INśYNIERIA MATERIAA
ÓW BUDOWLANYCH
rok akad. 2007/2008
ENCYKLOPEDIA PWN:
KOMPOZYT [łac.], tworzywo zło\
one z co najmniej 2
METODY MODYFIKACJI składników (osnowy i wzmocnienia) tak dobranych, by ka\
dy,
zachowując swoje właściwości, nadawał k. jako całości
MIKROSTRUKTURY
właściwości lepsze i/lub nowe (dodatkowe); jako osnowę stosuje
się \
ywice (m.in. poliestrowe, epoksydowe), metale, tworzywa
ceram., jako wzmocnienie  włókna (np. węglowe, szklane) lub
drobne cząstki np. tlenków; k. są stosowane jako materiały
KOMPOZYTY
konstrukcyjne (budownictwo, technika lotn. i astronautyka), do
produkcji części maszyn, sprzętu sport., implantów.
prof. zw. dr hab. in\
. Lech Czarnecki, dr in\
.. Andrzej Garbacz
kompozyt - materiał makroskopowo
monolityczny zbudowany z co najmniej MATERIAA
Y BUDOWLANE
30000 Kamień
dwóch faz o ró\
nych właściwościach lub składniki materiałów budowlanych
oddzielonych wyraz
ną granicą
3500
międzyfazową
układy jednorodne układy niejednorodne
Miedz

3000
(jednofazowe) (wielofazowe)
Brąz
kompozyt połączenie wielu faz w celu
np. szkliwa, kryształy
2500 np. koloidy, kompozyty
otrzymania lepszych właściwości lub
właściwości dodatkowych w stosunku do
1200
śelazo właściwości poszczególnych faz wziętych
faza - jednolita część układu oddzielona od
osobno lub zmieszanych tylko razem
pozostałych części granicą międzyfazową i
XXIw. Kompozyty
ró\
niąca się od nich właściwościami fizycznymi i
zaleta kompozytów - mo\
liwość
chemicznymi
przewidywania i projektowania po\
ądanych
C-PC
właściwości materiału, a tak\
e uzyskiwać
właściwości trudne do uzyskania przy
stosowaniu  klasycznych materiałów, np. stal beton układ wielofazowy kompozyt
kształtowanie właściwości kompozytów: KOMPOZYTY BUDOWLANE
(podział zale\
nie od rodzaju fazy rozproszonej)
X Y
MB
" kompozyt I rodzaju: faza rozproszona
" z wypełniaczem ziarnistym
rozsegregowana, np. PVC
" kompozyt II rodzaju: faza rozproszona
właściwości addytywne właściwości synergiczne
" z wypełniaczem włóknistym
zagregowana, pory zamknięte, np. PC
A A
X - YA X - Y " z wypełniaczem mieszanym " kompozyt III rodzaju: faza rozproszona
Y
Z
X X
zagregowana, pory otwarte, np. betony
X - YB Y - Z
cementowe
B B
np. moduł Younga
1
przed Chr.
BZ
PC
III tys. Mezopotamia: modyfikacja
1800
p.Chr. bitumów gliną, smołą, trzciną
Cement portlandzki
I tys. Indie: modyfikacja wapna
Pierwsze próby modyfikacji:
p.Chr. mączką roślin strączkowych
spoiwo
1900 CaCl2, gips
III w. Chiny: modyfikacja wapna
1910 Pierwsze preparaty handlowe
p.Chr. naturalnymi polimerami
1920 Pierwsze kompozyty polimerowo-
II w. Egipt: krew zwierzęca,
cementowe (modyfikowane lateksem)
p.Chr. mleko, jaja
1930 Domieszki polimerowe -
lignosulfoniany
I w. Rzym: oleje roślinne, wino
1940
p.Chr.
