Tabelka narysuj taką jak na fizykę i wpisz nasze nazwiska

OCENA PRZYDATNOŚCI WODY DO CELÓW BUDOWLANYCH

WSTĘP

W wykonanym ćwiczeniu naszym celem było sprawdzenie czy dany rodzaj wody nadaje się do celów budowlanych (ze względu na jej własności), takich jak użycie go do wiązania zaprawy w budownictwie (woda zarobowa). Umiejętność taka jest bardzo przydatna, wręcz niezbędna w warunkach budowy. Przed użyciem wody z innego źródła niż wodociągi miejskie, należy ją sprawdzić. Czasem może nie być możliwości korzystania z wody pochodzącej z sieci wodociągowej bądź innego źródła wody putnej, a w pobliżu może znajdować się jej inne źródło, które wymaga sprawdzenia. Powinna ona spełniać normę PN-88/B-32250.

Woda pełni ogromną rolę w procesie wiązania i twardnienia spoiw cementowych:

1. na początku składniki spoiwa częściowo rozpuszczają się w wodzie (ulegają hydrolizie i hydratacji)

2. Masa powoli traci swoją plastyczność -z nasyconego roztworu wodnego wydzielają się produkty w postaci koloidalnej

3. Stopniowe twardnienie całej masy i wzrost jej wytrzymałości (masa przechodzi w stan krystaliczny. Siły wiązań mają większą wartość -wiązania Van der Waalsa zostają zastąpione wiązaniami atomowymi i jonowymi).

Ilość użytej wody w tym procesie to około 20% przy 80% cementu. Pozostała jej część jest stosowana w celu uzyskania odpowiedniej konsystencji mieszanki betonowej. Jej część pozostaje w porach betonu.

Niestety często w wodzie pojawiają się związki , które wpływają szkodliwie na jakość wody zarobowej (niektóre sole mineralne i organiczne). Powodują one obniżenie wytrzymałości betonu, co powoduje awarie budowlane, zmiany w czasie wiązania cementu i plamy na powierzchni żelbetu, co często prowadzi do korozji zbrojenia w żelbecie.

Niewielka ilość szkodliwych związków przeważnie nie daje bardzo złego rezultatu, jednak ważnym jest aby nie przekraczać ich ilości określonej jako nieszkodliwej.

Źródło: UZUPEŁNIJ BO NIE WIEM DOKLADNIE

ĆWICZENIE 1 Wyznaczenie twardości ogólnej i węglanowej badanej wody oraz skuteczność zmiękczania wody metodą fosforanową.

I ZBADANIE TWARDOŚCI OGÓLNEJ WODY

1) CEL

Celem doświadczenia jest zbadanie ilości rozpuszczonych w wodzie soli, przede wszystkim zawierających wapń, magnez, żelazo i glin (Ca, Mg, Fe, Al). W nieodpowiednich ilościach mogą one powodować:

- korozję ługowania - rozpuszczanie i wymywanie z betonu jego rozpuszczalnych składników (działanie wód miękkich pozbawionych soli wapniowych)

- korozję węglanową - wywołana reakcją składników betonu ze środowiskiem zawierającym dwutlenek węgla (działanie wód zawierające większe ilości wolnego CO₂, powstanie węglanu wapniowego)

- korozję magnezową - reakcja składników betonu ze środowiskiem zawierającym jony Mg²⁺ (Magnez zastępuje wapń w strukturze betonu tworząc nierozpuszczalny w wodzie wodorotlenek, który nie ma właściwości wiążących)

- korozję amonową - reakcja składników betonu ze środowiskiem zawierającym jony NH₄⁺ (powstają rozpuszczalne sole wapniowe i amoniak, który zwiększa porowatość materiału)

Twardość ogólna nie jest twardością przemijającą. Twardość stała spowodowana jest obecnością soli wapniowych i magnezowych, które pozostają w wodzie po zagotowaniu. Są to przede wszystkim: CaSO₄, MgSO₄, CaCl₂, MgCl₂, CaSiO₃ oraz MgSiO₃. Wyrażona ona jest w miliwatach/dm³ wody lub stopniach niemieckich.

Twardość wody wyznaczono metodą wersenianową.

