1/I. Klasyfikacja materiałów budowlanych

• Klasyfikacja ze względu na rodzaj:

• ceramika

• spoiwa

• betony

• drewno

• metale

• szkło

• tworzywa sztuczne i inne

● Klasyfikacja ze względu na podstawowe właściwości techniczne materiałów:

- materiały konstrukcyjne

• materiały niekonstrukcyjne

• materiały izolacyjne (cieplne, przeciwwilgociowe itp.)

● Klasyfikacja ze względu na pochodzenie:

• naturalne (rodzime) np. drewno, kamień, żwir

• sztuczne:

-produkowane w fabrykach np. ceramika, spoiwa

-wykonywane na placu budowy np. betony, wyroby z betonu

● Klasyfikacja ze względu na charakter chemiczny:

- organiczne- np. drewno, trzcina, substancje bitumiczne, sklejka

• nieorganiczne(albo mineralne)- np., kamień, metale, szkło

• mieszane- w skład wchodzą materiały poprzednich dwóch grup.

2/I Własności materiałów budowlanych.

Właściwości: fizyczne, mechaniczne, chemiczne

Cechy fizyczne

● gęstość- stosunek masy próbki do jej objętości absolutnej (bez porów).

● gęstość pozorna- stosunek masy próbki do jej objętości łącznie z porami.

● gęstość nasypowa- dotyczy materiałów ziarnistych(kruszyw)- jest to stosunek masy próbki do jej objętości

wraz z porami oraz z przestrzeniami międzyziarnowymi.

● szczelność- określa jaka część całej objętości materiału przypada w procencie na samą masę materiału.

● porowatość- określa jaka część całej objętości w procencie przypada na pory.

● wilgotność- jest to stan zawilgocenia materiału w chwili badania- jest to stosunek masy wody zawartej w

próbce do masy materiału suchego.

● zawilgocenie sorpcyjne- zdolność do zawilgocenia materiału spowodowana wchłanianiem przez ten

materiał pary wodnej z powietrza. (w określonej temp. i wilgotności powietrza).

● higroskopijność - zawilgocenie spowodowane pochłonięciem przez materiał z powietrza określonej

ilości pary wodnej w warunkach określonej temp powietrza i wilgotności wzg.=97±3%

● nasiąkliwość- zdolność wchłaniania przez materiał wody przy ciśnieniu atmosferycznym.

Rozróżniamy trzy rodzaje nasiąkliwości: masowa, objętościowa i względna.

● stopień nasycenia- stosunek nasiąkliwości objętościowej do nasiąkliwości maksymalnej.

• przesiąkliwość-zdolność do przepuszczania wody, która przenikając przez materiał znajduje się pod

określonym ciśnieniem.

• kapilarne podciąganie wody- zdolność wznoszenia się wody w kapilarach materiału w wyniku działania

sił kapilarnych.

• współczynnik rozmiękania- „k”- charakteryzuje przydatność materiału do stosowania go w warunkach

zwiększonego zawilgocenia.

• paroprzepuszczalność- zdolność materiału do przepuszczania pary wodnej.

• infiltracja- zdolność materiału do przepuszczania powietrza.

• mrozoodporność- określa odporność materiału na niszczące działanie zamarzającej w porach materiału

wody.

• przewodnictwo cieplne- zdolność materiału do przewodzenia ciepła od jednej powierzchni do drugiej.

• pojemność cieplna- zdolność materiału do pochłaniania i kumulowania ciepła w czasie ogrzewania.

• ciepło właściwe- ilość ciepła w [J] potrzebna do ogrzania 1 kg mat. o 1⁰.

• rozszerzalność cieplna- cecha polegająca na zmianie wymiarów pod wpływem zmian temperatury.

Cechy mechaniczne

• wytrzymałość na ściskanie- największe naprężenie jakie wytrzymuje próbka materiału podczas zgniatania.

• wytrzymałość na rozciąganie- największe naprężenie jakie wytrzymuje próbka materiału podczas

rozciągania.

• wytrzymałość na rozciąganie przy zginaniu- naprężenie określone stosunkiem momentu zginającego(M)

do wskaźnika wytrzymałości przekroju (W).