Domieszki napowietrzające
kruszywo
1950
1200 Europa: słód jęczmienny
Pierwsze domieszki upłynniające
+ pory otwarte + pory zamknięte
1960 Kompozyty epoksydowo-
1700 Wosk pszczeli
i akrylowo-cementowe
1970 Beton towarowy
Superplastyfikatory
L. Cresson,
1980
British Patent 191474 (1923):
Powszechne stosowanie domieszek
Latex-Hydraulic Cement-System
Stały rozwój PCC
KONCEPCJA MATERIAA
OWA BETONÓW POLIMEROWYCH
MATRYCA INKLUZJE
-spoiwo- - kruszywo -
Cement
Monomery, oligomery, Kruszywo
portlandzki lateks
prepolimery, polimery
butadienowo-
pre-
styrenowy,
poliolefiny, estry
mix
poliakrylowe
Mieszana Organiczna
amorficzne
PCC
organiczno-nieorganiczna
\
ywice
chemoutwardzalne:
post-
Polimery
Polimery & epoksydowe,
winyloestrowe,
cement portlandzki
mix
akrylowe
amorficzne:
\
ywice
usieciowane
PIC
chemoutwardzalne
Domieszki Dodatki Bezcementowe BETON
polimerów polimerów
\
ywice fenolowo-
amorficzne:
formaldehydowe,
Betony polimerowo- Betony Betony
pseudo-
epoksydowe,
PC
cementowe impregnowane \
ywiczne krystaliczne
poliestrowe,
polimerami
akrylowe
Mostkowanie mikrorys
Pielęgnacja i jej skutki
matrycy cementowej przez
polimer
Betony \
ywiczne Betony polimerowo-
cementowe
temperatura > 15�
�C,
�
�
zalecana pielęgnacja:
sprawność u\
ytkowa Brak mostkowania - ziarna
cementu otoczone błoną
po 3 dniach
2-5 dni x RH <" 99%
<"
<"
<"
polimeru
23-26 dni x RH <" 60%
<"
<"
<"
100
PC
temperatura <" 20-22�
<" �
<" �C
<" �
80
60 sprawność u\
ytkowa po
PCC
28 dniach
40
20
0 5 10 15 20 25 30
czas, dni
2
%
,
8
2
f
/
c
f
Właściwości techniczne
Lokalizacja betonów polimerowych na skali wytrzymałości
Właściwość Zaprawa \
ywiczna Zaprawa polimerowo- Beton zwykły
ale ft (ff), MPa Trwałość cementowa
(chemoodporność)
Wytrzymałość na ściskanie, 50 - 100 30 - 60 20 - 50
PIC
MPa
25 (50) doskonała
Wytrzymałość na
5 - 25 2 - 10 1 - 5
rozciąganie, MPa
PC
Moduł sprę\
ystości przy
10 - 20 15 - 25 20 - 30
15 (30) dobra
ściskaniu, GPa
120
Współczynnik pełzania
1 - 3 1,5 - 5 1 - 4
10 (20)
PCC
lepsza ni\
BZ
Współczynnik
25-30 x 10-6 10-20 x 10-6 10 x 10-6
rozszerzalności cieplnej, K-1
Nasiąkliwość wodą, % 0,1 - 0,2 0,1 - 0,5 5 - 12
60
ale ąt , pełzanie
ą
ą
ą
Maksymalna temperatura < 80 < 200 < 300
u\
ytkowania, �C
�
�
�
Naprawa i ochrona Posadzki Marmury \
ywiczne
Zastosowania Prefabrykaty
Zastosowania
konstrukcji \
elbetowych przemysłowe
Podstawowe zalety
betonów
Podstawowe zalety
polimerowych:
betonów
polimerowych:
bardzo dobra
+ +
przyczepność
bardzo dobra
przyczepność
szczelność
+ +
szczelność
+
+
mrozoodporność
+
mrozoodporność
+
(estetyka)
krótki czas do osiągnięcia
+ +
sprawności u\
ytkowej
krótki czas do osiągnięcia
+
sprawności u\
ytkowej
3
HPC
u\
yteczności, VHPC
Beton
Beton wysokiej
Beton bardzo
zwykły
u\
yteczności,
wysokiej