INFRASTRUKTURA MIEJSKA

WYKŁAD 1

04.11.2011

Podstawowe wiadomości dotyczące budownictwa:

Zaprawa - spoiwo (pierwsze - gipsowe siarczan wapnia, wypalanie już od 200^oC)

1824r. - spoiwo cementowe

Żelbet - dobrze przewodzi rozciągające

Gips, wapno - rozmięka po dodaniu wody

Cement lub chłonąć wodę, posiada lepsze właściwości wytrzymałościowe

PODSTAWOWE POJĘCIA STOSOWANE W BUDOWNICTWIE I JEGO PODZIAŁ

1. BUDYNKI (wraz z instalacjami i urządzeniami)

PODZIAŁ BUDOWNICTWA:

1. BUDOWNICTWO LĄDOWE - w budownictwie tym decydującymi obciążeniami są siły grawitacji (ciężary).

2. BUDOWNICTWO WODNE - zasadniczym obciążeniem są siły poziome wynikające z parcia wody (+grawitacja)

• Budownictwo wodne morskie

• Budownictwo wodne śródlądowe

BUDOWNICTWO LĄDOWE:

Podział ze względu na położenie budowli względem poziomu terenu:

1. Budownictwo nadziemne - budynki, wieże, mosty

2. Budownictwo naziemne - pasy startowe, drogi

3. Budownictwo podziemne - tunele, zbiorniki podziemne, metro, tunele do prowadzenia instalacji

Podział ze względu na przeznaczenie:

1. Budownictwo mieszkaniowe

2. Budownictwo użyteczności publicznej (teatry, szkoły, świątynie, urzędy, …)

3. Budynki przemysłowe (hale przemysłowe)

4. Budownictwo komunikacyjne (drogi, …)

5. Budownictwo sanitarne (sieci sanitarne)

6. Budownictwo energetyczne

7. Budownictwo rolnicze (fermy, szklarnie)

8. Budownictwo wojskowe

Podział ze względu na materiał:

1. Budownictwo drewniane (fundamenty z drewna

2. Budownictwo kamienne

3. Budownictwo ceramiczne (cegły ceramiczne)

4. Budownictwo betonowe

5. Budownictwo żelbetowe

6. Budownictwo stalowe

7. Mieszane (drewniano - ceramiczne)

8. Budownictwo ziemne (nasypy przy drogach)

BUDOWNICTWO WODNE:

Podział na budowle wodne:

1. Betonowe

2. Ziemne

Służą do wykorzystania wody i dla zabezpieczenia przed szkodliwymi jej skutkami (powodzie i erozje)

• Wały przeciwpowodziowe,

• Tamy regulacyjne (z kamieni naturalnych, paszyny - wierzba powiązana drutem),

• Opaski, ostrogi (by zabezpieczyć rzeki przed nanoszeniem piasku, rozmywaniem

Podział na budowle piętrzące:

Obiekty do piętrzenia i magazynowania wody:

• Zapory:

• Betonowe (powyżej 15m) służą do tworzenia zbiorników retencyjnych - magazynowanie wody i zapobiegają powodziom.

W Polsce mogą być zapory:

1. Ciężkie:

• Solina

• Rożnów

2. Półciężkie:

• Bezko

• Zatonie

3. Łukowe - w dolinach V kształtnych, nie ma w Polsce warunków geologicznych, musi być dobre podłoże skalne

• Ziemne - wszystkie budowle piętrzące bez względu na wysokość, służące do stałego piętrzenia wody

1. Narzutowe:

2. Gruntowe

3. Ziemno - narzutowe - potrzebują dodatkowego uszczelnienia - tworzy się ekran szczelny i jest przesłona filtracyjna bądź w środku zapory tworzy się rdzeń i dodatkowo przesłonę. Jeśli są iły i gliny, to uszczelnienie nie jest potrzebne.

• Jazy - budowle piętrzące do 15m (zazwyczaj betonowe) i są dwóch rodzajów:

• Stałe - nie chroni przez powodzią

• Ruchome - na koronie jazu montowane są zamknięcia stalowe umożliwia położenie jej lub ułożenie w dół - chroni przed powodzią - stałe piętrzenie

Najwyższa zapora - Szwajcaria 285m

Zapora Wajont - we Włoszech - 262m (1965 - katastrofa, 3tys. ludzi)

Wykład 2

11.10.2011r

Przy zaporach są dodatkowo:

• śluzy

• przepławki dla ryb,

Budownictwo wodne to również budownictwo rekreacyjne. Polska ma bardzo małe zasoby wody słodkiej. Nie mamy rezerwy. Powstają porty rzeczne baseny, nadbrzeża - służące do wypoczynku.

