2010-11-27
MATERIAAY BUDOWLANE
Wykład 1
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 1
PLAN PRZEDMIOTU
Semestr 1: Wykład - 15 h Ćwiczenia lab. - 15 h
WARUNKI ZALICZENIA PRZEDMIOTU
1. uczestnictwo w zajęciach
2. zaliczenie kolokwium pisemnego
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 2
1
2010-11-27
ZAMIERZONE EFEKTY KSZTAACENIA
Znajomość
Znajomość istoty i właściwości podstawowych grup materiałów
służących do produkcji głównych grup wyrobów budowlanych.
Znajomość
Znajomość podstawowych właściwości materiałów i wyrobów oraz
metod ich wyznaczania.
Znajomość
Znajomość podstawowych asortymentów wyrobów budowlanych i
ich charakterystyk oraz kierunków zastosowań.
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 3
ZALECANA LITERATURA
1. Praca zbiorowa pod redakcją B. Stefańczyka: Budownictwo ogólne. Tom I:
Materiały i wyroby budowlane, Arkady, Warszawa 2005 lub wyd.2 z roku
2007
2. Praca zbiorowa pod redakcją J. Śliwińskiego: Materiały budowlane.
Ćwiczenia laboratoryjne, wyd. III, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej,
Kraków 2001
3. Praca zbiorowa pod redakcją J. Małolepszego: Materiały budowlane.
Podstawy technologii i metody badań, wyd. II, Uczelniane Wydawnictwa
Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2008
4. Furtak K., Śliwiński J.: Materiały budowlane w mostownictwie,
Wydawnictwa Komunikacji i Aączności, Warszawa 2004
5. Artykuły w czasopismach: Materiały budowlane, Przegląd budowlany,
Inżynieria i budownictwo, Cement-Wapno-Beton, Murator itp.
2010-11-27 Materiału budowlane ćwiczenia audytoryjne 4
2
2010-11-27
Rozróżnienie pojęć: materiał i wyrób budowlany
W języku potocznym pod pojęciem materiały budowlane rozumie się
np. cegły, pustaki, płyty styropianowe, papy itp. W istocie są to wyroby
budowlane.
materiał to substancja (jedno lub wieloskładnikową), z której wykonuje
się różne wyroby, na przykład:
- cegły, pustaki, dachówki czerwona ceramika budowlana,
- wyroby termoizolacyjne tworzywa sztuczne, materiały mineralne,
- wyroby izolacji przeciwwodnej bitumy, tworzywa sztuczne,
- wyroby z drewna i drewnopochodne - drewno
PODZIAA MATERIAAÓW BUDOWLANYCH
ZE WZGLDU NA POCHODZENIE I STOSOWANE SUROWCE
ZE WZGLDU NA POCHODZENIE I STOSOWANE SUROWCE
materiały naturalne: kamień, drewno, trzcina, słoma itp.
materiały z przeróbki surowców naturalnych: ceramika, szkło, beton,
spoiwa, lepiszcza bitumiczne, wyroby drewnopochodne itp.
materiały syntetyczne pochodzące z syntezy chemicznej związków
organicznych, określane jako tworzywa sztuczne,
materiały z odpadów przemysłowych: kruszywa żużlowe, popioły, gips z
odsiarczania spalin, cementy żużlowe i popiołowe.
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 6
3
2010-11-27
PODZIAA MATERIAAÓW BUDOWLANYCH
ZE WZGLDU NA CHARAKTER PRACY W OBIEKCIE BUDOWLANYM
ZE WZGLDU NA CHARAKTER PRACY W OBIEKCIE BUDOWLANYM
materiały konstrukcyjne (nośne) przenoszące obciążenia
mechaniczne beton, żelbet, kształtowniki metalowe, stal zbrojeniowa,
ceramiczne elementy murowe, elementy kamienne, drewno, itp.
materiały niekonstrukcyjne (nie nośne), a więc takie które nie
przenoszą obciążeń mechanicznych, za wyjątkiem ciężaru własnego.
