POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Inżynierii Lądowej

S P R A W O Z D A N I E Z ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z PRZEDMIOTU: CHEMIA BUDOWLANA

Imię i Nazwisko		Data wykonania ćwiczenia:	06.11.2004
		Nr ćwiczenia:	12.1
		Temat ćwiczenia:
Rok studiów:	I
Semestr:	I	Ocena właściwości dyspergujących domieszek
Grupa:	6	do betonu
Zespół:	5
Data:		Ocena:

Uwagi prowadzącego ćwiczenie:

SPRAWOZDANIE Z PRZEPROWADZENIA ĆWICZENIA NR 12.1

1. TEMAT ĆWICZENIA

Ocena właściwości dyspergujących domieszek do betonu.

2. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest porównanie właściwości dyspergujących domieszek do betonu. Na podstawie przeprowadzonego ćwiczenia porównuje się zdolność domieszek do utrzymywania zaczynu cementowego przez długi czas w stanie względnie jednorodnym. Zdolność do zapobiegania sedymentacji (rozszeregowania zaczynu cementowego) może być podstawą oceny skuteczności działania dyspergującego domieszki.

3. PODSTAWY TEORETYCZNE ĆWICZENIA

Materiały budowlane poddaje się modyfikacji w celu poprawienia ich właściwości lub nadania im nowych cech, związanych ze zmianą lub rozszerzeniem obszaru zastosowań.

W odniesieniu do betonu, modyfikacja może dotyczyć zarówno właściwości technologicznych mieszanki betonowej, jak i cech użytkowych stwardniałego betonu. Modyfikatory chemiczne określa się jako:

• dodatki - powyżej 5% w stosunku do masy cementu;

• domieszki - poniżej 5% w stosunku do masy cementu .

Ze względu na skład chemiczny, dodatki i domieszki do betonu można ogólnie podzielić na organiczne i nieorganiczne (mineralne).

3.1. Dodatki do betonów

1. Modyfikatory organiczne to przede wszystkim związki wielkocząsteczkowe, czyli polimery. Betony zawierające dodatki polimerowe nazywamy betonami polimerowo-cementowymi (PCC). Polimer tworzy odrębną fazę, współdziałającą ze spoiwem cementowym. Zawartość modyfikatora w betonach polimerowo-cementowych wynosi od 10 do 20% w stosunku do masy cementu. Beton zmodyfikowany polimerowo wykazuje wyższe wartości cech mechanicznych, większa przyczepność odo innych materiałów oraz większą szczelność niż beton niezmodyfikowany.

2. Modyfikatory mineralne (nieorganiczne) to przede wszystkim pył krzemionkowy, popiół lotny i żużel hutniczy. Pył krzemionkowy wykazuje właściwości pucolanowe (reaktywność w stosunku do wodorotlenku wapniowego), a zarazem działa jako mikrowypełniacz, uszczelniając strukturę betonu. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie betonów o bardzo wysokich wytrzymałościach i dużej odporności chemicznej. Popiół lotny (produkt odpadowy powstały w procesie spalania węgla) oraz zmielony żużel (odpad hutniczy) sa stosowane jako tanie zamienniki części cementu. Przy właściwym doborze spoiwa beton może wykazywać korzystne cechy wytrzymałościowe oraz dużą szczelność.

3.2 Domieszki do betonów

domieszki do betonu są dziś najczęściej stosowanymi chemicznymi modyfikatorami właściwości mieszanki betonowej i betonu. Do najczęściej stosowanych domieszek należą środki wpływające na konsystencję mieszanki betonowej, srodki napowietrzające i środki regulujące czas wiązania spoiwa cementowego.

1. Domieszki regulujące czas wiązania są to głównie substancje mineralne, skracające lub wydłużające czas wiązania lub twardnienia cementu w betonie. Opóźniają lub przyspieszają reakcje chemiczne między woda i składnikami cementu.

2. Domieszki napowietrzające są substancjami wytwarzającymi w czasie mieszania dużą liczbę bardzo drobnych i równomiernie rozłożonych pęcherzyków powietrza. Pęcherzyki w stwardniałym betonie przerywają ciągłość kapilar i zapobiegają podciąganiu kapilarnemu wody w materiale, zmniejszają nasiąkliwość oraz podatność betonu na działanie mrozu. Domieszki napowietrzające powodują również uplastycznienie mieszanki, ponieważ zmniejszają tarcie wewnętrzne. Niekorzystnym skutkiem ubocznym jest obniżenie wytrzymałości betonu.

3. Domieszki uplastyczniające i upłynniające

Stosowanie domieszek umożliwia:

1. zwiększenie ciekłości mieszanki betonowej przy tej samej ilości wody zarobowej, co ułatwia transport i układanie mieszanki;

2. zmniejszenie ilości wody zarobowej przy zachowaniu konsystencji, dzięki czemu uzyskuje się beton o wyższej wytrzymałości;

3. zmniejszenie ilości cementu przy niezmienionej wytrzymałości;

Rozróżnia się domieszki:

• plastyfikujące (plastyfikatory) - zmniejszenie ilości wody o ok. 8-16%

• upłynniające (superplastyfikatory) - zmniejszenie ilości wody o ok. 16-30%

Mechanizm upłynniania mieszanki przez domieszki:

• elektrostatyczny - indukcja na zaglomerowanych ziarnach cementu jednoimiennych ładunków elektrycznych, powodujące ich wzajemne odpychanie się i rozpad aglomeratów z uwolnieniem znajdujących się wewnątrz wody, m.in. sulfonowe żywice naftalenowo-formaldehydowe;

• hydrofilowy - zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody w stosunku do cementu (polepszenie zwilżalności ziaren cementu) m.in. lignosulfoniany;

• smarny - powstawanie na ziarnach cementu warstwy „smarnej” oddzielającej poszczególne ziarna cementu i stwarzające poślizg między cząsteczkami, który zmniejsza tarcie wewnętrzne mieszanki betonowej, m.in. żywice melaminowe

Tą grupą domieszek zajmujemy się w ćwiczeniu 12.1

4. Oddzielną grupą modyfikowanych materiałów są betony impregnowane polimerem, otrzymywane przez impregnację stwardniałego betonu monomerem lub polimerem, który następnie polimeryzuje wewnątrz betonu. Tego rodzaju tworzywa odznaczają się bardzo dużą wytrzymałością mechaniczną i odpornością chemiczną.

4. OPIS STANOWISKA

Ćwiczenie przeprowadza się na stole laboratoryjnym.

Sprzęt potrzebny do wykonania ćwiczenia:

• cylindry miarowe 250 cm³ (5 szt.);

• elektroniczna waga jednoszalkowa (bezodważnikowa) o dokładności 0,1 g;

• miska;

• zegarek (czasomierz);

Stosowane odczynniki i inne materiały:

• cement portlandzki;

• woda (wodociągowa);

• domieszki do betonu:

SK-1

NB-2

KLUTAN

BETONPLAST

Ćwiczenie przeprowadza się z zachowaniem ostrożności i przepisów BHP po wcześniejszym założeniu fartucha.

5. PRZEBIEG WYKONYWANYCH CZYNNOŚCI

1. Do każdego cylindra miarowego wlano 100 cm³ wody (wodociągowej).

2. W czterech cylindrach rozpuszczamy domieszki w ilości:

Cylinder nr 1. - 1 cm3 domieszki SK-1;

Cylinder nr 2. - 1 cm3 domieszki NB-2;

Cylinder nr 3. - 0,5 cm3 domieszki KLUTAN;

Cylinder nr 4. - 0,5 cm3 domieszki BETONPLAST;

Cylinder nr 5. - bez domieszek.

3. Do miski wsypano wcześniej odmierzony na wadze cement w ilości 100 g

4. Do miski z cementem dodano zawartość cylindra nr 1 i energicznie wymieszano;

5. Rzadki zaczyn cementowy przelano z powrotem do cylindra za pomocą lejka i dokonano odczytu poziomu osadu.

Wynik odczytu zapisano w tabeli.

6. Czynności z pkt. 5.3-5.5 powtarza się dla każdego cylindra.

7. W odstępach 10 minutowych dokonano ponownych odczytów objętości sedymentującego osadu. Obserwację przeprowadzono do momentu ustabilizowania się tej objętości w każdym z cylindrów. Wyniki zapisano w tabeli (6.1)

8. Wyniki odczytów zapisane w tabeli przedstawia się na wykresie 6.2 (objętość sedymentującego osadu - czas opadania)

9. Zakończono czynności doświadczalne opróżniono cylindry, umyto miskę, cylindry, lejek i stół laboratoryjny.

6. WYNIKI POMIARÓW

W trakcie doświadczenia dokonano następujących pomiarów:

1. Tabela objętości sedymentującego osadu

Odczyt	Czas (min)	Cylinder nr 1	Cylinder nr 2	Cylinder nr 3	Cylinder nr 4	Cylinder nr 5
1	10	38	114	130	125	128
2	20	60	104	106	119	98
3	30	70	98	100	100	96
4	40	75	98	99	94	96
5	50	82	98	99	94	96
6	60	82	98	99	94	96
7	70	82	98	99	94	96

2. Wykres na podstawie tabeli 6.1




SK-1

NB-2

KLUTAN

BETONPLAST

Bez domieszek

7. KOŃCOWE WYNIKI ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia było porównanie właściwości dyspergujących domieszek do betonu.

Końcowym wynikiem przeprowadzonego ćwiczenia jest tabela wyników pomiarów (6.1) oraz wykres (6.2)

8. WNIOSKI

Po zakończeniu doświadczenia stwierdzono, że :

1. zaczyn z domieszką SK-1 najdłużej utrzymywał się w stanie względnie jednorodnym i dopiero po 50 minutach nastąpiło rozsegregowanie zaczynu cementowego

2. domieszki NB-2, KLUTAN i BETONPLAST wykazują podobne właściwości dyspergujące, rozsegregowanie zaczynu cementowego nastąpiło po 30 minutach.

3. zaczyn cementowy bez domieszek w praktyce podlega sedymentacji po 20 minutach.

Domieszka SK-1 ma najlepsze właściwości dyspergujące to, że znaczy najdłużej utrzymuje zaczyn cementowy przez najdłuższy czas w stanie względnie jednorodnym, zapobiegając szybkiej sedymentacji zaczynu.

9. LITERATURA

1. Praca zbiorowa pod redakcją Lecha Czarneckiego „ Ćwiczenia laboratoryjne z chemii budowlanej” Oficyna Wydawnicza PW. Warszawa 2001

2. L. Czarnecki, T.Broniewski, O.Henning. „Chemia w Budownictwie”.Wydawnictwo ARKADY. Warszawa 1996, s. 236-237

Załącznik:

• notatki z przeprowadzenia doświadczenia w laboratorium

2

---