Opracowała: dr inż. Teresa Rucińska

1.

Budownictwo ogólne - tom 1. Materiały i wyroby budowlane.

Praca zbiorowa pod kierunkiem prof. dr hab. inż. B. Stefańczyka, Arkady

2005

2.

Szymański E., Kołakowski J.: Materiały budowlane z

technologią betonu.

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,

W-wa 1996

3.

Gantner E., Wrońska Z. Wędrychowski W., Nicewicz S.:

Materiały budowlane z technologią betonu. Ćwiczenia

laboratoryjne.

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, W-wa

2000

2

4.

Domin T.: Materiały budowlane - skrypt dla studentów

Wyższych Szkół Technicznych.

Wydawnictwo Uczelniane

Politechniki Krakowskiej, 1990 r.

5.

Mickiewicz D., Lipczyńska I., Rucińska T.: Materiały i wyroby

budowlane. - cz. II.

Wydawnictwo Uczelniane Politechniki

Szczecińskiej, 1998 r.

6.

Jamroży Z.: Beton i jego technologie

. Nowe wydanie

uwzględniające normę PN-EN 206-1. Wydawnictwo Naukowe PWN,

Warszawa 2008

3

7.

Matyszewski T., Mickiewicz D.: Materiały i wyroby

budowlane stosowane w inżynierii sanitarnej - cz. I.

Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, 1983 r.

8.

Matyszewski T., Mickiewicz D.: Materiały i wyroby

budowlane stosowane w inżynierii sanitarnej - cz. II.

Metale i

wyroby z metali. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej,

1984 r.

9.

Aprobaty Techniczne i Certyfikaty dopuszczenia do

stosowania w budownictwie

4

10.

Normy P N, PN

– EN, EN ISO, PN-EN ISO, ISO

11.

Aktualne wydawnictwa przedmiotowe.



Materiały Budowlane



Cement Wapno Beton



Przegląd Budowlany



Inżynieria i Budownictwo



Murator



Warstwy



Drogownictwo

5

MATERIAŁY BUDOWLANE

Wyroby (substancje,

ciała fizyczne) użyte do

wykonania obiektu budowlanego,

także do jego

naprawy,

remontu,

modernizacji

poprzez

zastosowanie na

stałe w obiekcie.

Materiałem budowlanym jest każdy wyrób

budowlany na

stałe połączony z budowlą.

6

PODZIAŁ WEDŁUG POCHODZENIA



NATURALNE

-

kamień, drewno, trzcina, słoma, itd.



Z PRZERÓBKI SUROWCÓW NATURALNYCH

-

ceramika, szkło, metale, spoiwa, kruszywa, wypalane

z gliny, lepiszcza bitumiczne, wyroby

drewnopochodne, betony, zaprawy



SYNTETYCZNE

-

tworzywa sztuczne, powstające na

drodze syntezy chemicznej związków organicznych



Z ODPADÓW PRZEMYSŁOWYCH

7

PODZIAŁ MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH ZE

WZGLĘDU NA WŁAŚCIWOŚCI TECHNICZNE



KONSTRUKCYJNE

(nośne) przenoszące obciążenia

mechaniczne -

beton, żelbet, stal



NIEKONSTRUKCYJNE

-

nie przenoszą obciążeń

mechanicznych



MATERIAŁY TERMOIZOLACYJNE,

DŹWIĘKOIZOLACYJNE, HYDROIZOLACYJNE, itp

8

PODZIAŁ WEDŁUG ZASTOSOWANIA



ELEMENTY MUROWE



ELEMENTY STROPOWE



WYROBY DO POKRYĆ DACHOWYCH

(dekarskie)



WYROBY IZOLACYJNE

– termoizolacyjne,

hydroizolacyjne

, ognioodporne, przeciwdźwiękowe

9



WYROBY DO OCHRONY PRZED KOROZJĄ

-

chemoodporne



WYROBY INSTALACYJNE

-

wodociągowe,

kanalizacyjne, gazowe, armatura, przewody

elektryczne



WYROBY WYKOŃCZENIOWE

-

okładziny

wewnętrzne i zewnętrzne, wyprawy tynkarskie, tapety,

farby, lakiery, emalie, posadzki, kleje, kity, itd.

