Degradace stavebních nekovových materiálů Chemická analýza

Transkript

1 Degradace stavebních nekovových materiálů Chemická analýza Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D ,

2 Obsah Degradace stavebních hmot Degradace fyzikální, chemická, a biologická Degradace stavebních materiálů a možnosti ochrany před degradací Kovy Hliněné pojivo Kamenivo Sádra Vápenné pojivo Beton Keramika Sklo Plasty Ochrana proti degradaci Analytická chemie Odběr vzorků a jejich příprava k analýze Kvalitativní analýze Kvantitativní analýza Chyby chemických stanovení Zpracování a interpretace výsledků zkoušek

3 Degradace stavebních materiálů Degradace = rozrušování materiálu fyzikálně chemickým působením vnějšího prostředí znehodnocení materiálu Vzniklé škody : ztráty materiálu náklady na opravu zkorodovaného zařízení ztráty vzniklé přerušením provozu závodu atd. životnost konstrukcí - v přímé vazbě s trvanlivostí materiálů V praxi se snažíme průběh korozních dějů zpomalit, zastavit či omezit.

4 Degradační působení Vnitřní: Chemické a mineralogické složení materiálu Změna pórovitosti Vnější: Fyzikální zatížení a vibrace, nárazy, eroze abrazí a kavitací, změny a rozdíly teplot, vlhkostní změny Chemické korozívní vody, atmosféra, anorganické roztoky, organické sloučeniny Biologické mechanické působení rostlin, chemické působení produktů životních pochodů živočichů, mikrobiologické působení

5 Fyzikální degradace materiál vystaven působení různých sil a tlaků (vně i uvnitř porézní struktury materiálů) poškození struktury vznik sil a jimi vyvolanými tlaky souvisí se změnami teploty, působením vody a vodných roztoků solí, vznikem nových minerálů, mechanickými vibracemi a abrazí povrchu

6 Chemická degradace mění se chemické složení materiálů nebo některé jeho složek reakcí s okolím (nečistoty z atmosféry, ze vzlínající vody, metabolické produkty živých organismů, nevhodné konzervátorské zásahy apod.) výsledkem probíhající chemické koroze - změna barvy, objemu a hlavně rozpustnosti napadené složky

7 Vliv teplotních změn stavební materiál představuje většinou heterogenní soustavu, jejíž jednotlivé složky se mohou lišit jednou z heterogenních vlastností je právě změna objemu jako odezva na změnu teploty dáno schopností jednotlivých složek absorbovat teplo jejich koeficientem teplotní roztažnosti v důsledku zahřívání povrchu materiálu (slunce, požár, atd.) dochází k šíření tepla do vnitřní struktury hmoty vznik teplotního gradientu mezi povrchem a vnitřkem hmoty rozdílné koeficienty teplené roztažnosti a teplotní gradient mezi povrchovými a vnitřními vrstvami vedou ke vzniku pnutí na rozhraní jednotlivých částic, krystalů vznik trhlin pokles pevnosti, růst pórovitosti, zvětšení povrchu materiálu snížení odolnosti proti působení vody, vodných roztoků solí atd. objemové změny vlivem teploty nejsou zcela reversibilní

8 Vliv vody pórovité stavební materiály obsahují vždy určité množství vody, která je v rovnováze s vlhkostí prostředí, tzv. rovnovážná vlhkost závisí na vlastnostech materiálů, na teplotě a vlhkosti prostředí voda volná pohyb vlivem gravitace a kapilárních sil voda vázaná na stěny porézního prostoru snížená pohyblivost molekul vody (při poklesu pod 0 C nemrzne) Mechanismy degradace vlivem vody: poškození mrazem při přechodu z kapalného do pevného skupenství se objem vody zvyšuje cca o 10% - porušení krystalizačními tlaky ledu voda představuje nebezpečí jako rozpouštědlo a transportní medium některých škodlivých látek (hlavně soli) voda urychluje nebo přímo ovlivňuje chemické reakce na povrchu pórů voda podporuje existenci živých organismů (lišejníků, řas, apod.) látky obsažené ve vodě rozrušují zdivo, kovy atd. obecně je možné říci, že i poměrně vysoký obsah vody ve stavebním materiálu je méně škodlivý, než jeho změny (dokonce i při celkově malém množství vlhkosti)

