-w konstrukcjach metalowych stosowanych w przemyśle. Niektóre metale ulegają pasywacji np. Al., Cr, Cu, Zn.

-aby warstewka była pasywa musi być szczelna i dobrze przylegać do metalu. Objętość produktu korozji i objętość przereagowanego metalu musi spełniać warunek Vpk > Vm.

Korozja elektrochemiczna

- w środowiskach przewodzących prąd elektryczny

- w temp <100'C a nawet zbliżonych do 0'C. duże straty może przynosić także w temperaturze <100'C - korozja katastrofalna.

Większość zniszczeń korozyjnych w polskim klimacie wywołana jest tym rodzajem korozji.

Mechanizm korozji - praca ogniw korozyjnych:

Elektrody:

-Anoda metal lub miejsce na jego powierzchni (ubytek masy) . anoda metal bardziej aktywny chemicznie lub miejsce na jego powierzchni ( zależnie od struktury, zanieczyszczenia, miejsca spawania, miejsca mniej natlenionego, lub zanurzone w elektrolicie o mniejszym stężeniu jonów metalu)

-katoda metal lub miejsce na jego powierzchni w którym zachodzi reakcja depolaryzacji np. tlenu lub jonu H+

schemat pracy ogniwa korozyjnego.

Anoda rozpuszczanie metalu - żelaza. Katoda. Redukcja depolaryzacji D, Depolaryzator to np.H+ (1) lub O2 (2). Na powierzchni między elektrodami jony OH- utworzone na katodzie wchodzą w reakcje z jonami Fe2+ (3)

reakcje katodowe: 2H+ + 2e + H2 (pH<7) (1)

½ O2 + H2O + 2e 2OH- ( wszystkie środowiska) (2)

2Fe2+ + 4OH- + ½ O2 Fe2O3 * 2H2O (3) (rdza)

RDZA:

- rdza czerwona ( trwając badania nad jej składem chemicznym, właściwościami)

- rdza czarna ( tam gdzie ma stały kontakt z wodą, małe napowietrzenie)

ogniwa korozyjne:

- ogniwa dwumetaliczne (dimetaliczne)

anoda metalem bardziej aktywnym, katoda metalem mniej aktywnym chemicznie.

- ogniwa stężeniowe tlenowe

anoda miejsce mniej napowietrzone, katoda miejsce napowietrzone bardziej. Występuje tam gdzie jest częściowe zanurzenie konstrukcji w wodzie, konstrukcje żelbetowe, rurociągi przechodzące przez różne typy gleb)

- ogniwa stężeniowe solne

konstrukcje metalowe głównie zanurzone w wodzie morskiej (morze, ocean)

- ogniwa temperaturowe wywołane różnicą temperatury na metalu

na szybkość korozji wpływa: różnica potencjałów, przewodnictwo elektrolitu, zawartość soli w środowisku, pH, stosunek powierzchni katody do powierzchni anody, szybkość przepływu elektrolitu, korozja elektrolityczna - wywołana prądami błądzącymi.

Metody zapobiegania korozji:

- metoda wprowadzania dodatków stopowych (chrom - bardzo korzystny, nikiel, kobalt, tytan)

- stosowanie powłok ochronnych:

- powłoki nieorganiczne : powłoka betonowa zwana otuliną, tlenkowe na powierzchni aluminium, emalierskie. - powłoki konwersyjne : stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, przy klejeniu w budownictwie. - powłoki metaliczne: nanoszone ogniowo, natryskowo, zaprasowywanie (plater), galwaniczne. -powłoki organiczne: farby, lakiery, powłoki ochrony czasowej - smary, powłoki zdzieralne.

- inhobitory korozji

- ochrona elektrochemiczna : anodowe i katodowe. Polega na polaryzowaniu konstrukcji metalowej lub zbrojenia lub stosowanie anody poświęconowej.

Substancje organiczne w budownictwie:

- naturalne i syntetyczne związki węgla

- węgiel dzięki właściwościom chemicznym:

-tworzy związki chemiczne łańcuchowe i pierścieniowe

-te związki chemiczne posiadają wiązania pojedyncze
, podwóje
i potrójne
.