10

WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW/WYROBÓW

BUDOWLANYCH



fizyczne



mechaniczne



chemiczne



higieniczne



technologiczne

11

Dzięki określonym właściwościom materiałów

budowlanych budynek z nich wykonany spełnia tzw.

podstawowe wymagania:



bezpieczeństwo konstrukcyjne



bezpieczeństwo pożarowe



bezpieczeństwo użytkowe



higiena, zdrowie, środowisko



ochrona przed hałasem



oszczędność energii, zachowanie ciepła

12



cechy zewnętrzne

: wymiary, kształt, makrostruktura



rozdrobnienie

– uziarnienie, powierzchnia właściwa



związane ze strukturą materiału

: masa, gęstość,

porowatość

13

GĘSTOŚĆ

-

jest to stosunek masy suchego materiału

do jego objętości "absolutnej" (bez porów).

Wyrażana jest w kg/m

3

, kg/dm

3

, g/cm

3

m

s

-

masa próbki suchej, [g; kg]

V

a

-

objętość próbki bez porów (objętość absolutna),

[cm

3

; m

3

]

14

15

250

0 cm3

20 cm3

24 cm3

Objętościomierz Le Chateliera o wysokości 25 cm

GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA

- jest to stosunek masy

suchego materiału do jego objętości łącznie z porami.
Wyrażana jest w kg/m

3

, kg/dm

3

, g/cm

3

m

s

-

masa próbki suchej, [g; kg]

V

p

-

objętość próbki z porami (objętość w stanie

naturalnym), [cm

3

; dm

3

, m

3

]

16

17

Gęstość i gęstość objętościowa wybranych

materiałów budowlanych

Rodzaj materiału

Gęstość

Gęstość objętościowa

[g/cm

3

] [g/cm

3

]

DREWNO

1,55

0,45

÷ 0,95

CERAMIKA PEŁNA 2,70

1,80

÷ 1,95

BETON ZWYKŁY 2,80

2,00

÷ 2,20

STAL

7,85

-

SZKŁO OKIENNE ~2,65

-

18



hydrostatyczną

, gdy materiał nie odpowiada

wymaganiom wymienionym w poprzednim punkcie

Określając gęstość objętościową materiału metodą

hydrostatyczną należy wybrać z partii badanego

materiału sześć próbek o kształcie nieregularnym,

jednak zbliżonym do graniastosłupa lub sześcianu o

wymiarach 40 mm x 60 mm

. Łączna masa próbek nie

może być mniejsza niż 0,25 kg.

20

Wszystkie próbki należy oczyścić z gliny, kurzu itp.

zanieczyszczeń oraz ponumerować farbą niezmywalną

w wodzie. Następnie próbki wysuszone do masy stałej

w temperaturze 105

÷ 110°C, nasyca się wodą.

Po nasyceniu wodą każdą próbkę przeciera się lnianą

ściereczką i następnie waży z dokładnością do 0,02 g w

powietrzu (m

1

) oraz całkowicie zanurzoną w zlewce z

wodą na wadze hydrostatycznej (m

2

).

21

Objętość próbki V oblicza się według wzoru:

22

w którym:

m

1

-

masa próbki zważonej w powietrzu, [g]

m

2

-

masa próbki zważonej na wadze

hydrostatycznej, [g]

ρ

h

-

gęstość wody, g/cm

3

; przyjmuje się

ρ

h

=1 g/cm

3

GĘSTOŚĆ NASYPOWA (dotyczy tylko materiałów

sypkich - np. kruszyw)

- jest stosunkiem masy do

objętości badanego kruszywa w stanie luźnym lub

zagęszczonym, niezależnie od stopnia jego wilgotności.

Wyrażana jest w kg/m

3

, kg/dm

3

, g/cm

3

m

kr

-

masa kruszywa, [g; kg]

V

kr

-

objętość kruszywa, [cm

3

; dm

3

, m

3

]

23

24

SZCZELNOŚĆ

-

określa zawartość substancji materiału

w jednostce jego objętości :

25

S -

szczelność



-

gęstość



o

-

gęstość objętościowa

POROWATOŚĆ

-

określa zawartość wolnych

przestrzeni (porów) w jednostce objętości materiału:

26

P -

porowatość

S -

szczelność



-

gęstość



o

-

gęstość objętościowa

Porowatość wybranych materiałów



Bazalt

do 4%



Granit

4-6%



Cegła ceramiczna zwykła do 20%



Szkło zwykłe

0%



Metale

0%

27

WILGOTNOŚĆ

-

jest to zawartość wilgoci w

materiale; określa się ją stosunkiem masy wody

zawartej w materiale do masy suchego materiału:

28

m

w

- masa

próbki w stanie wilgotnym [g]

m

s

- masa

próbki w stanie suchym [g]

29

WILGOTNOŚĆ JEST CECHĄ ZMIENNĄ.