2. PRZEBIEG I OBSERWACJE

Do 50ml badanej wody dodano 1 ml buforu amonowego o pH=10 oraz 3-5 kropel „czerni eriochromowej T”, która nadaje roztworowi zabarwienie śliwkowe (czerń w podanym środowisku pH oraz w obecności jonów Ca²⁺ i Mg²⁺ tworzy z tymi drugimi związek kompleksowy o podanej barwie) . Następnie metodą miareczkowania (aż do uzyskania oczekiwanego efektu, koloru niebieskiego) dodano wersenianu sodu. Zmiana koloru świadczy o tym, że wersenian z powyższymi jonami utworzył bezbarwny związek kompleksowy. Niebieska barwa świadczy o tym, że w naczyniu pozostała już tylko czerń eriochromowa.

3. OTRZYMANE WYNIKI I OBLICZENIA

Wkroplono 12 ml wersenianu sodu. Chcemy obliczyć ile CaO (tlenku wapnia) znajduje się w badanej wodzie (przereagowało z wersenianem).

* Liczymy ile CaO znajdowało się w badanej próbce. Wiadomo, że 1 ml 0,01 wersenianu

sodu tworzy bezbarwny związek z 0,056 mg CaO.

X -zawartośc CaO w badanej próbce

1 ml 0,01m wersenianu Na - 0,56 mg CaO

12 ml 0,01 wersenianu Na - x mg CaO

x = (12ml *0,56mg)/1ml = 6,72 mg CaO

*Szukamy ile tlenku wapnia znajduje się w jednostce wody (1 dm^3)

Y -zawartość CaO w jednostce objętości wody

6,72 mg CaO - 50 ml H2O

y mg CaO - 1000 ml H2O

y = (6,72 mg * 1000 ml)/ 50 ml =134,4 mg CaO/dm^3 H2O

* Przeliczamy twardość wody na stopnie niemieckie (oN)

Tow -twardość ogólna wody w stopniach niemieckich dla omawianego przypadku

1 oN - 10 mg CaO / dm^3 H2O

Tow oN -134,4 mg CaO/dm^3 H2O

Tow = (1oN*134,4 mg CaO/dm^3 H2O)/ 10 mg CaO / dm^3 H2O = 13,44 oN

4. WNIOSKI

Otrzymany wynik przyrównujemy do skali twardości wody. Badana woda charakteryzuje się średnią twardością, ponieważ twardość ogólna w stopniach niemieckich należy do przedziału 10-20. Nie jest ona ani bardzo miękka ani miękka, więc nie należy spodziewać się wypłukiwania wapna z betonu (korozja ługująca).

II WYZNACZENIE TWARDOŚCI WĘGLANOWEJ

1. CEL

W ćwiczeniu chcemy wyznaczyć twardość węglanową czyli przemijającą wody. Odpowiada jej ilość wapnia i magnezu występujących w postaci wodorowęglanów: wapniowego Ca(HCO₃)₂ i magnezowego Mg(HCO₃)₂. W wyniku zagotowania wody twardość ta przemija i wytrącają się osady CaCO₃ oraz Mg(OH)₂.

1. PRZEBIEG

Do 100 ml wody dodano 3 kropelki oranżu metylowego, który po dokładnym zamieszaniu nadał barwę żółtą badanej wodzie. Następnie wkraplano stężony kwas 0,1n HCl aż do otrzymania koloru pomarańczowego.

2. OTRZYMANE WYNIKI I OBLICZENIA

W badanym przypadku należało dodać 3,5 ml 0,1 n HCl.

Wiadomo, że 1 ml 0,1n HCl zobojętnia 2,8 mg CaO

X -zawartość CaO w badanej wodzie [mg]

1 ml 0,1n HCl - 2,8 mg CaO

3,5 ml 0,1n HCl - x mg CaO

x = (3,5 ml * 2,8 mg) / 1 ml = 9,8 mg

3. WNIOSKI

W związku z tym ilość CaO odpowiedzialnego za twardość węglanową w 50 ml wynosi 4,9mg.

Jest to 4,9/6,72 *100%=72,9% twardości ogólnej. Można tą część wytrącić przez zagotowanie wody.

Ogólnie pod względem twardości badana woda nadaje się do celów budowlanych.

