UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA

CHEMIA BUDOWLANA

ĆWICZENIE NR: 5

OCENA STOPNIA AGRESYWNOŚCI GRUNTU W STOSUNKU DO BETONU.

PROWADZĄCY: NR ZESPOŁU: 11

DR INŻ. MAREK ŚWIDERSKI

1. Podstawowe definicje i określenia dotyczące korozji betonu.

>Korozja - to niszczące oddziaływanie różnych środowisk na materiały. Ta powszechność zjawiska powoduje, że jest to złożony problem techniczny o poważnym znaczeniu gospodarczym.

> Środowisko agresywne - środowisko wywołujące niszczenie betonu lub żelbetu.

>Korozja betonu - nieodwracalna zmiana własności betonu w wyniku fizycznego, fizykochemicznego lub specjalnego oddziaływania środowiska korozyjnego, lub wewnętrznych korozyjnych procesów w betonie.

>Korozja zbrojenia - niszczenie zbrojenia w wyniku procesów elektrochemicznych przy działaniu środowiska korozyjnego, w tym również substancji zawartych w betonie. Korozja zbrojenia może wystapić w wyniku skażenia betonu i przeniknięcia agresywnych substancji do stali zbrojeniowej badż zobojetniania betonu i utraty właściwości ochronnych przez otulinę zbrojenia.

>Korozja żelbetu - niszczenie żelbetu w wyniku korozji betonu lub zbrojenia albo jednoczesnej korozji betonu i zbrojenia.Trwałość żelbetu w znaczący sposub zależy od szczlności betonu i grubości utworzonej wokół zbrojenia otuliny.

>Oddziaływanie korozyjne - oddziaływanie środowiska agresywnego, powodujące korozję betonu lub zbrojenia albo jednoczesną ich korozję.

>Stopień agresywności środowiska - techniczna ocena intensywności agresywnego oddziaływania środowiska na zmianę właściwości technicznych.

>Stopień korozji - techniczna ocena zmian własności betonu lub zbrojenia w wyniku oddziaływania agresywnego środowiska.

>Szybkość korozji - zmiana, pod wpływem korozji, własności betonu lub zbrojenia w jednostce czasu.

>Odporność korozyjna - zdolność betonu, zbrojenia i żelbetu do przeciwstawienia się działaniu środowiska korozyjnego.

>Cykliczne oddziaływanie korozyjne - oddziaływanie korozyjne na beton, zbrojenie lub żelbet powtarzające się w czasie.

>Agresywne środowisko ciekłe - środowisko, którego oddziaływanie określone jest składem i właściwościami jego stanu ciekłego.

>Agresywne środowisko gazowe - środowisko, którego oddziaływanie określone jest składem i właściwościami jego stanu gazowego.

>Agresywne środowisko stałe - środowisko, którego oddziaływanie określone jest składem i właściwościami jego stanu stałego.

>Siarczanowa korozja betonu - korozja betonu pod wpływem oddziaływania siarczanów. Jony siarczanowe reaguja ze składnikami stwardniałego zaczynu cementowego , tworząc nierozpuszczalne produkty korozji, krystalizujące z połączeniem wody i zwiększające przy tym znacznie swoja objętość.

>Magnezjowa korozja betonu - korozja betonu pod wpływem oddziaływania soli magnezowych. Magnez zastępuje wapń w strukturze betonu, tworząc nierozpuszczalny w wodzie wodorotlenek, który nie ma właściwości wiążących. Źródłem jonów magnezjowych są wody morskie , a także substancje stosowane do odladzania nawie3rzchni dróg.

>Kwasowa korozja betonu - korozja betonu pod wpływem oddziaływania kwasów lub roztworów kwaśnych na beton:HCl, H2SO4 lub HNO3, słaby kwas siarkowodorowy H2S oraz kwasy organiczne np. octowy, mlekowy, a także kwasy humusowe.

