Wydział Budownictwa i Architektury

Katedra Inżynierii Sanitarnej

Zespół Inżynierii Sanitarnej i Systemów Ochrony Środowiska

Kierunek studiów:	Budownictwo
Rok akademicki:	2012/2013			Rok studiów semestr		Rok I Semestr I		Podgrupa laboratoryjna		126a
Nazwa przedmiotu:	Chemia budowlana
Tytuł ćwiczenia:	Korozja betonu.
Data wykonania:	28.11.2012		Godzina rozpoczęcia zajęć		15^15		Obowiązujący termin oddania sprawozdania (data wykonania + 10 dni kalendarzowych)				08.12.2012
Skład zespołu z podpisami osób wykonujących ćwiczenie:		Sprawozdanie opracowane przez:							Podpis
				Szymon Miroń Artur Podwórny
				Członkowie zespołu:							Oświadczam, że znana jest mi treść sprawozdania
				Karolina Nizińska Krzysztof Pietruszewski Maciej Gicala

lista sprawdzająca

Nr.		TAK/NIE^*
	Sprawozdanie zostało wydrukowane z ponumerowanymi stronami.
	Po wydrukowaniu sprawozdanie zostało przeczytane.
	Do sprawozdania dołączono jego poprzednią wersję z zaznaczonymi, przez prowadzącego, błędami.
	Wszystkie zawarte w sprawozdaniu informacje dotyczą tego ćwiczenia, które wymienianie jest na stronie tytułowej.
	Zamieszczono wykaz źródeł i materiałów, które stanowiły źródło treści zamieszczonych w sprawozdaniu
	Fragmenty cytowane - w tym z innych sprawozdań - zostały zaznaczone z podaniem źródła i autora oryginalnej treści
	W powielanych fragmentach sprawozdania poprawione zostały, zaznaczane wcześniej przez prowadzącego, błędy.
	Strona tytułowa zawiera komplet informacji.
	Na stronie tytułowej znajduje się lista i podpisy osób wykonujących to ćwiczenie
	Znana jest mi treść instrukcji dotyczącej tego ćwiczenia i określony w niej zakres opracowania wyników i wniosków.
	Sprawozdanie zawiera krótki wstęp z podstawowymi informacjami dotyczącymi badanego procesu i syntetyczny opis wykonania ćwiczenia.
	W sprawozdaniu podano wyniki własnych pomiarów i sprawdzono ich zgodność z notatkami z zajęć.
	W sprawozdaniu umieszczono wszystkie dane i wielkości pomierzone.
	Zakres wykonanych przeliczeń jest zgodny z instrukcją
	Sprawozdanie zawiera, czytelnie zebrane, wyniki wszystkich wymaganych przeliczeń (zgodnie z instrukcją)
	Sprawozdanie zawiera wszystkie wymagane wykresy (zgodnie z instrukcją)
	Zakres wniosków jest zgodny z wymaganiami podanymi w instrukcji

^*wpisać odpowiednio TAK lub NIE

Jeśli, w którejś z rubryk wpisano „NIE” niżej należy podać wyjaśnienie:

Nr	Wyjaśnienie

Podpis(y) przygotowujących sprawozdanie.......................................................................

