WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH
WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE
Gęstość - jest to stosunek masy materiału do jego objętości bez porów p=m/Vo [g/dm3]. Oznaczenie to można wykonać w piknometrze lub w objętościomierzu Le Chateliera. Gęstość zależy od składu chemicznego materiału
Gęstość objętościowa – jest to masa jednostki objętości materiału w stanie powietrzno suchym p=m/V. określa się metodą hydrostatyczną na próbkach w kształcie sześcianu lub walca.
Szczelność jest to część całkowitej obj materiału zajmowana przez jego masę bez porów(szkielet) S=Po/P*100%
Porowatość to część całkowitej obj materiału zajmowana przez pory P=(p-p0)/p*100%; P=(1-S)%
Wilgotność jest to zawartość wody w materiale w danej chwili W=(mw – ms)/ms*100%
Nasiąkliwość- maksymalna zawartość wody w materiale. Rozróżniamy nasiąkliwość wagową ( nw=(mn-ms)/ms*100%)oraz nas. Objętościową (no=(mn-ms)/v*100%)
Higroskopijność – zdolność wchłaniania przez materiał pary wodnej z otoczenia
Podciągnie kapilarne – zdolność podciągania wody przez włoskowate kapilary materiału. Hk=(2*δnp)/(rγw)
Przesiąkliwość – jest to podatność materiału na przepuszczanie wody pod jednostronnym ciśnieniem. Wyraża ilość wody [g], która przeniknie przez materiał o pow 1cm kw. W ciągu godziny przy stałym określonym ciśnieniu
Zdolność odparowania – czas potrzebny do wysuszenia
materiału nasyconego wilgocią do stanu powietrzno – suchego.
Przepuszczalność gazów- zdolność do przenikania powietrza i pary wodnej przez materiał
Mrozoodporność – przeciwstawienie się materiału nasyconego wodą zniszczeniu jego struktury przy wielokrotnych naprzemiennych cyklach zamrażania i odmrażania. Miarą mrozoodporności materiału, po wymaganych cyklach zamrażania i odmrażania są:
-ocena makroskopowa próbki materiału(rysy, pęknięcia, uszkodzenia naroży i krawędzi, rozwarstwienia. itp.)
-ubytek masy S=(m0-m1)/m0*100%
-spadek wytrzymałości Wz=fc1/fc0; fc1-wytrzym na ścisk próbki nasyconej wodą przed badniem; fc0- (...)po badaniu
Skurcz i pęcznienie – zmiana wymiarów liniowych lub objętościowych materiału przy wysychaniu, twardnieniu, obróbkach termicznych itp. Skurcz liniowy: E=∆L/L; skurcz objętościowy: β=∆v/v%
Odporność na korozje – odporność na niezamierzone destrukcyjne procesy chemiczne lub/i elektrochemiczne w wyniku oddziaływania środowiska zewn lub reakcji miedzy tymi składnikami.
Odporność na starzenie – odporność materiału na procesy zmian, właściwości w funkcji czasu, wywołane destrukcyjnym oddziaływaniem czynników atmosferycznych
Odporność ogniowa – odporność materiału na niszczący wpływ ognia samorzutnego i niekontrolowanego rozprzestrzeniania się, w postaci zmiany struktury, kształtu, cech mechanicznych i chemicznych.
Ciepło właściwe- ilość ciepła jaka jest potrzebna do ogrzania materiału o masie 1kg o 1st K
c=Q/m∆t [J/kg°K]
Pojemność ciepła – zdolność materiału do pochłaniania i kumulowania ciepła przez materiał.
Vc=cp0 [J/m^3°K]
Przewodność cieplna – jest to zdolność materiału do przewodzenia ciepła w wyniku różnicy temp na przeciwległych jej powierzchniach.
λ = Q*g/F∆T*t [W/m°K]
Palność – podatność materiału na zapalenie się. Wyróżniamy materiały: palne (trudnozapalne, łatwozapalne), niepalne
Temp zapłonu – temp przy której następuje zapalenie się materiału
Toksyczność – zdolność materiału do wydzielania szkodliwych substancji jak: gazów, oparów, dymów na skutek oddziaływania podwyższonych temperatur.
WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE
Wytrzymałość na ściskanie – jest to największe naprężenie jakie wytrzymuje próbka badanego materiału podczas ściskania do momentu jej rozkruszenia
fc= Pc/F
Wytrzymałość na rozciąganie – jest to największe naprężenie jakie wytrzymuje próbka badanego materiału podczas rozciągania
Wytrzymałość na zginanie – jest to największe naprężenie jakie wytrzymuje próbka badanego materiału podczas zginania do momentu jej złamania fzg= M/W [Mpa]
Podatność na rozmiękanie – destrukcyjny wpływ wody wolnej w materiale
kr=Fxn/Fxs
Kruchość – jest to nagłe zniszczenie materiału pod wpływem działania sił, bez wyraźnych oznak odkształceń poprzedzających zniszczenie
Kk=Fł/Fc Fł-wytrzym materiału na rozc. Fc-wytrzym mat na ściskanie
Sprężystość – zdolność materiału do przyjęcia początkowej postaci z chwilą usunięcia sił zewnętrznych, które spowodowały odkształcenie materiału
E=δ/E(epsilon)=tgα gdzie δ=P/F; E(epsilon)=∆L/L
Plastyczność – zdolność materiału do zachowania trwałych odkształceń tzn do zachowania zmiany kształtów i rozmiarów po usunięciu sił które te odkształcenia spowodowały
Pełzanie – odkształcenia materiału w czasie pod wpływem stałych naprężeń w niezmienionych warunkach termicznych
Twardość – odporność materiału na odkształcenia pod wpływem sił skupionych na jego powierzchnie. Skala Mohsa: diament(10000); korund(5000); topaz(2000); kwarc(1000); ortoklaz(500); apatyt(200); fluoryt(100); kalcyt(50); gips(10); talk(5)
Ścieralność – podatność materiału na zmniejszenie wymiarów lub masy pod wpływem działania sił ścierających. Metody oznaczania: na tarczy Bohmego, dla drewna-aparat alpha, dla tworzyw sztucznych i podłogowych – aparat stutgart
Odporność na uderzenia – zdolność przeciwstawienia się nagłym siłom uderzeniowym.
NATURALNE MATERIAŁY KAMIENNE
MINERAŁY – substancje naturalne o stałym składzie chemicznym i stałych wł. Fizycznych
Minerały postaci – krystalicznej, bezpostaciowe – opal, krzemień, bursztyn
Podział minerałów pod względem chemicznym:
- pierwiastki: platyna rodzima (rt), grafit (G), złoto rodzime (Au), srebro ( Ag)
- siarczki: piryt(FeS2), sfoleryt (ZnS)
- tlenki: kwarc i krzemionka bezpostaciowa
- chlorowce: sól kamienna ( NaCl)
- solowce: gips (CaSO4*2H2O), kalcyt
- węglowce: bursztyn, asfalt
Skala Mohsa: Talk, Gips, Fluoryt, Apatyt, Ortoklaz, Kwarc, Topaz, Korund, Diament
SKAŁY – minerały lub ich mieszaniny występujące w dużych ilościach, tworząc złoża
Magmowe:
- głębinowe: granit, sjenit, dibryt, galero
- wylewne: porfir, auderyt, bazalt, melafir, tuf wulkaniczny,
Osadowe:
- osady klastyczne: piaskowce, okruchowe, zlepieńce, piaski, żwiry, iły, gliny
- organiczne: wapień, dolomit
- chemiczne: traweryn, gips
Metamorficzne: gnejsy, serpentynity, kwarcyty, marmury, łupki, O rodzaju skały decyduje:
- skład mineralogiczny i chemiczny; budowa; barwa; połysk; twardość; pochodzenie geologiczne; struktura – stopień wykształcenia i forma składników; tekstura – sposób ułożenia składników ( kryształów i ziaren)
Struktury:
- (wg wykształcenia kryształów) - krystaliczna, -porfirowa, -szklista, -klastyczna
- ( ze wzgl. na kształt ziaren ) – blaszkowa, włóknista