III OZNACZENIE SKUTECZNOŚCI ZMIĘKCZANIA METODĄ FOSFORANOWĄ

1. CEL

W doświadczeniu chcemy sprawdzić jak skuteczna jest metoda fosforanowa w zmiękczaniu wody. Polega ona na przereagowaniu jonów magnezowych i wapniowych w trudno rozpuszczalne fosforany pod wpływem Na₃PO₄.

1. PRZEBIEG

Do kolby przelano 50 ml badanej wody a następnie dodano fosforanu. Całość postawiono na łaźni wodnej w celu wytrącenia koagulatu. Po odpowiednim czasie odsączono koagulat. Pozostała woda powinna być w miarę możliwości metody pozbawiona jonów wapnia oraz magnezu. Do przesączu dodano 10 ml buforu. Następnie dokropiono odpowiednią ilość czerni, aby uzyskać barwę śliwkową, po czym stopniowo dodawano wersenianu sodowego aż do uzyskania barwy niebieskiej, czyli wręcz powtórzono czynności z pierwszego badania, mające na celu stwierdzenie ile twardości ogólnej jest w tym momencie w pozostałej wodzie.

2. OTRZYMANE WYNIKI I OBLICZENIA

Chcemy obliczyć ile CaO (tlenku wapnia) znajduje się w badanej wodzie.

Dodano 1,1 ml wersenianu sodu.

* X1 - ilość CaO znajdującego się w badanej wodzie

1 ml 0,01 m wersenianu Na - 0,56 mg CaO

1,1 ml 0,01 m wersenianu Na - x1 mg CaO

x1 = (1,1 ml * 0,56 mg) / 1 ml = 0,616 mg

* y1 -zawartość mg CaO w 1 dm^3 H2O

0,616 mg CaO - 50 ml H2O

y1 mg CaO - 1000 ml H2O

y1 = (0,616 mg *1000 ml) / 50 ml = 12,32 mg

* Tow -twardość wody w On

1oN = 10 mg CaO/dm^3 H2O

Tow1 oN = 12,32 mg CaO/dm^3 H2O

Tow1 = (1oN * 12,32 mg CaO/dm^3 H2O) /( 10 mg CaO/dm^3 H2O) = 1,232 oN

* % zm - procent zmiękczania (jaka część związków powodujących twardość została usunięta)

% zm = [(Tow - T ow1)/ Tow ] * 100% = [(13,44 - 1,232)/13,44] * 100% = 90,8%

3. WNIOSKI

Skuteczność badanej metody to w przybliżeniu 95%. Otrzymaliśmy nieco odbiegający wynik prawdopodobnie z powodu błędów pomiarowych i ograniczonych zdolności percepcyjnych człowieka, jednak mimo to nasze obliczenia okazały się dość dokładne. Metoda natomiast jest skuteczna, jednak ze względu na użycie fosforanu trójsodowego dosyć droga.

ĆWICZERNIE 2. Oznaczenie przydatności wody do celów budowlanych.

I BADANIE WSTĘPNE

Należą one do jednych z najprostszych do wykonania badań stosowanych przy wyznaczaniu przydatności wody do celów budowlanych. Są one jednak równie ważne, co poprzednie. Przykładowym skutkiem obecności Tłuszczów i olejów roślinnych lub zwierzęcych, zawartych w detergentach jest ich uleganie rozkładowi (zmydlaniu) wskutek oddziaływania zasadowego środowiska betonu. Substancje humusowe natomiast z wodorotlenkiem wapniowym, obecnym w wiążącym zaczynie cementowym, tworzą nierozpuszczalny huminian wapniowy.

1) zbadanie koloru, zapachu oraz jednorodności

PRZEBIEG

Do cylindra miarowego wlewamy 80 ml badanej wody. Określamy jej barwę, zapach, oraz jednorodność.

Obserwacje:

Kolor przezroczysty, bezzapachowa, jednorodna, brak osadu.

WNIOSKI:

Brak zawiesin i substancji oleistych. Barwa i zapach akceptowalne dla wody pitnej.

2. badanie na obecność detergentów

PRZEBIEG

Do cylindra miarowego wlewamy 80 ml badanej wody. Zatykamy wylot cylindra i intensywnie mieszamy przez 30 s.