9 Mechanismus působení solí krystalizace solí hydratace solí krystalizační a hydratační tlaky ( MPa) hygroskopická nasákavost výkvěty a výluhy Schematické znázornění nárůstu krystalů v porézním prostoru: pro stavební materiály jsou nejvíce nebezpečné soli, které mění své formy během běžných klimatických podmínek síran sodný, uhličitan sodný, dusičnan vápenatý

10 Vliv ovzduší vzduch obsahuje kromě základních složek také vodní páru, oxidy síry, dusíku, uhlovodíky a další plyny a částice pevných látek jako produkty živých organismů, sopečných erupcí, průmyslových procesů, činnosti spalovacích procesů apod. pevné částice a kapky kapalin unášené vzduchem jsou součástí aerosolu mlha, prach Velice důležitým faktorem pro degradaci stavebních materiálů je také obsah oxidu uhličitého (CO 2 ) důsledek spalování fosilních i recentních paliv, výroba cementu 1t PC = 1t CO 2 Vymývání plynných exhalátů deštěm zředěné roztoky kyselin kyselé deště (ph<4) Nejohroženější uhličitany ve vápencích, dolomitech, mramorech, opukách, vápenných maltách a omítkách nevratně působí sírany, siřičitany, dusičnany a dusitany, vratně uhličitany (tzv. krasové jevy, místní koroze) Korozní produkty rozpustnější rozpuštěny a odplaveny Napadány i živce, sloučeniny Fe a Cu charakteristické zabarvení skvrny na omítkách Abraze - na korozi stavebních materiálů se podílejí i pevné částice ze vzduchu (anorganické i organické)

11 Biologická koroze jevy vyvolané či podmíněné živými organismy jejich působení se ve své podstatě projevuje jako koroze: fyzikální - např. vrůstání kořenů nebo houbových vláken do substrátu chemická - rozpuštění substrátu kyselinami tzn. vznikem tlaků, působících na materiál nebo chemickou přeměnou některé ze složek

12 Vliv živých organizmů Bakterie optimální podmínky 10%RH, 5-35 C, sirné, nitrifikační, zdrojem S a N prach, trus, půda, voda Řasy barevné povlaky Houby mechanické poškození, produkují organické kyseliny Lišejníky - mechanické poškození, produkují organické kyseliny Vyšší rostliny - mechanické poškození, produkují organické kyseliny Ptactvo vybírají vápenná zrna, ucpávání okapů, větracích a ventilačních systémů, trus koroduje chemicky Hlodavci vyžírání izolací, zdí, trus

13

14 Fyzikální, chemická i biologická koroze probíhají současně a podporují se nutná komplexní ochrana.

15

16 Koroze stavebních materiálů Kovy Hliněné pojivo Kamenivo Sádra Vápenné pojivo Beton Keramika Stavební sklo Plasty

17 Koroze kovů Kovy v přírodě ve formě chemických sloučenin stabilní forma Koroze kovů analogie přírodních dějů snaha kovu přejít do stálého stavu vznikají korozní produkty Kov s prostředím může být ve stavu: Imunity reakce není možná, např. Au, Pt Pasivity reakce je možná, vznikající korozní produkty mají ochranný charakter velmi pomalá koroze, např. korozivzdorné oceli, Ti Aktivity reakce možná, produkty neochrání značná rychlost koroze, např. ocel Koroze: Chemická především v plynném prostředí (kyslík ve vzduchu) za vysokých teplot Elektrochemická působení kovů a elektrolytů (voda, roztoky solí, taveniny solí) Anodový (oxidační) a katodový (redukční) proces Typy koroze: Rovnoměrná stejnoměrný úbytek kovu po celém povrchu, nejrozšířenější Nerovnoměrná napadání části materiálu, bodová (Al), důlková (ocel), laminární (Cu), krystalová (ocel, není viditelná na povrchu!!) Selektivní slitiny (odzinkování mosazi)

18 Ochrana kovů před korozí Aktivní elektrochemická Pasivní nanášení ochranných povrchů: Galvanizace Ni, Cr, Cd, Zn, 0,012mm Difúzní způsob vystavení plynům CrCl 2 za vysokých teplot Smalty Organické povlaky laky, plasty, živice, ochranné fólie