- te związki oprócz węgla zawierają H, i różne atomy min.O, S, N, Ch (heteroatomy) i tworzą różne grupy funkcyjne.

- związki węgla i wodoru zawierają wiązania pojedyncze i są bierne chemiczne.

- pozostałe związki węgla wchodzą w różne reakcje chemiczne wykorzystywane w syntezie organicznej.

- materiały budowlane tworzywa sztuczne i drewno

- domieszki do betonów: regulatory czasu wiązania, regulatory właściwości reologicznych, inhibitory

-środki impregnacji: kleje, lakier

- paliwa, środki pomocnicze w produkcji materiałów bitumicznych

- środowisko pracy budowli przemysłowe, spożywczy, przetwórstwa ropy naftowej, syntezy wodnej i kanalizacyjnej. Należą do niej tworzywa sztuczne, drewno i materiały bitumiczne. Materiały organiczne zawierają oprócz C także H, oraz heteroatomy, w silikonach występuje także Si.

Skład chemiczny powoduje ze materiały te są lżejsze od materiałów nieorganicznych, są palne i trudnopalne - samogasnące, są atakowane przez mikroorganizmy, działają niszcząco na mikroorganizmy.

Tworzywa sztuczne są to materiały organiczne podatne na formowanie w warunkach podwyższonej temperatury i ciśnienia różnymi metodami. Zawierają polimery - podstawowy składnik, czasami jedyny, składniki dodatkowe -przeważnie.

Polimer ro materiał lub syntetyczna wielocząsteczka o masie cząsteczkowej większej niż 10tys jednostek masy atmowej. Cząsteczki polimerów - makrocząsteczek zbudowane są z n merów powtarzalnych, jednostek prostych np.:

polimer otrzymuje się w polimerach w reakcjach polimeryzacji addycyjnej i kondensacyjnej.

Polimeryzacja addycyjna:

- reakcja łańcuchowa, polimer ma taki sam skład chemiczny jak monomer, polimer powstaje w wyniku połączenia n cząsteczek monomeru zawierającego wiązanie podwójne. Reakcje wzrostu łańcucha jest w różny sposób inicjowana, w reakcji otrzymujemy, PE, PP, PVC, PMMA, jeżeli wykorzysta się różne monomery reakcji otrzymuje się polimery kopolimery złożone z różnych merów.

Polimeryzacja kondensacyjna:

- reakcja stopniowo, katalizowana, z wydzielaniem produktów małocząsteczkowych, polimer powstaje z małocząsteczkowych substratów, substraty posiadają 2 i więcej grup funkcyjnych takich jak: OH-, -COOH, -NH2, w tej reakcji otrzymuje się poliamidy PA, poliesty termoplastyczne PET, żywice poliestrowe NP., żywice fenolowo- formaldehydowe PF, poliwęglany PC, silikony S.

podział polimerów:

- budowa chemiczna łańcucha - o łańcuchach węglowych, heterołańcuchowe.

- pochodzenie - naturalne ( kauczuk, celuloza, kazeina, skrobia) i syntetyczne

- reakcje otrzymywania

- przeznacznie podstawników -ataktyczne, syndiatyczne, izotaktyczne

- budowa łańcucha: liniowe

rozgałęzione usieciowane

- struktury fizyczne krystaliczna i bezpostaciowa

-zachowanie podczas ogrzewania - termoplastyczne, termoutwardzalne

- inicjowanie utwardzania

- przydatność techniczna - elastomery, plastomery

Składniki dodatkowe tworzyw sztucznych

- wypełniacze (napełniacze) - polepsza cechy mechaniczne, odporność cieplną, ogniową, charakterystyki antyelektrostatyczne, obniżają skurcz w procesie przetwórstwa i koszty wyrobu. Są to materiały nieorganiczne (mączka kwarcowa, kaolinitowi, dolomit, baryt, talk, grafit, proszki metaliczne) lub organiczne (mączka drzewna i korkowa, trociny, sadza).

-nośniki - materiały zwiększające wytrzymałość mechaniczną, wprowadzane w postaci wstęg, arkuszy papierowych, tkanin, materiałów i tkanin szklanych np.: w laminatach najczęściej w połączeniu z żywicami termo i chemoutwardzalnymi.