WARUNKI TECHNICZNE ZAPEWNIAJĄCE ODPOWIEDNIĄ EKSPLOATACJĘ BUDYNKÓW:

Aby budynek mógł funkcjonować w odpowiedni sposób, należy spełnić odpowiednie warunki techniczne:

1. bezpieczeństwo konstrukcji

2. bezpieczeństwo pożarowe

3. bezpieczeństwo użytkowania

4. odpowiednie warunki higieniczne i zdrowotne oraz ochrona środowiska

5. ochrona przed hałasem i drganiami

6. oszczędność energii i izolacyjność cieplna

7. ochrona uzasadnionych interesów osób trzecich

8. ochrona dóbr kultury

Ad. 1

Bezpieczeństwo to należy zapewnić poprzez prawidłowe i zgodne ze sztuką inżynierską projektowanie i wykonanie budynku aby wszelkie działające nań obciążenia występujące w trakcie budowy jak i eksploatacji nie doprowadziły do:

• zniszczenia całości lub części obiektu

• stan graniczny nośności SGS

• przemieszczeń i odkształceń o niedopuszczalnej wielkości (stan graniczny użytkowalności SGU)

• częściowego uszkodzenia elementów budynków na skutek przemieszczeń (osiadanie budynku) - tworzy się dylatację - specjalnie się odcina budynek

• zniszczenia w skutek zdarzeń wyjątkowych stopniu nieproporcjonalnym do jego przyczyny

Ad. 2

• budynek musi być tak usytuowany i zaprojektowany aby zapobiec rozprzestrzenianiu się ognia

• budynek i urządzenia z nim związane w razie pożaru powinny:

- zachować nośność konstrukcji przez określony czas, który pozwoli na ewakuację ludzi

- umożliwiać ewakuację ludzi (specjalne przejścia, dojścia, odpowiednie szerokości korytarza, wyjścia na dach, odpowiednia liczba klatek schodowych, umożliwiać prowadzenia akcji ratowniczej, ograniczać rozprzestrzeniania się pożaru)

Mamy 5 kategorii zagrożenia pożarowego

ZL - budynki użyteczności publicznej lub ich części, w których mogą przebywać ludzie w grupach większych niż 50 osób: teatry, kina, kościoły

ZL2 - budynki przeznaczone dla użyteczności publicznej, gdzie przebywają ludzie o ograniczonej możliwości poruszania się: szpitale, budynki rehabilitacyjne,

ZL3 - szkoły, budynki biurowe, domy studenckie, internaty, zakłady karne, lokale usługowo handlowe, w którym w jednym pomieszczeniu może przebywać do 50'ciu ldzi

ZL4 - budynki mieszkalne

ZL5 - archiwa, muzea, biblioteki

Ad. 3

Wykonujemy budynek, by ryzyko wypadku, było jak najmniejsze.

• Schody jeśli mają powyżej 0,5m wysokości, muszą mieć balustradę (w budynku mieszkalnym 0,9m wysokości, w budynkach publicznych 1,10m)

• Balustrada mus mieć . okna na parterze, nie mogą otwierać się na zewnątrz.

• Temperatura grzejników nie osłoniętych nie może przekraczać temperatury 90^oC.

• Okna będące 3m nad podłogą musi mieć bezpieczne szkła: szkło klejone, zbrojone, szkło hartowane.

• Progi i uskoki w budynkach publicznych musi być oznaczony jaskrawą folią.

• Dach - stromy (pochylenie >25%) muszą mieć łapy kominiarskie na kominach i innych urządzeniach

Ad. 4

Należy stosować materiały budowlane mające specjalne oznakowania. W Polsce każy wyrób dopuszczony do obrotu musi mieć certyfikaty - spełniać odpowiednie wymagania. W Polsce dopuszcza się 4 rodzaje oznakowania.

1. CЄ - dokonano oceny jego zgodności z normatywami obowiązującymi w Unii Europejskiej.

2. B- wyrób spełnia normatywy obowiązującymi w Polsce

3. B_regionalny

4. Wykonany według indywidualnej receptury - potrzebne zaświadczenie zgodne z dokumentacją techniczną.

Dla zapewnienia odpowiednich warunków ochrony środowiska obiekty budowlane należy zabezpieczyć przed:

• zanieczyszczeniem lub zatruciem wody i gleby - konieczność stosowania wodoszczelnych zbiornik na nieczystości ciekłe (szamba)

• nieprawidłowym usuwaniem dymu, spalin i odpadów stałych - budynek musi być odpowiedni wentylowany, odpowiednie wymiary kanały spalinowe

• występowaniu wilgoci w pomieszczeniach - mostek cieplny gdy w narożnikach, w kątach, przy podłodze skrapla się woda - nadproża robimy z żelbetu - inne przewodzenie ciepła i tworzy się skraplanie

• niepożądaną infiltracją powietrza zewnętrznego - nie może być dziur ani szpar

• przedostawaniem się gryzoni

• ograniczaniem nasłonecznienia i oświetlenia - budynki nie mogą być zbyt blisko, nie może być zbyt małych okien

Ad. 5

Izolacje dźwiękowe pomiędzy poszczególnymi mieszkaniami. Odpowiednie kontrukcje budynków chroniące od drgań z instalacji. Ekrany, specjalne fundamenty dla urządząń technicznych będących w budynku.

Ad. 6

Ilość energii niezbędna do ogrzania budynku - odpowiednie parametry cieplno - wilgotnościowe musi być jak najmniejsza. Muszą być odpowiednio wydajne urządzenia grzewcza, stosując odpowiednią izolację cieplną w przegrodach w ścianach budynku. Można stosować odpowiednie źródła odnawialne - np. panele, rekuperatory

Ad. 7

Musi być dostęp do wody pitnej, do drogi publicznej oraz do światła dziennego.