Wstęp

W dniu 28.11.12. na zajęciach laboratoryjnych zajmowaliśmy się ustalaniem jaki wpływ na dany beton ma środowisko o agresywności o charakterze kwasowym. Badaliśmy cztery próbki dwóch rodzajów betonu. W tym celu po dwie próbki każdego z nich zamieściliśmy w zlewkach z wodnymi roztworami kwasu solnego (150 ml) odpowiednio o stężeniu około 2% i 4%, uprzednio ważąc ich masy. Następnie po upływie 20, 40, 60 i 80 minut, pobieraliśmy około 4 ml roztworu z każdej zlewki, wcześniej go mieszając, aby wyrównać stężenie w całej objętości. Do oznaczania kolejnych stężeń wykorzystaliśmy metodę miareczkowania. W tym celu do kolb Eldermayera odmierzaliśmy 1 ml każdej z pobranych próbek, kolejno dodając 25 ml wody i 6 kropel fenoloftaleiny. Proces ten zakończyliśmy, gdy barwa próbek zmieniała się na malinową. Po upływie 80 minut próbki zostały wyjęte z danych roztworów i zważone, aby określić ubytek masy. Ponadto określiliśmy początkowy odczyn naszych próbek, polewając przełam jednej z dwóch niewykorzystanych próbek każdego betonu oraz użyte w nich kruszywo fenoloftaleiną. Ostatnia z próbek została wykorzystana do opisowego określenia skutków korozji jako beton nieskorodowany. Po wykonaniu danych czynności zakończyliśmy nasze badania.

Wyniki pomiarów:

Zlewka nr

1

2

3

4

Orientacyjne stężenie roztworu HCl [%]

Rodzaj betonu

Masa próbki betonu [g]

Przed

Po

Objętość r-ru kwasu w zlewkach [ml]

Stężenie r-ru NaOH użytego do oznaczeń stężeń kwasu [mol/dm^3]

Objętości miareczkowanych próbek kwasu HCl VHCl [ml] pobieranych przed i w czasie testów korozji oraz obętości NaOH VNaOH [ml] zużyte podczas ich miareczkowania

0

VHCl

VNaOH

20

VHCl

VNaOH

40

VHCl

VNaOH

60

VHCl

VNaOH

80

VHCl

VNaOH

I. Ubytek masy po testach korozji:

B1, 2%: 43,2970 - 42,3145 = 0,9825 g

B1, 4%: 34,8170 - 33,4806 = 1,3364 g

B3, 2%: 53,0566 - 50,6027 = 2,4539 g

B3, 4%: 52,0500 - 47,0572 = 4,9928 g

Procentowo:

B1, 2% B1, 4% B3, 2% B3, 4%

100% - 43,2970 g 100 % - 34,8170 g 100 % - 53,0566 g 100 % - 52,0500 g

x % - 0,9825 g x % - 1,3364 g x % - 2,4539 g x % - 4,9928 g

x ≈ 2,27 % x ≈ 3,84 % x ≈ 4,63 % x ≈ 9,59 %

II. Stężenie początkowe HCl:

Dla kwasu o stężeniu 4%:

1. (19,3+19,3+19,3+19,3)ml/4 = 19,3 ml

2. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 19,3 ml

X = 0,965 mmol

3. 1 mmol - 36,5 mg

0,965 mmol - X mg

X = 35,2225 mg

4. 1 ml - 35,2225 mg

100 ml - X mg

X = 3522,25 mg = 3,52225 g

C_p ≈ 3,5%

Dla kwasu o stężeniu 2%:

1. (10,2+10,2+10,2+10,2)ml/4 = 10,2

2. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 10,2 ml

X = 0,51 mmol

3. 1 mmol - 36,5 mg

0,51 mmol - X mg

X = 18,615 mg

4. 1 ml - 18,615 mg

100 ml - X mg

X = 1861,5 mg = 1,8615 g

C_p ≈ 1,9%

III. Stężenie kwasu w próbkach pobieranych w czterech próbkach po czasie 20, 40, 60, 80 min.

1. Obliczenie stężeń kwasu dla betonu B1 w otoczeniu kwasu 2%.

- Po 20 minutach:

1. (8,3+8,6) ml / 2 = 8,45 ml

2. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 8,45 ml

X = 0,4225 mmol

3. 1 mmol - 36,5 mg

0,4225 mmol - X mg

X = 15,42125 mg

4. 1 ml - 15,42125 mg

100 ml - X mg

X = 1542,125 mg = 1,542125 g

C_p ≈ 1,54 %

- Po 40 minutach:

1. (8,3+8,1) ml / 2 = 8,2 ml

2. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 8,2 ml

X = 0,41 mmol

3. 1 mmol - 36,5 mg

0,41 mmol - X mg

X= 14,965 mg

4. 1 ml - 14,965 mg

100 ml - X mg

X =1496,5 mg = 1,4965 g

C_p ≈ 1,5 %

- Po 60 minutach:

1. (7,6+7,7) ml / 2 = 7,65 ml

2. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 7,65 ml X = 0,3825 mmol

3. 1 mmol - 36,5 mg

0,3825 mmol - X mg

X = 13,96125 mg

4. 1 ml - 13,96125 mg

100ml - X mg

X = 1396,125 mg = 1,396125 g

C_p ≈ 1,4 %

- Po 80 minutach:

1. (7,2+7,1) ml / 2 = 7,15 ml

2. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 7,15 ml

X = 0,3575 mmol

3. 1 mmol - 36,5 mg

0,3575 mmol - X mg

X = 13,04875 mg

4. 1 ml - 13,04875 mg

100ml - X mg X = 1304,875 mg = 1,304875 g

C_p ≈ 1,3%

2. Obliczenie stężeń kwasu dla betonu (B1) w otoczeniu kwasu 4%.

- Po 20 minutach:

5. (17,8+17,8) ml / 2 = 17,8 ml

6. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 17,8 ml

X = 0,89 mmol

7. 1 mmol - 36,5 mg

0,89 mmol - X mg

X = 32,485 mg

8. 1 ml - 32,485 mg

100 ml - X mg

X = 3248,5 mg = 3,2485 g

C_p ≈ 3,25%

- Po 40 minutach:

5. (17,5+17,5) ml / 2 = 17,5 ml

6. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 17,5 ml

X = 0,875 mmol

7. 1 mmol - 36,5 mg

0,875 mmol - X mg

X = 31,9375 mg

8. 1 ml - 31,9375 mg

100 ml - X mg

X = 3193,75 mg = 3,19375 g

C_p ≈ 3,19 %

- Po 60 minutach:

5. (17,1+16,8) ml / 2 = 16,95 ml

6. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 16,95 ml

X = 0,8475 mmol

7. 1 mmol - 36,5 mg

0,8475mmol - X mg

X = 30,93375 mg

8. 1 ml - 30,93375 mg

100ml - X mg

X = 3093,375 mg = 3,093375 g

C_p ≈ 3,09 %

- Po 80 minutach:

5. (16,5+16,2) ml / 2 = 16,35 ml

6. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 16,35 ml

X = 0,8175 mmol

7. 1 mmol - 36,5 mg

0,8175 mmol - X mg

X = 29,83875 mg

8. 1 ml - 29,83875 mg

100ml - X mg

X = 2983,875 mg = 2,983875 g

C_p ≈ 2,98%

3. Obliczenie stężeń kwasu dla betonu (B3) w otoczeniu kwasu 2%.

- Po 20 minutach:

9. (7,6+7,6) ml / 2 = 7,6 ml

10. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 7,6 ml

X = 0,38 mmol

11. 1 mmol - 36,5 mg

0,38 mmol - X mg

X = 13,87 mg

12. 1 ml - 13,87 mg

100 ml - X mg

X = 1387 mg = 1,387 g

C_p ≈ 1,39 %

- Po 40 minutach:

9. (6,2+6,3) ml / 2 = 6,25 ml

10. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 6,25 ml

X = 0,3125 mmol

11. 1 mmol - 36,5 mg

0,3125 mmol - X mg

X = 11,40625 mg

12. 1 ml - 11,40625 mg

100 ml - X mg

X =1140,625 mg = 1,140625 g

C_p ≈ 1,14 %

- Po 60 minutach:

9. (5,5+5,4) ml / 2 = 5,45 ml

10. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 5,45 ml

X = 0,2725 mmol

11. 1 mmol - 36,5 mg

0,2725 mmol - X mg

X = 9,94625 mg

12. 1 ml - 9,94625 mg

100ml - X mg

X = 994,625 mg = 0,994625 g

C_p ≈ 0,99 %

- Po 80 minutach:

9. (4,7+4,7) ml / 2 = 4,7 ml

10. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 4,7 ml

X = 0,235 mmol

11. 1 mmol - 36,5 mg

0,235 mmol - X mg

X = 8,5775 mg

12. 1 ml - 8,5775 mg

100ml - X mg

X = 857,75 mg = 0,85775 g

C_p ≈ 0,86%

4. Obliczenie stężeń kwasu dla betonu (B3) w otoczeniu kwasu 4%.

- Po 20 minutach:

13. (14,4+14,5) ml / 2 = 14,45 ml

14. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 14,45 ml

X = 0,7225 mmol

15. 1 mmol - 36,5 mg

0,7225 mmol - X mg

X = 26,37125 mg

16. 1 ml - 26,37125 mg

100 ml - X mg

X = 2637,125 mg = 2,637125 g

C_p ≈ 2,64%

- Po 40 minutach:

13. (12,3+12,1) ml / 2 = 12,2 ml

14. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 12,2 ml

X = 0,61 mmol

15. 1 mmol - 36,5 mg

0,61 mmol - X mg

X = 22,265 mg

16. 1 ml - 22,265 mg

100 ml - X mg

X = 2226,5 mg = 2,2265 g

C_p ≈ 2,23 %

- Po 60 minutach:

13. (10,5+10,5) ml / 2 = 10,5 ml

14. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 10,5 ml

X = 0,525 mmol

15. 1 mmol - 36,5 mg

0,525 mmol - X mg

X = 19,1625 mg

16. 1 ml - 19,1625 mg

100ml - X mg

X = 1916,25 mg = 1,91625 g

C_p ≈ 1,92 %

- Po 80 minutach:

13. (9,3+9,5) ml / 2 = 9,4 ml

14. 0,05 mmol - 1 ml

X mmol - 9,4 ml

X = 0,47 mmol

15. 1 mmol - 36,5 mg

0,47 mmol - X mg

X = 17,155 mg

16. 1 ml - 17,155 mg

100ml - X mg

X = 1715,5 mg = 1,7155 g

C_p ≈ 1,72%

IV. Ilość kwasu solnego zużytego w reakcji wyrażona w gramach.

Sposób obliczeń:

-dla B1 4% po 20 min:

1,9 - 1,54 = 0,36 %

0,36g -100 ml

x g -150 ml

x= 0,54g

min	B1 2%	B1 4%	B3 2%	B3 4%
20	0,375	0,54	0,765	1,290
40	0,465	0,60	1,140	1,905
60	0,615	0,75	1,365	2,370
80	0,780	0,90	1,610	2,670

Wykres zależności ilości zużytego kwasu od czasu

V. Obliczone ilości wybranych składników betonu, które mogły przereagować z obliczoną ilością kwasu zużytego w całym czasie trwania testu korozji:

1. reakcja HCl z CaOH (wodorotlenek wapnia):

2HCl + Ca(OH)₂→CaCl₂ + 2H₂O

1. Dla zlewki B1 w 2%:

0,780 g - x

73 g - 74 g

X = 0,79

2. Dla zlewki B1 w 4%:

0,9 g - x

73 g - 74 g

X = 0,91 g

3. Dla zlewki B3 w 2%:

1,61 g - x

73 g - 74 g

X = 1,63 g

4. Dla zlewki B3 w 4%:

2,67 g - x

73 g - 74 g

X = 2,71 g

2. Reakcja HCl z 3CaO∙Al₂O₃ (glinian trójwapniowy)

12HCl + 3CaO∙Al₂O₃→ 3CaCl₂ + 2AlCl_{3 +} 6H₂O

1. Dla zlewki B1 w 2%:

0,78 g - x

438g - 270 g

X = 0,48 g

2. Dla zlewki B1 w 4%:

0,9 g - x

438 g - 270 g

X = 0,55 g

3. Dla zlewki B3 w 2%:

1,61 g - x

438 g - 270 g

X = 0,99 g

4. Dla zlewki B3 w 4%:

2,67 g - x

438 g - 270 g

X = 1,65 g

3. reakcja HCl z 3CaO∙SiO₂ (siarczan trójwapniowy, belit)