• wytrzymałość na ścinanie- określa stosunek siły ścinającej próbkę do jej przekroju.

• twardość- odporność materiału na odkształcenia wywołane działaniem skupionego nacisku.

• ścieralność- jest to podatność na ścieranie.

• kruchość- polega na niszczeniu materiału pod działaniem sił zewnętrznych bez wystąpienia odkształceń

plastycznych.

Cechy chemiczne

• odporność na korozję- odporność na proces niszczenia materiału i jego pierwotnych właściwości.

Najwyższą odporność na środowisko agresywne wykazują: wyroby ceramiki spie-

czonej, tworzywa sztuczne, materiały bitumiczne.

• odporność na starzenie- odporność na utratę pierwotnych właściwości materiału. Starzenie związane jest

z pojawieniem się samorzutnych zmian strukturalnych w materiale. Im wolniej

te zmiany zachodzą , tym bardziej odporny jest materiał.

• odporność ogniowa w czasie pożaru- wpływają na nią takie cechy materiału jak: palność, zapalność,

izolacyjność pożarowa, szczelność, powierzchniowe rozprzestrze

nianie się ognia, toksyczność.

Zastosowanie materiałów budowlanych

• kamień- budownictwo ogólne: fundamenty, ściany zewnętrzne, posadzki, schody, licowanie ścian, parapety

budownictwo mostowe: ciosy łożyskowe, sklepienia mostów, jazy, reg. rzek

kolejnictwo- tłuczeń, żwir na podtorza

drogownictwo- kostka, tłuczeń, krawężniki, słupki

• wyroby ceramiczne- cegła: zwykła, dziurawka, kratówka, pustaki, cegły kanalizacyjne, kominówki,

dachówki, rurki drenarskie, kafle piecowe, sanitarne wyroby fajansowe i inne.

• szkło- szkło płaskie kolorowe, szyby zespolone, mozaika szklana, cegły szklane, pustaki szklane,

kształtki, włókna szklane i inne.

• spoiwa- wapienne, gipsowe, anhydrytowe, krzemianowe, cementowe do wykonania zapraw murarskich,

tynkarskich, do wykonania murów piwnicznych, fundamentów itd.

• drewno- tarcica, tarcica podłogowa, deszczułki posadzkowe, płyty mozaikowe, sklejki, płyty np.wiórowe.

• stal- jako zbrojenie betonu (w postaci prętów, drutu, splotów, lin)

blachy, pręty, kształtowniki, konstrukcje, siatki, gwoździe.

• tworzywa sztuczne- wyroby podłogowe: płytki, wykładziny, posadzki, podłogi.

materiały okładzinowe np. tkaniny, tapety, płyty z PCV, płyty, rury, kształtki, okna,

drzwi.

• beton- pustaki ścienne i inne, elementy stropowe, płyty dachowe, nadproża, podokienniki, posadzkowe

płytki lastryko, płyty chodnikowe, krawężniki i inne.

3/I. Czynniki determinujące trwałość budowli i metody ochrony budowli przed korozją.

Trwałość budowli

• Materiały budowlane narażone są na działanie: -czynników niszczących ich strukturę

-czynników niszczących typowych dla określonego

środowiska.

Materiały poddane działaniu tych czynników ulegają uszkodzeniu aż do zupełnej degradacji.

• Niszczenie materiałów może mieć charakter: - erozyjny

- fizyko-chemiczny

Wynika to z działania na materiał budowlany: - czynników klimatycznych

- emitowanych do atmosfery różnych substancji

chemicznych

● Użytkowane w wodzie lub gruncie materiały ulegają niszczeniu wskutek:

• oddziaływania kwasów organicznych

• substancji humusowych

• bakterii aerobowych

● Materiały wykonane na bazie spoiw mineralnych wrażliwe są na: substancje kwaśne i związki siarki.

● Stopień zniszczenia materiału zależy od jego: - jakości

- specjalnego zabezpieczenia przed zniszczeniem.

Metody ochrony przed korozją

Korozja: -atmosferyczna

-mechaniczna

-chemiczna

-biologiczna

Zabezpieczenie materiałów kamiennych:- zmniejszenie porowatości

- zmniejszenie nasiąkliwości

-nadanie powierzchni kamienia własności hydrofobowych

Środki ochronne: mydła glinowe, cynkowe, woski, żywice itd.

