Wydział Budownictwa i Architektury

Katedra Inżynierii Sanitarnej

Zespół Inżynierii Sanitarnej i Systemów Ochrony Środowiska

Kierunek studiów:	Budownictwo
Rok akademicki:	2012/2013			Rok studiów semestr		1 rok (1 semestr)		Podgrupa laboratoryjna		124a
Nazwa przedmiotu:	Chemia budowlana
Tytuł ćwiczenia:	Agresywność chemiczna wody gruntowej w stosunku do betonu.
Data wykonania:	09.11.12		Godzina rozpoczęcia zajęć		09:15		Obowiązujący termin oddania sprawozdania (data wykonania + 10 dni kalendarzowych)				22.11.12
Skład zespołu z podpisami osób wykonujących ćwiczenie:		Sprawozdanie opracowane przez:							Podpis
				Jarosław Kalemba
				Członkowie zespołu:							Oświadczam, że znana jest mi treść sprawozdania
				Łużny Łukasz Piotr Woliński Jakub Kamiński Marcin Remberger

lista sprawdzająca

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

^*wpisać odpowiednio TAK lub NIE

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

Nr	Wyjaśnienie
3	Jest to pierwsza wersja sprawozdania.
6	Sprawozdanie nie zawiera fragmentów cytowanych.
7	Jest to pierwsza wersja sprawozdania

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

Krótki wstęp dotyczący ćwiczenia

Ćwiczenie, które wykonywaliśmy na zajęciach laboratoryjnych nosi tytyuł: „Badanie agresywności wody gruntowej w stosunku do betonu”. Polegało ono na ustaleniu klasy ekspozycji środowisk agresywnych, dzięki przeprowadzaniu analiz ilościowych i półilościowych wody. Klasę ekspozycji w zależności od parametrów oznacza się symbolami XA1, XA2, XA3. Na parametry określające klasę ekspozycji składają się : zawartość siarczanów, odczyn pH, zawartość agresywnego dwutlenku węgla, zawartość kationów amonowych oraz zawartość kationów magnezu.

Dane

Wszystkie dane i obserwacje wykonane w czasie zajęć podane są w poniższej tabeli:

Parametr	Metodyka		Obserwacje/Wynik analizy-jednostka
Odczyn	CPC-505		6,45 pH
Przewodnictwo	CPC-505		971,7 µS/cm
Kation amonowy	Sposób rozcieńczenia próbki: Fotometr SQ-300	25 cm^3 próbki na 25 cm^3 wody destylowanej	4,01 mg/dm^3
Zasadowość	Stężenie r-ru HCL: 0,1 mol/dm^3		Objętość zużytego r-ru HCL [ml] V1=2,3 cm^3 V2=2,2 cm^3
		Objętość: 100 cm^3
	Wolny CO2	Stężenie r-ru NaOH: 0,05 mol/dm^3		Objętość zużytego r-ru NaOH [ml] V1=2,15 cm^3 V2=2.1 cm^3
		Objętość próbki: 100 cm^3
	Twardość ogólna	Stężenie r-ru wersenianu: 0,05 mol/dm^3		Objętość zużytego r-ru wersenianu [ml] V1=1,9 cm^3 V2=1,9 cm^3
		Objętość próbki: 50 cm^3
	Twardość wapniowa	Stężenie r-ru wersenianu: 0,05 mol/dm^3		Objętość zużytego r-ru wersenianu [ml] V1=2,2 cm^3 V2=2,25 cm^3
		Objętość próbki: 100 cm^3
Temperatura			8^oC
Siarczany	Próbka nierozcieńczona:		Natychmiastowe zmętnienie
		Próbki rozcieńczane: 10 cm^3 próbki i uzupełniono do kreski kolby pomiarowej o poj. 50 cm^3.		Próbka zmętniała po upływie 1 minuty i 18 sekund 22 mg/dm^3

Obliczenia

Szczegółowe obliczenie parametrów wymienionych w „krótkim wstępie dotyczącego ćwiczenia” zostaną zestawione poniżej, natomiast wyniki obliczeń zostaną zestawione w tabeli, a następnie wykorzystane do ustalenia klas eskpozycji dla każdego ze zmierzonych parametrów.