-włókna - pełnią rolę zbrojenia, zwiększają wytrzymałość sztywność, obniżają skurcz tworzyw sztucznych np.włókna szklane, węglowe, aramidowe.

-plastyfikatory - nazywane zmiękczaczami zwiększają elastyczność giętkość tworzyw sztucznych. Ułatwiają przetwórstwo. Stosowane do zmiękczania twardych polimerów np.PVC oraz kauczuków. Są to wysokowrzące ciecze i ciała stałe, estry kwasu ftalowego, fosforowego i inne.

-stabilizatory - uodporniają tworzywa sztuczne przed starzeniem i degradacją, produkty zaawansowanej syntezy chemicznej, sadza, związki metaliczne i organiczne:

-stabilizatory cieplne chronią przed degradacją termiczną w czasie przetwórstwa

-stabilizatory świetlne i antyutleniacze chronią przed starzeniem w czasie użytkowanie

wywołanym działaniem promieni UV i tlenu.

-porofory - zwane środkami przetwórczymi substancje zwiększające porowatość tworzyw sztucznych przed rozkładem z duża ilością gazów ( rośnie objętość maleje ciężar)

- środki barwiące, smarujące, antyadhezyjne, antypireny (zmniejszające palność), antystatyki.

Właściwości tworzyw sztucznych:

+

-łatwość formowania wyrobów o skomplikowanych kształtach, krótki cykl produkcyjny.

-możliwość uzyskiwanie wyrobów barwnych o gładkich lub reliefowych powierzchniach

-dobra przyczepność do innych materiałów

-małe gęstości objętościowe

-mały współczynnik przewodności cieplnej

-duża odporność chemiczna na działanie czynników atmosferycznych i wody

-stosunkowo duża wytrzymałość mechaniczna na jednostkę masy

-

-duży współczynnik rozszerzalności cieplnej, mała odporność na podwyższone temperatury, pełzanie, zdolność do gromadzenia ładunków elektrycznych ( elektryczność statyczna)

charakterystyka właściwości:

- generalnie właściwości tworzyw sztucznych zależą od natury polimeru i wprowadzonych dodatków. Lecz wspólne to:

- małe gęstości 0,9 (PE) - 2,2 g/cm3 (teflon PTFE) z wypełniaczem wzrośnie od 1,9. gęstość objętościowej TS 1200 kg/m3, w TS spełnionych 6-200 kg/m3.

- mała przewodność cieplna, i elektryczna

- współczynnik rozszerzalności liniowej kilkakrotnie większy niż w przypadku metali i materiałów kamiennych.

- palność, tylko niektóre materiały są samogasnące czyli nie podtrzymywują palenia, ulegają rozkładowi.

- mała odporność cieplna (znacznie mniejsza niż tradycyjne materiał budowlane) górna temperatura stosowania 70-150'C, specjalne polimery wytrzymują pracę w stałej temperaturze 180-300'C, dolna granica -100'C do -40'C.

-właściwości mechaniczne wynikają z oddziaływań międzycząsteczkowych. Zależą od rodzaju polimeru, temperatury, rodzaju przyłożonego naprężenia i czasu twardnienia. Generalnie tworzywa sztuczne zbrojone mają lepsze właściwości mechaniczne.

-ich wytrzymałości mechaniczne, moduł sprężystości, wydłużanie prze zerwaniu, pełzanie, zdolność jest zróżnicowana. Zależy od struktury polimeru, dodatków, temperatury.

- są bierne chemicznie, jest zróżnicowana. Niektóre rozpuszczają się w wodzie inne nierozpuszczają się nawet w agresywnych kwasach.

Zastosowanie

-materiały podłogowe ( rulonowi, płytki, dywanowe) i ścienne ( tapety zmywalne, buoazerie ), podłogi bezspoinowe, samopoziomujące.

- stolarka okienna i drzwiowa

- rynny, rury kanalizacyjne, gazowe o różnych średnicach i odporne na zróżnicowane ciśnienie, studzienki kanalizacyjne

- izolacje termiczne i akustyczne

- galanteria: osłony na kontakty, pojemniki na wodę w WC, zawory, deski sedesowe.

-osłony czasowe i daszki, zamienniki szkła okiennego, świetliki PC.