Obserwacje:

Brak piany

WNIOSKI

Nie zawiera substancji powierzchniowo czynnych.

3. Badanie zawartości substancji humusowych.

PRZEBIEG

Do probówki wlewamy 5 ml wody. Dodajemy 5 ml 3% NaOH. Następnie zatykamy wylot probówki palcem, wstrząsamy i pozostawiamy na 1 godzinę.

Obserwacje po upływie 1 godziny:

Brak brązowej barwy. Brak zapachu siarkowodoru.

WNIOSKI

W badanej wodzie brak substancji humusowych.

II Badanie chemiczne przydatności wody do celów budowlanych.

1. Badanie obecności cukrów.

Stwierdzenie czy woda zawiera cukry. Jest to bardzo ważne, gdyż obecność cukru w wodzie zarobowej jest bardzo szkodliwa. Hamuje ona proces wiązania betonu i obniża jego wytrzymałość. Czasem może całkowicie uniemożliwić wiązanie.

PRZEBIEG

• W cylindrze miarowym odmierzamy 100 ml badanej wody. Wlewamy zawartość cylindra do zlewki, dodajemy 1 ml 1n kwasu solnego a następnie doprowadzamy do wrzenia.

• Do probówki wlewamy kilka kropel już ostudzonej wody (pozostaje ona na ściankach po przepłukaniu probówki), 3 krople α-naftolu (5% naftolu) i 1 ml stężonego kwasu siarkowego, obserwujemy barwę roztworu.

Obserwacje:

Po wprowadzeniu α-naftolu pojawia się lekkoróżowe zabarwienie

WNIOSKI

Zawartość cukru poniżej 100 mg/dm³. Woda akceptowalna do celów budowlanych pod względem ilości cukru.

2. Oznaczenie ilości jonów chlorkowych.

PRZEBIEG

Do kolby stożkowej wlewamy 100 ml wody. Dodajemy 1 ml 5% chromianu potasowego (K₂Cr₂O₄). Następnie miarkujemy azotan V srebra (AgNO₃) 0,01n i obserwujemy zmianę zabarwienia.

OBSERWACJE I OBLICZENIA

Kolor z żółtego zmienił się na grapefruitowy, po dodaniu 9,3 ml azotanu V srebra (AgNO₃) 0,01n

Zawartość jonów chlorkowych obliczamy z zależności:

- Cl^- -ilość jonów chlorkowych [mg/dm³]

- V - ilość roztworu AgNO₃ 0,01n zużyta do miareczkowania [cm³]

- M - stężenie molowe AgNO₃ = 0,01n [mol/dm³]

- 35,5 - masa molowa chloru

Zawartość jonów chlorkowych wynosi:

WNIOSKI

Badana woda nadaje się do wszelkiego rodzaju robót budowlanych pod względem ilości jonów chlorkowych.

3. Badanie obecności jonów siarczanowych.

Jony siarczanowe w wodzie zarobowej są bardzo niebezpieczne. Często powstaje reakcja składników betonu ze środowiskiem zawierającym jony SO₄^2- (jony siarczanowe reagują ze składnikami stwardniałego zaczynu cementowego, tworząc nierozpuszczalne produkty korozji, krystalizujące z przyłączeniem wody i zwiększające znacznie swoją objętość)

PRZEBIEG

W probówce umieszczamy 5ml wody. Dodajemy 2,5 ml 10% HCl, oraz 2,5 ml 10% chlorku baru. Włączamy sekundomierz i mierzymy czas w jakim zmętnieje. Zawartość jonu siarczanowego oznacza się w zależności od szybkości powstania osadu siarczanu barowego.

Obserwacje:

Zmierzono czas zmętnienia - 2 s.

WNIOSKI

Zawartość siarczanów jest większa niż 600 mg/dm³. Woda wymaga dokładnego wagowego sprawdzenia ilości siarczanów. Jeżeli ich ilość będzie poniżej 2000 mg/dm³, to badana woda nadaje się do celów budowlanych pod względem zawartości siarczanów.

4) Wyznaczenie kwasowości i zasadowości.

1. Badanie stężenia jonów wodorowych

(a dokładniej oznaczenie wykładnika jonów wodorowych pH)

PRZEBIEG

Do cylindra miarowego wlewamy 80 ml badanej wody. Metodą potencjometryczną mierzymy pH.