19

20 Degradace hliněného pojiva Hlavní příčina koroze voda: déšť rozmývá a odplavuje materiál vzlínající voda způsobuje botnání jílových částic ucpání pórů Nadměrné vysušení sprašování a vydrolování materiálu Cicváry uhličitan vápenatý rozložený výpalem na oxid Krystalizující soli destrukce zdiva Mechanismus koroze: Krystalizace solí Mrazové škody Hydrolýza sklovité matrice pomalá, ale nelze jí zabránit

21 Degradace kameniva Vyvřelé křehké, praská chemicky velmi odolné Usazené snadno hydratuje méně odolné zvětrávání Opuka nadměrné sušení způsobuje mechanické poškození Pískovec odolnější proti působení vody a kyselých axhalátů Vápenec koroduje kyselými látkami, málo mechanicky odolné Přeměněné (matamorfované) mramor

22 Degradace materiálů na bázi sádry Zatvrdlá sádra neodolá působení vody - v jemných kapilárách dochází ke kondenzaci a následnému rozpouštění sádrového pojiva, to je transportováno a tvoří krusty rozpouštění bude intenzivnější, bude-li voda u povrchu sádry obměňována Citlivá na vyšší teploty: >40 C dehydratace >110 C rozklad sádra působí korozně na kovy je-li vlhká (při RH > 60%) obsahuje roztok Ca 2 (SO 4 ) (ph 5), při této vlhkosti dochází ke korozi železa a hliníku, které jsou v kontaktu se sádrou (rezavé skvrny na povrchu sádry)

23 Ochrana sádry proti korozi pro zvýšení odolnosti sádry proti vlhkosti je nezbytné použít hydrofobizátory hydrofobizace vnitřní - vmíchání do sádrové kaše vnější - nátěrem na povrchu vlastnosti sádry lze ovlivnit vodním součinitelem s použitím plastifikátorů odolnost sádry lze zvýšit přidáním polymerů

24 Degradace materiálů s vápenným pojivem 1. působení agresivního oxidu uhličitého CaCO + CO + H O Ca + 2HCO - reakce je vratná HCO 3 je vysoce rozpustný ve vodě a může být z materiálu vyplaven ochuzení materiálu o pojivo překročení hranice soudružnosti rozpad materiálu - tato reakce probíhá v přírodě ve vápencových a dolomitických pohořích a je podstatou krasových jevů

25 2. působení oxidu siřičitého s vodou vytváří kyselinu siřičitou může dojít také k jeho oxidaci na SO 3, z kterého vznikne kyselina sírová obě kyseliny reagují s uhličitanem vápenatým CaCO3 + H2SO3 CaSO3+ CO2 + H 2O CaSO + 1/2H O CaSO 1/2H O CaCO3 + H 2SO4 CaSO4 + CO2 + H 2O CaSO + 2H O CaSO 2H O konečný produkt (sádrovec) má velký molární objem a jeho krystalizací může docházet k rozpadu materiálu

26 3. působení oxidů dusíku NO x -oxid dusnatý NO se snadno oxiduje na oxid dusičitý NO 2, který s vodou vytváří směs kyseliny dusité a dusičné 2NO + O 2NO NO2 + H 2O HNO2 + HNO3 CaCO + 2 HNO Ca( NO ) + CO + H O vzniklý dusičnan vápenatý je dobře rozpustný a nemá pojivé vlastnosti může být vyplaven dešťovou vodou, často také může hydratovat za nárůstu molárního objemu

27 Degradace betonu pro pochopení korozních procesů betonu je nezbytné se zaměřit na degradaci jeho jednotlivých složek: cement ve formě produktů hydratace - Ca(OH) 2, hydratované křemičitany, hlinitany a železitany vápenaté kamenivo reaktivní formy, amorfní SiO 2, dolomit atd. voda - nesmí obsahovat látky ovlivňující hydratační reakce cementu a korozi výztuže Komplikované vzájemně se překrývající procesy doprovázené fyzikálními účinky. Fyzikální koroze: vlivy mechanické, teplotní, vlhkostní mechanické porušování betonu souvisí s nárazy, třením a proudící vodou (abraze, eroze a kavitace) tyto děje porušují cementový tmel a dochází tak k jeho postupnému odstraňování a obnažování kameniva, které se může z betonu uvolnit Porušení betonu vlivem nízkých a vysokých teplot: působení nízkých teplot krystalizační tlaky ledu při teplotách nad 150 C se začínají rozkládat produkty hydratace cementu (postupně se uvolňuje vázaná voda) a dochází k poklesu pevnosti betonu (min. pevnost při teplotě 800 C v závislosti na typu cementu

