Úloha č. 3 – Účinnost nátěrových hmot a jejich využití jako ochrana proti degradaci betonu CJ07 – Trvanlivost stavebních materiálů Ing. Magdaléna Kociánová.

Prezentace na téma: "Úloha č. 3 – Účinnost nátěrových hmot a jejich využití jako ochrana proti degradaci betonu CJ07 – Trvanlivost stavebních materiálů Ing. Magdaléna Kociánová."— Transkript prezentace:

1 Úloha č. 3 – Účinnost nátěrových hmot a jejich využití jako ochrana proti degradaci betonu CJ07 – Trvanlivost stavebních materiálů Ing. Magdaléna Kociánová 29.2.2015

2 Cíl cvičení  Cílem cvičení je odzkoušet vliv nátěrových hmot jako ochranné vrstvy na betonech zvyšující trvanlivost maltových hmot v různých degradačních prostředích. Těmito budou roztoky solí a organických kyselin.

3 Koroze II. typu  Reakce složek cementu s chemickými látkami za vzniku rozpustných sloučenin.  a) kyselinová koroze Je reakce kyseliny s Ca(OH) 2 a s C-S-H gelem, dochází ke vzniku rozpustných vápenatých solí dle rovnice níže. Tyto bývají způsobeny průmyslovými vodami, kyselými huminovými půdami, mikroorganismy a CO 2. Ca(OH) 2 + 2 H +  Ca 2+ + H 2 O  b) alkalická koroze NaOH + Si(nebo Al)  Na 2 SiO 4 (popř. Na 3 AlO 3 )  c) koroze hořečnatými solemi Mg 2+ + Ca(OH) 2  Mg(OH) 2 + Ca 2+ (vyplavení Ca 2+ )

4 Koroze III. typu  V prostředí síranových iontů (tzn. je-li přítomna H 2 SO 4 či rozpustné sírany) dochází ke vzniku nerozpustných sloučenin o větších objemech v pórech cementu. Tyto se hromadí v pórech betonu a vznikají velké krystalizační tlaky a v betonu vznik prasklin, porušení struktury, celkový rozpad betonu. Typický příklad – sádrovcová koroze.  Sádrovcová koroze Ca(OH) 2 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O → Ca 2 SO 4 ∙2H 2 O + 2NaOH 3CaO∙Al 2 O 3 ∙H 2 O + 3Ca 2 SO 4 ∙2H2O + 20H 2 O → 3C 3 A∙3Ca 2 SO 4 ∙32H 2 O zásadité hlinitany + sádrovec → Etringit (objem zvětší se až 11 x)

5

6 Ochrana proti korozi betonu  Primární - složení (změna receptury), - struktura před zhotovením konstrukce, - v průběhu jejího zhotovení.  Sekundární Spočívá v omezení nebo vyloučení působení agresivního prostředí na betonovou konstrukci po jejím zhotovení. Použití polymerních nátěrů – předmětem našeho cvičení. Navrhuje se: podle stupně agresivity prostředí, volbou způsobu jejich provedení podle rozhodujících vlastností ochranných prostředků (chemická odolnost, propustnost, přídržnost k chráněnému povrchu betonu, odolnost proti vzniku trhlin, pevnost).

7 Úloha č. 3 - Účinnost nátěrových hmot a jejich využití jako ochrana proti degradaci betonu Experimentální část  Vyrobte 2 sady zkušebních těles o rozměrech 20x20x100 mm, vše ze stejné standardní směsi – s použitím cementu CEM I 42,5 R, obsahem písku (0 – 2 mm) v poměru 3 : 1 na cement a vodní součinitel 0,5.  Cekem ve skupině 6 trámečků (2 budou uloženy do každého z roztoku solí či kyseliny (2+2) a poslední dva budou referenční). Prostředí 1Prostředí 2Prostředí 3 Skupina A5 % CaCl 2 5 % Na 2 SO 4 Referenční, vzorek uložen v laboratorních podmínkách (za sucha) Skupina B5 % Ca(NO 3 ) 2 5 % K 2 SO 4 Skupina C5 % KNO 3 5 % (NH 4 ) 2 SO 4 Skupina D5 % kys. octová10 % Na 2 SO 4 Skupina E5 % kys. šťavelová5 % NH 4 NO 3

