Właściwości fizyczne materiałów budowlanych

Ciężar właściwy - ciężar jednostki objętości badanego materiału bez pustych przestrzeni czyli porów.

Ciężar objętościowy - ciężar jednostki objętości badanego materiału wraz z porami.

Gęstość (masa właściwa)stosunek masy ciała do zajmowanej przez nie objętości w określonej temperaturze.

Porowatość - jest to wielkość która określa jaką część materiału zajmują pory.

Higroskopijność - jest to zdolność materiału do szybkiego wchłaniania pary wodnej z powietrza. W wyniku czego wzrasta wilgotność materiału.

Przewodność cieplna - jest to właściwość przekazywania ciepła od jednej powierzchni materiału do drugiej.

Współczynnik przewodności cieplnej (współczynnik Landla) - wyróżnia ilość ciepła w kcal przechodzącego w ciągu 1h przez powierzchnię 1m2, próbki o grubości 1m przy różnicy temperatur z jednej i z drugiej strony 1C.

Właściwości mechaniczne materiałów budowlanych.

Wytrzymałość na ściskanie - jest to największe naprężenie jakie wytrzymuje próbka badanego materiału podczas ściskania.

Wytrzymałość na zginanie- jest to liczba, która informuje z jaką siłą możemy działać na materiał aby nie uległ on zniszczeniu podczas zginania.

Wytrzymałość na rozciąganie - jest to największe naprężenie jakie wytrzymuje próbka badanego materiału podczas rozciągania.

Plastyczność - jest to zdolność materiału do zachowania trwałych odkształceń wywołane działaniem siły zewnętrznej pozostałej po usunięciu siły.

Twardość - odporność materiału na odkształcenia trwałe przy wciskaniu do niego innego twardego materiału. Im twardość jest większa tym materiał jest trudniejszy w obróbce, odporniejszy jest na zarysowanie i zużycie pod wpływem działań mech.

Ścieralność jest to cecha określająca odporność materiału na ścieranie i zależy od jego struktury twardości i elastyczności. Ta cecha ma szczególne znaczenie w odniesieniu do materiałów podłogowych i drogowych.

Sprężystość- jest to zdolność materiału do powracania do pierwotnej postaci po usunięciu siły zewnętrznej, która spowodowała odkształcenia.

Kruchość - właściwość polegająca na powstawaniu pęknięć ciała stałego nawet przy małych jego odkształceniach.

Skala moza - występowanie surowców mineralnych w materiale.

Materiał budowlany - wykorzystywany do stawiania konstrukcji budowlanych i wykończeń.

Klasyfikacja pożarowa materiałów budowlanych.

Materiały budowlane są pod względem pożarowym zaliczane do jednej z podstawowych grup, są to grupy:

Materiałów - niezapalnych, niepalnych, palnych, trudno zapalnych, łatwo zapalnych.

Materiał niezapalny - to materiał którego znormalizowane próbki w określonych warunkach badań poddane działaniu płomienia lub źródła promieniowania cieplnego nie zapalają się płomieniem.

Materiał niepalny- to materiał, którego znormalizowane próbki poddane badaniom w określonych urządzeniach pomiarowych w ciągu ustalonego czasu :

- nie zapalają się, - nie powodują wydzielania palnych gazów, które można by zapalić za pomocą płomienia umieszczonego nad powierzchnią próbki, -nie powodują w procesie spalania wydzielania ilości ciepła warunkującej podniesienie temper. do określonej wartości.

Materiał trudno zapalny- to materiał, którego znormalizowane próbki w określonych warunkach badań poddane działaniu płomienia lub źródła promieniowania cieplnego palą się płomieniem jedynie w zasięgu działania źródła ciepła. Po usunięciu zaś tego źródła lub miejscowym zniszczeniu materiału płomień gaśnie.

Materiał łatwo zapalny - zapala się płomieniem, nawet po usunięciu źródła ciepła pali się dalej.

Materiały kamienne występują jako:

1. Skały a)wulkaniczne (bazalt, anderyt , wylewowe, głębinowe)

b) osadowe (piaskowce, wapienie, dolomity, margle, gipsy)

c) metaformiczne (marmur).

