Podstawą racjonalnego wykorzystania materiałów w budownictwie jest znajomość chemii.
"Chemię budowlaną" można określić jako naukę stosowaną, traktującą o budowie chemicznej materiałów budowlanych i surowców do ich wytwarzania, o chemicznych uwarunkowaniach właściwości technicznych tych materiałów oraz wyjaśniającą zjawiska i procesy chemiczne zachodzące podczas wytwarzania i użytkowania materiałów i elementów budowlanych.
Celem książki jest wyjaśnienie uwarunkowań chemicznych występujących w sprzężonym układzie: materiał-technologia-konstrukcja-mikologia. Zakres książki obejmuje zasadniczo:
- podstawowe elementy budowy wewnętrznej materiałów budowlanych,
- rodzaje substancji chemicznych i stany materii występujące w obiektach budowlanych i w trakcie budowania,
- reakcje chemiczne i przemiany fizykochemiczne występujące podczas otrzymywania i użytkowania materiałów budowlanych.
Książka ta stanowi wyraz głębokiego przeświadczenia autorów, że wiedza przyrodnicza, obok wiedzy technicznej i ekonomicznej, jest niezbędna dla zapewnienia optymalnych rozwiązań materiałowych w budownictwie. Wiodący materiał w technice zawsze wyznaczał epoki cywilizacyjne - epoka kamienia, brązu, żelaza. Obecnie jesteśmy świadkami wejścia w nową epokę - materiałów kompozytowych. Wydaje się, że w takim momencie właśnie znajomość podstaw chemicznych jest potrzebna, aby sprostać wyzwaniom, jakie dla budownictwa niesie przyszłość, dotyczącym m.in. rosnących obciążeń budowli spowodowanych postępem w innych dziedzinach techniki oraz zmianami w środowisku naturalnym, a także dotyczącym konieczności budowania w warunkach rosnących potrzeb i pogłębiającego się deficytu tradycyjnych materiałów i źródeł energii.
Ogromne potrzeby w zakresie materiałów budowlanych, skutki ekologiczne ich pozyskiwania i wymagania sanitarne dotyczące ich stosowania, konieczność oszczędzania energii oraz stale rosnące zagrożenie korozyjne budowli - niszczenie obiektów dotychczas uważanych za trwały element otoczenia, świadczą o społecznej konieczności pogłębienia umiejętności rozpatrywania problemów technologii i konstrukcji w aspekcie chemicznej budowy materiału i zachodzących w nim przemian.
Książka niniejsza przeznaczona jest dla inżynierów budowlanych, a także inżynierów innych specjalności pracujących w budownictwie, zarówno w wykonawstwie budowlanym jak i w działach inwestycji i przygotowania robót, w wydziałach remontów i konserwacji, oraz w biurach projektów. Sądzimy, że zwłaszcza technolodzy i specjaliści z zakresu ochrony budowli przed korozją powinni znaleźć w książce wiele potrzebnych im wiadomości o charakterze podstawowym. Książka jest również zaadresowana do studentów, przede wszystkim wydziałów budownictwa. Może być również pomocna dla pracowników przemysłu materiałów budowlanych i laboratoriów badawczych oraz dla wszystkich innych zainteresowanych materiałami budowlanymi.
Spis treści: Wprowadzenie
1. Podstawy chemii budowlanej
1.1. Zadania chemii budowlanej
1.2. Budowa atomu
1.3. Układ okresowy pierwiastków
1.4. Wiązania chemiczne
1.4.1. Rodzaje wiązań chemicznych
1.4.2. Hybrydyzacja orbitali; wiązania w krzemianach
1.4.3. Wiązania międzycząsteczkowe
1.4.4. Wiązania chemiczne w materiałach budowlanych
1.5. Stany skupienia materii
1.5.1. Stany gazowy i ciekły
1.5.2. Stan stały
1.5.3. Układy złożone; układy koloidalne
1.5.4. Przemiany fazowe; reguła faz Gibbsa
1.5.5. Termomechaniczna charakterystyka materiałów budowlanych
1.6. Reakcje chemiczne
1.6.1. Rodzaje reakcji chemicznych
1.6.2. Przykłady reakcji w chemii budowlanej
1.6.2.1. Reakcje z przemieszczeniem protonu - protoliza
1.6.2.2. Utlenianie i redukcja
1.6.2.3. Reakcje strąceniowe
1.6.2.4. Reakcje kompleksowe
1.6.2.5. Reakcje heterogeniczne; reakcje ciał stałych
1.6.2.6. Reakcje endotermiczne i egzotermiczne
1.6.3. Podstawowe wielkości chemiczne stosowane w obliczeniach składu materiałów
1.6.4. Obliczenia stechiometryczne