>Węglanowa korozja betonu - korozja betonu pod wpływem oddziaływania agresywnego dwutlenku węgla zawartego w wodzie na beton. Jest to odmiana korozji kwasowej z ługowaniem.

>Ługująca korozja betonu - korozja betonu pod wpływem oddziaływania na beton wód miękkichpozbawionych soli wapniowych. Wywołana rozpuszczniem i wymymaniem z betonu jego rozpuszczalnych cześci.

>Amonowa korozja betonu - korozja w wyniku oddziaływania agresywnych soli amonowych zawartych w wodzie na beton. W reakcji z solami amonowymi mogą powstawać rozpuszczalne sole wapniowe, a ponadto wydzielajacy się amoniak zwiększa porowatoś materiału.

>Korozja pod wpływem innych czynników chemicznych - korozja wywołana innymi substancjami, np. stężone ługi, cukry, fenole, siarkowodór i inne.

>Karbonizacja betonu - proces oddziaływania dwutlenku węgla w stanie gazowym na beton, prowadzący do zmniejszenia jego alkaliczności.

Ochrona przed korozją:

a) Ochrona materiałowo-strukturalna - zwiększenie odporności betonu lub żelbetu na działanie środowisk agresywnych przez dobór składu lub struktury betonu w procesie wykonywania konstrukcji.

b) Ochrona powierzchniowa - zwiększenie odporności konstrukcji z betonu na działanie środowisk agresywnych przez ograniczenie lub odcięcie dostępu środowiska agresywnego do elementu konstrukcji.

2. Klasyfikacja środowisk korozyjnych według normy PN-80/B-01800.

a) Podział podstawowy środowisk korozyjnych.

>Rodzaj środowisk korozyjnych:

- gazowe

- ciekłe

- stałe

>Sposób oddziaływania:

- fizykochemiczny

- fizyczny

- chemiczny

- specjalny

>Stopnie agresywności:

- słaby (la) - dzieli się na stopnie: (la1),(la2)

- średni (ma)

- silny (ha)

b) Ogólna klasyfikacja i oznaczenie (indeksy) środowisk oddziaływujących na beton.

- Dane w tablicy należy odczytywać tylko w układzie pionowym.

- Wartości temperatury podane w tablicy dotyczą powietrza i określa się jako średnie najniższych lub najwyższych lub najwyższych temperatur występujących w ciągu 5 kolejnych w okresie jednego roku. Średnią temperatur powietrza określa się w ciągu 50 najchłodniejszych albo najbardziej gorących lat.

- Środowiska, które charakteryzują się temp. powyżej 200o, normalizuje się specjalnymi wymaganiami jak dla betonów żaroodpornych.

- Środowiska gazowe określa się jako:

suche - jeżeli wilgotność względna powietrza wynosi powyżej 60%

wilgotne - jeżeli wilgotność względna powietrza wynosi 60-75%

mokre - jeżeli wilgotność względna powietrza wynosi powyżej 75% przy możliwości tworzenia kondensatu pary wodnej na powierzchni betonu, lub zawilgocenie odpadami atmosferycznymi.

- Przy stałym kontakcie betonu z ciekłymi środowiskami określa się środowisko jako mokre i specjalne, charakteryzując je dodatkowo:

~ szybkością przepływu (V) lub współczynnikiem filtracji gruntu (kf)

~ gardientem ciśnienia

~ sposobem kontaktu z cieczą

- Przy poszczególnym stopniu agresywności stosuje się następującą ochronę betonu:

~ słaby (la) - ochrona minerałowo-strukturalna

~ średni (ma) - ochrona minerałowo-strukturalna oraz powierzchniowa

~ silny (ha) - ochrona minerałowo-strukturalna oraz powierzchniowa, oddzielające konstrukcję od agresywnego środowiska Oddziaływanie specjalne środowiska jest to np. mróz, wpływ wiatru, ścieranie stałymi cząstkami zawartymi w cieczy, wpływ środków transportowych, kawitwcja, możliwość występowania udarów.