8  Následující den ODFORMOVAT a uložit trámečky do stand. lab. prostředí při teplotě (20±2) °C.  Po 7 dnech (7.3.2016) polovinu vzorků opatřete ochranným nátěrem na bázi polymerní disperze a ponechte min. 1 den vyschnout.  Poté (21.3.2016) připravené vzorky vložte do roztoků solí a organických kyselin. Ponechte 14 dní exponovat (do 4.4.2016).  Po této době vzorky vyjměte, opláchněte vodou, vizuálně zhodnoťte a stanovte změnu hmotnosti, objemovou hmotnost, pevnost v tahu ohybem, pevnost v tlaku a porovnejte v protokolu graficky s referenčním vzorkem. V závěru popište procesy, ke kterým ve struktuře hmoty došlo. Úloha č. 3 - Účinnost nátěrových hmot a jejich využití jako ochrana proti degradaci betonu Experimentální část

9 Úloha č. 4 – Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN 196-2 CJ07 – Trvanlivost stavebních materiálů Ing. Magdaléna Kociánová 29.2.2015

10 Cíl cvičení  Cílem cvičení je představení měření celkového obsahu chloridů v cementové pastě, dle normy EN 196-2.

11 Chloridy v cementové pastě  Chloridové ionty v betonu - kontaminanty z použitých vstupních surovin, příp. z okolního prostředí.  Značně ovlivňují ocelovou výztuž v ŽB k-cích.  Při hydrataci za zvýšené zásaditosti (pH~13) dochází ke vzniku pórů ve struktuře hmoty.  V takovýchto podmínkách je pasivní film oxidu γFe 2 O 3 aktivován přes povrch ocelových výztuží, jež jsou do betonu vloženy.  Beton – porézní materiál → ocelová výztuž nemůže být v čase stabilní.  Nejdůležitější agresivní prostředky – oxid uhličitý a chloridové ionty (kritická koncentrace).  Ocelový povrch prutu – anoda, pasivní povrch – katoda.  Friedlova sůl (3CaO∙Al 2 O 3 ∙CaCl 2 ∙10H 2 O).

12  Vyrobíte jedno těleso o rozměrech (40 x 40 x 160 mm). Použitý cement je CEM II/B-M 32,5 R, v/c = 0,5.  Následující den ODFORMOVAT a uložit na 2 dny do vodní lázně. Poté těleso vytáhnete a necháte uložené ve stand. lab. prost. při teplotě (20 ± 2) °C.  Následující cvičení (7.3.2016) natřete téměř celý povrch vzorku, kromě jedné strany, ochranným epoxidovým nátěrem.  Poté (21.3.2016) uložíte vzorek do roztoku chloridových iontů o koncentraci 3,5 % NaCl (do 4.4.2016).  Po sedmi dnech (11.4.2016) na straně vzorku bez nátěru vyvrtejte cca 6 otvorů o hloubce nejdříve 5 mm (následně dalších 5 mm) pro získání 2 sad (0-5 mm; 5-10 mm) alespoň 5g vzorků. Získaný cementový prach z otvorů dané hloubky smíchejte (bude sloužit k následující analýze).  Stanovíte množství chloridových iontů metodou nepřímé titrace.  Stanovíte profil chloridových iontů a vypočtete jejich difúzní koeficient. Úloha č. 4 - Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN 196-2 Experimentální část

13 Úloha č. 4 - Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN 196-2 Experimentální část - Titrace  Za míchání a zahřívání plně rozpusťte odvážené množství (cca 5g) z každého práškového vzorku cementu v připraveném roztoku 50 ml destilované vody a 50 ml zředěné kyseliny dusičné (1:2 HNO 3 :H 2 O).  Po dosažení teploty varu pokračujte s varem po 1 minutu a poté přidejte 10 ml 0,1-M AgNO 3.  Pokračujte s varem po 1 minutu, poté roztok zfiltrujte.  K roztoku přidávejte zředěnou kyselinu dusičnou (1:100 HNO 3 :H 2 O), až do celkového objemu 200 ml.  Roztok ochlaďte na cca 25 °C a přidejte 5 ml roztoku indikátoru NH 4 Fe(SO 4 ) 2 ∙12H 2 O.  Pomocí titrace za intenzivního míchání s roztokem 0,1-M NH 4 SCN stanovte celkový obsah chloridů v centovém prášku.  Konec titrace je indikován přechodem barvy na tmavě červenou.

