Materiały budowlane - 

systematyka i uwarunkowania  

właściwości użytkowych

 

Kompozyty

Większość materiałów budowlanych to 

materiały złożone – tzw. KOMPOZYTY 

składające się z co najmniej dwóch 

składników występujących w postaci 

odrębnych faz.

Podział materiałów budowlanych

Materiały budowlane dzieli się 

na dwie duże grupy: 

materiały nieorganiczne

 i 

materiały organiczne

. 

W obrębie tych grup kryterium dalszego podziału 

 jest rodzaj wiązań chemicznych w tych 

materiałach występujących. 

Materiały nieorganiczne

●

 materiały kamienne (występują wiązania 

atomowe spolaryzowane i jonowe)

●

 metale (występują wiązania metaliczne)

Materiały organiczne

●

 drewno (wiązania atomowe)

●

 wyroby bitumiczne (wiązania atomowe)

●

 tworzywa sztuczne (wiązania atomowe)

Materiały kamienne 

 naturalne i sztuczne

●

profilowe (kostki, płyty itp.)

●

ziarniste (kruszywa) 

●

betony (zaprawy)

●

 niewypalane (betony, materiały 
wiążące) 

●

wypalane (ceramika budowlana, 
szkło budowlane, wełna 
mineralna, klinkier itp.)

Wyroby bitumiczne

Materiały bitumiczne to smoły będące 

produktami przeróbki węgla kamiennego i 

drewna oraz asfalty otrzymywane z ropy 

naftowej.

Budowlane tworzywa sztuczne

Głównymi składnikami budowlanych 

tworzyw sztucznych są 

polimery

,

 

modyfikatory 

oraz

 wypełniacze mineralne

. 

Polimery

Polimer to 

substancja wielkocząsteczkowa

,

 

zbudowana z szeregu identycznych 

elementów (monomerów), o masie 

cząsteczkowej powyżej 

10

4

 

atomowych 

jednostek masy.

Polimery ze względów użytkowych 

dzielimy na:

●

termoplasty (linowa budowa łańcucha, miękną 

wraz z podwyższeniem temperatury),

●

duroplasty (przestrzennie usieciowane, wraz z 

podwyższeniem temperatury nieodwracalnie 

twardnieją),

●

elastomery (częściowo usieciowane materiały 

kauczukopodobne),

Modyfikatory polimerów

Substancje dodawane do polimerów w celu 

zmodyfikowania ich pierwotnych właściwości 

np. środki antyelektrostatyczne, 

przeciwutleniacze, barwniki itp.

Budowlane tworzywa sztuczne

 Znajdują zastosowanie jako materiały 

wykładzinowe, hydro-, chemo-, termo- i 

dźwiękoszczelne oraz materiały wiążące 

(spoiwa) i elementy konstrukcyjne.

O właściwościach materiałów 

budowlanych decydują:

●

natura chemiczna pierwiastków z których są 
zbudowane,

●

rodzaj występujących wiązań chemicznych,

●

stan skupienia i struktury nadcząsteczkowe,

●

makrostruktura – tekstura,

●

zjawiska powierzchniowe na powierzchniach 
międzyfazowych i zewnętrznych układu.

Nawet niewielkie zmiany strukturalne 

w danych warunkach mogą 

decydować o istotnych cechach 

substancji lub materiału.

Tylko 18  na 10

4

 milionów  

cząsteczek wody ulega dysocjacji a 

decyduje to o stanie równowagi w 

procesach dysocjacji i hydrolizy w 

roztworach wodnych, a w 

konsekwencji decyduje o zjawisku 

korozji zbrojenia w żelbetonie.

Nawet 1 na 10 000 atomów 

umieszczony niewłaściwie w sieci 

krystalicznej może decydować o 

obniżonej wytrzymałości 

mechanicznej stali.

Ponad 70 % materiałów budowlanych to:

 

●

metale budowlane zawierające wiązania metaliczne,

●

tlenki niemetali (np. SiO

2

) o wiązaniach atomowych 

spolaryzowanych,

●

tlenki metali (np. CaO, Al

2

O

3

) o wiązaniach jonowo-

atomowych silnie spolaryzowanych,

●

sole słabych i mocnych kwasów (np. CaCO

3

, CuSO

4

) o 

wiązaniach jonowych lub jonowo-atomowych.