- Przy specjalnych lub nieuwzględnionych w klasyfikacji oddziaływaniach obok oznaczenia podaje się w nawiasie rodzaj oddziaływania.

c) Klasyfikacja szczegółowa środowisk korozyjnych.

ŚRODOWISKA GAZOWE

Stopień agresywnego oddziaływania środowisk gazowych określa w zależności od wilgotności względnej ( w Polsce 9 miesięcy w roku wilgotność względna powietrza jest jest wyższa niż 75%), składu i stężenia gazów.

Grupa efektywności agresywnego oddziaływania gazów w zależności od ich rodzaju i stężenia.

Rodzaj gazu Jednostka miary ABCDCO2 <2000=2000 SO2 do 0,5=0,5-10=10-200>200HF do 0,05=0,05-5=5-10=10H2Smg/m3do 0,01=0,01-5=5-100=100NO2 do 0,1=0,1-5=5-25=25CL1 do 0,1=0,1-1=1-5=5HCL do 0,05=0,05-5=5-10=10.

-Stopień agresywnego oddziaływania wzrasta od A do B

-W przypadku obecności w środowisku kilku agresywnych gazów, stopień agresywnego oddziaływania przyjmuje się dla składnika najbardziej agresywnego.

Stopień agresywnego oddziaływania gazowych środowisk na beton i żelbet.

Wilgotniść względna powietrza %Grupa gazów wg tabl.2Stopień agresywnego oddziaływania środowiska na:betonżelbet<60ClalaDmama B-la60-75Cmama Dhaha>75A-laBlamaCmahaDhaha

- Stopień agresywnego oddziaływania środowisk gazowych na beton i żelbet w tablicy określono w przedziale temperatury 0-50oC

- Stopień agresywności dotyczy betony z cementu portlandzkiego, zawierającego 300kg cementu na 1m3betonu wykonanego z mieszanki betonowej o wskaźniku wodno-cementowym 0,6

- Stopień agresywności dotyczy oddziaływania środowiska na żelbet, w którym otulina prętów zbrojeniowych betonu wynosi nie mniej niż 2 cm.

ŚRODOWISKA CIEKŁE

Stopień agresywności wg fizykochemicznego oddziaływania ciekłych środowisk, w zależności od zawartości agresywnych substancji.

Stopień agresywności wody

Rodzaj agresywności Wskażnik agresywności Jednostka miary Stopień agresywności wody lamahala1la2 Ługująca (twardość)Twoniem.6>Tw>=3Tw<3--KwasowaH1+pH7>pH=6,56,5>pH=55>pH=4,5pH<4,5WęglanowaaCO2mg/l5<aCO2=100010,aCO2=40ACO2>40-MagnezowaMg2+150<Mg2+=10001000<Mg2+=200Mg2+>2000-AmonowaNH41+10<NH41+=100100<NH41+=500NH41+>500-ŚiarczanowaSO42-250<SO42-=350350<SO42-=500500<SO42-=1000SO42->1000

- Stopień agresywności środowiska, podany w tablicy, ustalona, przyjmując następujące założenia

temperatura 0-50oC

konstrukcja podlega działaniu agresywnych środowisk przy jednostronnym ciśnieniu hydrostatycznym 10m lub baz ciśnienia hydrostatycznego

konstrukcja znajdujące się w gruntach o współczynniku filtracji większym niż 0,1 m/d

- Wymienione dane odnoszą się do konstrukcji, w których otulina zbrojenia betonu wynosi nie mniej niż 5 cm.

- Stopień agresywności dla środowiska zawierającego jony SO42- przyjęto w odniesieniu do betonów z cementu portlandzkiego.