Zabezpieczenie materiałów ceramicznych: jak najmniej błędów produkcji czyli:

- wysoka jakość masy ceramicznej

- bezbłędne formowanie

- jednorodność

-unikanie spękań

- jak najmniej deformacji

Należy również unikać - błędów wypalania, suszenia, nadmiernej nasiąkliwości, uszkodzenia materiału.

Zabezpieczenie materiałów drewnianych: Trwałość drewna zależy od warunków eksploatacji.

Aby zabezpieczyć drewno należy: -przestrzegać wskazań ogólnych(chronić drewno przed zamakaniem)

- stosować izolacje przeciwwilgociowe

- konserwacja przeciwgnilna (impregnacja, odgrzybianie)

- zabezpieczenie drewna przed ogniem i wysoką temperaturą.

Zabezpieczenie materiałów betonowych: - zwiększenie szczelności betonu

- odpowiednie jego zaprojektowanie

- wykonanie i pokrycie powłokami

- uodpornienie powierzchniowe

- wykładziny chemoodporne

Zabezpieczenie tworzyw sztucznych- z uwagi na różną wrażliwość tworzyw na substancje chemiczne należy przed dobraniem do określonego celu materiału chemoodpornego ustalić jego własności i przydatność.

Zabezpieczenie materiałów metalowych- powłoki ochronne(metalowe, niemetalowe, organiczne, powłoki z

tworzyw sztucznych)

- inhibitory

- ochrona elektrochemiczna

- racjonalna konstrukcja

4/I. Cechy fizyczne i wytrzymałościowe betonów konstrukcyjnych

Beton otrzymuje się w wyniku mieszania trzech składników: wody, cementu i kruszywa. Właściwości

betonu zależą od proporcji poszczególnych składników, rodzaju cementu, kruszywa oraz technologii produkcji i sposobu pielęgnacji.

Cechy fizyczne:

1. gęstość pozorna betonu „ρ” jest to stosunek masy zagęszczonej mieszanki do jej objętości. Gęstość decyduje o zastosowaniu betonu w budownictwie. Wraz z obniżeniem gęstości maleje wytrzymałość ale beton zyskuje na właściwościach izolacyjnych:

-betony lekkie- ρ<2000 [kg/m³] stosuje się do wykonywania ścian osłonowych oraz jako materiał ocieplający (gazobeton, pianobeton). Niską gęstość uzyskuje się dzięki kruszywom lekkim: keramzyt, glinoporyt.

-betony zwykłe- ρ=2000÷2600 [kg/m³]-podstawowy materiał konstrukcyjny.

-betony ciężkie- ρ>2600[kg/m³]

2. porowatość - cecha betonu wpływająca w znaczący sposób na szczelność, wytrzymałość, trwałość, odporność na korozję, p= p_o+ p_z , porowatość =ilość porów zamkniętych+ ilość porów otwartych .Dąży się do obniżenia ilości porów oraz wyeliminowania porów otwartych (obniżenie w/c, mechaniczne zagęszczanie, dodatki napowietrzające)

3. nasiąkliwość- ilość masy wody, którą zdolny jest wchłonąć beton w stosunku do jego masy w stanie suchym. Nasiąkliwość jest cechą betonu uzależnioną od jego porowatości (kształtu i wymiaru porów).Nasiąkliwość ogranicza się poprzez stosowanie nienasiąkliwego kruszywa, dodatków uszczelniających itd.

4. wodoszczelność- jest to cecha określająca odporność betonu na przeciskanie się wody pod ciśnieniem (kruszywo o niskiej nasiąkliwości, uziarnienie o wysokiej szczelności stosu okruchowego, przyczepność ziarn kruszywa do zaczynu, cement o małym skurczu i niskim stopniu hydratacji →ograniczenie mikrodefektów, odpowiednia pielęgnacja).

