Materiałoznawstwo- egzamin

1. Materiały hydroizolacyjne z różnych tworzyw. Zdefiniować: kapilarność, nasiąkliwość, przesiąkliwość, poroprzepuszczalność, higroskopijność, wilgotność.

Materiały hydroizolacyjne

• Płynne wyroby bitumiczne

• Asfaltowe

- emulsje- zawiesiny drobnych cząsteczek w wodzie. Dodatek emulgatorów i stabilizatorów zapewnia trwałość układu. Wyróżniamy emulsje: niskotopliwe (do robót podziemnych), średniotopliwe (do konserwacji pokryć dachowych), wysokotopliwe (do powłok w trudnych warunkach);

- roztwór asfaltowy- zawiera dodatek szybkoschnącego rozpuszczalnika;

- lepiki na ciepło lub zimno;

- masa asfaltowa;

- kit uszczelniający;

- masa zalewowa;

- lakier.

• Smołowe

- lepiki z lub bez wypełniaczy;

- masa konserwacyjna.

• Papy- materiał rolowany składający się z wkładki (tektura, folia, tkanina) nasyconej lub pokrytej bitumem albo posypką. Mogą być asfaltowe lub smołowe.

• Gonty papowe- welon z włókien szklanych powleczonych bitumem, pokryty gruboziarnistą posypką mineralną.

• Faliste płyty bitumiczne- płyty z włokien organicznych nasycone bitumem.

• Gąsiory zwykłe lub wentylujące.

• Folie gładkie o różnej grubości- PCV, PE.

• Folie kubełkowe.

Definicje:

Kapilarność=włoskowatość- zdolność materiału do podciągania wody przez kapilary (utworzone z porów) ku górze.

Nasiąkliwość- maksymalna ilość wody, którą materiał może wchłonąć i utrzymać.

nasiąkliwość wagowa

nasiąkliwość objętościowa

Przesiąkliwość- podatność materiału na przepuszczanie wody pod ciśnieniem. Jest to ilość wody w gramach przepływającej przez materiał w ciągu 1godz. Przez powierzchnię 1cm² przy stałym ciśnieniu.

Paroprzepuszczalność- ilość pary wodnej w gramach, jaka przepuszcza materiał o powierzchni 1m² i grubości 1m w ciągu 1godz. Przy różnicy ciśnień pomiędzy przeciwległymi powierzchniami wynoszącej 1Pa.

Higroskopijność- zdolność materiału do szybkiego wchłaniania wilgoci z powietrza. Może powodować zmianę wymiarów lub postaci materiału.

Wilgotność- aktualna zawartość wody w materiale.

2. Materiały termoizolacyjne z różnych tworzyw. Zdefiniować: ciepło właściwe, przewodność cieplna, pojemność cieplna, rozszerzalność cieplna, współczynnik przewodności cieplnej.

Materiały termoizolujące

• Papy termogrzelne

• Wyroby włókniste

- włókna- wyciągnięta masa szklana

- maty z włókna, połączone żywicami syntetycznymi

- wata szklana- luźno ułożone włókna

- wojłok z włókien szklanych

• Styropian- spieniony polistyren

- ekspandowany- biały w postaci granulowanej lub płyt,

- ekstradowany- niebieskawy lub zielonkawy

• Polocet- ekspandowane PCV

• Poliuretan

- zamknięty w płytach osłonowych

- montażowy- stolarka

• Pianozol- pianka mocznikowo-formaldehydowa

Definicje:

Ciepło właściwe- ilość ciepła potrzebna do ogrzania materiału o masie 1kg o 1K.

Przewodność cieplna- zdolność materiału do przewodzenia strumienia cieplnego, powstaje na skutek różnicy temperatur na przeciwległych powierzchniach.

Pojemność cieplna- zdolność do pochłaniania i kumulowania ciepła przez materiał w czasie jego ogrzewania.