Twardość ogólna:

V₁=1,9 cm³ V₂=1,9 cm³ V_śr=1,9 cm³=0,0019 dm³

Próbka wody: 50 cm³=0,05 dm³

Stężenie r-ru wersenianu: 0,05 mol/dm³= 50 mmol/dm³

V_śr* Stężenie r-ru wersenianu= n gdzie: n-ilość mmoli

0,0019 dm³* 50 mmol/dm³=0,095 mmol

1 mmol wersenianu - 2 mval twardości ogólnej

0,095mmol wersenianu - X mval twardości ogólnej

Z powyższej proporcji wyliczamy wartość X , gdzie X jest parametrem określającym ilość wielowartościowych kationów metali zawartych w próbce wody, czyli 0,05 dm³.

X=(0,095mmol * 2 mval)/ 1 mmol = 0,19 mval

Niech Y będzie parametrem określającym ilość wielowartościowych kationów metali zawartych w 1dm³ analizowanej wody.

0,05dm³ próbki- 0,19 mval twardości ogólnej

1 dm³ wody- Y mval twardości ogólnej

Y= (1 dm³ * 0,19 mval)/0,05 dm³=3,8 mval twardości ogólnej

Twardość wapniowa:

V₁=2,2 cm³ V₂=2,25 cm³ V_śr=2,225 cm³= 0,002225 dm³

Próbka wody: 100 cm³= 0,1 dm³

Stężenie r-ru wersenianu: 0,05 mol/dm³= 50 mmol/dm³

V_śr* Stężenie r-ru wersenianu= n gdzie: n-ilość mmoli

0,002225 dm³ * 50 mmol/dm³=0,11125 mmol

Układamy proporcję:

1 mmol wersenianu - 2 mval twardości wapniowej

0,11125 mmol wersenianu- X mval twardości wapniowej

X=(0,11125 mmol * 2 mval)/1 mmol =0,2225 mval

X- miligramorównoważnik ,będący parametrem dla próbówki 0,1 dm³ wody

Obliczamy ilość mval dla 1 dm³ analizowanej wody z proporcji:

0,1 dm³ próbówki - 0,2225 mval twardości wapniowej

1 dm³ - Y mval twardości wapniowej

Y=(1 dm³ * 0,2225 mval)/0,1 dm³=2.225 mval twardości wapniowej dla 1dm³ badanej wody.

Obliczenie substancji rozpuszczonych:

Wzór: Zawartość substancji rozpuszczonych [mg/dm³]= Przewodnictwo wody [µS/cm] * 0,63

Przewodnictwo wody : 971,7 µS/cm

Zawartość substancji rozpuszczonych [mg/dm³]= 971,7 µS/cm * 0,63

Zawartość substancji rozpuszczonych [mg/dm³]=612,171 [mg/dm³]

Obliczenie zasadowości:

V₁=2,3 cm³ V₂=2,2 cm³ V_śr=2,25 cm³= 0,00225 dm³

Stężenie r-ru HCL : 0,1 mol/dm³= 100 mmol/dm³

Objętość próbówki: 100 cm³= 0,1 dm³

V_śr * stężenie r-ru HCL= n

0,00225 dm³ * 100 mmol/dm³= 0,225 mmol

Wiedząc, że 1 mmol zużytego HCL odpowiada 1 mval zasadowości możemy ułożyć proporcję:

1 mmol - 1 mval zasadowości

0,225 mmol - X mval zasadowości

X=(0,225 mmol * 1 mval ) / 1 mmol = 0,225 mval

X- miligramorównoważnik ,będący parametrem dla próbówki 0,1 dm³ wody

Obliczenie miligramorównoważnika dla 1 dm³ wody:

0,1 dm³- 0,225 mval

1 dm³- Y mval

Y= (1 dm³ * 0,225 mval) / 0,1 dm³=2,25 mval

Obliczenie zawartości kationów Mg⁺²:

Twardość ogólna [mval/dm³] - twardość wapniowa [mg/dm³] = zawartość magnezu[mval/dm³]

3,8 mval/dm³-2,225 mval/dm³= 1,575 mval/dm³

W 1 dm³ zawarta jest dana ilość mval wapnia:

1,575 mval/dm³ * 1 dm³= 1,575 mval

1 mval_Mg - 12 mg

1,575 mval - X mg

X= (1,575 mval * 12 mg) / 1 mval = 18,9 mg - zawartość kationów magnezu.