28

29 Chemická koroze I. druhu rozpouštění a vyluhování Těžce rozpustné sloučeniny přechází na lehce rozpustné vyplavovány. Především vyluhování a rozpouštění Ca(OH) 2 vzniklého hydratací cementu snižuje se koncentrace hydroxidových iontů OH - Stupeň napadení závisí na druhu, koncentraci a síle kyseliny, také ph >12 Měkká voda - vody s nízkým obsahem vápenatých CaCOa 3 + hořečnatých 2NH 4OH iontů Ca( OH s ) 2nízkou + ( NH 4přechodnou ) 2CO3 tvrdostí (vody říční, rybniční, srážkové) vyluhují Ca 2+ Kyseliny uhličitá přebytečná vyluhuje Ca 2+ CaCO Amonné soli 3 + 2NH 4 Cl CaCl + ( NH 4 ) 2 CO 3 Oleje, tuky obsahují slabé kyseliny při úplném vyloužení Ca(OH) 2 dojde ke snížení koncentrace OH - snížení stability hydratovaných slínkových minerálů v konečné fázi mohou vzniknout amorfní nepojivé sloučeniny SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 snížení pevnosti a soudržnosti s výztuží k tomuto typu koroze dochází např. u vodních staveb

30 Chemická koroze II. druhu tvorba výkvětů je způsobena výměnnými reakcemi mezi složkami cementového tmelu zahrnuje reakce agresivního CO 2, hydroxidů, kyselin, hořečnatých a amonných solí sloučeniny (rozpustné, nerozpustné), které nemají vazebné vlastnosti po odpaření vody na povrchu nebo reakcí s CO 2 bílé až špinavě žluté krystalické nebo amorfní výkvěty Lze odstranit mechanicky (okartáčování, omytí), chemicky (zředěnou HCl) Ochrana nátěrem, impregancí Obecně lze reakci portlanditu s kyselinou zapsat: Reakce jednotlivých kyselin: Ca(OH) 2 + 2H + Ca H 2 O Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 CaSO 4 2H 2 O Ca(OH) 2 + 2HNO 3 Ca (NO 3 ) 2 + 2H 2 O 3Ca(OH) 2 + 2H 3 PO 4 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6H 2 O Ca(OH) 2 + 2HF CaF 2 + 2H 2 O Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O CaCO3 + H2O + CO2 Ca2+ + 2HCO3-

31 Chemická koroze III. druhu rozpínání betonu porušování betonu vlivem tvorby objemných sloučenin rozpínání síranové (sádrovcové, sulfátové), vápenaté, hořečnaté a alkáliové hlavní podíl vzniku této koroze představují sírany, které reagují s Ca(OH) 2 a vytvářejí málo rozpustný síran vápenatý sádrovcová koroze Ca(OH) 2 + SO 4 2- CaSO 4 2H 2 O + 2 OH - vznik sádrovce je spojen s nárůstem objemu o 17% dochází k zaplnění pórů cementového gelu a za vhodných vlhkostních a teplotních podmínek může dojít k rekrystalizaci (tlaky Mpa) sádrovec reaguje s hydratovanými i nehydratovanými alumináty a způsobuje sulfoaluminátovou korozi, např.: 3CaO Al2O3 6H2O + 3 (CaSO4 2H2O) + 19 H2O 3CaO Al2O3 CaSO4 32 H2O vzniká málo rozpustný ettringit, který tvoří jehlicovité krystaly molární objem je 2.65 x větší než molární objem původních látek!!! ettringit vzniká až v zatvrdlém betonu, na rozdíl od ettringitu, který je příčinou zpomalení hydratace cementu a vzniká v plastické směsi čerstvého betonu