Drewno, zalety i wady:

- jest surowcem odnawialnym, ponieważ pochodzi z drzew

- składa się z węgla, wodoru i tlenu, związanych w celulozie (do 50%), ligninie (do 25%) i hemicelulozie (do30%). Posiada strukturę komórkową w postaci zrośniętych powierzchnią zewnętrzną rurek.

- ścianki rurek są utworzone z celulozy, polimeru zawierającego grupy OH^-, tzn. grupy hydroksylowe, nadające drewnu powinowactwo do wody i łatwe zawilgocenie połączone z pęcznieniem(suszenie powoduje kurczenie się) oraz pęcznienie drewna. Obecność grup OH^- powoduje, że między makrocząsteczkami celulozy występują wiązania wodorowe uniemożliwiające topnienie polimeru,

- ze względu, na budowe chemiczną drewno jest palne, chłonie wodę, pęcznieje i jest atakowane przez mikroorganizmy,

- ze względu, na budowe komórkową drewno jest izolatorem ciepła i dźwięku, posiada zróżnicowane właściwości chemiczne zależnie od kierunku przyłożenia siły.

- drewno jest palnym lekkim materiałem o dobrej izolacyjności cieplnej i akustycznej. Jego właściwości takie jak gęstość, wytrzymałość mechaniczna, twardość, wygląd w dużym stopniu zależą od gatunku

- drewno nie jest odporne na działanie kwasów utleniających i mocnych zasad oraz fenolu. Jest dość odporne na działanie słabych kwasów nieutleniających, różnych substancji organicznych i solanki.

- można częściowo usunąć wady drewna (palność, podatność na mikroorganizmy, anizotropię właściwości mechanicznych) przez ciśnieniową impregnację odpowiednimi preparatami i stosowanie powłok ochronnych, wytwarzanie sklejki, stabilizowanie drewna w wysokiej temperaturze bez dostępu powietrza( następuje chemiczne połączenie rurek, czyli usieciowanie), acetylowanie drewna( zmiana grup OH^- na niepolarne)

- celuloza ma zastosowanie w produkcji pochodnych celulozy. Z nich wytwarza się tworzywa sztuczne oraz składniki domieszek upłynniającyh do mieszanek betonowych

Materiały bitumiczne: podział:

- naturalne- występują w postaci jezior lub materiałów przesycających łupki (tzw. Łupki bitumiczne)

- sztuczne- produkty przeróbki ropy naftowej (asfalty), węg… drewna(smoły, paki)

- skład chemiczny asfaltów: C, H, S, N, O-skomplikowana mieszanina zw organicznych. Największą masę cząsteczkową mają asfalteny(2000-1000000) mniejszą żywice naftowe, najmniejszą- oleje. Żywice i oleje stanowią marteny(masa cząsteczkowa 500-1000)

- struktura fizyczna- układy koloidalne, faza rozpraszająca-oleje, faza rozproszona-asfalteny, rolę stabilizatora pełnią zaadsorbowane na powierzchni asfaltenów żywice. Asfalty mogą występować w postaci zolu i żelu. Stabilność koloidalna zależy od składu chemicznego faz układu i zawartości

-smoły- pochodzą z przeróbki termicznej (wysoka temperatura, brak tlenu) węgli i drewna

skład chemiczny elementarny podobny jak w przypadku asfaltów, jednak inna jest natura związków organicznych

struktura fizyczna układ koloidalny składa się z wysokocząsteczkowych żywic rozproszonych w olejach

smoły nie można mieszać z asfaltami w dowolnych stosunkach. Grozi to zniszczeniem układu koloidalnego(rozwarstwienie na twardą substancję i ciecz o niskiej lepkości)

smoły mają właściwości bakteriobójcze nie mogą być stosowane wewnątrz budynków, zawierają rakotwórcze związki chemiczne. Ogranicza się ich stosowanie także na powietrzu.

Kierunki zastosowania materiałów bitumicznych w budownictwie

- budowa dróg( w postaci betonów asfaltowych- kruszywo otoczone stopionym asfaltem, emulsji i roztworów)

-izolacje przeciwwodne- roztwory, emulsje, lepiki

-izolacje dachowe-papy

- farby asfaltowe

---