OGÓLNE WIADOMOŚCI O BUDYNKACH:

Działka budowlana - wydzielona część terenu przeznaczona pod budowę.

Rodzaje budynków w zależności od ich przeznaczenia:

1. budynki mieszkalne

2. budynki niemieszkalne

Ad. 1.

Budynki mieszkalne mogą być:

• jednorodzinne do dwóch mieszkań

• wielorodzinne od 3 w górę

• w budowie zagrodowej - na wsi

• zamieszkania zbiorowego:

• a) przeznaczone do czasowego zamieszkiwania ludzi (domy studenckie, hotele, internaty, zakłady karne)

• b) przeznaczone do zamieszkania stałego ludzi - dom spokojnej starości, dom zakonny, domy dziecka)

• rekreacji indywidualnej - domy letniskowe

budynki niemieszkalne mogą być:

• budynki użyteczności publicznej - szkoły, żłobki, biurowce, urzędy, świątynie, sklepy

• budynki gospodarcze - do niezawodowego wykonywania prac warsztatowych, przechowywania narzędzi, opału

pomieszczenia w budynkach:

- mieszkalnych:

pomieszczenia zamieszkania zbiorowego - salony, pokoje, sypialnie,

pomieszczenia pomocnicze (kuchnia, łazienka, garderoba, schowki)

pomieszczenia techniczne - hydrofornie, pompownie,

pomieszczenia gospodarcze - służy do przechowywania odpadów stałych

- niemieszkalnych:

pomieszczenia przeznaczone na pobyt ludzi:

- stały pobyt - te same osoby przebywają >4h w ciągu doby

- czasowy pobyt ludzi - od 2 ÷ 4h

pomieszczenia nie przeznaczone na pobyt ludzi (te osoby przebywają w pomieszczeniu krócej niż 2h/24h) - hodowla roślin, zwierząt (ale tam przebywanie w pomieszczeniu jest nieograniczony)

Nazwy części budynku:

Kondygnacja budynku -

Jeżeli h przynajmniej z jednej strony budynku jest > = 0,5h_s to jest kondygnacją nadziemną. Do kondygnacji nie wliczamy pomieszczeń, których wysokość jest < 1,9m. nie wliczamy nadbudówek i antresoli, nie wliczamy poddaszy nieużytkowych.

Piwnica - kondygnacja podziemna lub najniższa nadziemna, której poziom podłogi przynajmniej z jednej strony budynku jest < poziomu terenu i znajdują się w niej pomieszczenia gospodarcze albo techniczne - nie może być mieszkalne, bądź użytkowe

Suterena - zawiera w sobie pomieszczenia użytkowe lub mieszkalne, ale przynajmniej z jednej strony z oknami poziom podłogi w tym pomieszczeni h < 0,9m. mogą tam być pomieszczenia użytkowe, mieszkalne, użytkowe.

INNY PODZIAŁ BUDYNKÓW (ZE WZGLĘDU NA CZAS UŻYTKOWANIA):

1. budynki stałe - czas użytkowania od 20 - 50lat

2. budynki tymczasowe < 20lat

3. budynki monumentalne; żywotność > 100lat (obiekty inżynierskie, mosty)

podział ze względu usytuowania budynków względem siebie:

• budynki bliźniacze

• budynki wolnostojące

• budynki szeregowe - nie muszą być jednakowe, mają wspólne ściany

• budowa atrialna („studnie”)

podział ze względu na wysokość:

• budynki niskie (N) wysokość do 12m i <=4kondygnacje

• budynki średnio wysokie (SW) do 9 kondygnacji

• budynki wysokie (w) >9 kondygnacji i H<=55m

• budynki wysokościowe > 55m

WYKŁAD 2

18.10.2011r

USYTUOWANIE BUDYNKU NA DZIAŁCE I TERENIE:

Przepisy te regulują miedzy innymi:

• odległości zabudowy od pasów drogowych, trakcji kolejowych, lotnisk

• strefy ochronne wód powierzchniowych i ujęć wody

• od uciążliwych zakładów przemysłowych

• odległości od cmentarzy (powyżej 50m od granicy cmentarza jeśli jest wodociąg. Jeśli nie ma wodociągu, to ponad 150m; powyżej 500m cmentarz może być usytuowany od cieku i zbiornika wodnego)

• muszą być zachowane odległości od hodowli zwierząt futerkowych (wtedy, gdy stado jest duże - takie które jest rozwojowe, czyli więcej niż 5 samic)

• odległości od zbiorników na nieczystości ciekłe (jednorodzinny - 5m od okna; wielorodzinny - 15m)

• odległości od nieczystości stałych

• odległość od linii wysokiego napięcia, od granicy działki lub drogi, od obiektu jądrowego, od sieci wodociągowych, gazowych i energetycznych

SCHEMATY KONSTRUKCYJNE BUDYNKÓW:

Konstrukcje budynków:

Budynki jednorodzinne to konstrukcja ścianowa - elementami pionowymi, konstrukcyjnymi, to tzn. ściany masywne - o możliwie jednorodnej strukturze i przenosi w sposób bezpieczny wszelkie obciążenia poziome i pionowe i przekazują je na fundamenty

Budynki szkieletowe - elementami nośnymi są słupy, belki poziome oraz stropy.