6HCl + 3CaO∙SiO₂→ 3CaCl₂ + H₂SiO₃ + 2H₂O

1. Dla zlewki B1 w 2%:

0,78 g - x

216 g - 228 g

0,82 X = g

2. Dla zlewki B1 w 4%:

0,9 g - x

216 g - 228 g

X = 0,95 g

3. Dla zlewki B3 w 2%:

1,61 g - x

216 g - 228 g

X = 1,7 g

4. Dla zlewki B1 w 4%:

2,67 g - x

216 g - 228 g

X = 2,82 g

Skład betonów (rodzaje i ilości składników mieszanek betonowych):

Składnik	Beton 1 (B1)	Ilość	Beton 2 (B3)	Ilość
Cement	CEM I 42,5	450 kg/ m^3	CEM I 42,5 R	-
Kruszywo	Piasek lekki pollytag 0/4	320 kg/ m^3	Piasek rzeczny płukany	-
		Kruszywo lekkie pollytag 0/4	540 kg/ m^3	Żwir z kopalni Bielinek 2/16 mm	-
	Dodatki mineralne	Popiół lotny	72 kg/ m^3	Brak	-
		Pył krzemionkowy	38 kg/ m^3
	Domieszki chemiczne	Brak	-	UW BASF	-
						Superplastyfikator FM 633 BASF	-
Woda		155 l/ m^3		-

	Beton 1. (B1)	Beton 2. (B3)
Cement (rodzaj i skład podany opisowo)
Kruszywo (rodzaj, skład i potencjalna podatność na korozję)

Opis dotyczący odczynu powierzchni przełamu próbek betonu (spoiwo i kruszywo)

Beton nr 1	Beton nr 2

Opis wyglądu próbek betonu przed i po testach korozji.

	Beton nr 1	Beton nr2
Przed
Po

Wyniki obliczeń dotyczące testów korozji.

			Zlewka nr
						1	2	3	4
Obliczone stężenie użytych roztworów HCl [%]
Średnie objętośći VśrNaOH [ml] zużytego podczas miareczkowania roztworu NaOH (użyte do obliczenia stężenia kwasu) Obliczone stężenia roztworu kwasu CHCl [g/dm^3] po określonym czasie prowadzenia testu Obliczone ilości kwasu solnego mHCl [g] w zlewkach po określonym czasie prowadzenia testu Obliczone ilości kwasu ∆mHCl [g] zużyte po określonym czasie prowadzenia testu korozji	0	VśrNaOH
				CHCl
				mHCl
			20 min	VśrNaOH
				CHCl
				mHCl
				∆mHCl
			40 min	VśrNaOH
				CHCl
				mHCl
				∆mHCl
			60 min	VśrNaOH
				CHCl
				mHCl
				∆mHCl
			80 min	VśrNaOH
				CHCl
				mHCl
				∆mHCl
	Obliczone ilości [g] wybranych składników betonu, które mogły przereagować z obliczoną ilością kwasu zużytego w całym czasie trwania testu korozji	CH
		C3S
		C3A
Ubytek masy próbek betonu		[g]
				[%]

Wnioski:

1. Beton B3 jest bardziej podatny na korozje kwasową, niż beton B1.

2. Wraz z biegiem czasu spada tempo korozji w każdej z próbek.

3. Im większe stężenie kwasu, tym szybciej zachodzi korozja badanych próbek betonu.

4. Oba kruszywa nie uległy znacznej korozji.

5. Ponieważ cement użyty w próbkach betonu był ten sam, wpływ na tempo korozji miały dodatki mineralne i domieszki chemiczne.

16

---