32 Rozpínání: Vápenaté Hořečnaté Alkáliové Vznikají kruhové, bílé výkvěty, odprýskání betonu, síťové trhliny

33 Chemická koroze cementového tmele plynným agresivním prostředím plyny kyselého charakteru CO 2, SO 2, NO 2, HCl, H 2 S, HF ostatní plyny (NH 3, Cl 2 ) reakce složek cementového tmele s kyselými plyny = neutralizace nejlépe prostudovaným korozním procesem plynnými látkami je reakce s CO 2 karbonatace ve stavební praxi je zvykem zahrnovat pod pojmem karbonatace veškeré neutralizační reakce kyselých plynů s betonem Etapy: 1. Neutralizace hydroxidu vápenatého CaCO 3 krystaly v pórech a kapilárách (u dostatečně hutných betonů konec utěsnění pórů) 2. Zreaguje veškerý hydroxid vápenatý klesá ph na 9 koroze výztuže 3. Překrystalování velké vyvinuté krystaly v pórech a kapilárách krystalizační tlaky pokles pevnosti 4. Silné překrystalování v praxi řídce, ztráta soudržnosti

34 Chemická koroze cementového tmele působením CO 2 z ovzduší v běžném ovzduší se vyskytuje oxid uhličitý v koncentraci obj. % 746 mg CO 2 v 1 m 3 vzduchu těsně při zemi je však koncentrace CO 2 několikanásobně vyšší (přírodní, průmyslové, zemědělské a komunální zdroje), CO 2 je 1,53 x těžší než vzduchu CO 2 neutralizuje Ca(OH) 2 až do jeho úplného vyčerpání a snížení ph roztoku na 8.3 negativní vliv na ochranu výztuže z hlediska koroze Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O CO 2 reaguje také s dalšími hydratačními produkty cementu s vápenatou složkou CSH a CAH se tvoří nejprve jemnozrný kalcit a termodynamicky nestálé formy CaCO 3 (vaterit, aragonit), které později rekrystalizují na velké krystaly kalcitu C x S y H z + CO 2 + H 2 O CaCO 3 (kalcit, vaterit, aragonit kalcit) + SiO 2 H 2 O C x AH z + CO 2 + H 2 O CaCO 3 (kalcit, vaterit, aragonit kalcit) + SiO 2 H 2 O + Al(OH) 3 (gibbsit)

35 Parametry ovlivňující rychlost karbonatace: relativní vlhkost vzduchu ovlivňuje vlhkost v pórech betonu -při RH < 30% je rychlost karbonatace zanedbatelná koncentrace CO 2 v okolí druh cementu složení betonu a technologie jeho výroby ovlivňuje zásadně jeho porézní strukturu, vnitřní povrch porézního prostoru

36 Působení SO 2 na cementový tmel sulfatace betonu vlivem působení SO 2 je korozní děj, který není plošně významný a setkáme se s ním pouze místně SO 2 neutralizuje Ca(OH) 2 : Ca(OH) 2 + SO 2 + H 2 O CaSO 3 1/2 H 2 O + 11/2H 2 O CaSO 3 1/2 H 2 O + O H 2 O 2CaSO 4 2H 2 O konečným produktem působení SO 2 je tedy sádrovec, případně může vznikat ettringit 3CaO Al 2 O 3 3 CaSO 4 31 H 2 O nebo monosulfát 3CaO Al 2 O 3 3 CaSO 4 12 H 2 O!!! Všechny korozní produkty působení SO 2 mají větší molární objem než látky, ze kterých vznikly působení vysokých tlaků na vnitřní strukturu betonu degradace funkčnosti

37 HCl -tvoří s vodou kyselinu chlorovodíkovou, která neutralizuje hydroxid vápenatý a rozkládá hydratační produkty cementového slínku na rozpustné chloridy CaCl 2, AlCl 3, FeCl 3 a gel SiO 2 H 2 O Ca(OH) HCl + H 2 O CaCl H 2 O HF -tvoří s vodou velmi agresivní kyselinu fluorovodíkovou, která neutralizuje hydroxid vápenatý za vzniku nerozpustného CaF 2 Ca(OH) HF + H 2 O CaF H 2 O!!! vyšší koncentrace HF mohou napadat CSH a CAH gely za vzniku fluorokomplexů, které nemají vazebné vlastnosti

38 NO x - komplex oxidů, z nichž především NO 2 vytváří s vodou kyselinu dusitou (HNO 2 ) a dušičnou (HNO 3 ) - korozní působení poté spočívá v reakci H + iontů, které neutralizují Ca(OH) 2 Ca(OH) HNO 3 Ca(NO 3 ) H 2 O a dále dochází k rozkladu hydratačních produktů cementu za vzniku gelu SiO 2 nh 2 O NH 3 - s vodou vytváří hydroxid amonný NH 4 OH není škodlivý pro beton, ale pokud se z něho vytvoří působením kyselin amonné soli, dojde k uvolnění plynného amoniaku za vzniku vápenatých solí bez vazebných vlastností

