mat bud, Materiały Budowlane


CECHY FIZYCZNE MATERIAŁÓW

Gęstość - masa jednostki objętości materiału bez uwzględnienia porów wewnętrznych,

Gęstość pozorna - masa jednostki objętości materiału wraz z porami wewnątrz,

Gęstość nasypowa - masa jednostki objętości materiałów sypkich (w stanie luźnym lub wstrząśnionym),

Szczelność - procentowa objętość wolnych przestrzeni w materiale,

Nasiąkliwość - zdolność materiałów do wchłaniania wody i jej utrzymywania w maksymalnej zawartości,

Wilgotność - procentowa zawartość wody w materiale,

Higroskopijność - zdolność materiałów do wchłaniania wilgoci z otaczającego powietrza,

Szybkość wysychania - zdolność materiałów do wydzielania wody w określonych warunkach,

Kapilarność - zdolność podciągania wody przez kapilary ku górze,

Przesiąkliwość - podatność materiałów na przepuszczanie wody pod ciśnieniem,

Paro przepuszczalność - podatność materiałów na przepuszczanie pary wodnej pod ciśnieniem,

Mrozoodporność - odporność nasączonego materiału na wpływ niskich temperatur,

Przewodność cieplna - zdolność przewodzenia strumienia cieplnego do różnicy temperatur na powierzchniach materiałów,

Pojemność cieplna - zdolność kumulowania ciepła przez materiał przy jego ogrzewaniu,

Rozszerzalność cieplna - zmiana wymiarów pod wpływem zmiany temperatury,

Ogniotrwałość - jest to cecha mówiąca o zdolności zachowania kształtów pod długotrwałym działaniem wysokiej temperatury;

Ognioodporność - brak niszczącego działania ognia w temperaturze 825˚C,

Rozróżniamy pięć klas odporności ogniowej.

IV - ciało nie rozpala się w temperaturze 825˚C prędzej niż po upływie 4 h,

II - 2 h

I - 1 h

0,5 - 0,5 h

h - poniżej 15 min,

radioaktywność - zdolność Materiałów do emitowania pierwiastków radioaktywnych do otoczenia,

CECHY MECHANICZNE

Wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie

Wytrzymałość na zginanie

Sprężystość - zdolność materiałów do powracania do pierwotnej postaci po usunięciu działającej siły,

Plastyczność - zdolność do zachowania odkształceń trwałych po usunięciu siły

Ciągliwość - podatność materiału na znaczne odkształcenia plastyczne pod wpływem sił rozciągających,

Pełzanie - nieprzerwany wzrost odkształceń plastycznych po zmniejszeniu siły,

Relaksacja -zanik lub spadek naprężeń przy stałym odkształceniu,

Twardość - jest to odporność materiału na odkształcenia trwałe pod wpływem sił skupionych,

Twardość można badać następującymi metodami:

ścieralność - podatność materiału na zmniejszanie masy, grubości i wymiarów pod wpływem czynników ścierających,

odporność na uderzenia - zdolność materiału do wytrzymywania nagłych dynamicznych uderzeń. Miarą jest praca niezbędna do zniszczenia próbki.

MATERAIŁY KAMIENNE

Ze względu na materiał z jakiego złożone są materiały budowlane dzielimy je na:

Ze względu na zastosowanie:

Materiały kamienne wydobywa się ze złóż skał twardych usuwanych z wierzchnich warstw złoża.

Skała - jest to minerał lub mieszanina minerałów,

Minerał - substancja naturalna o stałym składzie chemicznym i fizycznym.

Klasy minerałów:

W zależności od sposobu powstawania:

Podział skał osadowych pochodzenia mechanicznego:

Ze względu na właściwości materiały kamienne dzielimy na:

Wpływ różnych cech na budowę wewnętrzną skały.

Cechy zależą od wielkości, formy, sposobu wykształcenia oraz wzajemnego powiązania materiałów skałotwórczych.

Procesy związane z obróbka skał.

Procesy obróbki

Kruszywa.

Piaski.

Żwiry powyżej 2 mm,

Elementy uzyskiwane z materiałów kamiennych.

CERAMIKA

Wyroby ceramiczne są materiałami formowanymi z mas, których głównym składnikiem jest glina, a następnie wypalane lub spiekane w temperaturach 800˚- 1000˚ C.

Ze względu na strukturę wyroby ceramiczne dzielimy na:

Surowce na wyroby ceramiczne.

Przebieg procesu produkcji materiałów ceramicznych.

Wady i uszkodzenia wyrobów ceramicznych.

Ceramiczne materiały ścienne.

Ceramiczne materiały stropowe.