Rozszerzalność cieplna- zmiany wymiarów materiałów pod wpływem zmian temperatury.

współczynnik rozszerzalności liniowej

współczynnik rozszerzalności objętościowej

Współczynnik przewodności cieplnej- ilość ciepła przechodzącego przez materiał o grubości 1m powierzchni 1m² w ciągu 1godz. Przy różnicy temperatur obu powierzchni o 1K. Im niższa wartość współczynnika, tym lepszy jakość materiału.

3. Omówić i narysować znane wyroby do wznoszenia ścian z różnych tworzyw.

Ceramika:

• Cegła pełna;

• Cegła dziurawka;

• Cegła kratówka;

• Cegła sitówka;

• Cegła szczelinowa;

• Cegła modularna;

• Pustak szczelinowy;

• Pustak do ścian działowych;

• Ceramika poryzowana;

• Cegła klinkierowa;

• Cegła klinkierowa szczelinowa.

Beton i zaprawy:

• Bloczek B-1;

• Bloczek B-2;

• Bloczek B-6;

• Pustak Alfa (żużlobetonowy lub żwirobetonowy);

• Pustak Kontra;

• Bloczek z betonu komórkowego;

• Płyta z betonu komórkowego.

Wyroby wapienno-piaskowe:

• Silikaty;

• Cegła;

• Bloczek 6NFD (pełny, z otworami, z wnękami, na pióro i wpust);

• Cegła silikatowa łupana ŁTN;

Gips:

• Płyta Pro-monta;

• Płyta gipsowo-kartonowa.

4. Omówić i narysować znane wyroby do stropów z różnych tworzyw.

Ceramika:

• Pustak do stropu Ackermana;

• Pustak do stropu DZ-3;

• Pustak do stropu Ceram;

• Pustak do stropu Fert;

• Pustak do stropu Cerit;

• Ceramika poryzowana.

Beton:

• Prefabrykowana belka do stropu Ceram;

• Pustak do stropu DZ-3;

• Pustak do stropu DZ-4;

• Pustak do stropu DZ-5;

• Prefabrykowana belka do stropu Teriva;

• Pustak do stropu Teriva;

• Strop Filigran;

• Pustak do stropu Kontra;

• Wrocławska płyta stropowa;

• Belka T-27;

• Płyta kanałowa Żerań;

• Płyty korytkowe.

Gips:

• Pustak KMK-1.

Stal:

• Belka teowa do płyt korytkowych;

• Belka dwuteowa do płyt korytkowych.

5. Spoiwo cementowe- omówić otrzymywanie, cechy techniczne i zastosowanie.

Spoiwo- ciało aktywne chemicznie, które po sproszkowaniu lub zarobieniu wodą wiąże i twardnieje.

Otrzymywanie

→surowce: margiel, wapień, glina

• Rozdrobnienie surowców

- metoda mokra- przemiał z nadmiarem wody

- metoda sucha- przemiał z minimalną ilością wody (6%)

• Wypalanie w piecu obrotowym (w 1450˚C powstanie klinkier cementowy)

• Mielenie

Cechy techniczne

• wiązanie i twardnienie: początek 2÷4godz.

koniec 6÷8godz.

• wytrzymałość początkowo szybko wzrasta

Zastosowanie

• sporządzanie zaczynów

• sporządzanie zapraw

• 
  produkcja betonu

• 
  betonów w budownictwie wodnym, mostowym, drogowym, podziemnym

• betonów sprężonych, wysokowartościowych

6. Spoiwo gipsowe- omówić otrzymywanie, cechy techniczne i zastosowanie.

Spoiwo- ciało aktywne chemicznie, które po sproszkowaniu lub zarobieniu wodą wiąże i twardnieje.

Otrzymywanie

→surowce:

naturalne: kamień gipsowy - CaSO₄*2 H₂O

anhydryt - CaSO₄

z odsiarczania:

gips dwuwodny (dwuwodny siarczan wapniowy)

160÷180⁰C

CaSO₄*2 H₂O → CaSO₄* 0,5 H₂O + 1,5 H₂O

w wyniku prażenia: CaSO₄* 0,5 H₂O

gips półwodny (110÷160⁰C)

w warunkach ciśnienia atmosferycznego-normalnego:

gips półwodny β (chłonie więcej wody)

w warunkach zwiększonego ciśnienia: (autoklany) gips półwodny α (większa wytrzymałość)

w temperaturze 160÷250⁰C

anhydryt III-β CaSO₄

w temperaturze 250÷350˚C

anhydryt II

• Wypalanie (150÷190˚C-właściwe wypalanie)

Cechy techniczne

• Czas wiązania początek 3÷6min

Koniec 10÷40 min

• Wytrzymałość 3÷8MPa;

• Ognioodporność

Zastosowanie

• Tynki wewnętrzne;

• Szczegóły architektoniczne;

• Sztukaterie;

• Posągi;

• Wyroby: płyty, pustaki, płyty, bloki;

• Zaprawy;

• Sztuczny marmur (stiuk);

• Farby do wyrobów ceramicznych (dekarskich);

• Naprawa rys w tynkach.

7. Stal stopowa- omówić: otrzymywanie, wykres dla stali wysokowęglowej z opisami punktów charakterystycznych, zasady oznaczania (przykład).

Stal stopowa- stal, w której oprócz węgla występują inne dodatki stopowe o zawartości od kilku do nawet kilkudziesięciu procent, zmieniające w znaczny sposób charakterystyki stali.

Zasady znakowania stali

Dwie cyfry określają zawartość C w stali, w setnych częściach procenta , litery natomiast określają pierwiastek stopowy: H- chrom, G- mangan, S- krzem, N- nikiel, F- wanad, T- tytan, W- wolfram, K- kobalt, B- bor, M- molibden, J- aluminium. Gdy zawartość pierwiastka przekracza 1%, wówczas przy literze podaje się cyfrę podającą zawartość tego pierwiastka w procentach, np. 18G2- 0,18% węgla, 2% manganu.

8. Stal niestopowa- omówić: otrzymywanie, wykres dla stali niskowęglowej z opisami punktów charakterystycznych, zasady oznaczania (przykład).

Otrzymywanie:

Stal konstrukcyjna zwykłej jakości jest produkowana standardowymi metodami hutniczymi, kształtowana na gorąco i bez jakiejkolwiek obróbki cieplnej dostarczona w celu wykorzystania w dalszym procesie technologicznym. Zauważa się w niej niejednokrotnie różne właściwości w obrębie jednej partii półwyrobu.

Wykres dla stali niskowęglowej

9. Omówić reakcje, w których otrzymywane są tworzywa sztuczne.

Tworzywa sztuczne- użytkowa cześć związków wielocząsteczkowych, otrzymywanych przez modyfikację związków naturalnych lub w wyniku syntezy związków małocząsteczkowych.

Reakcje otrzymywania tworzyw sztucznych:

Polimeryzacja- reakcja zachodzi powoli, wymaga znacznych ilości ciepła. Wzrost łańcuch przebiega z wielką prędkością. Zakończenie łańcucha stanowi połączenie makrorodników, przyłączenie wodoru.

Typy polimeryzacji:

Polimeryzacja rodnikowa- inicjatorami są nadtlenki i wodorotlenki (0,1÷2%), łatwo ulegające rozpadowi:

• w masie, zachodzi w środowisku ciekłego manomeru, gwałtowna reakcja z wydzielaniem bardzo dużej ilości ciepła, produkt o dużej masie cząsteczkowej i czystości, np. szyby z polimetakrylanu metylu.

• w zawiesinie, zachodzi w środowisku wodnym, inicjator rozproszony w postaci kropelek, koloid zapobiega sklejaniu (żelatyna, alkohol poliwinylowy), produkt o wysokiej jakości, bez zanieczyszczeń, cząsteczki 0,1÷3mm→ perełkowa; cząsteczki poniżej 0,2mm→ suspensyjna, np.PCV.