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 7
PODZIAA MATERIAAÓW BUDOWLANYCH
ZE WZGLDU NA FUNKCJE PEANIONE W OBIEKCIE BUDOWLANYM (BUDYNKU)
ZE WZGLDU NA FUNKCJE PEANIONE W OBIEKCIE BUDOWLANYM (BUDYNKU)
materiały ścienne,
materiały stropowe,
materiały do pokryć dachowych,
materiały izolacyjne termoizolacyjne, hydroizolacyjne, ognioochronne ,
dzwiękochłonne,
materiały wykończeniowe,
materiały instalacyjne,
materiały do ochronny przed korozją.
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 8
4
2010-11-27
PODZIAA MATERIAAÓW BUDOWLANYCH
ZE WZGLDU NA POSTAĆ WYSTPOWANIA GOTOWOŚĆ DO ZASTOSOWANIA
ZE WZGLDU NA POSTAĆ WYSTPOWANIA GOTOWOŚĆ DO ZASTOSOWANIA
materiały gotowe do zastosowania (wyroby budowlane),
materiały wymagające przetworzenia beton, zaprawa itp.
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 9
KLASYFIKACJA WAAŚCIWOŚCI MATERIAAÓW BUDOWLANYCH
Fizyczne
Mechaniczne
Chemiczne
Technologiczne
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 10
5
2010-11-27
Porowatość materiału budowlanego
Typ szkieletu:
- mineralny
- organiczny
Szkielet
Pory otwarte
Pory zamkinęte
Porowatość efektywna
Wpływ porowatości na wytrzymałość na ściskanie, fc(P)
fC
n
H" 840 MPa
fC = fCo(1- P)
fC0
Gdzie:
fC0 hipotetyczna wytrzymałość na
ściskanie dla mat. o P = 0%, MPa
fC rzeczywista wytrzymałość na
ściskanie materiału , MPa
P porowatość materiału
zakres badań
P
Materiały o szkielecie mineralnym
n=6
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 12
6
2010-11-27
Wpływ charakterystyki porów na właściwości fizyczne
Przesiąkliwość
Przesiąkliwość mała lub jej brak,
Podciąganie kapilarne
Podciąganie kapilarne słabe lub brak,
pory zamknięte
pory zamknięte
Przesiąkliwość
Przesiąkliwość duża,
Podciąganie kapilarne
Podciąganie kapilarne słabe,
duże pory otwarte
duże pory otwarte
Przesiąkliwość
Przesiąkliwość mała,
Podciąganie kapilarne
Podciąganie kapilarne mocne,
drobne pory otwarte
drobne pory otwarte
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 13
Porowatość materiałów budowlanych
Ceramika porowata Drewno Styropian
7
2010-11-27
Porowatość
KLASYFIKACJA PORÓW ZE WZGLDU NA ICH WIELKOŚĆ (ŚREDNIC)WG. IUPAC
KLASYFIKACJA PORÓW ZE WZGLDU NA ICH WIELKOŚĆ (ŚREDNIC)WG. IUPAC
INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY - MIDZYNARODOWA UNIA CHEMII CZYSTEJ I STOSOWANEJ
mikropory d < 2 nm (210-9 m),
mezopory 2 nm < d < 50 nm
makropory d > 50 nm
1 m = 103 mm = 106 źm = 109 nm
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 15
PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE - porowatość
METODY OZNACZANIA POROWATOŚCI
METODY OZNACZANIA POROWATOŚCI
znając gęstość i gęstość objętościową możemy obliczyć porowatość
całkowitą, brak informacji o charakterystyce porowatości, + nasiąkliwość
mikroskopia optyczna pozwala na obserwacje rozmiaru porów oraz ich
geometrii,
mikroskopia elektronowa,
porozymetria rtęciowa, oznaczenie rozkładu porów,
adsorpcja gazowa, oznaczenie rozkładu porów.
elektr. mikroskopia optyczna
porozymetr rtęciowy
sorpcja
10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 promień porów [m]
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 16
8
2010-11-27
1
5
2 1
3
4
4
4
4
6
Klasyfikacja porów według stopnia ich drożności:
1- zamknięte, 2- przelotowe, 3- pseudoślepe, 4- ślepe, 5 - korek cieczy
lub gazu, 6 - materiał szkieletu
yródło: Kledyński Z.: Badania wodoszczelności betonu w świetle teorii nasycania ciał kapilarno-porowatych,
Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, z. 12, Warszawa 1992.
PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE porowatość, metoda porozymetrii rtęciowej
Gdzie:
równanie Washburna
r promień porów [nm]
2ł cos 7500
p ciśnienie bezwzględne [kg/cm2]
r = - r =
ł napięcie powierzchniowe rtęci
p p
kąt zwilżania rtęci
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 18
9
2010-11-27
PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE
GSTOŚĆ masa jednostki objętości materiału, bez uwzględnienia porów wewnątrz
GSTOŚĆ
materiału
gdzie:
m
m masa materiału w stanie suchym
= [kg/m3]
V objętość materiału bez porów (tylko szkielet)
V
GSTOŚĆ OBJTOŚCIOWA masa jednostki objętości materiału wraz z zawartymi w niej
GSTOŚĆ OBJTOŚCIOWA
porami
gdzie:
m
m masa materiału w stanie suchym
0 = [kg/m3]
V0 objętość materiału z porami
V0
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 19
PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE
POROWATOŚĆ objętościowy udział porów w całej objętości materiału
POROWATOŚĆ
- 0 0 gdzie:
gęstość, kg/m3
P = = 1-
0 gęstość objętościowa, kg/m3
P porowatość, %
P = 1- S
P + S = 1
SZCZELNOŚĆ objętościowy udział szkieletu w całej objętości materiału
SZCZELNOŚĆ
gdzie:
0
gęstość, kg/m3
S =
0 gęstość objętościowa, kg/m3
S szczelność, %
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 20
10
2010-11-27
PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE
Gęstość Gęstość objętościowa
o
Materiał
[kg/m3] [kg/m3]
Beton zwykły 2800 20002200
Cement 30503150 11001200
Ceramika czerwona 2700 18001950
Drewno 1550 450950
Piasek 2720 15501650
Szkło 2650 2650
Stal budowlana 7850 7850
Styropian 1100 1540
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 21
PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE
GSTOŚĆ NASYPOWA masa jednostki objętości materiału sypkiego
GSTOŚĆ NASYPOWA
gdzie:
ms
nl,z gęstość nasypowa w stanie luznym bądz zagęszczonym
l,z = [g/ cm3]
n
ms masa materiału sypkiego w stanie suchym,
vl,z
n
vnl objętość materiału sypkiego w stanie luznym,
vnz objętość materiału sypkiego w stanie zagęszczonym,
JAMISTOŚĆ objętościowy udział jam (przestrzeni pomiędzy ziarnami) w całej objętości
JAMISTOŚĆ
materiału sypkiego
0 - l,z l,z gdzie:
n n
jl,z jamistość w stanie luznym bądz zagęszczonym, %
jl,z = = 1-
0 0
nl,z gęstość nasypowa w stanie luznym
bądz zagęszczonym, g/cm3
0 gęstość objętościowa, g/cm3
z
l d" n jl e" jz
n
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 22
11
2010-11-27
Porowatość materiału budowlanego
Szkielet
Pory otwarte
Pory zamkinęte
Porowatość efektywna
PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE
WILGOTNOŚĆ zawartość wody (wilgoci) w materiale (w danej chwili)
WILGOTNOŚĆ
gdzie:
mw -ms
W wilgotność, %
W =
ms masa materiału w stanie suchym, kg
ms
mw masa materiału w stanie wilgotnym, kg
NASIKLIWOŚĆ MASOWA iloraz masy wchłoniętej wody do masy materiału suchego
NASIKLIWOŚĆ MASOWA
gdzie:
mn - ms
nw nasiąkliwość, %
nw =
ms masa materiału w stanie suchym, kg
ms
mn masa materiału w stanie nasyconym, kg
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 24
12
2010-11-27
PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE
NASIKLIWOŚĆ OBJTOŚCIOWA iloraz masy wchłoniętej wody do objętości materiału
NASIKLIWOŚĆ OBJTOŚCIOWA
suchego
gdzie:
mn - ms
n0 =
n0 nasiąkliwość objętościowa, %
Vo
ms masa materiału w stanie suchym, kg
mn masa materiału w stanie nasyconym, kg
Ó!