Gmach główny to budynek ścianowy, wydział iś'a to budynek szkieletowy

Budynki płytowe - wielka płyta, elementami nośnymi są tarcze płyty, które w sposób odpowiednio mocny łączy się ze sobą, zazwyczaj konstrukcja żel-betowa

Budynki ścianowe:

Konstrukcje tych budynków można w różny sposób rozwiązywać.ściany kośne - konstrukcyjne, ściany

Jednotraktowy budynek ze ścianami nośnymi podłużnymi

Dwutraktowy budynek ścianowy, ze ścianami nośnymi podłużnymi

Ze ścianami nośne niepoprzecznymi

Budynek konstrukcji mieszanej - ściany podłużne i poprzeczne są ścianami nośnymi,

Ogólne wiadomości o obciążeniach i konstrukcjach budynku:

1) ściany nośne budynku

2) słup

3) strop

4) konstrukcja dachu

5) ławy fundamentowe

Obciążenia działające na budynek:

Obciążenia pionowe:

Ciężary własne konstrukcji dachu, stropu, ścian (grawitacja) - wszystko jest kierowane do grunty, czyli nie może grunt być wypierany.

Obciążenia zmienne - śnieg, ściany działowe/ przestawne, meble

Obciążenia poziome - wiatr, parcie wody, parcie gruntu, siła wyporu (ciężąr musi być o 10% większy niż wypór)

Obciążenia wyjątkowe - trzęsienie ziemi, pożar, powódź

Charakter pracy startycznej budynków:

Obciążenia poziome, tylko zależne od wiatru (budynki wysokościowe)

Siła pozioma od wiatru

Schemat statyczny budynków ścianowych:

Może przekazać siłę na stropy, ale tylko wtedy, kiedy stropy są sztywne - stropy żel-betowe - jest korzystnie, ponieważ h = 3m, nie jest to duża rozpiętość.

Jeśli stropy są niesztywne, słabo związane ze ścianami, wtedy nie mogą przejąc tych obciążęń

l = 6m >> h, rozpiętośc płyty, która przejmuję siłę od wiatru

jeżeli stropy są niesztywne, obciążenia poziome od wiatru, ściany przekazują na ściany poprzeczne, które są usytuowane w odległości l >> h. jest to niekorzystny charakter budynku

budynki szkieletowe:

ze ściany, obciążenie przekazywane jest na stropy (żelbetowe). Ściany osłonowe (pod oknami) przenoszą obciążenia na słupy i stropy.

Jakie są budynki szkieletowe:

Budynki halowe bądź słupowe. Dźwigacz słupowy - jednokondygnacyjne - mało słupów - hala jednonawowa

Budynek ścianowy o bardzo dużych wymiarach, bądź są różne wysokości w różnych częściach. - należy pamiętać o DYLATACJI - podzielić, stworzyć specjalne szczeliny. Robi się je po to by zmniejszych skutki takich zjawisk jak: Skórcz i pęcznienie związanymi ze zmianami temperatury bądź wilgotności, nierównomierne osiadanie, drgania, itp.

Tworzy się aż od dachu, aż do fundamentu, najczęściej fundamentu nie przecinami, no chyba, że mamy różny grunt.

Właściwości techniczne materiałów budowlanych:

To zespół cech decydujących o właściwym zastosowaniu danego materiału w konstrukcji. Do właściwości technicznych zaliczamy:

1. właściwości fizyczne

2. właściwości mechaniczne

3. właściwości chemiczne

Ad. 1 właściwości fizyczne:

• gęstość materiału:

ρ_w= m_s/V [kg/m³]

ρ*g=γ_w [kN/m³]

V - objętość materiału bez porów

m_S - masa materiału suchego

• gęstość objętościowa:

ρ_o= m_s/V_p [kg/m³]

ρ_o*g=γ_o [kN/m³]

Vp - cała objętość

Z tego wynika nam jaki Ejet ciężar materiału - np. ściana z cegły - jaki ma ciężar własny

dla materiałów sypkich - to gęstość nasypowa dotyczy materiałów sypkich

• ciężar nasypowy

ρ_N= m_s/V [kg/m³]

ciężar nasypowy piasku jest większy niż żwiru, bądź kruszywa - ma mniej przestrzeni pomiędzy ziarnami.

• szczelność i porowatość - związane z gęstością objętościową

Porowatość = (1-Szczelność)/100 %

• nasiąkliwość materiału - zdolność pochłaniania i utrzymywania wody - związane ze szczelnością i porowatością, styropian - poliuretan - ma dużą porowatość, ale nie chłonie wody

• wilgotność naturalna - zależy od wilgotności powietrza, kilka % w stosunku do masy

• kapilarność - dotyczy materiałów kapilarno - porowatych - podciąganie wody wyżej. Każdy budynek musi mieć przeponę … - odcięcie, by nie podciągało wody

• higroskopijność - pochłanianie wilgotność z powietrza - np. materiały gipsowe - reguluje wilgotność powietrza w budynku

• przesiąkliwość / przepuszczalność materiału - bardzo ważne jeśli chodzi o izolację przeciw-wodne; wiatro - izolacja; gazoszczelność materiału, wodoszczelność, paroszczelność

• mrozoodporność - ważna jest w materiałach, które są przesiąkliwe, nasiąkliwe i są narażone na działanie wilgoci, wody oraz na zamrażanie i rozmrażanie

• przewodność cieplna - istotna dla materiałów izolacji cieplnych

• pojemność cieplna - dla wszelkich urządzeń grzewczych, które np. kumulują ciepło.