• emulsyjna, w środowisku wodnym, inicjator rozpuszczony w wodzie, emulgatory (mydło sodowe lub potasowe). Produkty, np. PCV i polistyren, o mniejszej odporności chemicznej na skutek zanieczyszczenia emulgatorem.

• w roztworze, środowisko rozpuszczalników, np. żywice lakiernicze.

Polimeryzacja jonowa- w środowisku rozpuszczalników, przy udziale katalizatorów:

• kationowa (mocne kwasy, chlorek glinowy lub cynowy).

• anionowa (metale alkaliczne, wodorotlenki metali, związki metaloorganiczne).

Duża szybkość reakcji nawet w niskich temperaturach. W wyniku polaryzacji podwójnego wiązania jony łączą się siłami Coulomba. Produkt o dużej masie cząsteczkowej, twardości, wytrzymałości, odporności termicznej, np. polietylen, polipropylen, poliizobutylen.

Rodzaje polimeryzacji (w zależności od rodzaju i ilości monomerów):

Homopolimeryzacja

Kopolimeryzacja

• statystyczna -A-A-A-B-A-B-B-A-A-B-

• blokowa -A-A-B-B-A-A-B-B-A-A-

• szczepiona- wszystkie polimery dostarczane są w postaci skończonej, użytkownik nie bierze udziału w ich otrzymywaniu

-A-A-A-A-A-A-A-A-A-

B B B B B

B B B B B

B B B B B

→ Procesy odwrotne (działanie światła, ogrzewania, utleniania)

• depolimeryzacja- rozpad na wyjściowe monomery.

• destrukcja- małocząsteczkowe, inne niż monomer.

• degradacja- duże masy cząsteczkowe.

Polikondensacja- proces związany z wydzielaniem produktu ubocznego, np. wody, amoniaku, chlorowodoru, kwasu solnego. Charakterystyczny jest duży skurcz utwardzania. Proces polikondensacji następuje stopniowo, można wyróżnić poszczególne fazy. Końcowy etap może być przeprowadzony przez użytkownika.

Typy polikondensacji:

• w stopie, temperatura 200÷270˚C, w atmosferze gazu obojętnego pod zmniejszonym ciśnieniem, np. żywice poliestrowe.

• w roztworze, oddestylowanie rozpuszczalnika, np. żywice fenolowo-formaldehydowe.

• na granicy fazy, styk faz ciekłych bez mieszania się ze sobą, np. poliestry, poliwęglany, polimidy.

Poliaddycja- proces związany z przegrupowaniem atomów, najczęściej ruchliwych atomów wodoru. Zachowuje taki sam skład jak monomery wyjściowe, jednak inną budowę. Charakterystyczny mniejszy skurcz. Proces poliaddycji przebiega stopniowo, można wyodrębnić produkty przejściowe. Katalizatory: woda, kwasy, zasady i sole. Przykładowe produkty: żywice epoksydowe i poliuretanowe.

10. Omówić budowę drewna i drzewa.

Drewno wczesne- rośnie w pierwszym okresie wegetacji, zbudowane jest z cienkościennych komórek. Komórki te mają cienkie ścianki i duże światło, ścianki komórek mają kolor jasny. Drewno jasne stanowi warstwę przyrostu rocznego, ma kolor jasny, rozrost od strony rdzeniowe. Komórki drewna wczesnego są komórkami drożnymi- służą do przewodzenia.

Drewno późne - rozrasta się od strony obwodowej kolor ciemny, komórki grubościenne, małe światło komórki, pełnią funkcję mechaniczną - są elementami konstrukcyjnymi.

