plik

Materia y budowlane

Nieorganiczne (mineralne)

Organiczne

Materia y kamienne

(wi zania atomowe spolaryzowane i

jonowe)

Metale

(wi zania metaliczne)

Materia y pochodzenia

naturalnego, g ównie drewno,

oma, trzcina, bambus, korek,

asfalty naturalne

Bitumy- produkty przeróbki w gla

kamiennego, ropy naftowej i

drewna

Tworzywa sztuczne

14:56

Kruszywa dziel si te w zale no ci od rodzaju ska y (magmowe,

osadowe, przeobra one)

granit

sienit

dioryt

gabro

andezyt

bazalt

Ska y magmowe

14:56

Ska y osadowe

piaskowiec

kwarc

glina

Wapie

dolomit

kalcyt

anhydryt

gips

14:56

ciwo ci materia y przejawiaj si w jego oddzia ywaniu z

otoczeniem.

Reakcja materia u na dzia anie czynnika zewn trznego jest

okre lana przez:

sk ad materia u

(rodzaj i zawarto sk adników)

struktur

(dla uk adów niejednorodnych tak e rodzaj i udzia

poszczególnych faz)

stan energetyczny

14:56

Stan energetyczny danego materia u zale y od ilo ci energii

dostarczonej podczas wytwarzania materia u:

„na sposób ciep a”

(np. wypalanie klinkieru cementowego)

„na sposób pracy”

(np. mielenie klinkieru cementowego),

oraz od energii wymienianej mi dzy uk adem a otoczeniem w

warunkach u ytkowania

Mi dzy uk adem a otoczeniem mo e zachodzi :

Wymiana energii:

- najcz ciej na sposób ciep a

- na sposób pracy (podczas niszczenia materia u b dzie to praca

zwi zana z utworzeniem nowych powierzchni

14:56

Wymiana masy:

Przemieszczania si gazów i wody lub innych cieczy zw aszcza w

przypadku materia ów porowatych

Dotwardzanie spoiw mineralnych po czone z wi zaniem sk adników

otoczenia, np. karbonatyzacja zaprawy wapiennej

Ca(OH)

+ CO

CaCO

+ H

lub kamienia cementowego

CaO + CO

CaCO

Chemicznie agresywne oddzia ywanie rodowiska – powstawanie
produktów korozji, np.

2Fe + 3O

Rozpuszczanie w wodzie

Mi dzy uk adem a otoczeniem mo e zachodzi :

O w ciwo ciach materia ów decyduj nast puj ce

czynniki

materia owo-strukturalne:

-natura chemiczna pierwiastków, z których s zbudowane

-rodzaj wyst puj cych wi za chemicznych

-stan skupienia i struktury nadcz steczkowe

-makrostruktura – tekstura

-zjawiska powierzchniowe na powierzchni mi dzyfazowych i

zewn trznych uk ad

14:56

Ogó em w budownictwie jest wykorzystywanych ok. 30 pierwiastków,

w tym po ow stanowi metale.

Ponad 70% materia ów budowlanych to:

-metale budowlane o wi zaniach metalicznych

-tlenki niemetali (np. SiO

) o wi zaniach atomowych spolaryzowanych

-tlenki metali (np. CaO, Al

) o wi zaniach jonowo-atomowych silnie

spolaryzowanych

- sole, zw aszcza s abych kwasów: krzemianowych, glinowych i

elazowych, a tak e w glany i siarczany o wi zaniach jonowych lub

jonowo-atomowych

14:56

Materia y o wi zaniach metalicznych odznaczaj si :

Dzi ki obecno ci gazu elektronowego:

- wysokim po yskiem

-dobrym przewodnictwem ciep a i elektryczno ci

Dzi ki atwo ci przemieszczania rdzeni atomowych w gazie

elektronowym:

- plastyczno ci (kowalno ci )

- du wytrzyma ci mechaniczn

14:56

Rodzaje utworzonych w materia ach budowlanych wi za tak dalece ró nicuj ich

ciwo ci, e mo na dokona na tej podstawie ich podzia ów

14:56

Materia y o wi zach jonowych:

-wysokie temperatury wrzenia i topnienia

atwo rozpuszczaj si w wodzie

- niekorzystnie wyró nia te materia y mechanizm zniszczenia pod

obci eniem mechanicznym - „rozsypuj si ”

Kompozyty mo na podzieli w zale no ci od rodzaju fazy rozproszonej

na zawieraj ce:

wype niacz w óknisty

– laminaty, np. pow oki z laminatów

epoksydowo-szklanych stosowane jako wyk adziny antykorozyjne na

betonie, spe nia rol zbrojenia, zwi kszaj c odporno materia u na

napr enia rozci gaj ce

wype niacz ziarnisty

– kompozyty betonopodobne

wype niacze mieszane

(np. drutobeton) – zaprawy lub betony zbrojne

ci tym w óknem stalowym

14:56

Kompozyty

to materia y z one sk adaj ce si z co najmniej dwóch

sk adników wyst puj cych w postaci odr bnych faz

Obecno porów:

- zmniejsza szczelno materia ów

- wp ywa na mrozoodporno w mikroporach (< 10

-7

m) temperatura

zamarzania wody znacznie si obni a

- zmniejsza odporno chemiczn materia u

- zmniejsza g sto

- zwi ksza rozszerzalno ciepln , a zmniejsza ciep o w ciwe i

wspó czynnik przewodno ci cieplnej

- pogarsza cechy mechaniczne materia u

14:56

Ka dy materia budowlany zawiera pewn ilo porów

Przes anki modyfikacji materia ów budowlanych

Zwi kszenie wymaga konstrukcyjnych, architektonicznych i technologicznych, a

tak e energooszcz dno ci

- wzrost obci

: chemicznych, mechanicznych, cieplnych, biologicznych,

radiacyjnych

- wyczerpywanie si dotychczasowych zapasów

- budownictwo w trudnych regionach klimatycznych lub sejsmicznych

- wzrost wymaga w zakresie higieniczno ci materia ów budowlanych

14:56

W wyniku modyfikacji otrzymuje si :

Materia y substytucyjne

(cechy materia ów zbli one do materia ów dotychczas

stosowanych

Materia y modyfikowane

(gdy uzyskano istotn zmian jednej lub kilku cech

technicznych

Materia y nowe

(w których osi gni to nowe relacje pomi dzy poszczególnymi

cechami technicznymi)

14:56

W praktyce

modyfikacj w ciwo ci kompozytu

mo na uzyska

przez zmian rodzaju lub zawarto ci poszczególnych komponentów

- spoiwa tworz cego matryc , np. zastosowanie cementu o innej

marce

- kruszywa stanowi cego wype niacz np. kruszywa otoczakowanego

we frakcjach drobnych (dla zmniejszenia koncentracji napr

powierzchni ziarna)

- wprowadzenie lub zmian ilo ci mikrowype niacza

14:56

modyfikacja w ciwo ci kompozytu

Mo na modyfikowa równie przez wywo anie przemian strukturalnych

za pomoc odpowiednich zabiegów technologicznych np. zmian

wielko ci kryszta ów

- wprowadzenie lub zmian dotychczas stosowanych domieszek i

dodatków, domieszki w ilo ciach poni ej 5 %wag. spoiwa

- wprowadzenie lub zmian ilo ci zbrojenia, w tym mikrozbrojenia, np.

ókien stalowych

- zmian stopnia wype nienia kompozytu tzn. stosunku kruszywa do

spoiwa

Mo na równie oddzia ywa na gotowy ju element lub fragment obiektu

przez:

impregnacj wg bn lub powierzchniow

- hydrofobizacja ywicami krzemianoorganicznymi (silikonowanie)

- krzemianowanie szk em wodnym (silikalizacja)

- fluatowanie roztworem fluorokrzemianów metali

- fluorowanie (okratyznacja) gazem fluorku krzemu

- obróbka dwutlenkiem w gla (karbonatyzacja)

- neutralizacja niektórymi kwasami

14:56

Modyfikacja betonów

Projektowanie betonu

– ustalenie zawarto ci sk adników mieszanki

betonowej: cementu, kruszywa i wody, zapewniaj cej uzyskanie

za onych w ciwo ci.

14:56

Domieszki do betonów:

Regulatory w ciwo ci reologicznych mieszanki betonowej

1. Domieszki uplastyczniaj ce

(sole kwasów lignosulfonowych) –

opó nienie wi zania, wzrost napowietrzania i mrozoodporno ci

2. Domieszki up ynniaj ce

(sulfonowane ywice melaminowo-

formaldehydowe) – tzw. „superplastyfikatory”

3. Poprawiaj ce urabialno

(popió lotny) – wzrost odporno ci na

siarczany, obni enie skurczu, poprawa wodoszczelno ci

14:56

Domieszki napowietrzaj ce:

- domieszki spieniaj ce

(oleinian sodowy lub potasowy) – opó nienie

wi zania, wzrost mrozoodporno ci; zawarto ci powietrza: - w zaprawie

9-12%, - w betonie 3-6%

domieszki spulchniaj ce

– gazotwórcze (proszek glinowy Al, woda

utleniona H

)

14:56

Domieszki do betonów:

14:56

Regulatory czasu wi zania i twardnienia:

domieszki opó niaj ce wi zanie

, np. niektóre organiczne i nieorganiczne

sole elazowe, wapniowe, cynkowe, o owiowe)

domieszki przy pieszaj ce wi zanie i twardnienie

(np. chlorki

wapniowe, chromiany potasowe i sodowe)

domieszki przeciwmrozowe

(„zimowe”) domieszki obni aj ce

temperatur zamarzania wody (azotan (III) sodu, chlorek sodu)

Domieszki do betonów:

Domieszki przy pieszaj ce wi zanie

(chlorek wapnia, w glan potasu i

sodu, azotan (III) sodu

Domieszki uszczelniaj ce

(np. fluorokrzemian sodu, monmoryonit)

Inhibitory korozji stali zbrojeniowej

(np. ró ne mieszaniny zwi zków

organicznych tj. gliceryna, trietyloamina, mocznik, skrobia)

14:56

Domieszki do betonów:

Model struktury betonu napowietrzonego

1 – zmineralizowane powierzchniowo

cherzyki powietrza

2 - kapilary

Wystarczy niewielka ilo

rodka powierzchniowo czynnego (0,5 % wag cementu)

Poprawa mrozoodporno ci, co zapobiega rozsadzaniu betonu.