- (ze wzgl. na budowę ) – równoziarniste, różnoziarniste, prawidłowo ziarniste, niep... ziarniste
Tekstura; rodzaj:
- bezwładna – ziarna różnej wielkości i kształtu o nieregularnym ułożeniu- warstwowa- skała dzieli się na cienkie warstwy różniące się od siebie barwą i wielkości ziaren: ( łupkowata, - falowata, oczkowata, pałeczkowata
Granit- (główne minerały: kwarc, skalenie, miki) δ0=2,30-2,75g/cm3, fc=100-200, s=0,06-0,23cm, nw=0,1-0,7%, 6-7 w skali Mohsa, kolor – od jasnoszarego do czarnego
Bazalt – struktura drobno lub mikrokrystaliczna, gł. minerały: plagioklaz, augit, magnetyt, oliwin, tlenki żelaza, szkliwo wulkaniczne δ0=2,70-3,20/cm3, fc=110-380MPa, s=0,09-0,19cm, nw=0,1-0,7%, 6-8 w skali Mohsa, barwa: od ciemnoszarej do czwarnej. Zastosowanie: kruszywo do betonów i na podbudowy dróg, surowiec do produkcji cegły mineralnej, do kominków, kostki i płytki
Piaskowiec – ziarna piasku zlepione lepiszczem: krzemionkowe, żelaziste, wapienne, margliste, inne δ0=1,8-2,7g/cm3, fc=10-150, s=0,09-2,50cm, nw=0,5-1,5%, 4-7 w skali Mohsa, kolor: od białej, żółtej czerwonej do zielonej, zastosowanie: płyty okładzinowe i posadzkowe, elementy wystrojów obiektów budowlanych, kruszywo do betonów.
Wapnienie – osadowa – organiczna, głównie CaCO3 nie odporna na kwasy, do 3 w skali Mosha, lekkie (okrąg kilecki) daja się obrabiać po wydobyciu, potem twardnieją δ0=1,6-2,2g/cm3, fc=6-30MPa,nw<25%, 6-7 w skali Mohsa zbite( okręg kielecki i krakowski )
δ0=2,6-2,7g/cm3, fc=70-00, s=0,6-0,8cm, nw=0,12-0,7%, zastosowanie: ( lekkie) – produkcja cementu i wapna, konstrukcja ścian i budynków , kruszywo węglanowe do betonów (zbite) – płyty okładzinowe, posadzkowe, parapety, cokoły, stop.
Schodowe
Marmur – powstały z przeobrażenia wapieni o strukturze drobnokrystalicznej bez skamielin, gł. składnik CaCO3. Bez domieszek biały, z domieszkami żelaza bitumów i innych związków zabarwiają ( od białego od czarnego ) Można je obrabiać, szlifować, polerować δ0=1,90-2,8g/cm3, fc=80-150MPa, s=0,2-0,4cm, nw=0,1-0,5%, 3 w skali Mohsa, zastosowanie: płyty okładzinowe i posadzkowe , elementy wystrojów obiektów budowlanych, kruszywo do stiuków i lastrików
Kwarcyt – skała przeobrażona z piaskowców, ziarna kwarcu są krystalicznie ze sobą zrośnięte lub sametowane spoiwem krzemionkowym. Odporny na działanie kwasów ( prócz fluorowodorowego ), trudny w obróbce, daje się polerować
δ0=2,30-2,75g/cm3, fc=200-300, s=0,04-0,12cm, nw=0,1-0,5%, 7 w skali Mohsa
Faktury powierzchni wyrobów kamiennych: łupana – granit, Grokowana – piaskowiec, krzesana – wapienie, Gradzinowana – wapień, Groszkowana – granit, Dłutowana – piaskowiec
CERAMIKA
Ceramika są to wyroby uformowane z glin naturalnych lub ich mieszanin a następnie wysuszone i wypalone lub spieczone, w wyniku czego uzyskują na stałe trwałość i odporność mechaniczną.
SUROWCE DO PRODUKCJI WYROBÓW CERAMICZNYCH:
- plastyczne – gliny, iły, kaoliny, łupki ilaste itp. W zależności od stopnia plastyczności iły i gliny tłuste – wysokoplastyczne i chude – małoplastyczne.
- nieelastyczne – dodatki schudzające, topniki, szkliwa i surowce specjalne.
Surowce shudzające – obniżenie plastyczności glin i iłów – piaski kwarcowe, łupki kwarcowe, szamot i inne skały krzemionkowe.
