Cechy techniczne materiałów budowlanych.

Cechy techniczne materiałów budowlanych zależą od właściwości fizycznych,

chemicznych, termicznych i mechanicznych. Są wytyczna dla odbioru materiałów
budowlanych (normy), określają i gwarantują wytrzymałość materiałów konstrukcyjnych w
czasie całej eksploatacji.

Wszystkie cechy techniczne poznaje się dzięki badaniom laboratoryjnym (badamy

barwę, przekrój, dźwięk, przełom (materiały na podłogi), odporność na uderzenia i ścieranie,
ciepłochłonność, nasiąkliwość, odporność ogniową, odporność na promieniowanie słoneczne,
zawartość soli itd.).

Cechy techniczne dzielimy na:

1. Cechy fizyczne
2. Cechy mechaniczne
3. Cechy chemiczne

Gęstość

Gęstość– jest to masa jednostki objętości materiału suchego liczona bez porów i kapilar.

m

w

a

m

V

ρ

=

gdzie:

ρ

w

– gęstość

m

m

– masa w stanie suchym

V

a

– objętość bez porów i kapilar

Uzyskanie m

m

wiąże się z suszeniem materiału w suszarce w temperaturze +105 ˚C. Jeżeli 3

kolejne ważenia nie wykazują zmiany masy to przyjmujemy, iż jest to masa materiału
suchego.

Rodzaje struktur materiałów nieorganicznych:

• kapilarno – porowata (maja system porów (wolnych przestrzeni) zamkniętych lub

połączonych kapilarami, naturalne produkty: kamienie, wyroby ceramiczne, betony
komórkowe, szkło piankowe, pumeks szklany)

• ziarnista (maja formę sypką np. piasek)

• mieszana (połączeni struktury sypkiej z kapilarno – porowatą np. beton)

• włóknista (materiały takie jak: drewno, wełna mineralna, maty z włókiem szklanych)

Objętość bez porów i kapilar V

a

otrzymujemy korzystając

z kolby Le Chatelier’a.

Aby znaleźć V

a

należy:

- wysuszyć materiał
- materiał musi być rozkruszony (w młynach)
- przesiać materiał przez gęste sito ( oczko 0.08 mm)
- zważyć materiał

m

k b m

k b

m

w

a

a

m

m

m

V

V

ρ

+ +

+

−

=

=

gdzie:

ρ

w

– gęstośc

m

m

– masa w stanie suchym

Rys. 1 Kolba Le Chatelier’a

m

k+b+m

m

– masa kolby, benzenu i materiału

m

k+b

– masa kolby i benzenu

V

a

– objętość bez porów i kapilar

Gęstość pozorna

Gęstość pozorna – jest to masa jednostki objętości materiału suchego wraz z zawartymi w
nim porami i kapilarami.

m

o

m

V

ρ

=

gdzie:

ρ

o

– gęstość pozorna

m

m

– masa w stanie suchym

V – objętość z porami i kapilarami

Wyznaczanie gęstości pozornej :

• bryła regularna: korzystając ze wzoru

m

o

m

V

ρ

=

, V wyznaczamy mierząc wysokość,

szerokość i długość próbki, należy pamiętać iż każdą z tych wartości należy zmierzyć
trzy razy i wyciągnąć średnią z wyników.

• bryła nieregularna: badaną próbkę należy wysuszyć i zważyć, następnie próbkę

pokrywamy cienka warstwą parafiny, która ma zapobiegać nasączaniu próbki wodą,
ważymy próbkę ponownie, następnie zanurzamy próbkę w kolbie z woda i mierzymy
objętość próbki, gęstość pozorną obliczamy z wzoru:

m p

p

o

m p

p

m

m

V

V

ρ

+

+

−

=

−

gdzie:

ρ

o

– gęstość pozorna

m

m

– masa próbki

m

m+p

– masa próbki i parafiny

V

m+p

– objętość próbki z parafiną

V

p

– objętość parafiny,

ρ

p

= 0.93 g/cm

3

Tabela 1. Przykładowe wartości gęstości i gęstości pozornej dla różnych materiałów

Materiał

ρ

w

[kg/m

3

]

ρ

o

[kg/m

3

]

Beton zwykły 2600

2200

Beton komórkowy

2800

400-700

Cegła pełna 2700

1800

Cegła cementowa

2700

2200

Cegła klinkierowa

2700

2000

Korek 2000

150

Nasiąkliwość

Nasiąkliwość – jest to zdolność pochłaniania wody przez pory i kapilary w określonych
warunkach.


Ze względu na sposób badania nasiąkliwość dzielimy na:

• Nasiąkliwość zwykła (próbki badane w wodzie o temp. pokojowej)

• Nasiąkliwość po gotowaniu

• Nasiąkliwość pod zmniejszonym ciśnieniem ( ciśnienie 20 mm słupa Hg)

Istnieje także podział na :

• Nasiąkliwość wagową (n

w

)– stosunek masy wody wchłoniętej do masy próbki w

stanie suchym

1

w

m

m

n

m

−

=

gdzie: m

1

- masa próbki i wchłoniętej wody

m – masa próbki w stanie suchym

• Nasiąkliwość objętościową (n

o

)– stosunek objętości wody wchłoniętej do objętości

próbki

1

o

m

m

n

V

−

=

gdzie: m

1

- masa próbki i wchłoniętej wody

m – masa próbki w stanie suchym
V – objętość próbki

Badanie nasiąkliwości zwykłej:

Próbki wysuszone do stałej masy w temperaturze 105 °C należy zważyć z dokładnością do
0,1% masy próbki i ustawić na podstawkach w naczyniu z materiału nie ulegającego korozji.
Wyroby należy ustawić tak, aby nie stykały się ze sobą. Wyroby pełne ustawia się pionowo
na dłuższym boku, a wyroby drążone - otworami do góry. Następnie próbki zalewa się wodą
o temperaturze pokojowej do połowy ich wysokości. Po 2 h należy dolać tyle wody, aby jej
poziom sięgał do 3/4 wysokości próbek, a po upływie dalszych 2 h - aż do całkowitego
zanurzenia próbek. Wyroby powinny przebywać w wodzie do czasu ustalenia się ich masy.
Wyroby do ważenia należy wyjmować pojedynczo (aby zapobiec wysychaniu) i ich
powierzchnie zewnętrzne wytrzeć wilgotną tkaniną po uprzednim wycieknięciu wody
z otworów. Masę próbek nasiąkniętych wodą należy określić przez kolejne ważenia
z dokładnością do 0,1% masy próbki.


Badanie nasiąkliwości po gotowaniu:

Próbki wysuszone do stałej masy w temperaturze 105 °C należy zważyć z dokładnością do
0,1% masy próbki i ustawić na podstawkach w naczyniu z materiału nie ulegającego korozji.
Wyroby należy ustawić tak, aby nie stykały się ze sobą. Wyroby pełne ustawia się pionowo
na dłuższym boku, a wyroby drążone - otworami do góry. Następnie próbki zalewa się wodą
o temperaturze pokojowej do połowy ich wysokości na 2 h. Następnie zlewamy próbki
całkowicie wodą, ustawiamy nad źródłem ciepła i gotujemy 3 h. Po ostudzeniu do temp.
pokojowej ważymy z dokładnością do 0,1% masy próbki.


Stopień nasycenia (wskaźnik mrozoodporności)

max

o

o

n

n

η

=

η

> 0,85 – woda może spowodować zniszczenie struktury materiału

Szczelność i porowatość

Szczelność – oznacza jaką część całkowitej objętości zajmuje masa badanego materiału bez
porów i kapilar. Jest to stosunek gęstości pozornej do gęstości właściwej:

100%

o

S

w

ρ

ρ

=

⋅

gdzie:

S- szczelność

ρ

o

– gęstość pozorna

ρ

w

– gęstość właściwa

Porowatość – oznacza jaka część całkowitej objętości próbki przypada na wolne przestrzenie
(pory i kapilary).

S+P=1

Dla metali szczelność S=100% , natomiast dla styropianu porowatość wynosi P=97%, a dla
pianizolu aż P=99%.

Przewodność cieplna

Współczynnik przewodności cieplnej (

λ ) materiału – jest to ilość ciepła, która przechodzi w

jednostce czasu, przez jednostkę powierzchni płaskiej przegrody danego materiału o grubości
1 jednostki przy ścisłej różnicy temperatury wynoszącej 1 ˚C.

Współczynnik przewodności cieplnej

λ [W/m*K] zależy od:

• Gęstości objętościowej

• Struktury
• Wilgotności

• Temperatury

Tabela 2. Wartości współczynnika

λ dla różnych materiałów

Materiał

λ [W/m*K]

Materiały organiczne

0,29-0,4

Materiały nieorganiczne

~3,25

Materiały krystaliczne

4,65-7,0

Tworzywa sztuczne

0,17-0,35

Współczynnik przewodności cieplnej

λ dla powietrza w porach małych (do 0.1 mm) wynosi

0,023

[W/m*K] w porach większych 0.031 [W/m*K].

Badanie

λ przeprowadza się w aparacie Bock’a.

Pojemność cieplna

Pojemność cieplna – jest to właściwość materiału polegająca na wchłanianiu energii podczas
nagrzewania.

Ciepło właściwe – ciepło jakie należy dostarczyć aby podnieść temperaturę 1 jednostki o 1˚C.

Tabela 3. Ciepło właściwe różnych materiałów.

Materiał C

[J/kg*K]

Drewno 2400-2700
Beton 880
Woda 4187

Ścieralność

Badanie ścieralności przeprowadzamy w aparacie Bőhmego. Na sześcienną próbkę o boku
7.1 cm działamy siła F i ścieramy na tarczy. Przebieg badania wygląda następująco: ważymy
próbkę, próbkę umieszczamy na tarczy i obciążamy siłą F, następnie na tarczę sypiemy 20 g
proszku karborundowego i włączamy tarcze, która wykonuje 22 obroty. Następnie usuwamy
zużyty proszek, sypiemy ponownie 20 gram nowego proszku i wykonujemy kolejne 22
obroty. Po wykonaniu 5 cykli po 22 obroty próbkę wyjmujemy i obracamy o 90˚ wokół osi
pionowej. Po obrocie wykonujemy kolejne 5 cykli po 22 obroty. Tą czynność powtarzamy 4
razy, zatem całe badanie obejmuje 440 obrotów tarczy. Po zakończeniu cykli próbkę
ponownie ważymy. Ścieralność określamy wg wzoru:

o

m

S

f

ρ

∆

=

⋅

gdzie:

∆m – różnica mas próbki prze i po badaniu
f – powierzchnia próbki ( 50 cm

3

)

ρ

o

– gęstość pozorna

Dla materiałów bardziej wrażliwych badanie ścieralności wykonuje się także w aparacie
Stuttgart.