• Rozszerzalność cieplna - tworzywa sztuczne, stal, metale

• Skórcz i pęcznienie - drewno i gips

• Ogniotrwałość - materiały, które zachowują trwałość cech w określonym czasie, przy określonej temperaturze - wytrzymują temperaturę > 1580^oC

• Materiał trudnotopliwy wytrzymuje 1350 ÷ 1580^oC

• Topliwe, łatwo topliwe < 1350^oC

• Materiały ognioodporne - przy określonej temperaturze, przy określonym czasie badamy dane cechy

• Palność - styropian

• Materiały palne (drewno, wiele tworzyw sztucznych), trudno palne (materiały poliwęglanowe, drewno specjalnie impregnowane, dowód osobisty) i niepalne (beton, ceramika)

Właściwości mechaniczne - decydują czy materiał będzie miał odpowiednią nośność mechaniczną materiałów budowlanych:

• Wytrzymałość na ściskanie

f_c=F_c/A MPa

określamy klasę betonu, cementu, zaprawy budowlanej, cegły ceramicznej, cementu

• Wytrzymałość na rozciąganie

f_t=F_t/A MPa stal budowlana ma 400MPa

• Wytrzymałość na zginanie

Fm = M_α^MAX/W

W=b*h²/σ m³

M_α^MAX = p*l/4 kNm

• Kruchość

k= f_t / f_c jeżeli < 1/8 to materiał kruchy - szkło, beton, cegła, kamień naturalny

• Twardość - skala Moze'a 1 - talk, szkło - 7, 10 - diament

• Udarność - ważne przy podporach mostowych. Most ma izbice, do odpierania kry lodowej, przy różnych temperaturach : +20^oC i -20^oC

• Ścieralność - dla elementów drogowych, podłogowych, by nie były zbyt ścieralne

• Kawitacja - przy podciśnieniu, wirowanie turbin wodnych, szybki przepływ powietrza

Właściwości chemiczne:

• Podatność materiałów budowlanych na korozję - czy materiał może być wykorzystany w danym środowisku.

Rodzaje korozji:

- korozja chemiczna - dotyczy materiałów niemetalowe - cegła, beton, kamień naturalny

- korozja elektrochemiczna - materiały metaliczne

- korozja biologiczna - w zbiornikach na ropę naftową żyją bakterie

- korozja „mechaniczna” - w skutek działania mechanicznego - siła tarcia, wycinanie

WYKŁAD 3

08.11.2011

Korozja chemiczna - z materiałów niemetalicznych (beton, ceramika, kamienie naturalne, żelbet zaprawowy. Występuje w momencie, gdy fundamenty stoją w wodach gruntowych.

1. Korozja ługująca

2. Korozja rozmiękczająca

3. Korozja rozsadzająca

Korozja rozmiękczająca - powstaje w skutek działania związków siarki, wchodzi w reakcje ze spoiwem, które jest rozmiękczane. Żelbet traci wytrzymałość materiałów.

Korozja rozsadzająca - w skutek reakcji chemicznych następuje pęcznienie minerałów, które w pierwszym momencie są korzystne, bo uszczelniają strukturę betonu.

Jeżeli jest za dużo soli, powstają naprężenia wewnętrzne co powoduje rozsadzaie elementów konstrukcyjnych (np. sól Kandlota) - dodatki do uszczelniania betonu - stace metra.

Wykład 4

22.11.2011r

Spoiwa gipsowe były już stosowane 2000lat p.n.e kamień gipsowy (CaSO4*2H2O). jest już w temp. 200C wypalony.

Czas wiązania spoiwa gipsowego jest bardzo krótki, od kilkunastu do kilkudziesięciu minut.

Zastosowanie:

• Gładzie gipsowe

• W architekturze jako sztukateria jako plafony, listwy ozdobne

Zalety spoiw gipsowych:

• Ekologiczność w zastosowaniu i produkcji

• Możliwość uzyskania bardzo gładkich powierzchni

• Szybkie wiązanie

• Regulacja wilgotności wewnątrz pomieszczeń, ponieważ jest materiałem higroskopijnym

• W wyrobów możemy mieć jeszcze płyty gipsowo - kartonowe. (szare - pomieszczenia suche, zielone - pomieszczenia wilgotne)

• Specjalna obróbka termiczna, pozwala na zwiększenie odporności

• jastrych - stosuje się pod powierzchnię posadzek, brak wodoodporności

• Szybkie wiązanie

Spoiwa hydrauliczne:

Wiążą one i nabierają właściwych cech wytrzymałościowych zarówno w powietrzu jak i w wodzie. Cementy romańskie pozwalało na tworzenie wytworów wodo-trwałe. W 1824r opatentowano cement portlandzki (po spojeniu przypominał kolorem szarym kamień). Pierwsza cementownia powstała pierwsza cementownia 2lata później.