Zależy od:

• temperatury otoczenia

• ciśnienia panującego

• wilgotności względnej otoczenia

30

WILGOTNOŚĆ WZGLĘDNA POWIETRZA

-

wyrażony w procentach stosunek ilości pary wodnej

w powietrzu do maksymalnej ilości pary wodnej w

powietrzu przy tej samej temperaturze powietrza.

'

'













-

masa pary wodnej znajdująca się w 1m

3

powietrza, [kg/m

3

]

-

wilgotność nasycenia, maksymalna zawartość pary wodnej znajdująca się w 1m

3

powietrza, [kg/m

3

]





''





31

W celu zminimalizowania ryzyka wystąpienia

problemów związanych z korozją, pleśnią i co

za tym idzie estetyką budynku, wilgotność

względna (poza sytuacjami tymczasowymi)

nie powinna przekraczać 70-80%.

32

Wyższa wilgotność powietrza od podanej

powyżej jest wysoce nie komfortowa dla

przebywających w pomieszczeniu ludzi.

Dla porównania, średnia wilgotność względna

w lesie deszczowym wynosi 75-90%.

33

NASIĄKLIWOŚĆ

-

jest to zdolność do wchłaniania

wody przez materiał.

Wyróżnia się:

• nasiąkliwość wagową

• nasiąkliwość objętościową

34

NASIĄKLIWOŚĆ WAGOWA

-

określa procentowy

stosunek masy wody pochłoniętej przez materiał do

jego masy w stanie suchym.

m

n

-

masa próbki nasyconej wodą [g]

m

s

-

masa próbki wysuszonej do stałej masy [g]

35

NASIĄKLIWOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA

-

określa

procentowy stosunek objętości wody wchłoniętej

przez materiał do objętości tego materiału w stanie

suchym.

m

n

-

masa próbki nasyconej wodą [g]

m

s

-

masa próbki wysuszonej do stałej masy [g]

V -

objętość próbki w stanie suchym [cm

3

]

36

NASIĄKLIWOŚĆ JEST CECHĄ STAŁĄ.

Zależy od:

• porowatości

• charakteru porów oraz ich wielości

37

PRZESIĄKLIWOŚĆ

-

jest to zdolność materiału do

przepuszczania wody pod ciśnieniem.

Stopień przesiąkliwości mierzy się ilością wody

przechodzącej przez 1 cm

2

próbki w ciągu 1



godziny

przy stałym ciśnieniu.

Wartość tego ciśnienia zależy od warunków, w jakich

dany materiał będzie pracował. Przesiąkliwość

materiału zależy od jego szczelności i budowy.

38

PRZEPUSZCZALNOŚĆ PARY WODNEJ

-

miarą

przepuszczalności pary wodnej jest współczynnik

paroprzepuszczalności

d

, który wyraża ilość pary w

gramach, jaką przepuszcza materiał o powierzchni

1



m

2

i grubości 1 m w ciągu 1 godziny, jeżeli różnica

ciśnień pary między przeciwległymi powierzchniami

wynosi 1 Pa.

39

m - masa pary wodnej, [g]

d -

grubość próbki, [m]



p -

różnica ciśnień, [Pa]

F

– powierzchnia próbki, [m

2

]

t - czas przenikania pary wodnej, [h]

)

(

,

Pa

h

m

g

p

t

F

d

m















d

40

Współczynniki paroprzepuszczalności

d

wybranych materiałów budowlanych

Rodzaj materiału



d





Szkło, blacha

0

Beton zwykły

3 • 10

-5

Cegła pełna

10 • 10

-5

Drewno

6,2 • 10

-5

Beton komórkowy

15 • 10

-5

41

Materiały o większym współczynniku

paroprzepuszczalności zastosowane do

budowy domów zapewniają

w pomieszczeniach lepszy klimat niż

materiały o małej jego wartości

42

KAPILARNOŚĆ (włoskowatość)

-

jest to zdolność

do podciągania wody przez włoskowate, otwarte

kanaliki materiału (kapilary) pozostającego w

zetknięciu z wodą.

Ze względu na kapilarność materiałów ściennych,

podczas wznoszenia budynków, układa się warstwę

poziomej izolacji przeciwwilgociowej, która

uniemożliwia podciąganie wody z zawilgoconego

gruntu.

43

Schemat oznaczenia włoskowatego podciągania wody

przez piasek

44

HIGROSKOPIJNOŚĆ

-

jest to zdolność materiału

do wchłaniania wilgoci z otaczającego go powietrza.

Materiały higroskopijne mają zwykle podwyższoną

wilgotność.

Małą higroskopijnością odznaczają się np. wyroby

ceramiczne.

Dużą higroskopijnością odznacza się np. drewno

45

PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA

-

jest to zdolność

materiału do przewodzenia strumienia cieplnego

powstającego na skutek różnicy temperatury na

jego powierzchniach. Właściwość tę charakteryzuje

współczynnik przewodzenia ciepła



.

46

WSPÓŁCZYNNIK PRZEWODZENIA CIEPŁA (



)

równy jest ilości ciepła przepływającego w ciągu 1

godziny przez

jednolitą (jednorodną) warstwę

materiału o powierzchni 1m

2

i grubości 1m , jeżeli

różnica temperatury po obu stronach warstwy

wynosi 1K.

47

gdzie:

Q -

ciepło, b - grubość, T – czas, F - powierzchnia

Zależy od:

• wielkości i struktury porów

• wilgotności materiału

• gęstości pozornej

• temperatury i składu chemiczny

)

/(

,

)

(

1

2

K

m

W

T

t

t

F

b

Q















48

Współczynnik przewodności cieplnej wybranych

materiałów budowlanych

Rodzaj materiału

Współczynnik



[W/m



K]

Styropian

0,037

÷ 0,045

Płyty pilśniowe porowate

0,058

÷ 0,069

Drewno sosnowe

0,163

÷ 0,300

Beton komórkowy

0,160

÷ 0,275

Mur z cegły pełnej

0,756

Szkło okienne

1,00

Beton zwykły

1,220

÷ 1,50

Granit

3,200

÷ 3,50

Stal

58,00

49

Wartość współczynnika przewodności cieplnej

zależy od:

• struktury materiału

• składu chemicznego

• stopnia zawilgocenia

W miarę wzrostu zawilgocenia materiału wartość

współczynnika zwiększa się, a zatem izolacyjność

cieplna pogarsza się.

50

WSPÓŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA „U”

OPÓR CIEPLNY „R

Im

R

większe tym „cieplejsza” przegroda budowlana

Przenikanie ciepła przez przegrodę:

51

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA

-

jest to właściwość

materiału wyrażająca się zmianą wymiarów pod

wpływem wzrostu temperatury.

Wielkością charakterystyczną rozszerzalności

cieplnej jest:

52

• współczynnik cieplnej rozszerzalności liniowej

a

t

-

przyrost względnej długości materiału przy

ogrzaniu o 1

°C

∆l – różnica długości na początku i końcu pomiaru

l

0

– długość pierwotna

∆t – różnica temperatur

t

l

l

t





a





0

53

• współczynnik cieplnej rozszerzalności

objętościowej

b

-

oznacza przyrost objętości

materiału przy ogrzaniu o 1°C

54

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA WYBRANYCH MATERIAŁÓW

• materiały kamienne

0,3

÷0,9*10

-5

• drewno sosnowe

0,37*10

-5

• ceramika

0,6*10

-5

• szkło

0,9*10

-5

• betony cementowe

1

÷1,2*10

-5

• stal

1,2*10

-5

• aluminium

2,4*10

-5

55

WSPÓŁCZYNNIK ROZMIĘKANIA:

gdzie :

R

n

-

wytrzymałość w stanie nasycenia wodą [MPa]

R

s

-

wytrzymałość w stanie suchym [MPa]

56

ODPORNOŚĆ NA ZAMRAŻANIE (1)

-

odporność

wyrobu na zamarzającą wodę w jego porach.

Jeżeli materiał nasycony wodą nie wykazuje

podczas wielokrotnego zamrażania i odmrażania

widocznych oznak rozpadu lub znaczniejszego

obniżenia wytrzymałości, mówimy o nim, że jest

odporny na zamrażanie.

57

ODPORNOŚĆ NA ZAMRAŻANIE (2)

-

właściwość

polegająca na przeciwstawianiu się całkowicie

nasyconego wodą materiału niszczącemu działaniu

zamarzającej wody, znajdującej się wewnątrz

materiału po wielokrotnym zamrażaniu i

odmrażaniu.

58

Ocena mrozoodporności polega na:

• ocenie makroskopowej

- stwierdzeniu, czy

badany materiał ulega zniszczeniu (powstanie

rys, złuszczeń, pęknięć, rozwarstwień lub

zaokrągleń, krawędzi i naroży, itp.)

59

• określeniu zmiany masy próbki

(max. strata

masy wynosi 5%

). Zmianę masy



m

(stratę)

oblicza się wg wzoru:

gdzie:

m

1

-

masa próbki nasyconej wodą przed badaniem [g]

m -

masa próbki nasyconej wodą po badaniu [g]

60

• określenie spadku wytrzymałości

-

porównaniu

wytrzymałości na ściskanie próbki przed

zamrażaniem i po ostatnim zamrożeniu (max.

strata wytrzymałości wynosi 20%)

R

c1

-

wytrzymałość na ściskanie próbki nasyconej wodą po
ostatnim

zamrożeniu [MPa]

R

c2

-

wytrzymałość na ściskanie próbki nasyconej wodą

przed

zamrażaniem [MPa]

61

OGNIOTRWAŁOŚĆ

-

to trwałość kształtu materiału

podczas długotrwałego działania wysokiej

temperatury.

Do ogniotrwałych zalicza się materiały, które

wytrzymują długotrwałe działanie temperatury

powyżej 1580°C bez odkształceń i rozmiękczenia

(np. wyroby szamotowe).

62

OGNIOODPORNOŚĆ:



wiąże się z ochroną przeciwpożarową budynków,



dotyczy całych elementów budynków (np. ścian,

stropów), które mogą być wykonane z więcej niż z

jednego materiału,



w zależności od czasu jaki wytrzymuje element

podczas badania kwalifikuje się go do

odpowiedniej klasy odporności ogniowej.

63

RADIOAKTYWNOŚĆ NATURALNA -

radioaktywność naturalna materiałów budowlanych

wpływa na warunki higieniczno-zdrowotne w

środowisku mieszkalnym i może stanowić

zagrożenie zdrowia mieszkańców.

64

Zagrożenie radiacyjne może występować wewnątrz

budynków, jak i na obszarach większych

aglomeracji, gdzie między innymi są skupione

odpady przemysłowe, jak np. żużle paleniskowe i

hutnicze. Odpady te z reguły zawierają zwiększone

ilości naturalnych pierwiastków promieniotwórczych

w porównaniu z innymi surowcami mineralnymi.

65

Badania kontrolne polegają na oznaczeniu stężenia:

potasu

40

K [SK], radu

226

Ra [SRa] i toru

232

Th [STh]

.

Do oceny badanego materiału przyjęto dwa

współczynniki kwalifikacyjne

f

1

i

f

2

:

f

1

=0,00027 S

K

+ 0,0027 S

Ra

+0,0043 S

Th



f

2

= S

Ra



185 Bq/kg

Pierwiastki radioaktywne mogą być zawarte w

surowcach odpadowych, które stosuje się do produkcji

materiałów budowlanych.

66

Rodzaj

surowca lub

materiału bud.

Stężenie radionuklidu [Bq/kg]

Współczynnik

f1

Współczynnik

f2

Potas K-40 Rad Ra-226 Tor Th-228

wapno

46

24

3

0,09

24

piasek

228

8

9

0,12

8

margiel

257

21

14

0,18

21

glina

621

47

48

0,50

47

ił

692

38

44

0,48

38

popioły lotne

676

127

82

0,88

127

żużel (miedź)

902

295

45

1,23

295

fosfogips

109

358

15

1,08

358

cement

204

48

20

0,27

48

beton

500

65

36

0,45

65

ceramika

bud.

722

51

49

0,54

51

Średnie stężenia radionuklidów naturalnych w wybranych surowcach i materiałach

Średnie oraz ekstremalne (minimalne i maksymalne) wartości współczynników
kwalifikacyjnych

niektórych wyrobów budowlanych: 1 - beton komórkowy piaskowy, 2 - beton

komórkowy popiołowy, 3 - beton zwykły, 4 - keramzytobeton, 5 - cegła i wyroby ceramiczne,
6 -

żużlobeton, 7 - cegła silikatowa.

wg. Osieckiej E.:

Materiały budowlane- właściwości techniczne i zdrowotne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002

Zjawiska radiacyjne

Zjawiska radiacyjne

Średnie oraz ekstremalne (minimalne i maksymalne) wartości współczynników
kwalifikacyjnych

niektórych wyrobów budowlanych: 1 - beton komórkowy piaskowy, 2 - beton

komórkowy popiołowy, 3 - beton zwykły, 4 - keramzytobeton, 5 - cegła i wyroby ceramiczne, 6

-

żużlobeton, 7 - cegła silikatowa

.

wg. Osieckiej E.:

Materiały budowlane- właściwości techniczne i zdrowotne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002

69

Cechy mechaniczne

charakteryzują odporność

materiału na działanie sił powodujących niszczenie

ich struktury.

70

Cechy te zależą od:

• budowy wewnętrznej materiału

• jego porowatości

• stanu zawilgocenia

• kierunku działania sił przy materiałach

anizotropowych

• temperatury

71

72

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE

-

wyraża się

stosunkiem siły ściskającej F

c

do przekroju

poprzecznego próbki A:

F

c

-

siła ściskająca niszcząca próbkę [N]

A -

przekrój poprzeczny próbki prostopadły do

kierunku działania siły [mm

2

]

73

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE

jest to największe naprężenie, jakie wytrzymuje

próbka badanego materiału podczas ściskania.

Schemat oznaczania

wytrzymałości na ściskanie

Fc

jest wypadkową siły działającej na

powierzchnię póbki A

74

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE

-

wyraża się

stosunkiem siły rozciągającej F

r

do przekroju

poprzecznego próbki A:

F

r

-

siła rozciągająca niszcząca próbkę [N]

A -

przekrój poprzeczny próbki prostopadły do

kierunku działania siły [mm

2

]

75

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE

jest to największe naprężenie, jakie wytrzymuje

próbka badanego materiału podczas rozciągania.

Schemat oznaczania wytrzymałości na rozciąganie

Fr

jest wypadkową siły działającej na powierzchnię póbki A

76

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE

- jest to

naprężenie, które wyraża się stosunkiem

niszczącego momentu zginającego M

z

do wskaźnika

wytrzymałości przekroju W elementu zginanego:

M

z

-

moment zginający [N



m]

W -

wskaźnik wytrzymałości przekroju [m

3

]

77

Jeśli siła ustawiona jest w środku rozpiętości

badanej próbki między dwoma podporami, moment

zginający wynosi:

gdzie:

F -

siła niszcząca [N]

l - rozpiętość próbki między podporami [m]

78

W wypadku beleczki o przekroju prostokątnym (w

tym i kwadratowym) wskaźnik wytrzymałości W

obliczamy według wzoru:

w którym:

h -

wysokość beleczki [cm]

b -

szerokość beleczki [cm]

79

TWARDOŚĆ

-

jest to odporność danego materiału

na wciskanie weń innego materiału o większej

twardości (odporność na działanie siły skupionej).

Zależnie od rodzaju materiału stosuje się różne

metody pomiaru.

80

Wzorce twardości uszeregowane są w skali Mohsa:

od 1 (najbardziej miękki - talk) do 10 (najtwardszy -

diament).

Stopnie twardości

Minerał

Uwagi

1

Talk - Mg

3

[(OH)

2

Si

4

O

10

] Bardzo miękki, rysuje się paznokciem

2

Sól kamienna - NaCl

Gips - CaSO

4



2H

2

O

Miękkie, rysują się paznokciem

3

Kalcyt - CaCO

3

Miękki, rysuje się ostrzem miedzianym

4

Fluoryt - CaF

2

Dość twardy, rysuje się drutem
stalowym

5

Apatyt - Ca

5

F(PO

4

)

3

Twardy, rysuje się nożem stalowym

6

7

Ortoklaz - K[AlSi

3

O

8

]

Kwarc - SiO

2

Twarde, rysują szkło

8

9

10

Topaz - Al

2

F

2

SiO

4

Korund - Al

2

O

3

Diament - C

Bardzo twarde, przecinają szkło

81

Schemat oznaczania twardości

Metoda Brinella

D

– średnica kulki, mm

d

– średnica odcisku, mm

P

– siła obciążająca, N

82

K

– wartość stała, zależna od zastosowanego

wgłębnika oraz skali twardości Rockwella [mm],

h

– trwały przyrost głębokości odcisku [mm],

c

– wartość działki elementarnej czujnika [mm].