39 Koroze výztuže v betonu Pórový roztok ph = 12 Pokles ph na 9,5 rezivění 2Fe+1,5 H 2 O 2FeO(OH) odprýskání betonu od výztuže Koroze ocelové výztuže: Chemická působení kyselin Elektrochemická Bludnými proudy Ochrana: Pozinkování již se nepoužívá Katodická ochrana

40 Koroze výztuže v betonu Skleněná výztuž: Reaguje s hydroxidy rozpouští se Alkalivzdorná vlákna s obsahem ZrO 2 na povrchu lubrikované Organická syntetická výztuž: Alkalivzdorná Špatná adheze k cementové metrici Organická přírodní výztuž: Různá odolnost vůči hydroxidům Celulóza a hemicelulóza resistentní Sisal, juta, agave degradují

41 Ochrana betonu před korozí Vnitřní: zvýšení odolnosti použitím vhodného cementu přídavkem hydrofóbních látek Vnější (povrchová): Impregnace silikony, vodní sklo, epoxidy Povrchová úprava izolační fólie, asfaltové lepenky, PVC fólie, fluátování Nátěry a obklady odolné omítky, keramické obklady, torkretování (cement+písek+voda) na povrch betonu

42 Keramika Výborná odolnost vůči chemikáliím, kromě HF, hydroxidy pomalu rozpouští povrch Při vysokých teplotách reaguje s oxidy, sírany a uhličitany Al 2 O 3 odolný, při vysokých teplotách reaguje s kyselými a zásaditými oxidy Ochranná glazura nepropustná pro kapaliny Žárovzdorné výrobky velice odolné, korodují roztavenou struskou, popílkem, tekutými plyny

43 Stavební sklo Chemicky odolné, kromě HF Kyseliny - výměna iontů v povrchové vrstvě Hydroxidy napadají siloxanové vazby Skla odolná proti HF na bázi fosforečnanů a hlinitanů

44 Plasty Obecně velice odolné Degradace závisí na: Složení plastu Korozním prostředí záření, teplota, vlhkost, působení kyslíku Skupiny: Fyzikální vlivy teplota, dlouhodobé mechanické namáhání, světlo, radiace změna barvy, lesku, vznik trhlin, zhoršení mechanických a elektrických vlastností Biologické vlivy napadení mikroorganismy (plísně), používají plast jako živnou půdu Chemické a fyzikálně-chemické vlivy uvnitř hmoty, rozrušení vazeb, porušení ochranné funkce plastu látka proniká do struktury a váže se botnání látka proniká do struktury a reaguje změna chemického složení

45 Ochrana proti korozi Vhodný výběr materiálu hledisko výrobní, mechanických vlastností, známých podmínek prostředí Úprava struktury a složení materiálu tepelným zpracováním lze odstranit pnutí a nehomogenní strukturu Vhodná konstrukce výrobku a správná kombinace materiálů snadnost odstraňování usazenin na konstrukcích, plochy na styku s korozním prostředím nejlépe oblé, bez dutin a přechodů, snadnost aplikace povrchové ochrany Úprava korozního prostředí např. odstranění vlhkosti Mechanická úprava povrchu čím jemnější povrch tím odolnější Ochranné povlaky anorganické i organické

46 Obsah Odběr vzorků a jejich příprava k analýze Základy kvalitativní analýzy Základy kvantitativní analýzy Chyby chemických stanovení, zpracování a interpretace výsledků zkoušek

47 Odběr vzorků a jejich příprava k analýze Vzorek část hmotného objektu (materiálu), ze kterého lze vyvodit závěry o vlastnostech celku. Způsob odběru a úpravy závisí na fyzikální povaze analyzovaného materiálu. Pravidla odběru a úpravy dána technickými normami, nebo smluvně dohodnuta. Správné vzorkování časově, materiálově i finančně náročné. Dává se přednost odběru vzorku při pohybu hmoty. Velikost vzorku se řídí: Poměrným zastoupením sledované složky ve vzorku Pracovním rozsahem použité analytické metody Minimálním obsahem složky s ohledem na mez detekce Typem materiálu a jeho homogenitou Zvláštní pozornost vyžadují materiály hygroskopické a oxidující V některých případech nutno zajistit sterilitu odběru