1.7. Równowaga chemiczna
1.7.1. Równowaga w układach jednorodnych
1.7.2. Równowaga i energia
1.7.3. Prawo działania mas
1.7.4. Równowaga w układach niejednorodnych
1.8. Reguła przekory
1.9. Termodynamika przemian chemicznych
1.10. Kinetyka reakcji chemicznych
1.11. Wydajność procesów chemicznych
1.12. Podstawy elektrochemii
1.12.1. Elektroliza i przewodność elektrolityczna
1.12.2. Ogniwa elektryczne; potencjały elektrodowe
2. Fizykochemia wody
2.1. Podstawowe pojęcia
2.2. Struktura wody
2.2.1. Cząsteczka wody
2.2.2. Międzycząsteczkowa budowa wody
2.3. Tworzenie się wody; woda w przyrodzie
2.4. Dysocjacja elektrolityczna
2.4.1. Dysocjacja wody
2.4.2. Elektrolity
2.4.3. Hydroliza
2.4.4. Roztwory buforowe
2.5. Hydratacja
2.6. Roztwory wodne
2.6.1. Rozpuszczanie i krystalizacja
2.6.2. Twardość wody
2.6.3. Prężność pary nasyconej wody i roztworów wodnych
2.6.4. Układy dwuskładnikowe z udziałem wody; mieszaniny oziębiające
2.7. Zjawiska powierzchniowe
2.7.1. Napięcie powierzchniowe
2.7.2. Zwilżalność i kapilarność
2.7.3. Obniżanie napięcia powierzchniowego wody
3. Systematyka materiałów budowlanych i uwarunkowania ich właściwości użytkowych
3.1. Podział materiałów budowlanych
3.2. Materiał w budowli; układ i otoczenie
3.3. Czynniki materiałowo-strukturalne
4. Podstawy fizykochemiczne modyfikacji materiałów budowlanych
4.1. Przesłanki modyfikacji
4.2. Sposoby modyfikacji
4.3. Modyfikacja betonów
5. Chemia mineralnych materiałów budowlanych
5.1. Krzemiany
5.1.1. Dwutlenek krzemowy
5.1.2. Kwasy krzemowe i ich sole
5.2. Gliniany
5.2.1. Tlenek i wodorotlenek glinowy
5.2.2. Sole glinowe
5.3. Siarczany
5.4. Węglany
5.5. Potasowce i wapniowce
5.6. Skały naturalne
5.6.1. Materiały kamienne lite
5.6.2. Materiały kamienne luźne i ich zespalanie
5.7. Przemysłowe materiały odpadowe
5.7.1. Źużle metalurgiczne
5.7.2. Popioły lotne
5.7.3. Gipsy odpadowe
5.8. Chemia spoiw mineralnych
5.8.1. Ogólna charakterystyka spoiw mineralnych
5.8.2. Cementy portlandzkie
5.8.2.1. Otrzymywanie cementu portlandzkiego
5.8.2.2. Skład cementu i jego charakterystyka
5.8.2.3. Obliczanie składu mineralogicznego cementu na podstawie wyników analizy chemicznej
5.8.2.4. Hydratacja cementu
5.8.3. Odmiany cementów
5.8.4. Spoiwa wapienne i magnezjowe; materiały piaskowo-wapienne
5.8.5. Spoiwa gipsowe i anhydrytowe
5.8.6. Spoiwa krzemianowe
5.9. Ceramika i szkło budowlane
6. Chemia metali budowlanych
6.1. Ogólna charakterystyka metali
6.2. Żelazo i jego stopy
6.3. Inne metale
7. Chemia organicznych materiałów budowlanych
7.1. Ogólna charakterystyka materiałów organicznych
7.2. Chemia polimerów
7.3. Chemia drewna
7.4. Chemia bitumów
7.4.1. Asfalty
7.4.2. Smoły i paki
7.4.3. Kompozyty bitumiczne
7.5. Inne materiały organiczne
8. Korozja materiałów budowlanych
8.1. Trwałość budowli a korozja materiałów budowlanych
8.2. Korozja materiałów mineralnych
8.2.1. Korozja materiałów kamiennych
8.2.2. Korozja betonu i żelbetu
8.2.3. Korozja materiałów ceramicznych i szkła budowlanego
8.2.4. Powstawanie wykwitów na elementach budowlanych
8.3. Korozja materiałów metalowych
8.3.1. Korozja chemiczna
8.3.2. Korozja elektrochemiczna
8.4. Korozja materiałów organicznych
8.4.1. Korozja tworzyw sztucznych
8.4.2. Korozja drewna
8.4.3. Korozja materiałów bitumicznych
8.5. Ocena zagrożenia korozyjnego
8.6. Podstawy ochrony budowli przed korozją
9. Badania chemiczne
9.1. Znaczenie badań chemicznych; metody analizy chemicznej
9.2. Klasyczne metody analizy jakościowej
9.3. Analiza półilościowa
9.4. Analiza ilościowa
9.5. Analiza instrumentalna
9.6. Inne badania fizykochemiczne
10. Materiały budowlane a środowisko i zdrowie człowieka
10.1. Materiały budowlane a ekosystem
10.2. Ogólna charakterystyka oddziaływania materiałów budowlanych na zdrowie człowieka
10.3. Toksyczność chemiczna
10.4. Toksyczność promieniotwórcza
10.5. Jonizacja powietrza
Posłowie
Wykaz literatury
Skorowidz rzeczowy