Cement - wypalony i zmielony klinkier cementowy z dodatkiem kamienia gipsowego (~3%) oraz środkami wodo trwałymi takimi jak krzemiany i glino-krzemiany. Mówiąz o wiązaniu cementu mówimy o hydratacji cementu (hydrolizie cementu).

Cement dzielimy na dwie grupy:

• Cement powszechnego użytku:

• CEM I - cement portlandzki (klinkierowy) - czysty

• CEM II - cement portlandzki z dodatkami - popioły

• CEM III - cement hutniczy może być do 95% żużlu wielkopiecowego

• CEM IV - cement pucolanowy - czyli popiołowy

• CEM V - cement wieloskładnikowy

• Cementy specjalne:

• CEM I

• CEM II

• […]

• o obniżonym cieple hydratacji,

• o obniżonej zawartości alkanów

• o zwiększonej odporności na siarczany - stosowane w regionach gdzie jest duży przemysł

CEM I 32,5 - liczba oznacza klasę cementu, czyli wytrzymałość specjalnej zaprawy normowej cementowej na ściskanie. 32,5 - minimalna wytrzymałość na ściskanie normowych próbek wykonanych z normowej zaprawy wynosi 32,5MPa. Inne klasy cementu: 42,5 oraz 52,5.

Zastosowanie:

• do różnego rodzaju zapraw do tynków zewnętrznych, do tynków wilgotnych

• do wykonywania betonów cementowych

• różnego rodzaju zapraw cementowych i betonu

• szerokie zastosowanie

WYROBY ZE SPOIW:

Beton (PN-EN 206-1): materiał powstały ze zmieszania cementu, kruszywa grubego i drobnego, wody oraz ewentualnych domieszek i dodatków, który uzyskuje swoje właściwości w wyniku hydratacji cementu

Mieszanka betonowa - całkowicie wymieszane składniki betonu, które są jeszcze w stanie umożliwiającym zagęszczanie wybraną metodą

Beton stwardniały - beton będący w stanie stałym, który osiągnął pewien stopień wytrzymałości

Trzy typy betonów:

1. beton projektowany - beton, którego wymagane właściwości i dodatkowe cechy podane są producentowi odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu o wymaganych właściwościach i dodatkowych cechach

2. beton recepturowy - beton, którego skład i składniki jakie powinny być użyte są podane producentowi odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu o tak określonym składzie

3. normowy beton recepturowy - skład jego podany jest w normach

W celu ocenienia właściwości betonu, należy kreślić następujące klasy:

Klasy gęstości betonu:

1. beton zwykły: ≥ od 2000kg/m3 ≤ 2600kg/m3

2. beton lekki ≥ 800kg/m3 < 2000kg/m3

3. beton ciężki >2600kg/m3 - w reaktorach atomowych

Klasy wytrzymałościowe betonu:

• C 50/60

• dla betonu lekkiego CL

f_c,k,cyl/f_c,k,cube

f_c,k - wytrzymałość charakterystyczna betonu na ściskanie; cyl - badana na próbkach cylindrycznych - walcowych o średnicy 150 i wysokości 300

f_cube - sześciany o wymiarze 150x150x150

Wytrzymałość charakterystyczna betonu to wytrzymałość, która wynosi 95% wszystkich oznaczeń próbek

Klasy ekspozycji betonu - podstawowych jest 7 grup

Klasa konsystencji:

Od ciekłej (bardzo ciekłej) do konsystencji zwartej - dotyczy betonów cementowych towarowych.

Beton wyrabiany na placy budowy, nie jest podlega normom. Przywożony beton przez betoniarki, jest już betonem podlegającym pod normę.

Beton komórkowy - nie należy do betonów powyżej - nazwa symboliczna. Jest to piano beton lub gazobeton. Do masy zawierającej piasek, wodę i spoiwo cementowo - wapienne dodawany jest środek piano- lub gazo- twórczy

Wyroby z zapraw i betonów:

Bloczki, cegły i pustaki - do wyrobu ścian,

Wyroby stropowe - belki żelbetowe, pustaki betonowe, wielkowymiarowe elementy prefabrykowane - dźwigary dachowe, płyty stropowe, płyty ścienne, elementy brukowe - kostka brukowa do utwardzania planów, dróg, chodników,

Elementy do zabezpieczania skarp, wykopów, przy drogach, kanałach żeglugowych,

Elementy do wykonywania fundamentów

Materiały izolacyjne:

Aby spełnić wszelkie wymagania dotyczące warunków użytkowania, ochrony środowiska, ochrony przed działaniem środowiska w obiektach należy stosować wszelkiego rodzaju izolację.

Rodzaje:

• hydro-izolacje - przeciwwodne, przeciw wilgociowe i paro-izolacja

• cieplne - gładka

• dźwiękowe - chropowata

• przeciwkorozyjne - połączenie w grupą pierwszą (hydroizolacyjne)

wykład 5

29 listopada 2011

Izolację powinny zapewniać:

1. komfortowe warunki użytkowania i środowisko zewnętrzne budynku (odpowiednie warunki cieplno, wilgotnościowe)

2. trwałość obiektu

3. oszczędność energii i ochrona środowiska

4. ochrona wód powierzchniowych i gruntowych

5. ochrona gruntu

6. nieprzenikanie środowiska wewnętrznego z obiektu i odwrotnie

w inżynierii środowiska występują obiekty, które wymagają nie tylko właściwego doboru materiałów izolacyjnych, ale również odpowiedniego wykonania prac izolacyjnych. Obiekty te bardzo często narażone są na działanie agresywnego środowiska, które może znajdować się w gruncie, wodach gruntowych, mediach wypełniających te obiekty (oczyszczalnie ścieków). Narażone są również na cykliczne nasycanie i wysychanie powierzchniowe, zamrażanie i rozmnażanie.