48 Odběr plynů a kapalin Předpokládá se homogenita odběr jednoduchý: Plyn pomocí vzorkovacích pipet obsahu ml Kapaliny plynule nebo přerušovaně ze vzorkovacích ventilů potrubí stáčením z cisteren odběry z různých hloubek nádrží a promíchání Složitější odběr nehomogenních či nemísitelných kapalin a suspenzí závisí na cíli

49 Odběr vzorků tuhých materiálů Homogenní kovy a slitiny Nehomogenní zjištění průměrného složení nebo složení vybraných lokalit Reprezentativní vzorek - obsahuje všechny součásti ve stejném hmotnostním nebo objemovém poměru, tak jak jsou přítomny v celém materiálu.

50 Jak získat reprezentativní vzorek? Kovy a slitiny vrtání, pilování, stříhání, odmaštění pilin a hoblin Pozor na segregaci slitin. Heterogenně kusové materiály odběr základního vzorku o hmotnosti až 2% z celkové hmotnosti materiálu rozdrcení drtiči na zrna asi 20 mm promíchání kvartace Sypký jemnozrnný materiál - vzorkovače

51 Laboratorní vzorek se rozdělí: 1. Dodavatel 2. Odběratel 3. Zkušebna 4. Zapečetění pro případ rozhodčí analýzy

52 Uchovávání vzorků Skleněné, kovově, plastové dobře uzavíratelné obaly Během skladování nesmí dojít ke kontaminaci. Některé vzorky nelze skladovat např. vodu

53 Úprava vzorků k analýze Způsob úpravy závisí na požadované informaci a použité analytické metodě. Nedestruktivní analytické metody úprava není nutná, nebo mechanicky. Převedení vzorku do roztoku. Destruktivní analýza převedení do roztoku a chemická přeměna nevratné změny. Prekoncentrační (obohacovací) postupy zkoncentrování stanovovaných složek za účelem zvýšení jejich relativního zastoupení ve vzorku.

54 Analýza Analysis rozbor, rozklad Synthesa skládání Třídění podle: množství vzorku mikro a makroanalýza přístupu ke vzorku destruktivní, nedestruktivní rozlišení metod stanovení na suché, na mokré cestě metody chemické, instrumentální náročnosti na jejich správnost a přesnost polokvantitativní, provozní, rozhodčí, vědecké Volba vhodné metody: Jakému účelu analýza slouží Přípustná chyba stanovení Obsah stanovované složky

55 Základy kvalitativní analýzy Zjištění fyzikálních vlastností vzorku Předběžné zkoušky na suché cestě plamenové, tepelný rozklad, perličková zkouška Převod látky do roztoku kolorimetrická zkouška, srážení, rozklad Rozbor důkaz kationtů a aniontů

56 Základy kvantitativní analýzy Vážková (gravimetrie) Odměrná (titrace) Speciální elektroanalytické, elektrochemické, chromatografické kvali i kvantitativní analýza současně

57 Chyby chemických stanovení Metody matematické statistiky objektivní posouzení přesnosti souboru výsledků ohodnotit, jak se jednotlivé výsledky navzájem shodují Nejpravděpodobnější odhad aritmetický průměr naměřených hodnot Správnost rozdíl mezi aritmetickým průměrem a skutečnou hodnotou Přesnost (vzájemná shoda) vyloučení odlehlých výsledků Chyba měření: Hrubá Soustavná (systematická) ovlivňuje správnost Náhodná ovlivňuje přesnost

58 Literatura Hennig, O. Lach V., Chemie ve stavebnictví, Praha, SNTL, Wasserbauer, R., Biologické poškození staveb, Praha, ABF, Rovnaníková P., Rovnaník P., Křístek R., Stavební chemie, Modul 3, Degradace stavebních materiálů a chemie kovů, CERM, Balík a kolektiv, Odvlhčování staveb, Grada Publishing a.s.., Kotlík P. a kolektiv, Stavební materiály historických objektů materiály, koroze, sanace, Vydavatelství VŠCHT, Praha, Rovnaníková P., Omítky, Chemické a technologické vlastnosti, Praha, STOP, 2002.