2. materiał sypki

Struktura- zależy od stopnia wykształcenia i formy materiału.

Tekstura - zależy od ułożenia, mówi o budowie skały. Kwarc - odporny na warunki atmosferyczne, topi się w 1710 C. Skalenie - potasowy, sodowy. W warunkach pożarowych zachowuje się podobnie jak kwarc. Mika - 600 C zostaje oddana woda higroskopijna, zmienia się objętość. Węglany - kalcyt, składnik, materiał wiążący, przy 800 C zwiększa się rozszerzalność liniowa. Azbesty - krzemian azbestowy, w 370 C traci wodę higroskopijną, 800 C oddaje całą wodę. Przewodność cieplna 0,0102. Azbest jest często stosowany i wykorzystywany do wyrobów izolacyjnych i eternitu. W 1988 r. został wycofany.

Wyroby ceramiczne- wytwarzane są z glin i iłów (dodatki):piasek, mączka cegielna), które miesza się z wodą, formuje a następnie suszy i wypala bądź spieka w temp. 900 C -1400C. Glina poprzez wypalanie traci spoistość. Wyroby ceramiczne dzielą się na - porowate (od 5%-25%):wyroby ceglarskie, pustaki. Szkliwione - kafle piecowe, płytki glazurowane. Spiekane (od 5%-8%) wypalane powyżej 1100C:wyroby kamionkowe, terakota, ceramika szlachetna i półszlachetna. Wymiary cegły 25x12x6,5.

Spoiwa budowlane - są to materiały nieorganiczne, które po wypaleniu i zmieleniu wchodzą w reakcje z wodą i na skutek tej reakcji wiążą i twardnieją.

Spoiwa mogą być: powietrzne: wiążą i twardnieją wyłącznie na powietrzu. Hydrauliczne-wiążą i twardnieją na powietrzu i w wodzie. Spoiwa o działaniu mechanicznym - twardniejące równocześnie z wyparowaniem wody, oraz spoiwa o działaniu mech., którym towarzyszy proces krzepnięcia lub utleniania się lotnych rozpuszczalników. Wiązaniem nazywamy- okres od chwili rozpoczęcia gęstnienia, aż do momentu kiedy staje się twardą masą. Okres twardnienia- od momentu związania do momentu osiągnięcia przez spoiwo pełnej wytrzymałości.

Wapno: Reakcja wypalania wapna: Ca CO3 1000C CaO+CO2

Gaszenie wapna polega na połączeniu wapna palonego z wodą. Wapno powinno dołować się co najmniej 3 miesiące. Po 3 tygodniach można używać ciasta wapiennego do murowania, a po 6 miesiącach do tynkowania. Wapno Hydratyzowane - jest to wapno produkowane fabrycznie z wapna palonego. Przed użyciem należy wymieszać z wodą. Wapno pokarlinowe- otrzymuje się z karbidu, używane do zapraw murarskich. Wapno hydrauliczne jest to spoiwo wapienne, które wiąże i twardnieje w wodzie i na powietrzu. posiada długi czas wiązania początkowego oraz dużą wytrzymałość. Barwa szara lub żółtawa. Wapno magnezowe - trudno się gasi, rzadko stosowane.