14:56

Mechanizm dzia ania domieszek napowietrzaj cych

Inne modyfikacje betonu:

- modyfikacja wype niacza przez dodatek mikrozbrojenia w óknistego

w postaci rozproszonych cienkich w ókien

- modyfikacja spoiwa przez dodatek lub cz ciow lub ca kowit

substytucj spoiwa cementowego - polimerem

14:56

Odmiany betonów

modyfikowanych przez

wprowadzenie polimeru i

mikrozbrojenia CC-betonu,

PCC-beton polimerowo-

cemetowy, PIC- beton

impregnowany polimerem,

PBC – beton polimerowo-

bitumiczny, BC – beton

bitumiczny, BIC – beton

impregnowany bitumem

14:56

Typy modyfikowanych betonów:

Betony polimerowo-cementowe PCC

(Polymer Cement Concrete)

otrzymane przez dodanie polimeru lub oligomeru.

Ze wzgl du na chemiczn reaktywno zastosowanego modyfikatora

wyró nia si :

PCC polimeryzuj ce

po zmieszaniu

(do betonu wprowadza si

chemicznie aktywne chemoutwardzalne ywice syntetyczne

PCC polimeryzuj ce

przed zmieszaniem

, do mieszanki betonowej

wprowadza si niereaktywne polimery, oddzia ywanie polega na

oddzia ywaniu fizycznym

14:56

Typy modyfikowanych betonów:

Betony impregnowane polimerem PIC

(Polymer Impregnated Concrete)

otrzymywane przez impregnacj stwardnia ego betonu polimerem

Bezcemnetowe betony ywiczne PC

(Polymer Concrete) otrzymywane

przez zmieszanie syntetycznych ywic, prepolimerów lub monomerów z

odpowiednio dobranym kruszywem i nast pnie utwardzeniu spoiwa

ywicznego

PIC

– bardzo dobra wytrzyma

mechaniczna i odporno chemiczna

– bardzo dobra odporno chemiczna, dobra wytrzyma

mechaniczna, dobra przyczepno do ró nych materia ów budowlanych

PCC

– lepsza urabialno mieszanki betonowej, zwi kszona

wytrzyma

na rozci ganie

14:56

ciwo ci modyfikowanych betonów

Kszta towanie si cech technicznych betonów, zale y od:

- rodzaju u ytego do modyfikacji polimeru

- zawarto ci polimeru czyli stopnia zast pienia cementu polimerem

- postaci polimeru wprowadzonego do betonu

- sposobu wprowadzenia polimeru do betonu

- roli polimeru w kompozycie np. czy jest on domieszk czy te matryc

14:56

Zalety betonów modyfikowanych

- zmniejszenie zawarto ci wody zarobowej, a w efekcie porowato ci

betonu

- utworzenie cig ej b ony polimeru przenikaj cej kamie cementowy

(zawarto polimeru powy ej 5 % wag.)

- modyfikacja efektów strukturalnych i zmiana pokroju kryszta ów w

utwardzanym spoiwie cementowym

14:56

Wady betonów modyfikowanych:

- zak ócenie przebiegu utwardzania ywicy

- hydroliza grup estrowych: np. polioctanu winylu

Wymagania dotycz ce wst pnej oceny wody zarobowej

wymaganie

Oleje i t uszcze

Nie wi cej ni widoczne lady

Detergenty

Ewentualna piana powinna zanikn w ci gu 2 minut

barwa

Woda nie b

odzyskan z procesów produkcji betonu: barwa powinna by

oceniona jako ciowo jako blado ta lub ja niejsza

zawiesiny

Woda z procesów produkcji betonu: zale nie od masy materia u sta ego zawartego
w odzyskanej wodzie
Woda z innych róde : nie wi cej ni 4 ml osadu

zapach

Woda z procesów produkcji betonu: bez zapachu, z wyj tkiem zapachu
dopuszczalnego w przypadku wody pitnej i lekkiego zapachu cementu oraz w
przypadku zawarto ci w wodzie

la wielkopiecowego, lekki zapach siarkowodoru

Woda z innych róde . Bez zapachu, z wyj tkiem zapachu dopuszczalnego w
przypadku wody pitnej. Bez zapachu siarkowodoru po dodaniu kwasu
chlorowodorowego

kwasy

pH 4

Substancje
humusowe

Po dodaniu NaOH barwa powinna by jako ciowo oceniona jako tawobr zowa
lub ja niejsza