Topniki – obniżają temp. spiekania mas i topnienia szkliwa. Stosuje się glinokrzemiany sodu, potasu i wapnia oraz tlenki żelaza, wapnia i magnezu.
OGÓLNA KLASYFIKACJA CERAMIKI BUDOWLANEJ
Wyroby ceramiczne klasyfikuje się w zależności od:
- rodzaju zastosowanych surowców i stopnia wypalenia;
- strukturę materiału;
- przeznaczenia;
- technologii produkcji;
Ze wzgl. na skład surowców i temp. wypalania rozróżniamy:
- ceramika czerwona – produkowana z niskotopliwych glin żelazistych i wapnistych wapnistych dodatkiem środków schudzających, temp. wypalania rzędu 900 stC, kolor od kremowego do ciemnoczerwonego.
- ceramika czerwona poryzowana – jak ceramika czerwona, lecz z dodatkiem trocin lub mączki drzewnej.
- klinkier – produkowany z mieszaniny glin z dodatkami schudzającymi, temp. wypalania 1150-1250 stC, mała nasiąkliwość, duża wytrzymałość, kolor od kremowej do wyśniowej.
- kamionka – wytwarzana z glin kamionkowych z dodatkiem materiałów schudzających, wypalana w temp. 1160-1300 stC, bardzo duża wytrzymałość, barwa ciemnoczerwona do brązowej, zwykle szkliwiona.
- ceramika ogniotrwała – otrzymywana z glin ogniotrwałych z dodatkiem surowców mineralnych; w zależności od rodzaju dodatków otrzymuje się wyroby szamotowe, krzemionkowe, magnetyzowe, temp. topnienia 1580 st C
- fajans – produkowany z biało wypalających się glin z domieszkami skaleni lub kwarcu, zazwyczaj szkliwione, temp wypału – 1350 st C
- porcelana – wytwarzana z kaolinu, kwarcu i skaleni, po wypaleniu czerep w kolorze białym, szkliwione, temp wypału 1200 – 1220 st C
- porcelit – wytwarzany z mas ceramicznych zawierające materiały ilaste, kwarc i węglan wapnia, wyroby szkliwione, temp wypału 1250 st C
Podział ceramiki ze wzgl na strukturę materiału:
- wyroby o czerepie porowatym – porowatość do 22%, nazywane ceramiką czerwoną, zaliczamy do niej:
+ wyroby ceglarskie – cegły pełne, kratówki, dziurawki, pustaki ścienne i stropowe, pustaki do przewodów dymowych i spalinowych, dachówki i gąsiory, rurki drenarskiej,
+ wyroby szkliwione – kafle, płytki ścienne i elewacyjne
+ wyroby ogniotrwałe – cegły i kształtki: szamotowe, krzemionkowe, dolomitowe.
- wyroby o strukturze spieczonej – nasiąkliwość do 12% zwykle ok. 6%, cegły kominowe i klinkierowe, płytki klinkierowe, płytki i kształtki kamionkowe, rury i kształtki kamionkowe kanalizacyjne
- wyroby z ceramiki półszlachetnej – zaliczamy do nich+ wyroby fajansowe (płytki ścienne)
+ wyroby sanitarne (umywalki, miski ustępowe itd.)
Produkcja podstawowych wyrobów ceramicznych:
- pozyskiwanie surowca – wydobycie z wyrobisk zlokalizowanych w pobliżu cegielni gliny, pozyskiwane surowce transportowane są na hałdę, gdzie następuje ich wstępne zmieszanie
- przygotowanie masy – z hałd urobek transportuje się do zasilaczy skrzyniowych gdzie glinę miesza się z materiałem schudzającym i innymi domieszkami.
Następnie rozdrabnia w gniotownikach (urządzenia stanowiące zespół walców), rozdrobnieniu ulegają również zanieczyszczenia. Następuje nawilżenie masy do konsystencji wymaganej w technologii dalszej produkcji, a następnie przetarta w przecierakusitowym.
- formowanie wyrobów – większość wyrobów (z wyjątkiem płytek, kształtek, dachówek i wyrobów sanitarnych) formuje się na prasach pasmowych poziomych metodą „wypychu”. Kształt wyrobu nadawany jest odpowiednio wyprofilowanym ustnikiem. Ryflowanie powierzchniowe wyrobów – grzebieniami.
