Úloha č. 3 – Účinnost nátěrových hmot a jejich využití jako ochrana proti degradaci betonu CJ007 – Trvanlivost stavebních materiálů Ing. Magdaléna Kociánová.

Prezentace na téma: "Úloha č. 3 – Účinnost nátěrových hmot a jejich využití jako ochrana proti degradaci betonu CJ007 – Trvanlivost stavebních materiálů Ing. Magdaléna Kociánová."— Transkript prezentace:

1 Úloha č. 3 – Účinnost nátěrových hmot a jejich využití jako ochrana proti degradaci betonu
CJ007 – Trvanlivost stavebních materiálů Ing. Magdaléna Kociánová 2018

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 Hodnocení nátěrových hmot
Pro zhotovení kvalitní protikorozní ochrany musí být respektována řada pravidel (od konstrukčního uspořádání, výběru vhodného protikorozního systému až k nutnosti dodržování všech aplikačních podmínek). Řadu vlastností nátěrů a povlaků lze zjistit pomocí normovaných zkušebních metod. Zkušební metody zahrnují postupy hodnocení všech technologických kroků protikorozní ochrany (od hodnocení vstupních materiálů až po hodnocení zhotovených povlaků). Systematicky prováděné hodnocení průběhu a kvality povrchových úprav napomáhá předcházení vad, přispívá k dosažení požadované životnosti protikorozních opatření a v neposlední řadě snížení nákladů na jejich opravy a obnovu.

4 Vlastnosti nátěrových hmot
Vlastnosti v tekutém stavu výtoková doba, rozmíchatelnost, objemová i hmotnostní sušina Vlastnosti ve fázi přeměny v nátěr zasychání nátěru Fyzikálně-mechanické vlastnosti zaschlého nátěru tvrdost nátěru, přilnavost nátěru, tloušťka, pórovitost, odolnost při hloubení, úderu, ohybu, lesk, barevný odstín Ochranné vlastnosti vytvrzeného povlaku korozní odolnost

5 Hodnocení nátěrových hmot
Vizuální hodnocení rovnoměrnost, odstín, kryvost, tahy po štětci, tloušťka,… a defekty jako jsou nenatřená místa, vrásnění, kráterky, puchýřky, odlupování, trhlinky a stékání

6 Hodnocení nátěrových hmot
Destruktivní/nedestruktivní hodnocení - splnění následujících charakteristik suchého filmu ČSN EN ISO Nátěrové hmoty - Stanovení tloušťky nátěru ČSN EN ISO Nátěrové hmoty - Mřížková zkouška ČSN EN ISO Nátěrové hmoty - Odtrhová zkouška přilnavosti

7 ČSN EN ISO 2808 - Nátěrové hmoty - Stanovení tloušťky nátěru
Podstata zkoušky Tloušťka nátěrů má vliv na výsledky zkoušek mechanické, chemické a povětrnostní odolnosti. Je základní zkouškou, která se nedá nikdy zanedbat. Tloušťka nátěrů se udává v mikrometrech. Stanovení tloušťky MOKRÉHO FILMU Povrch podkladu je v kontaktu s částí měřicí přístroje přes vrstvu povlaku, a povrch povlaku je současně nebo následně v kontaktu s jinou částí přístroje. Tloušťka mokrého filmu je rozdíl výšky mezi těmito dvěma kontaktními body, který může být přímo odečten.

8 ČSN EN ISO 2808 - Nátěrové hmoty - Stanovení tloušťky nátěru
Stanovení tloušťky SUCHÉHO FILMU – optickou metodou U stanovení tloušťky suchého nátěru optickou metodou se v povlaku zhotoví řez s definovanými rozměry pomocí řezného nástroje v přesném úhlu k povrchu. Tloušťka povlaku (t) se vypočítá z rovnice: T = b · tanα kde b je zobrazená poloviční šíře řezu (od okraje k podkladu), stanovená pomocí mikroskopu; α je úhel řezu