Budowa drewna

• Kora- tkanka okrywająca;

• 
  Korek z korowiną;

• Miazga korkowa- żywe komórki odpowiedzialne za powstawanie słojów;

• Łyko- roślin naczyniowych tuż pod korą;

• Biel- żywe komórki odpowiedzialne za funkcje życiowe drzewa;

• Twardziel- martwe komórki spełniające funkcje mechaniczne;

• Rdzeń- inaczej oś pnia; w środkowej części pnia, ustawionej centralnie, o wielkości od 1 do 4-5 mm. Zbudowany z cienkościennych komórek miękiszowych. Komórki te w początkowym okresie są żywe (zdolne do podziału), ale dość wcześnie tracą zawartość plazmatyczną i komórki te obumierają. Po zamarciu wnętrze tych komórek wypełnia się powietrzem lub żywicą.

Mikroskopowa budowa drewna

Przy użyciu mikroskopu można w drewnie wyróżnić następujące elementy składowe:

• Komórki miękiszowe- służące do gromadzenia substancji pokarmowych;

• Włókna drzewne- stanowiące tkankę mechaniczną;

• Naczynia- przewodzenie wody i roztworów soli (przede wszystkim u gatunków liściastych) w ścianach tych naczyń występują jamki, które pozwalają na przepływ wody w poziomie;

• Cewki- przewodzenie ( przede wszystkim u gatunków iglastych) przypominają kształtem rury;

• Promienie rdzeniowe- od rdzenia ku obwodowi, przewodzenie wody w poziomie;

• Przewody żywiczne- komórki żywiczne tworzą system przewodzenia żywicy.

Drzewo- roślina trwała, to znaczy o łodygach zdrewniałych i o pojedynczym, w górę skierowanym pniu.

Budowa drzewa

• Korona- zespół konarów i gałęzi razem z liśćmi.

• Pień (od kształtu i budowy pnia zależą jego wartości użytkowe).

• Szyja korzeniowa- miejsce, gdzie korzeń główny przechodzi w nadziemną część rośliny (pień, łodygę);

• Korzenie- przytwierdzają roślinę do podłoża i pobierają z gleby wodę (z różnymi związkami mineralnymi) potrzebną do życia całego organizmu. Korzeń główny razem z wszystkimi dodatkowymi korzeniami bocznymi tworzy system korzeniowy. Niektóre drzewa jak sosny, dęby, wiązy wykształcają bardzo silny, gruby główny korzeń. Korzenie boczne wyrastają przede wszystkim u nasady. Taki system nazywamy palowym (A). Drzewa takie jak np.: świerk, osika, jesion, mają system korzeniowy poziomy (płaski) (B), gdzie korzenie boczne silnie, dość płytko pod ziemią rozrastają się, a dopiero od nich reszta korzeni rośnie pionowo w dół. Kiedy są bardzo silne wiatry drzewa te łatwo się wywracają tworząc wykroty. Modrzew, brzoza, lipa, grab mają system tzw. ukośny, sercowaty (C), w którym grube korzenie boczne rosną w glebie ukośnie, a rosnące od nich następne korzenie również ukośnie rosną ku dołowi. Oczywiście drzewa rosnące swobodnie na otwartej przestrzeni mają lepiej i silniej rozwinięty system korzeniowy niż drzewa rosnące bardzo gęsto. Jest duża zależność pomiędzy korzeniami a koroną. Uszkodzenie jednej lub drugiej części wpływa niekorzystnie na funkcjonowanie całego drzewa.

ε, Δl

F, δ

Oznaczenia

R_H- granica proporcjonalności

R_E- granica sprężystości

R_e- granica plastyczności

R_m- wartość maksymalna

Oznaczenia

R_H- granica proporcjonalności

R_E- granica sprężystości

R_0.002- pozorna granica plastyczności

R_m- wartość maksymalna

F, δ

ε, Δl

Cementy specjalne

BIEL

TWARDZIEL

RDZEŃ

MIAZGA

ŁYKO

KORA

C

B

A

pełzanie

R_H

R_E

R_e

R_m

R_H

R_H

R_H

R_H

---