Materiały do izolacji przeciwwilgociowych - przeciwwodnych (hydro-izolacja)

• materiały bitumiczne - asfalty i smoły

smoły pochodzą z suchej destylacji drewna kamiennego bądź drzewnego. Początkowo wydziela się gaz koksowniczy, koks i pozostałością jest smoła surowa. Należy poddać ją destylacji, wydzielają się wtedy oleje ciężkie, lekkie, antracenowe. Pozostałością jest PAK - błyszcząca itd. Miesza się z odpowiednią proporcją wcześniejszych olejów i wtedy otrzymujemy smołę preparowaną

lepszym materiałem są asfalty - to mieszanina węglowodorów wielocząsteczkowych. W zależności od pochodzenia dzielimy je na dwie grupy:

• naturalne

• sztuczne

naturalne - powstały w wyniku procesów naturalnych, występują w postaci jezior asfaltowych, bądź skał bitumicznych. Jest to doskonały materiał do zastosowania w budownictwie. Są stosowane jako kruszywo w budownictwie.

sztuczne - wytworzone przez człowieka, powstają w wyniku rafinacji ropy naftowej. Jakość asfaltu zależy od jakości ropy. Dlatego wyróżniamy:

• asfalty asfaltowe

• asfalty pół-asfaltowe

• asfalty parafinowe

w zależności od zastosowania w tej grupie mamy dwie grupy:

• asfalty przemysłowe - dzielimy ze względu na temp. ich pięknienia. Im wyższa temp. mięknienna, są lepsze

• asfalty drogowe - dzielimy ze względu na ich stopień penetracji. Im niższy stopień penetracji tym lepsze.

Wyroby hydroizolacyjne z asfaltu:

• materiały rolowe - papy

• emulsje

• roztwory asfaltowe (masy rozpuszczalnikowe)

• masy asfaltowe modyfikowane głównie żywicami syntetycznymi polimerami

materiały rolowe - stosowane jako wierzchnie warstwy pokryć dachów;

papa - osnowa przesycona bitumem oraz powłoki bitumiczne obustronne lub jednostronne z różnymi posypkami.

Bitum - masy asfaltowe najczęściej modyfikowane

Osnowa - tektura papierowa, tkaniny techniczne z juty, lnu, tkaniny z włókna szklanego, tkaniny z tworzyw sztucznych oraz folie z tworzyw sztucznych, folie metalowe (najczęściej aluminiowe, ale też miedziane).

Papa wierzchniego krycia dachu

I warstwa to jest warstwa osłonowa, wykonana z selekcjonowanego, ceramizowanego łupku chlorytowo - sericydowy (do 30latw w Polsce - wytrzymałość) i tworzy posypkę kolorową. Osłania warstwę następną przed czynnikami zewnętrznymi (promieniowanie słoneczne). Pasypka może być wykonana z piasku kwarcowego, talku.

II warstwa - warstwa wodoszczelna - bitumiczna. Chroni przed przenikaniem wody, wykonana z wysoko wyselekcjonowanych asfaltów z komponentami polimerami bitumicznymi (elastomery, plastomery). Stanowi medióm, które łączy warstwę wodoszczelną z warstwą nośną.

III warstwa nośna - wytrzymałościowa (osnowa). Musi być odpowiednio wytrzymała w różnych kierunkach, plastyczna, by przy rozciąganiu, zginaniu nie pękała.

IV warstwa kontaktowa - zapewnia przyczepność do podłoża lub do niżej leżących warstw papy. Warstwa bitumiczna - klejąca

V warstwa adhezyjna - antyk lejąca, która uniemożliwia sklejania się papy podczas rolowania

EMULSJA - mieszanina substancji w wodzie, w której t substancja się nie rozpuszcza. Powstaje przez mechaniczne zmieszanie asfaltu z wodą w obecności stabilizatorów (jest stabilna, kuleczki się nie sklejają) i emulgatorów (asfalt rozbija się na drobne kuleczki).

W zależności od konsystencji mamy emulsje:

• gruntujące (rzadkie)

• powłokowe (niczym farba)

• emulsje w postacji pasty, są to emulsje gęste.

Zastosowanie emulsji asfaltowych:

Gruntowanie podłoży, konserwacja pokryć dachowych, sklejanie warstw izolacji bitumicznych (pap), można przyklejać płyty styropianowe (ale już nie roztworem). Można stosować na wilgotne podłoża, ponieważ sama jest na bazie wody.

ROZTOWRY ASFALTOWE - rozpuszczalnikowe masy asfaltowe - asfalt + rozpuszczalniki organiczne oraz różnego rodzaju wypełniacze (mineralne lub kompozyt żywiczny - elastomer, plastomer itd.)