Rodzaj utworzonych wiązań 

chemicznych tak dalece różnicuje 

właściwości, że może stanowić 

podstawę podziału materiałów 

budowlanych. 

Wyróżnia się następujące rodzaje 

wiązań wewnątrzcząsteczkowych:

●

jonowe

●

atomowe

●

metaliczne

●

pośrednie (atomowo-jonowe)

Wiązania jonowe

 Tworzą się między atomami różnych 

pierwiastków metali i niemetali w wyniku 

przekazania  elektronu (np. NaCl).

Wiązania atomowe

 Powstają pomiędzy atomami pierwiastków 

niemetalicznych o zbliżonej tub takiej 

samej elektroujemności w wyniku 

utworzenia wspólnej pary elektronów.

Wiązania metaliczne

 Tworzą się zazwyczaj pomiędzy atomami 

tego samego pierwiastka – metalu – w 

wyniku oddziaływań bardzo dużej liczby 

swobodnych elektronów i dodatnich rdzeni 

atomowych.

Materiały o wiązaniach metalicznych:

●

dzięki obecności gazu elektronowego cechują się 
wysokim połyskiem, nieprzeświecalnością, 
dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym

●

dzięki łatwości przemieszczania rdzeni 
atomowych w gazie elektronowym cechują się 
plastycznością (kowalnością) i dużą 
wytrzymałością mechaniczną

Materiały o wiązaniach jonowych:

●

mają wysokie temperatury wrzenia i topnienia,

●

dobrze rozpuszczają się w wodzie

●

łatwo ulegają zniszczeniu pod obciążeniem 
mechanicznym („rozsypują się”)

Wraz ze wzrostem udziału 

wiązania atomowego:

●

na ogół wzrasta twardość materiałów,

●

rośnie temperatura topnienia materiałów,

●

maleje rozpuszczalność w wodzie,

●

obniża się reaktywność chemiczna

Właściwości układów jednorodnych

 Właściwości chemicznie jednorodnych 

substancji (pierwiastki, związki chemiczne) 

są zdefiniowane w danych warunkach 

przez rodzaj substancji.

Właściwości układów niejednorodnych

 Właściwości chemicznie układów niejednorodnych 

(rozproszonych) są wypadkową oddziaływań 

addytywnych, zależną od udziału poszczególnych 

składników, ich cech oraz efektów synergicznych 

wynikających ze wzajemnego oddziaływania 

składników.

Materiały niejednorodne

(np. kompozyty budowlane)

faza 

faza

rozproszona

rozpraszająca 

 

Kompozyty budowlane 

można podzielić w zależności od fazy 

rozproszonej na zawierające:

●

 wypełniacz włóknisty – laminaty (np. powłoki z 
laminatów epoksydowo szklanych stosowane jako 
wykładziny antykorozyjne na betonie),

●

wypełniacz ziarnisty – kompozyty betonopodobne (np. 
zaprawy i betony cementowe lub żywiczne),

●

wypełniacz mieszany (np. drutobeton) – zaprawy lub 
betony zbrojone ciętym włóknem stalowym

Każdy

 materiał budowlany 

(również 

metal i szkło) zawiera pewną ilość

 

porów

, różniąc się przy tym ich 

zawartością, wielkością i kształtem oraz 

wzajemnym ich połączeniem (

ciągła

 lub 

nieciągła faza porowata

).

Pory mogą być:

●

 przypadkowe (obecne w materiale na skutek 
jego przypadkowych wad lub wynikające z 
naturalnych właściwości),

●

celowo wprowadzone w procesie wytwarzania 
(np. materiały dźwięko- i cieplnoizolacyjne).

Obecność porów w materiale 

budowlanym:

●

 zmniejsza szczelność (wnikanie cieczy i gazów), 

●

wpływa na mrozoodporność (wzrasta w przypadku 
mikroporów  a obniża się w przypadku makroporów),

●

zmniejsza odporność chemiczną materiału,

●

zmniejsza gęstość,

●

zwiększa rozszerzalność cieplną,

●

obniża przewodnictwo cieplne,

●

pogarsza cechy mechaniczne.