Metoda Rockwella (PN-91/H-04355 i PN-82/H-04362)

Przebieg obciążania

Metoda Rockwella polega na
wciskaniu

dwustopniowym

wgłębnika w postaci stożka
diamentowego

o

kącie

wierzchołkowym 120 stopni
lub kulki stalowej o

średnicy

1,588 mm lub 3,175 mm, przy
określonych obciążeniach.

K

h

HR

c





83

ŚCIERALNOŚĆ

-

jest to podatność materiału na

ścieranie. Określa się ją jako zmniejszenie
wysokości próbki podczas badania normowego lub
utratę masy próbki.

Oznaczanie ścieralności

naturalnych i sztucznych

materiałów kamiennych przeprowadza się na tarczy

Boehmego.

84

Płytkę kamienną w kształcie sześcianu o boku

7,1cm umocowuje się w uchwycie maszyny tak, aby

przylegała do tarczy, i odpowiednio obciąża siłą

300N. Tarczę posypuje się proszkiem ściernym i

wprawia w ruch . Po 110 obrotach tarczę zatrzymuje

się, próbkę umocowuje się ponownie w uchwycie,

przekręcając ją wokół osi pionowej o 90° i wprawia

ponownie maszynę w ruch.

85

Czynność tę powtarza się czterokrotnie. Następnie

określa się stratę masy próbki na skutek tarcia materiału

i oblicza ścieralność s według wzoru:

M -

strata masy próbki po 440 obrotach tarczy [g]

A -

powierzchnia próbki [cm

2

]



o

-

gęstość objętościowa próbki [g/cm

3

]

lub

S = 7,1-

86

KRUCHOŚĆ

– jest to cecha charakterystyczna dla

materiałów, które nie wykazują odkształcenia

plastycznego pod działaniem sił zewnętrznych.

WSPÓŁCZYNNIK KRUCHOŚCI

- jest to stosunek

wytrzymałości na rozciąganie R

r

do wytrzymałości

na ściskanie R

c

87

Jeżeli wartość k jest mniejsza niż 1:8 (0,125) -

mamy wówczas do czynienie z materiałem kruchym.

Do materiałów kruchych zaliczamy:

• żeliwo

• Szkło

• beton

• ceramika, itp

88

SPRĘŻYSTOŚĆ

-

jest to zdolność materiału do

przyjmowania pierwotnej postaci po usunięciu siły,

pod wpływem której próbka materiału zmieniła swój

kształt.

Sprężyste właściwości materiału charakteryzuje

współczynnik sprężystości E obliczany ze wzoru:

89

w którym:

s

-

naprężenie powstające przy ściskaniu siłą F

n

[kN

] próbki o przekroju A [m

2

]

e

-

odkształcenie sprężyste wywołane naprężeniem

s

, obliczone ze stosunku zmiany długości



l do

długości pierwotnej l

90

Przebieg krzywej na wykresie

jest w początkowej fazie

liniowy, jest to tzw. obszar

prostej proporcjonalności

naprężeń i odkształceń, dalej

już zależność ma charakter

krzywoliniowy.

91

PLASTYCZNOŚĆ

-

zdolność materiału do

zachowania odkształceń trwałych bez zniszczenia

spójności np. glina, asfalt, metale, polimery.

CIĄGLIWOŚĆ

-

zdolność materiałów do

przyjmowania dużych, trwałych odkształceń pod

wpływem sił rozciągających, bez objawów

zniszczenia np. metal, asfalt, lepiszcze bitumiczne.

92

RELAKSACJA

-

zanik w materiałach / spadek /

naprężenia przy stałym obciążeniu.

93

Oznaczanie cech chemicznych

-

określenie

właściwości chemicznych materiału staje się

konieczne wtedy, gdy zachodzące wewnątrz

materiału procesy chemiczne grożą zniszczeniem

lub obniżeniem jego wartości użytkowych.

Właściwości chemiczne materiałów zależą przede

wszystkim od ich składu chemicznego.

94

Skład ten można podawać jako skład:

• pierwiastkowy

• tlenkowy

• mineralny

Oznaczenie właściwości chemicznych

przeprowadza się w wyspecjalizowanych

laboratoriach.

95