- suszenie – półfabrykaty w pierwszej kolejności suszymy, redukując wilgotność z 22-25% (wymagana w procesie formowania) do 3-5% w suszarniach tunelowych bądź komorowych czy szybowych.
- wypalanie – proces wypalania odbywa się w piecach kręgowych lub tunelowych opalanych węglem (niekiedy gazem) w kilku fazach:
+ podgrzewanie wyrobów w temp 200-700 st C, następuje odparowanie wody wolnej, a następnie dehydratacja masy.
+ wypalanie wyrobów – rozpad węglanów i utlenienie węgla powstanie nowych związków, w temp 800 st C ulegają one utwardzeniu w temp 900-950stC spieczeniu, uzyskujemy ceramikę o czerepie porowatym.
Wyroby o strukturze spieczonej uzyskujemy w temp 1100-1300 stC, następuje stopienie dodanych do surówki topników.
Wyroby porcelanowe i fajansowe poddawane są dwóm cyklom wypalania:
- pierwsze – biskwitowe – porcelana 920 – 1020 stC, fajans 960 – 1300 stC
- drugie – ostre – temp. 1450 stC, całkowite zeszkliwienie surowców.
WYROBY Z CERAMIKI POROWATEJ
Ogólnie przyjętym podziałem wyrobów ceramicznych jest podział ze względu na ich zastosowanie.
Wyróżniamy następujące grupy wyrobów:
- wyroby ścienne
- przewody wentylacyjne i dymowe
- wyroby stropowe
- wyroby do krycia dachów
- rurki drenarskie
- kafle
- elementy ogrodzeniowe
- nakrywy kablowe
- nadproża ceramiczno – żelbetowe
- kształtki węgarkowe
WYROBY ŚCIENNE
- cegły
- pustaki ścienne zwykłe
- pustaki ścienne poryzowane
- pustaki do ścian działowych
Tradycyjna polska cegła ma wymiary:
- długość 250mm
- szerokość 120mm
- wysokość 65mm
(podstawa, główka, wozówka)
Podział cegieł budowlanych wg PN-B-12050:1996
Grupy: - sposób wykonania powierzchni bocznych:
+ cegły zwykłe Z – służą do wznoszenia murów i wymagają tynkowania
+ cegły licowe L – służą do wykonywania warstwy licowej muru nie wymagającej tynkowania (minimum dwie powierzchnie boczne licowane)
Rodzaje: odporność na działanie mrozu
- rodzaj M – cegły odporne na działanie mrozu
- rodzaj N – cegły nieodporne na działanie mrozu
Klasy: wytrzymałość na ściskanie MPa
- klasy cegieł grupy Z: 3,5; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25
- klasy cegieł grupy L: 10; 15; 20; 23
Sortymenty: gęstość objętościowa kg/dm3
- sortymenty cegieł typu B i P: 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0
- sortymenty cegieł typu D i S: 0,6; 0;8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6
Typy: sposób ukształtowania wnętrza (otwory, drążenia)
+ typ B – cegły bez otworów – nie mają jakichkolwiek otworów
+ typ P – cegły pełne – mogą mieć drążenia których łączna powierzchnia nie może być większa niż 10% powierzchni podstawy, a pojedynczy otwór nie większy niż 200mm2
+ typ D – powierzchnia drążenia 10-40% powierzchni podstawy, a pojedynczy otwór większy niż 600mm2
+ typ S – cegły szczelinowe – powierzchnia drążenia 10-40% powierzchni podstawy a pojedynczy otwór mniejszy niż 600mm2
Podstawowe właściwości techniczne wyrobów ściennych:
- wytrzymałość na ściskanie- trwałość (odporność na czynniki powodujące destrukcję wyrobu)
- zachowanie tolerancji kształtu i wymiarów
- izolacyjność termiczna
- izolacyjność akustyczna
- nasiąkliwość
- wygląd zewnętrzny
CEGŁY
Cegła budowlana
- zastosowanie: do wznoszenia ścian nośnych
- klasy 5,10,15,20
- wymiary 250x120x65
- waga ok. 3,3kg
Cegła dziurawka MW
- zastosowanie: do wykonania ścian i ścianek działowych oraz stropów Kleina
...
bthd