0 gęstość objętościowa, kg/m3
Vo - objętość materiału suchego, m3
n0 = nw " 0
NASIKLIWOŚĆ POWIERZCHNIOWA ilość wody wchłanianej przez jednostkę powierzchni
NASIKLIWOŚĆ POWIERZCHNIOWA
materiału
gdzie:
vw
n0 nasiąkliwość powierzchniowa, m3/m2s
np =
vw objętość wchłoniętej wody, m3
F " t
t czas wchłaniania wody, s
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 25
PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE
CIEPAO WAAŚCIWE ilość ciepła jak jest potrzebna do ogrzania materiału o masie 1 kg o 1 K
CIEPAO WAAŚCIWE
Ilość ciepła jest wprost proporcjonalna do jego
Q = m "C" "T
masy, ciepła właściwego i różnicy temperatur
gdzie:
C ciepło właściwe, J/kgK
Q
Q ilość ciepła potrzebna do ogrzania materiału o "T, J
C =
m " "T m masa materiału, kg
"T różnica temperatur, K
POJEMNOŚĆ CIEPLNA ilość ciepła jak jest potrzebna do ogrzania 1 m3 materiału o 1 K
POJEMNOŚĆ CIEPLNA
Vc = C"0
gdzie:
Vc pojemność cieplna, J/m3K
C ciepło właściwe, J/kgK
0 gęstość objętościowa, kg/m3
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 26
13
2010-11-27
PODSTAWOWE CECHY FIZYCZNE
PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA ilość ciepła jaka przepływa przez warstwę materiału o
PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA
powierzchni 1 m2 i grubości 1 m, w jednostce czasu, przy różnicy temperatur po obydwu
stronach warstwy równej 1 K
gdzie:
współczynnik przewodności cieplnej, W/mK
Q " d Q ilość ciepła przechodzące przez materiał, kcal
=
F powierzchnia na które ma miejsce przepływ, m2
F " "T " t
"T różnica temperatur, K
t czas trwania przepływu ciepła, h
Inne ciepło właściwe, pojemność cieplna,
przewodność cieplna, rozszerzalność cieplna,
odporność ogniowa, itp
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 27
PODSTAWOWE WAAŚCIWOŚCI MECHANICZNE
WYTRZYMAAOŚĆ NA ŚCISKANIE
WYTRZYMAAOŚĆ NA ROZCIGANIE
WYTRZYMAAOŚĆ NA ZGINANIE, ŚCINANIE, SKRCANIE & .
MODUA SPRŻYSTOŚCI
MODUA SPRŻYSTOŚCI
ŚCIERALNOŚĆ
ŚCIERALNOŚĆ
ODPORNOŚĆ NA UDERZENIA (UDARNOŚĆ)
ODPORNOŚĆ NA UDERZENIA (UDARNOŚĆ)
KRUCHOŚĆ
KRUCHOŚĆ
ITP..
ITP..