Obserwacje:

Urządzenie wskazuje wartość 6,7

WNIOSKI

pH akceptowalne. Najbardziej pożądane pH jest równe 7, jednak otrzymane przez nas jest do przyjęcia.

2. Kwasowość mineralna.

Pomiar pH wskazał wartość nie znajdującą się w przedziale kwasowości mineralnej.

Kwasowość mineralna wynosi 0.

3. Kwasowość ogólna wobec NaOH.

PRZEBIEG

Do kolby stożkowej wlewamy 100 ml badanej wody, dodajemy 10 kropel fenoloftaleiny. Następnie dodajemy taką ilość NaOH 0,1n, aż barwa ulegnie zmianie.

Obserwacje:

Po dodaniu 0,1 cm³= 0,1 ml kolor zmienił się z bezbarwnego na jasnoróżowy.

WYNIKI I OBLICZENIA

Kwasowość ogólną wyznaczamy z zależności:

- a - ilość 0,1 n roztworu zasady sodowej, zużyta do miareczkowania wobec fenoloftaleiny

- V - objętość próbki wody

Kwasowość ogólna badanej wody wynosi:
[mwal/dm^3]

4. Zasadowość wobec fenoloftaleiny.

PRZEBIEG

Do kolby stożkowej wlewamy 100 ml badanej wody, dodajemy 3 krople fenoloftaleiny i obserwujemy powstanie różowego zabarwienia.

Obserwacje:

Brak różowego zabarwienia (nie trzeba było dodawać stężonego kwasu by uzyskać takie zabarwienie.)

WNIOSKI

Zasadowość wobec fenoloftaleiny wynosi 0, co było do przewidzenia.

5. Zasadowość wobec oranżu metylowego.

PRZEBIEG

Do kolby stożkowej wlewamy 100 ml badanej wody, dodajemy 3 krople oranżu metylowego, a następnie taką ilość 0,1n HCl, aż barwa zmieni się z żółtego na pomarańczowy.

Obserwacje:

Po dodaniu oranżu metylowego barwa roztworu zmienia się na żółtą. Po dodaniu 3 cm³ 0,1n HCl barwa zmienia się na pomarańczową.

OBLICZENIA

Zasadowość wobec oranżu metylowego obliczamy z zależności:

[mval/dm^]

WNIOSKI

Zasadowość wobec oranżu metylowego wynosi 3, pH badanej wody znajduje się powyżej 4,6.

WNIOSKI

Badania potwierdzają, że pH wody znajduje się między 4,6, a 8,3 co wskazał potencjometr. Jako właściwą wartość pH przyjmujemy 6,7.

Omawiana cecha	Wyniki badań	Wymogi normowe	Ocena
Badanie wstępne
Zawartość olei i tłuszczy	brak	brak	Bardzo dobra
Zawartość detergentów	brak	brak	Bardzo dobra
Barwa	przeźroczysta	przeźroczysta	Bardzo dobra
Zawartość zawiesin	Brak	brak	Bardzo dobra
Zapach	Brak	brak	Bardzo dobra
Odczyn pH	6,7		akceptowalny
Zawartość substancji humusowych	Brak	brak	Bardzo dobra
Badanie chemiczne
Zawartość chlorków, jako Cl^-	33,015 mg/dm^3	<500	Bardzo dobra
Zawartość siarczanów, jako	>600 mg/dm^3	<2000	Należy ją dokładniej przebadać
Zawartość alkaliów, jako Na2O
Zawartość cukrów	<100mg/dm^3	<100	akceptowalna
Zawartość fosforanów, jako P2O5		<100
Zawartość azotanów, jako NO3		<500
Zawartość ołowiu, jako Pb^2+		<100
Zawartość cynku, jako Zn^2+		<1500

WNIOSKI

W naszym przypadku wykonane badania nie wystarczyły do stwierdzenia, czy woda nadaje się do celów budowlanych. Wciąż wątpliwa jest odpowiednia zawartość siarczanów, wodę należy poddać dokładniejszej analizie. Poza tym pod względem wykonanych obliczeń badana woda nadaje się do celów budowlanych.

---