Gipsy

Spoiwo gipsowe - są to spoiwa powietrzne szybko wiążące otrzymywane w wyniku wypalania kamienia gipsowego w piecach szybowych lub obrotowych. Spoiwa gipsowe dzielą się na: a) spoiwa gipsowe szybko wiążące b) spoiwa gipsowe normalnie wiążące (budowlany, modelowy) c) spoiwa gips. wolno wiążące (tynkowe, szpachlowe). Gips budowlany - ma barwę białą, stosowany do zapraw murarskich i tynkarskich, do wyrobów elementów ściernych działowych, pustaków ściennych i stropowych oraz płyt suchego tynku. gips modelowy - posiada większą miałkość i krótszy okres początkowego wiązania. Stosowany jest do wykonywania sztukaterii. Cementy- są podstawowymi surowcami do produkcji. Surowce te miesza się , miele na mokro lub sucho a następnie wypala w temp. 1400C na klinkier i dodaje się różne dodatki opóźniające lub przyśpieszające wiązanie. Rodzaje cementów - cement sorela- mieszanina stężonego roztworu chlorku magnezu i tlenku magnezu z której powstają tlenochlorki o zmienionym składzie, co daje efekt tężenia. Cement ten z dodatkiem wypełniacza (trociny) i pigmentu jest tworzywem znanym pod nazwą ksilotit służącym do wytwarzania płyt na okładziny. Cement szybko twardniejący - super 500 i super 400, twardnieje normalnie ale wytrzymałość uzyskuje po 24 h. Cement portlandzki - otrzymuje się z mieszaniny wapieni i glin, który wypala się a następnie miele na drobny proszek. Są to spoiwa najbardziej rozpowszechnione i odgrywające najważniejszą rolę w budownictwie. Marki cementów 25 i 35. Cem. port. biały- stos. do tynków szlachetnych. Cement hutniczy - utrzymuje się przez mielenie klinkieru portlanckiego, kamienia gipsowego oraz żużla wielkopiecowego. Stosowany jest do zapraw i betonów a ze względu na znaczą odporność chem. stos. się go do elementów budowlanych narażonych na działanie agresywnych wód gruntowych oraz wody morskiej, posiada markę 25. Cement glinowy - otrzymuje się przez zmielenie klinkieru glinowego, różni się składem i produkcją. Podczas wiązania cementu glinianego wydziela się znaczna ilość ciepła dlatego można go stosować w warunkach zimowych do temp. -15 C. Marka 40 i 50. Marka cementu - określa jego wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach twardnienia. Zaprawy - materiał wiążący, otrzymywany z mieszaniny spoiwa z wodą i drobnego kruszywa. Rodz. zapraw w zależ. od użytych spoiw - a) cementowa, b)wapienna, c)gipsowa, d)cement-wapienna, e)wapienno-gipsowa, f)ceme-glinowa.

Betony - jest to sztuczny kamień powstały w wyniku stwardnienia mieszaniny spoiw, grubego kruszywa, naturalnego lub sztucznego i wody oraz dodatków. Podział betonów- 1.Lekki o gęstości mniejszej od 1800 kg /m3, uzyskuje się przez:a)wprowadzenie do mieszanki betonowej kruszyw lekkich i porowatych. b) stos. kruszyw jedno lub dwu frakcyjnych, powstaje wtedy beton jamisty.

c) dokładne wymieszanie piany z zaczynem cementowym i piaskiem lub innym mater. wypełniającym, powst. pianobeton. d)dodanie środków gozotwórczych do płynnych zapraw cementowych, powstaje wtedy gazobeton. 2. Beton zwykły o gęstości pozornej od 1800 do 2600kg/m3. Wykonywane są z kruszywa skalnego naturalnego, łamanego i sztucznego. Beton ciężki - o gęstości pozornej większej od 2600kg/m3 z zastosowaniem kruszywa sztucznego, barytowego (zapory wodne, mosty) Zalety 1. Możemy projektować właściwości betonu. 2.Dowolna konsystencja. 3.Dobra wytrzymałość. 4.Sztywność. 5.Monolityczność. Wady - 1.Pracochłonność. 2.Zużycie drewna do szalunków. 3.Duży ciężar objętościowy. 4.Duży współczynnik przewodności cieplnej (1/2-betonu zwykłego) 5.mała izolacyjność cieplna 6.im beton bardziej porowaty tym mniej wytrzymały ale lepsza izolacyjność termiczna. Im beton wytrzymały i z większą marką tym bardziej jest odporny na działanie ognia. Stal -stal ma dobre właściwości na rozciąganie. Zjawiska towarzyszące działaniu temperatur na stal. Przegrzewanie zewnętrznej powierzchni bez jej odwęglania następuje przy ogrzaniu w atmosferze tlenu. 2.nawęglanie stali przez wyżarzanie przy niedostatku powietrza - duża łamliwość stali w warstwach obrzeżnych.3-hartowanie stali w wyniku gwałtownego jej oziębiania przez wodę lub zimne ciągi powietrza - zmniejszanie ciągliwości stali. 4- Rekrystalizacja. 5- Zgrubienie ziarnistości- obniża ciągliwość i plastyczność. Zachowanie się stali w wyższych temperaturach. 1-Temperatura 350 C . a) wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie oraz współczynnik sprężystości nie wykazuje żadnych niedopuszczalnych spadków. (b granica plastyczności i trwałości wytrzymałość przy naprężeniach mniejszych od 16Kg\mm2 gwarantuje bezpieczeństwo.