5. skurcz- jest to zjawisko wywołane wewnętrznymi zmianami fizyko-chemicznymi w betonie, polegające na równomiernym we wszystkich kierunkach zmniejszeniu objętości betonu niezależnie od działających naprężeń. Przyczyną powstawania skurczu jest wyparowywanie wody z próbki do otoczenia. Skurcz zależy od: jakości i ilości cementu, W/C , rodzaju środowiska, wymiarów elementu. Skurcz betonu wynosi ε_s= 0.00030, dla żelbetu ε_s=0.00015. Najmniejszy skurcz osiąga się ograniczając ilość cementu.

Cechy mechaniczne

a) wytrzymałość na ściskanie- maksymalne naprężenie ściskające w jednoosiowym stanie naprężenia. Jest cechą zmienną w czasie zależną od warunków wykonania, dojrzewania, pielęgnacji, temperatury otoczenia, właściwości kruszywa, rodzaju cementu, oraz stosunku C/W. Oddaje to wzór Bolomeya: R= A(C/W+a); 1.2<C/W<2.5

A→ r.kruszywa, marka cementu

a→ C/W (a= -0.5 dla C/W<2.5 ; a= 0.5 dla C/W≥2.5)

2. wytrzymałość na rozciąganie- maksymalne naprężenie rozciągające w jednoosiowym stanie naprężenia.Jest kilkakrotnie niższa niż wytrzymałość na ściskanie. Znaczący wpływ ma rodzaj kruszywa (najlepsze łamane), sposób pielęgnacji.

3. Wytrzymałość na uderzenia- zależy od rodzaju kruszywa, wartości c/w,. Stosuje się cementy marek większych niż 32.5 w ilości C>400 [kg/m³], C/W>2.2, kruszywo łamane ze skał twardych.

4. Odporność na ścieranie- osiągamy przez stosowanie kruszywa łamanego ze skał niezwietrzałych magmowych o uziarnieniu <20mm.

5/I Wpływ technologii produkcji na własności betonów w konstrukcjach i prefabrykatach.

Na wykonanie mieszanki betonowej składa się wiele czynności technologicznych, które w sposób znaczący wpływają na właściwości betonu np.:

zagęszczanie- ma na celu ścisłe i równomierne rozmieszczenie składników mieszanki betonowej.

• wstrząsanie i wibrowanie- prowadzi do zagęszczenia mieszanki betonowej, do jej odpowietrzenia(uszczelnienie i ograniczenie porowatości).Zagęszczona masa betonowa dokładnie wypełnia całą objętość formy.

• wirowanie- zagęszczanie mieszanki betonowej przez powstanie siły odśrodkowej wskutek dużej prędkości obrotowej formowanych elementów (rury, pale, słupy).

• prasowanie- zagęszczanie polegające na wywieraniu nacisku na mieszankę znajdującą się w formie o prostych kształtach i wilgotnej konsystencji.

• próżniowanie- zagęszczanie to polega na tym, że wykonuje się mieszankę betonową o konsystencji półciekłej lub ciekłej, a po ułożeniu w deskowaniu odciąga się z mieszanki wodę i powietrze zmniejszając wskaźnik w/c. Spada skurcz, wzrasta wytrzymałość, wzrasta mrozoodporność, wzrasta odporność na środowiska agresywne.

Pielęgnacja betonu:

• ochronna przed nadmierną ilością wody (ulewne deszcze)

• ochrona przed odparowaniem wody: utrzymanie stanu wilgotnego

• ochrona przed zamarzaniem ( maty słomiane, płyty izolacyjne itd.)

Przyspieszanie dojrzewania i twardnienia betonu:

a) metody chemiczne

• dodatki i domieszki przyspieszające wiązanie

• cementy szybkotwardniejące

b) metody termiczne

• wstępne podgrzanie składników mieszanki betonowej

• nagrzewanie uformowanych elementów ( w środowisku pary wodnej lub w środowisku wodnym, pod ciśnieniem lub bezciśnieniowo →wysokoprężna obróbka termiczna,niskoprężna obróbka termiczna)

Przykładowy cykl naparzania :

1)Wstępne dojrzewania T=20°C 5h

2)Podgrzewanie do T=80°C 3h

3)Właściwe naparzanie T=80°C 5h

4)Studzenie T=40°C 3h

4

---