14 Úloha č. 4 - Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN 196-2 Experimentální část - Titrace  Vypočtěte celkový obsahu chloridů (jako podíl hmotnosti cementu) přes rovnici: kde: ΔV = V AgNO3 - V NH4SCN MB Cl = 35,5 g/mol m: hmota vzorku prášku s každé hloubky [g]

15 Úloha č. 4 - Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN 196-2 Experimentální část – Výpočet difuzního koeficientu chloridů  Výpočet difuzního koeficientu chloridů Šíření chloridových iontů je určené podle druhého Fickova zákonu, za předpokladu, je-li uvažován fenomenologický přístup.

16  Závěr: Své výsledky vyplňte do následující tabulky Tab. 1 a zodpovězte na otázku: „Je druhý Fickův zákon způsobilý s výsledky vašich koncentrací chloridů a proč?“ Úloha č. 4 - Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN 196-2 Experimentální část

17 Úloha č. 5 – Vliv inhibitorů na míru koroze výztuže CJ07 – Trvanlivost stavebních materiálů Ing. Magdaléna Kociánová 29.2.2015

18 Cíl cvičení  Cílem cvičení je odzkoušet vliv inhibitorů jako primární ochrany výztuže v degradačním prostředí roztoku NaCl.

19 Inhibitory koroze  Vytváří na povrchu oceli pasivní ochranný film.  Zabraňují negativním účinkům korozního prostředí.  Může se jednat i o přísady urychlující či zpomalující tuhnutí a tvrdnutí betonu.  Doporučují se dusitany, dusičnany, benzoan sodný, chromany, thiomočovina, jejich směsi atd.  Kromě pasivace oceli také zlepšují nepropustnost betonu, zvyšují jeho alkalitu, zpomalují karbonataci.  Negativa: účinnost inhibitorů koroze může časem klesat v důsledku různé vlhkosti v různých místech betonu, mohou vznikat koncentrované roztoky a podporovat samotný korozní proces, látky mohou nepříznivě ovlivnit vlastnosti betonu, zejména pevnost.

20 Úloha č. 5 – Vliv inhibitorů na míru koroze výztuže Experimentální část  Vyrobte 2 sady zkušebních těles o rozměrech 40x40x160 mm, s použitím cementu CEM I 42,5 R, obsahem písku (0 – 2 mm) v poměru 3 : 1 na cement a vodní součinitel 0,5. 1. směs referenční – bez inhibitoru (1 trámeček), 2. směs s inhibitorem (2 trámečky),  Cekem ve skupině 3 trámečky s vloženou výztuží.  Následující den ODFORMOVAT a uložit trámečky do stand. lab. prostředí při teplotě (20 ± 2) °C.  Po 14 dnech (14.3.2016) budou vzorky vystaveny cyklování 3% NaCl.

21  Cyklování:  Nasycení roztokem NaCl minimálně 24 h v roztoku,  cyklování vždy min. 3 dny - 8h el. proud (6A), 16h bez el. proud.  1. Etapa – cyklování v 3% NaCl  2. Etapa – cyklování v 10% NaCl  3. Etapa – nové vzorky s CEM 32,5 a w=0,6, cyklování po 7 dnech v 10% NaCl  Po této době vzorky vizuálně zhodnoťte, a porovnejte v protokolu graficky s referenčním vzorkem. V závěru popište míru koroze a návrh jak případně metodu změnit. Úloha č. 5 – Vliv inhibitorů na míru koroze výztuže Experimentální část

22 Děkuji za pozornost Dotazy? Ne… → Přesun do laboratoří. A hurá do práce ☺