Частный детектив. По следу аммиака в бетоне. Часть 4

Продолжение публикации: Частный детектив. По следу аммиака в бетоне. Часть 3

Ну а теперь попробуем понять, какие методики испытаний можно применить к бетонным смесям и составляющим их веществам  для того, чтобы понять сколько аммиака выделяется в атмосферу при применении таких материалов.
Но сразу стоит оговорить некоторые моменты для понимая применимости и представительности методик.

Представительная методика-это та, которая исследует реальный процесс, перенося его на лабораторный стол. Это значит в нашем случае, что раз проблема в запахе аммиака, то и методика должна измерять концентрацию аммиака в воздухе помещения.

Вспомним из предыдущих публикаций:
Порог восприятия человеком -      37 мг/м3
ПДК в воздухе рабочей зоны-       20 мг/м3
Предельная концентрация в атмосферном воздухе населенных пунктов
среднесуточная -                             0,04мг/м3
разовая максимальная-                  0,2 мг/м3

Как же меряется этот ужасный аммиак в замкнутой атмосфере?
Для каждого вещества есть свой метод определения концентрации в воздухе.

До введения в силу ГОСТ Р 52105-2003, регулирующего обращение с отходами ртути и ее соединений, наиболее часто для определения ионов аммония использовали их реакцию с раствором меркурийодида калия с образованием окрашенного в желтый цвет раствора. В последнее время из-за токсичности входящей в реагент ртути и большого количества ограничений метода, он был вытеснен индофенольным методом, основанным на реакции Бертло, который превосходит метод с реактивом Несслера по чувствительности в 10 раз. В реакциях на основе этого метода ионы аммония реагируют с фенольным компонентом и хлордонорным реагентом в присутствии катализатора при высоком значении рН с образованием синего индофенольного красителя.

Отражение этого метода можно увидеть в ГОСТ 17.2.4.03 “ОХРАНА ПРИРОДЫ. АТМОСФЕРА. ИНДОФЕНОЛЬНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АММИАКА”
Правда на первых же строчках видим некоторое ограничение:
Настоящий стандарт устанавливает индофенольный метод определения разовых и  среднесуточных концентраций аммиака в атмосферном воздухе в диапазоне от 0,1 до 1,0 мг/м3.
И если речь идет о концентрациях, которые уже различимы человеческим обонянием, то надо применять методы для определения более высоких концентраций.
Тем не менее суть методов количественного определения сводится к хроматографии, процессам выделения и концентрирования.

Метод, описанный в ГОСТе, основан на способности аммиака образовывать с некоторыми веществами соединение, окрашивающее раствор в синий цвет, по интенсивности окраски которого определяют количество аммиака.

Для определения концентрации аммиака воздух пропускают с определенной скоростью в течении определенного времени через поглотительный прибор с определенным количеством поглотительного раствора.
Для определения среднесуточной концентрации аммиака отбор пробы проводят не менее шести раз в течение суток через равные промежутки времени или непрерывно в течение 24 ч с определенной скоростью.
Интенсивность окраски определяют спектрофотометром или электрофотометром.

Как это может выглядеть для бетонов и растворов? Очевидно необходимо приготовить стандартные кубики бетона или балочки цементного раствора, поместить их в замкнутое пространство, например, эксикатор. Далее обеспечить воздухообмен в этом пространстве таким образом, чтобы выполнить условия методики испытаний, в том числе с учетом ГОСТ 12.1.005-88 "Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны".

Такой способ обеспечит условия, сходные с теми, в которых находится бетонная смесь, а потом и бетон, в конструкциях жилого дома.

Но этот метод при  всей его правдивости может определять концентрацию аммиака в атмосфере бетона только постфактум, и время испытания соответствует реальному времени наблюдения за образцами бетона. Т.е. мы узнаем фактическую концентрацию аммиака в атмосфере бетона только после того, как бетон уложен в конструкцию. К тому же метод осуществим только в подготовленной лаборатории.

Поэтому необходим экспресс-метод, который можно было бы применить в полевых условиях реальной стройки, время испытания не превышало бы 10-20 минут. Также должны быть соблюдены условия простоты и повторяемости с учетом невысокой квалификации людей (как лаборантов), которые станут его применять.

Но тут самое сложное в том, что мы не знаем, какие вещества, содержащиеся в бетоне, будут впоследствии при твердении и эксплуатации бетона выделять аммиак. В цементе могут содержаться нитриды и амины, в добавках карбамиды и потенциально реакционноспособные азотсодержащие вещества. Даже песок и щебень и щебень нельзя исключать из списка подозреваемых, а в них я даже не знаю, какие азотсодержащие вещества могут быть.

Фантазирую:

Можно каким-то образом попробовать подобрать такой жесткий реагент, который бы мог выделить азот из всех соединений и уже определять общее содержание азота, который потенциально может стать источником аммиака. Однако такой путь далек от истины.
В цементе и других компонентах часто содержится то или иное количество азота, способного переходить в аммиак.

Но не весь этот азот, не все азотсодержащие вещества приводят к выделению аммиака, они остаются в “пассивном виде” на всю дальнейшую жизнь бетона.

И те вещества, которые все же причастны к запаху аммиака в бетоне могут вести себя по разному. Стоит отметить, что бетонные смеси очень часто пахнут аммиаком в момент затворения, но ощутимый запах исчезает в течении  нескольких часов. Далее концентрация обычно продолжает снижаться до пределов обнаружения уже к 4-5 суткам.

Подтверждение этому можно найти в книге “Цемент и Известь” Й. Штарка и Б.Вихта:

“Цементные бетоны не выделяют газообразных веществ. Органические компоненты, выделяющие газы, могут попадать в бетон только с добавками и примесями, содержащими органические вещества. Как показали различные исследования, например аммиак и формальдегид, выделяются в очень небольших концентрациях (если вообще выделяются) только в течение короткого времени после получения бетона.”

То есть даже если вещества и реагируют или разлагаются с интенсивным образованием аммиака в первые часы или сутки твердения, то это не обязательно обуславливает выделение аммиака в течение месяцев в уже построенных домах.

На основании экспресс-метод не может в своей основе ставить определение общего количества азота, т.к. оно вряд ли  будет соответствовать количеству аммиака, которое обязательно выделится.

Экспресс-метод должен определять вещества, содержащиеся в бетонной смеси, которые с большой долей вероятности станут причиной запаха. Такие экспресс-методы разработаны и будут рассмотрены далее, однако надо отдавать отчет в правильности подхода: действительно ли определяемые в этих методах вещества являются виновниками...

Продолжение следует...

С другими материалами по теме аммиака/аммония/азота в технологии бетона и цемента вы можете ознакомиться по тэгам Аммиак в бетоне, Аммиак в цементе, Оксиды азота

Вы можете обсудить интересующие темы или предложить новые на форуме портала http://prostroymat.ru/forum.

Предметный указатель: