beton cementowy jest jednym z najczęściej używanych materiałów we współczesnym budownictwie. Tzw. beton zwykły jest wynikiem wiązania i stwardnienia mieszanki betonowej (mieszanina spoiwa (cement), kruszywa, wody i ewentualnych dodatków (powyżej 5% w stosunku do masy spoiwa) i domieszek (poniżej 5% w stosunku do masy spoiwa). Nowoczesne konstrukcje betonowe są narażone na różne, negatywne czynniki przyrodnicze, dlatego też beton cementowy musi uzyskać (zostać zmodyfikowany) odpowiednie właściwości by mógł być w pełni wartościowym budulcem. Ważną grupę modyfikowanych materiałów stanowią betony impregnowane polimerem, otrzymywane przez impregnację stwardziałego betonu monomerem, który następnie polimeryzuje wewnątrz betonu, lub oligomerem. Korzystne działanie impregnacji może polegać m.in. na hydrofobizacji tzn. Nadaniu powierzchni betonu zdolności do „odpychania“ („fobia”) cząsteczek wody, dzięki czemu powierzchnia ta jest przez wodę źle zwilżana.

1. Część Doświadczalna

Przygotowaną powierzchnię betonu podzielono na cztery części. Trzy z nich pokryto impregnatami (odpowiednio, I, II, III) a jedno pole pozostawiono niezabezpieczone. Odczekano 40 minut aby impregnaty zaschły. Na każdym polu badawczym naniesiono 3 oddzielne krople wody destylowanej. Zaobserwowano kształt jaki przybierają i oszacowano kąt zwilżania. Zmierzono czas potrzebny na rozpłynięcie się kropel i obliczono skuteczność hydrofobizacji. Wyniki przedstawiono w tabeli.

nr Próbki	nr Impregnatu	Kąt zwilżenia	Czas rozpłynięcia się kropli	Skuteczność hydrofobizacji
1	1	Mały	3 min	WA1 – 2,22% WR1 – 97,77%
2	2	Średni	50< min	WA2 < 0,13% WR2 > 99,86%
3	3	Duży	50< min	WA3 < 0,13% WR3 > 99,86%
4	brak	mały	4 sek	-

Skuteczność hydrofobizacji obliczono ze wzoru

Gdzie

T – Czas rozpłynięcia się kropli na powierzchni pokrytej danym impregnatem.

T0 – Czas rozpłynięcia się kropli na powierzchni niezabezpieczonej.

1. Wnioski

Pokrycie betonu impregnatem znacznie zwiększyło stopień jego hydrofobizacji i sprawiło, że materiał nie wchłaniał wody tak szybko jak niezaimpregnowana część. Dzięki temu odpowiednio zaimpregnowany beton jest wytrzymalszy i może służyć dłużej bez uszkodzeń wynikających z negatywnych skutków wody i wilgoci.

Zadanie 12.2 cz.2

1. Część teoretyczna.

Żywice syntetyczne są to związki organiczne zawierające więcej niż jedną grupę reaktywną (np. epoksydową, wodorotlenową, winylową), zdolną do polireakcji zwanej reakcją utwardzania, w wyniku której przekształcają się w usieciowane, nierozpuszczalne tworzywa. Żywice mogą być zbudowane z pojedynczych cząsteczek lub mieć strukturę polimeru (makrocząsteczki). Makrocząsteczka składa się z wielu powtarzających się fragmentów o jednakowej budowie, zwanych merami. Żywice syntetyczne są ciałami stałymi lub cieczami, często o dużej lepkości, w zależności od budowy meru i stopnia polimeryzacji. Z reguły są to tzw oligomery, w których masa cząsteczkowa nie przekracza kilku tysięcy.

1. Część doświadczalna

Do otrzymanych od technika próbek żywic (o podobnej masie) dodano odpowiednio odmierzone ilości utwardzaczy i wody. Wymieszano i rozpoczęto pomiar czasu i temperatury. W tym przypadku obie próbki zawierały żywice NP (pierwsze 3 pomiary co 5 minut, następne co minutę). Oba pomiary przeprowadzano do zaobserwowania maksimum temperatury. Wyniki przedstawiono w tabeli i na wykresie.

Zestaw I (T1)

Zestaw II (T2)

Czas	T1(°C)	T2(°C)
0	21,0	21,0
5	21,5	22,0
10	22,0	23,0
15	22,5	24,0
16	23,0	24,5
17	23,4	25,0
18	24,0	25,2
19	24,0	25,5
20	24,0	26,0
21	24,5	26,5
22	24,5	27,0
23	24,5	28,0
24	25,0	29,0
25	25,1	30,2
Czas	T1(°C)	T2(°C)
26	25,5	32,0
27	26,0	34,0
28	26,3	36,0
29	27,0	39,0
30	28,0	44,0
31	29,5	50,0
32	31,0	57,0
33	32,0	65,0
34	33,0	70,0
35	34,0	75,0
36	37,0	79,0
37	37,0	82,0
38	41,5	85,0
39	43,0	87,0
Czas	T1(°C)	T2(°C)		Temp	Temp	Czas	Temp	Temp	Czas	Temp	Temp	Czas
40	47,0	87,0
41	52,0	87,0
42	59,0	86,0
43	64,5	85,0
44	67,0	84,0
45	71,0
46	74,0
47	76,0
48	77,0
49	77,5
50	78,0
51	77,0
52	76,0
53	75,0

Cecha	Zestaw 1 Żywica: NP Ilość utwardzacza: 2,2g Ilość wody: 0g	Zestaw 2 Żywica NP Ilość utwardzacza: 4,2g Ilość wody: 0g
Czas urabialności, min	33	26
Czas żelowania, min	10	9
Czas utwardzania, min	17	6
Maksymalna temp. °C	78	87

1. Wnioski

Na podstawie wykresu widać, że większa ilość utwardzacza (w zestawie numer II) wpłynęła na przyspieszenie reakcji utwardzania w stosunku do zestawu I. Co więcej, temperatura maksymalna była większa niż w przypadku zestawu I. Można zatem stwierdzić, iż zwiększanie ilości utwardzacza wpłynie na dynamikę reakcji, jednak wiąże się z większą temperaturą w czasie jej przebiegu.

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

• Internet