Rodzaje rozpuszczalnikowych roztworów jest taki sam jak emulsji (gruntujące, powłokowe i pasty).

ZASADY WYKNYWANIA HYDROIZOLACJI BITUMICZNYCH

Charakterystyka izolacji:

• izolacje lekkie - powłoki gruntujące - chronią obiekty przed wilgocią

• izolacje średnie - powłoka gruntująca + dwie warstwy papy sklejone lepikiem - izolacja średnia - chronią obiekty bezpośrednio przed wodą przesiąkająca (pokrycia dachowe)

• izolacje ciężkie - przeciwwodne - powłoka gruntująca + 3x papa (więcej też może) - chronią obiekty przed podciśnieniem (parcie) - zaliczymy tu również izolację z folii i tworzyw sztucznych, cienkich blach metalowych, z betonów lub wypraw wodoszczelnych

izolacji bitumicznych nie można stosować, gdy są narażone na kontakt z rozpuszczalnikami organicznymi, olejami, smarami.

Warunki, jakie musi spełnić izolacja bitumiczna:

• dobra przyczepność do podłoża

• odporność na określone temperatury (niskie temp. nie kruszą się, w wysokich nie spływają) - nowoczesne izolacje bitumiczne mogą być stosowane od -35 do + 100

• muszą być elastyczne (podatne na ruchy, drgania i pęknięcia budowli)

• odpowiednio wytrzymały

• odporne na przewidywane wpływy chemiczne (jeśli nie należy zastosować powłoki chroniące, np. antykorozyjne)

PODŁOŻA POD IZOLACJE:

• równe

• suche

• czyste

• niezbyt gładkie

• musi mieć odpowiednią wytrzymałość

• jeżeli w podłoża są pęknięcie >2mm należy zaszpachlować, w celu wypełniania rys

• podłoża na starych obiektach - nie można uzyskać powyższych cech podłoża - stosowane są podłoża specjalne w postaci - wyprawy z zaprawy cementowej; warstwa o odpowiedniej grubości z pasty asfaltowej; płyty betonowe lub żelbetowe; stosuje się płyty stalowe nawet

izolacje z folii i tworzyw sztucznych)

zalety:

• większa wodoszczelność (jedna warstwa folii przynajmniej 1,5mm)

• większa odporność na temperatury

• dużo większa wytrzymałość na rozciąganie

• znacznie większa elastyczność, odporna na wiele czynników atmosferycznych (rozpuszczalniki)

• można układać na wilgotne podłoża i przy niskiej temperaturze.

• Szybkie tempo wykonania

Wady:

• cena

Izolacje z betonu wodoszczelnego

Stacje metra wykonane są z izolacji papa + wełna mineralna 4 warstwy

Nowoczesne hydroizolacje mineralne:

Wykonane na bazie cementu. Wyróżniamy:

• grupa sztywna

• grupa elastyczna

powłoki sztywne - powłoki jedno lub dwu składnikowe, miesza z wodą i nakłada. Powstaje warstwa, która tworzy przeponę wodoszczelną. Można stosować tylko na pewne elementy konstrukcyjne, które nie będą ękały

powłoki elastyczne - ma pewne właściwości elastycznośc, gdy powstaje pęknięcie obiektu (nie może być większe niż 0,5mm)

Panele i maty bentonitowe

Bentonit - silnie pęczniejąca skała ilasta, posiadająca właściwości tiksotropowe (tiksotropia - substancja może przechodzić nieskończenie razy z zolu w żel i z żelu w zol - stosowane pod wysypiska, dawana jest mata bentonitowa - gdy folia na składowisku zstaje przerwana, to przyjmuje ształy żelowy).

Przyczyny zawilgoceń budynków:

- co powodują:

Zbytnie zawilgocenie budynku mogą uszkadzać, ściany, powodować odpadanie tynków, uszkadzać elementy stropowe, fundameny itp.

• Zbyt wczesne wykończenie i mieszkane (niedogrzewane)

• Kondensacja wilgoci na mostkach termicznych

• Źle wykonane hydro-izolacje i przesiąkanie wilgoci z gruntu

• Nasiąkanie ścian na skutek opadów atmosferycznych (tynki porowate - szybko nasiaka i szybko wysycha)

• Wadliwie wykonana instalacja - urządzenia odprowadzające wodę (rynny, rury spustowe, instalacje grzewcze również)

• Woda rozbryzgowa (z jezdni, czy rowów blisko domów - ma duży stopień agresywności chemicznej

Charakterystyczne przykłady izolacji budynków:

W każdym budynku niezbędna jest izolacja wodoszczelna, pozioma, ułożona powyżej 15cm nad powierzchnią terenu i poniżej stropu pierwszej kondygnacji lub podłogi przyziemia.

Przykład izolacji w budynkach niepodpiwniczonych:

Rys1

Izolacja budynku podpiwniczonego przy wodzie gruntowej poniżej poziomu posadowienia (poniżej fundamentów)

Rys 2

1)Gdy ściana jest wilgotna (izolacja powyżej poziomu terenu >=15cm i poniżej

2) ściany suche , wilgotna podłoga (1) + 2)

3) chcemy mieć suchą piwnicę izolacja 3) pod podłogą by odcięła podciąganie kapilarne wszystkie izolacje muszę być ze sobą połączone

21

---