- Stopień agresywności środowisk ustalone są dla betonów o zawartości cementu 300 kg/m3 i stopniu wodoszczelności W-4 wg BN-62/6738-07

- Stopień agresywności wody należy przyjmować o jeden stopień wyższy, jeżeli:

beton styka się wodą powierzchniową będącą w ruchu o szybkości przepływu V?0,2m/s

woda wywiera jednostronne parcie H>10,0m

- Stopień agresywności wody w stosunku do betonu należy przyjmować o jeden stopień niższy, jeżeli: - budowla betonowa znajduje się w nienaruszonym lub starannie ubitym gruncie o współczynniku filtracji kf<0,1m/d, a woda wykazuje agresywność słabą lub średnią.

- Jeżeli woda zawiera substancje organiczne, to konieczna jest indywidualna ocena agresywności.

ŚRODOWISKO STAŁE

Stopień agresywności stałych środowisk podano w tabeli.

Wartości graniczne stopnia agresywności gruntów w stosunku do betonu.

]

- Stopień agresywności dotyczą betonów z cementu portlandzkiego o zawartości 300kb/m3 betonu w/c =0,6

- Stopień agresywności gruntów i środowisk w stanie stałem określa się wg chemicznego wyciągu wodnego (1cz. w. Gruntu i 4 cz. w. Wody destylowanej)

- Konieczna jest indywidualna ocena agresywności, jeżeli grunt zawiera części organiczne.

3. Opis przeprowadzonych badań agresywności gruntu.

1) Ćwiczenie

Zawartość jonów siarczanowych w gruncie.

wyciąg wodny (1:4)

> odważono próbkę gruntu o masie 50g +/-0,2g

> próbkę przeniesiono do kolby stożkowej

> dodano do niej 200 cmł wody destylowanej

> mieszano przez 10 min.

> następnie przesączono, pobrano 50 cm3 przesączu i umieszczono go w zlewce

> w przesączu oznaczono stężenie SO42+ metodą wagową(BaSO4)

- dodano kilka kropli oranżu metylowego

- dodano HCl 1:1 (do koloru różowego)

- dodano jeszcze 10cm3

- dodano 10 cm3 10% NH4Cl

- zagotowano (w przypadku występowania osadu przesączyć- i ponownie zagotować- )

- dodano 5cm3 BaCl2 (mieszając)

2) Ćwiczenie

Kwasowość wymienna.

wyciąg octanowy (1:4) Octan sodowy 0,1molowy

> odważono próbkę gruntu o masie 50g +/-0,2g

> próbkę przeniesiono do zlewki

> dodano 200 cm3 octanu sodowego

> następnie gotowano 10 min.

> sączono i pobrano 100 cm3 przesączu

> dodano kilka kropel fenoloftaleiny

> w następnej kolejności miareczkowano 0,1mol NaOH wobec fenoloftaleniny do uzyskania zabarwienia różowego

> odczytano ilość zużytego NaOH, które jest miarą kwasowości

4. Obliczenie stopnia agresywności gruntu na podstawie przeprowadzonych badań.

Zawartość jonów siarczanowych w gruncie.

m- masa wytrąconego siarczanu baru

Wp- współczynnik przeliczeniowy masy BaSO4

Obliczenie współczynnika przeliczeniowego(Wp):

MCaSO4 = masa siarczanu baru

MSO4 = masa jonów siarczanowych

MBa = 137,36u

Ms = 32,066u

Mo = 16,00u

MCaSO4 =137,36+32,066+4·16,00=233,426u

MSO4=32,066+4·16,00=96,066

Masa tygielka 11 - 69.763 g

Masa tygielka z materiałem po wyprażeniu 70.356 g

m = 70.356 - 69.763 = 0.593 g - masa wytrąconego siarczanu baru

0.593 x 0.4115 x 80 x 1000

XgS04 = ------------------------------------------------ = 1562 mg/kg

12.5

Kwasowość wymienna

V= ilość zużytego NaOH V=10.5 cm3

Kw- kwasowość wymienna

Kw=10.5cm3 x 40 =420

Po porównaniu wyników badań z normą PN-80/B-01800 wynika, że badany grunt jest silnie agresywny w stosunku do betonu.

---