c)stabilność na wyboczenie pozostaje jeszcze dostateczne .2. Temperatura 400-600C. Spadają wartości wytrzymałości na rozciąganie, ściskanie oraz granica plastyczności, zwiększa się możliwość odkształceń. 3.Temperatura 400-600C Granica sprężystości spada do zera ,nośność stali w temperaturze 500C.

obniża się około 25-30%. 4 temperatura 600-700C Wytrzymałość spada do zera

przy dalej postępującym odkształceniu następuje utrata nośności , konstrukcja

ulega odkształceniom .ŻELBET- jest to połączenie betonu i stali. Pręty są składane w beton strefę rozciągania .WSPÓŁCZYNIK BETONU ZE STALĄ- dobre otulenie, przyczepność , okrągły przekrój, wydłużalności. Konstrukcje żelbetonowe - rodzaje : monolityczne, prefabrykowane. Beton wstępnie sprężony-Wprowadzenie siły wywołującej naprężenia ściskające w strefie rozciąganej przed obciążeniem belki nazywa się wstępnym sprężaniem.

Beton występnie sprężony pracuje na ściskanie w strefie rozciągania. Drewno i materiały drewno pochodne. Skład celuloza, lignina , węgiel ,tlen wodór żywice, skrobia, cukier, olejki eteryczne. Współczynnik wydłużalności liniowej 0.3-0.9. Właściwości fizyczne drewna :barwa ,połysk, zapach, wilgotność, higroskopijność, pęcznienie i kurczenie się drewna. Gęstość drewna -jest to stosunek masy do objętości w stanie określonej wilgotności lub w stanie zupełnie suchym. Właściwości elektryczne drewna. Drewno jest złym przewodnikiem prądu. Właściwości mechaniczne. Wytrzymałość drewna na ściskanie przeprowadza się w próbkach 20x20x30. Na rozciąganie -jest to opór jakie stawia drewno poddane działaniu siły rozciągającej. Na ścinanie -występuje podczas działania na drewno dwóch równoległych ale przeciwnych skierowanych sił. Szkło nazywamy przezroczystą bezpostaciowa substancje otrzymana ze stopionych składników. Do produkcji szkła stosuje się proszek kwarcowy oraz dodatki w postaci węglanu sodowego i wapniowego. Szkło jest mat. niepalnym, podwyższona temperatura powoduje przejście szkła w stan pół ciekły , około 1000C szkło się topi. Wyróżniamy: Szkło zwykłe (okienne), szkło zbrojone (z siatką metalową). Tworzywa sztuczne-zwane masami plastycznymi produkuje się z żywic syntetycznych poza tym stanowią kompozycję ograniczonych związków wielocząsteczkowych z materiałami wypełniającymi, oraz dodatkiem plastyfikatorów, barwników, katalizatorów przyspieszających twardnienie polimerów w procesie otrzymywania tworzywa. Klasyfikacja tworzyw sztucznych: 1Elastomery 2.Plastomery Zakładając możliwe zastosowanie tworzyw sztucznych w budynku ustalono, że zapalenie może nastąpić w wyniku działania takich czynników jak: -płomień o temp 800C,-otwarte płomienie o temp 800C,- gorące i żarzące się przedmioty, - wysokie temp. podczas pożaru,- iskry od spawania i cięcia, - gorące podłoże,- żąrzący się tytoń,- soczewka,- promieniowanie cieplne, - prąd elekt.

---