9 ČSN EN ISO 2409 - Nátěrové hmoty - Mřížková zkouška
Podstata zkoušky Podstatou metody je zhotovení řezu ve tvaru mřížky do nátěru a vizuální hodnocení stavu nátěru podle stupnice. Zkušební metoda tak určuje odolnost nátěru vůči oddělení od podkladu, kdy nátěr je proříznut mřížkou k podkladu. Ačkoliv vlastnost změřená touto empirickou metodou závisí mimo jiné na přilnavosti nátěru k podkladovému kovu, nelze tento postup považovat za měření přilnavosti. Provádění zkoušky Zkouška se provádí (za konstantních podmínek: 23 °C, relativní vlhkost vzduchu 50 %) speciálním řezacím nožem, který vyřízne v nátěru rýhy, nejdříve v jedno směru na ploše nátěru. Počet řezů v každém směru mřížky je 6. Stejně se postupuje při kolmém směru na první řez. Zkouška se provede na 3 různých místech. Na zhotovenou mřížku se nalepí lepící páska, která se následně sloupne.

10 Vyhodnocení zkoušky Vzhled vytvořené mřížky na lepící pásce se hodnotí podle následující stupnice: stupeň 0 - řezy jsou hladké, žádný čtverec není poškozen stupeň 1 - nepatrné poškození v místech, kde se řezy kříží, poškozená plocha nesmí přesahovat 5 % stupeň 2 - nátěr je nepatrně poškozen podél řezů a při jejich křížení, povrch mřížky smí být poškozen o více než 5 % a méně než 15 % celkové plochy stupeň 3 - nátěr je poškozen v rozích řezů, podél řezných hran částečně, nebo celý, na různých místech mřížky, poškození je větší než 15, ale menší než 35 % stupeň 4 - na nátěru jsou velké změny v rozích řezů a některé čtverečky jsou částečně nebo zcela poškozeny, plocha mřížky je poškozena z více jak 15 %, ale méně než 65 % stupeň 5 - změny, které jsou větší než u stupně 4.

11 ČSN EN ISO 4624 – Nátěrové hmoty - Odtrhová zkouška přilnavosti
Podstata zkoušky Zkouška stanoví přilnavost jednovrstvých nebo vícevrstvých nátěrů, změřením minimálního tažného napětí, potřebného k oddělení nebo odtržení nátěru kolmo od podkladu. Výsledkem zkoušky je minimální tahové napětí, které se musí vynaložit k roztržení nejslabší mezifáze (adhezní lom), nebo nejslabší složky (kohezní lom) zkušebního uspořádání. Při zkoušce se mohou vyskytnout oba typy lomů, adhezní i kohezní. Postup zkoušky Hodnocený povlak a panenku je třeba předem zdrsnit brusným papírem, odmastit, nepatrné množství lepidla se rozmíchá a nanese rovnoměrně na styčnou plochu panenky. Panenka se poté tlakem přilepí na zkoušené místo. Vytlačené lepidlo se odstraní, dodrží se doba potřebná k vytvrzení lepidla. Poté se prořízne povlak okolí panenky a opěrným kroužkem se přesvědčí o správném přilepení panenky. Na panenku se nasadí přístroj (vnější prstenec), nastaví stupnice na nulu a pomalu otáčí kolečkem ve směru hodinových ručiček, napětí se zvyšuje rychlostí nepřevyšující 10 MPa∙s, kolmo k rovině natřeného podkladu tak, aby došlo k roztržení zkušebního uspořádání do 90 s od počátku nárůstu napětí (při přetržení se ozve hlasité bouchnutí). Odečte se hodnota a ihned po zkoušce uvolní tlak v pružině povolením kolečka.