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 28
14
2010-11-27
PODSTAWOWE WAAŚCIWOŚCI MECHANICZNE
WYTRZYMAAOŚĆ NA ŚCISKANIE maksymalne naprężenie ściskające (c) jakie zdolna jest
WYTRZYMAAOŚĆ NA ŚCISKANIE
przenieść próbka badanego materiału podczas próby ściskania
gdzie:
fc wytrzymałość na ściskanie, MPa
Fc max
Fc max maksymalna siła niszcząca, N
c max = fc =
S powierzchnia przekroju próbki, mm2
S
Fc
N kN
MPa = = 10 "
S = a b
mm2 cm2
[m2, mm2]
Fc
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 29
PODSTAWOWE WAAŚCIWOŚCI MECHANICZNE
WYTRZYMAAOŚĆ NA ROZCIGANIE maksymalne naprężenie (t) rozciągające jakie
WYTRZYMAAOŚĆ NA ROZCIGANIE
wytrzymuje próbka badanego materiału podczas próby rozciągania
Ft max
Ft
t max = ft =
S
gdzie:
S = a b
ft wytrzymałość na rozciąganie, MPa
Ft max maksymalna siła niszcząca, N
[m2, mm2]
S powierzchnia przekroju próbki, mm2
Ft
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 30
15
2010-11-27
PODSTAWOWE WAAŚCIWOŚCI MECHANICZNE
Wytrzymałość na Wytrzymałość na
ściskanie rozciąganie
Materiał
fc [MPa] ft [MPa]
Beton zwykły 860 0,85
Granit 118236 4,47,8
Ceramika czerwona 525 0,22
Drewno (wzdłuż włókien) 4060 78150
Szkło 340980 9,877,5
Stal budowlana 294440 294490
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 31
PODSTAWOWE WAAŚCIWOŚCI MECHANICZNE
MODUA SPRŻYSTOŚCI zależność pomiędzy naprężeniem i odkształceniem
MODUA SPRŻYSTOŚCI
Odkształcenia sprężyste
Odkształcenia sprężyste
E =
po usunięciu siły zewnętrznej
materiał wraca do postaci
początkowej
gdzie:
ą
E moduł sprężystości, MPa
[%,0 ]
naprężenie, MPa
odkształcenie
"l skrócenie lub wydłużenie, m
Odkształcenia plastyczne
Odkształcenia plastyczne
l0 długość początkowa, m po usunięciu siły zewnętrznej
materiał nie wraca do postaci
początkowej, odkształcenia
"l
trwałe
=
l0
[%,0 ]
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 32
16
[MPa]
[MPa]
2010-11-27
PODSTAWOWE WAAŚCIWOŚCI MECHANICZNE
WYTRZYMAAOŚĆ NA ZGINANIE maksymalne naprężenie jakie wytrzymuje próbka
WYTRZYMAAOŚĆ NA ZGINANIE
badanego materiału podczas zginania
gdzie:
Mmax
ff wytrzymałość na zginanie, MPa
f max = ff =
M maksymalna moment zginający, Nm
max
W
W wskaznik wytrzymałości przekroju, m3
Dla przekrojów prostokątnych
b "h2
W =
6
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 33
PODSTAWOWE CECHY MECHANICZNE
WYTRZYMAAOŚĆ NA ZGINANIE możliwe schematy badania
WYTRZYMAAOŚĆ NA ZGINANIE
P
P/2
P/2
P/2 P/2 P/2 P/2
L/3
L/3 L/3
L/2 L/2
L L
P "L P "L
Mmax = Mmax =
4 6
2010-11-27 Materiału budowlane wykład 34
17
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
MAT BUD WYKŁAD 5 spoiwaMAT BUD WYKŁAD 4 ocena zgodnościMAT BUD WYKŁAD 2MAT BUD WYKŁAD 3?ramikaMAT BUD WYKŁAD 4 termoizolacjeMAT BUD WYKŁAD 4 drewnoMAT BUD 6Mat Bud wykMAT BUD 2odpwięcej podobnych podstron