Obliczenie zawartości kationów Ca⁺²

1 mval_Ca - 20 mg

2,225 mval twardości wapniowej- X mg

X=(2,225 mval * 20 mg ) / 1 mval = 44,5 mg wapnia w 1 dm³ wody.

Obliczenie wolnego CO₂

V₁=2,15 cm³ V₂=2,1 cm³ V_śr=2,125 cm³=0,002125 dm³

Objętość próbówki : 100 cm³= 0,1 dm³

Stężenie r-ru NaOH: 0,05 mol/dm³=50 mmol/dm³

0,002125 dm³ * 50 mmol/ dm³= 0,10625 mmol

1 mmol zużytego wodorotlenku sodu odpowiada 44 mg wolnego CO₂

1 mmol NaOH - 44 mg CO₂

0,10625 mmol - X mg CO₂

X= (0,10625 mmol * 44 mg) / 1 mmol = 4,675 mg

X- zawartość wolnego CO₂ w próbówce 100 cm³ wody.

Zawartość CO₂ w 1 dm³ wody wynosi: 10* 4,675 mg = 46,75 mg CO₂

Obliczenie agresywnego CO₂

Obliczenia agresywnego CO₂ dokonujemy na podstawie wzoru:

CO_2(agresywny)=CO_2(wolny)-CO_{2(przynależny)} , gdzie CO_{2(przynależny)} odczytujemy wedle instrukcji z nomogramu.

CO_2(agresywny)= 44,5 mg - 4 mg = 40,5 mg

Tabelaryczne zestawienie obliczeń:

Parametr	Jednostka	Wartość
Substancje rozpuszczone	mg/dm^3	612,171
Zasadowość	mval/dm^3	2,25
Wolny CO2	mg/dm^3	46,75
Twardość ogólna	mval/dm^3	3,8
Twardość wapniowa	mval/dm^3	2,225
Zawartość Ca^+2	mval/dm^3	2,225
		mg/dm^3	44,5
Zawartość Mg^+2	mval/dm^3	1,575
Zawartość SO4^-2	mg/dm^3	Krotność rozcieńczenia	Wartości
						Bezpośrednio odczytana	Z uwzględnieniem rozcieńczenia
				1	~ 600	-
				5	22	110
Wartości odczytane z nomogramów
Współczynnik „A”	-	0,26
Przynależny CO2	mg/dm^3	4

Wyznaczenie klasy ekspozycji

Na podstawie otrzymanych wyników możemy wyznaczyć klasę ekspozycji, która przedstawiona jest w poniższej tabeli:

Charakterystyka chemiczna	Woda gruntowa
		Wartość	Klasa ekspozycji
SO4^-2 [mg/l]	110	-
Odczyn [pH]	6,45	XA1
Agresywny CO2 [mg/l]	40,5	XA2
NH4^+ [mg/l]	4,01	-
Mg^+2 [mg/l]	18,9	-
Łączna klasa ekspozycji		XA2

Woda gruntowa, którą badał nasz zespół posiada klasę ekspozycję oznaczaną symbolem XA2. Dzięki określeniu agresywności chemicznej wody gruntowej możemy określić wartości graniczne dotyczące składu betonu, co jest bardzo istotne w budownictwie. Wartości graniczne zostały podane w poniższej tabeli:

	Klasa espozycji
		XA1	XA2	XA3
Maksymalne w/c	0,55	0,50	0,45
Minimalna klasa wytrzymałości	C30/37	C30/37	C350/45
Minimalna zawartość cementu (kg/m^3)	300	320	360
Inne wymagania		Cement odporny na siarczany^*

^*W przypadku, gdy klasa ekspozycji wynika z zawartości siarczanów.

Źródła informacji:

-wiedza własna

- notatki z wykładów

- instrukcja do ćwiczenia.

Załączniki:

-Nomogram nr 1 (wg PN-74/C-04547)

-Nomogram nr 2 (wg PN-74/C-04547)

8

---