12 ČSN EN ISO 4624 – Nátěrové hmoty - Odtrhová zkouška přilnavosti
Vyhodnocení Provedou se nejméně 3 stanovení. Pro referenční účely se provádí nejméně 5 stanovení. Odtrhová pevnost v [MPa] pro všechna zkušební uspořádání je dána vztahem: kde E je odtrhová síla v [N]; d je průměr válečku Charakteristika lomu a vyhodnocení A adhezní lom v podkladu A/B adhesní/kohezní mezi podkladem a prvním nátěrem B kohezní lom prvního nátěru B/C adhezní lom mezi prvním a druhým nátěrem -/Y adhezní lom mezi vrchním nátěrem a lepidlem Y kohezní lom v lepidle Y/Z adhezní lom mezi lepidlem a zkušebním válečkem

13

14 Referenční, vzorek uložen v laboratorních podmínkách
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 1 Prostředí 2 Prostředí 3 Skupina A 5 % CaCl2 5 % Na2SO4 Referenční, vzorek uložen v laboratorních podmínkách (za sucha) Skupina B 5 % Ca(NO3)2 5 % K2SO4 Skupina C 5 % KNO3 5 % (NH4)2SO4 Skupina D 5 % kys. octová 10 % Na2SO4 Skupina E 5 % kys. šťavelová 5 % NH4NO3

15 Úloha č. 3 - Účinnost nátěrových hmot a jejich využití jako ochrana proti degradaci betonu Experimentální část Následující den ODFORMOVAT a uložit trámečky do stand. lab. prostředí při teplotě (20±2) °C. Po 7 dnech polovinu vzorků opatřete ochranným nátěrem na bázi polymerní disperze a ponechte min. 1 den vyschnout. Poté připravené vzorky vložte do roztoků solí a organických kyselin. Ponechte 14 dní exponovat. 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.

16 Úloha č. 4 – Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN 196-2
CJ007 – Trvanlivost stavebních materiálů Ing. Magdaléna Kociánová 2018

17 Cíl cvičení Cílem cvičení je představení měření celkového obsahu chloridů v cementové pastě, dle normy EN

18 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 γFe2O3 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∙Al2O3∙CaCl2∙10H2O).

19 Úloha č. 4 - Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN 196-2 Experimentální část
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 natřete celý povrch vzorku, kromě jedné strany, ochranným epoxidovým nátěrem. Poté uložíte vzorek do roztoku chloridových iontů o koncentraci 3,5 % NaCl. Po sedmi dnech na straně vzorku bez nátěru vyvrtejte 6 otvorů o hloubce 5 a 10 mm. Získaný cementový prach ze všech otvorů smíchejte (prach bude sloužit k následující analýze). Stanovíte množství chloridových iontů metodou nepřímé titrace. Stanovíte profil chloridových iontů a vypočtete jejich difúzní koeficient.

20 Úloha č. 4 - Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN Experimentální část - Titrace Za míchání a zahřívání plně rozpusťte odvážené množství (cca 5g) z každého práškového vzorku cementu v připraveném roztoku 50 ml destil. vody a 50 ml zředěné kys. dusičné (1:2 - HNO3:H2O). Po dosažení teploty varu pokračujte s varem po 1 minutu a poté přidejte 10 ml 0,1-M AgNO3. Pokračujte s varem po 1 minutu, poté roztok zfiltrujte. K roztoku přidávejte zředěnou kys. dusičnou (1:100 - HNO3:H2O), až do celkového objemu 200 ml. Roztok ochlaďte na cca 25 °C a přidejte 5 ml roztoku indikátoru NH4Fe(SO4)2∙12H2O. Pomocí titrace za intenzivního míchání s roztokem 0,1-M NH4SCN stanovte celkový obsah chloridů v centovém prášku. Konec titrace je indikován přechodem barvy na tmavě červenou.

21 Úloha č. 4 - Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN Experimentální část - Titrace Vypočtěte celkový obsahu chloridů (jako podíl hmotnosti cementu) přes rovnici: kde: ΔV = VAgNO3 - VNH4SCN MBCl = 35,5 g/mol m: hmota vzorku prášku s každé hloubky [g]

22 Výpočet difuzního koeficientu chloridů
Úloha č. 4 - Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN 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.

23 Úloha č. 4 - Celkové množství chloridů v cementové pastě podle normy EN 196-2 Experimentální část
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?“