Materiału dekarskie.

Inne wyroby ceramcizne.

Wyroby ceramiczne o czerpie spieczonym.

Wyroby porcelanowe.

SPOIWA

Spoiwa - ciała aktywne chemicznie, które po sproszkowaniu i wymieszaniu z wodą wiążą i twardnieją.

Spoiwa:

wiązanie - proces od zarobienia wodą do przejścia w stan stały,

twardnienie - nabieranie wytrzymałości przez zaprawy (czas twardnienia dla cementu około 28 dni)

mleko - dużo wody mało spoiwa,

GIPS

Spoiwo to otrzymujemy prze wypalenie kamienia gipsowego w temperaturze 150 - 160˚C (CaSO4 ⋅ H2O) i otrzymujemy siarczan wapniowy 2CaSO4 ⋅ H2O. Gips dzielimy na dwie odmiany:

Jeżeli kamień gipsowy podgrzejemy do 200 ˚C powstanie anhydryt, który posiada lepsze właściwości wiążące gdy dalej wypalamy pogarszają się właściwości i w 800˚C otrzymujemy estrichgips, który ma wolniejszy czas wiązania (2h) i ma większą wytrzymałość 5 - 16 MPa.

Gipsy dzielimy na;

Środki opóźniające wiązanie:

Zastosowanie gipsu.

Cechy gipsu.

CEMENT

Rodzaje cementów:

cement portlandzki - najbardziej rozpowszechniony. Otrzymuje się przez mielenie klinkieru cementowego z dodatkiem gipsu i domieszek hydraulicznych. Klinkier powstaje przez wypalenie w piecach obrotowych margla lub gliny oraz wapienie w temperaturze 1400˚C. Klinkier mieli się na cement dodając surowego gipsu,

cement hutniczy otrzymywany przez mielenie klinkieru cementowego z żużlem wielkopiecowym i popiołami lotnymi. Dobrze sprawuje się w wodzie morskiej i wysokich temperaturach. Zawartość żużla i popiołów 30 - 80 % wagowo. W czasie mielenie dodaje się gipsu, dzięki czemu wolniej wiąże.

Klinkier cementowy składa się z

Po zmieszaniu cementu z wodą następuje proces wiązania (hydroliza i hydratacja). Proces wiązania od 2 do 4 h. Twardnienie po 7 dniach, a wytrzymałości nabiera po 28 dniach.

WAPNO.

Uzyskuje się przez wypalenie kamienia wapiennego CaCO3, proces przeprowadzany w wysokiej temperaturze, uzyskane wapno to ciało porowate o kolorze białym lub szarym.

Wapno palone w formach zbrylonych lub proszku, łatwo przechodzi w dwutlenek, dlatego powinno się chronić przed zawilgoceniem.

W zależności jak szybko się gasi dzielimy wapno na (ocenia się prze wrzucenie bryły wapna do wody):

Może się rozpadać po gaszeniu na proszek. W procesie gaszenia wydziela się ciepło. W zależności od sposobu gaszenie dzielimy na:

Wiązanie wapna gaszone przebiega w dwóch sposobach:

Rodzaje wapna:

Zalety:

Wady:

ZAPRAWY

zaprawa - zaczyn z kruszywa, spoiwa i wody lub dopełniaczy,

beton - zaczyn z grubym kruszywem powyżej 4 mm,

żelazobeton - beton z prętami stalowymi,

Zastosowanie:

Łączenie elementów przegród budowlanych, ochrona budynku przed wpływami atmosferycznymi, nadanie estetycznego wyglądu, produkcja elementów wyrobów budowlanych, równomierne przekazywanie obciążeń przez wypełnianie spoin.

Podział ze względu na dziedzinę zastosowania.

Marka zaprawy jest to wytrzymałość 28 dniowa na ściskanie.

Podział zapraw:

Zaprawa wapienna:

Zaprawa cementowa:

Dodatki do zaprawy:

Zaprawa cementowo - wapienna

Zaprawa gipsowa i gipsowo - wapienna,

Zaprawa cementowo - gliniana,

WYROBY Z ZAPRAW I BETONÓW

Wyroby ścienne.

cegły cementowe,

cegły i bloczki wapienno piaskowe,

wyroby gipsowe:

drobnowymiarowe pustaki betonowe,

bloczki z betonu komórkowego,

Elementy stropowe.

belki i pustaki do stropów DZ 3, DZ 4, DZ 5,

belki stropu T - 27,

strop ITB 70,

strop Terriva, rozpiętość do 7,8 m,

strop Filigram,

Inne wyroby z zapraw i betonów.

rury azbestowo - cementowe,

rury betonowe,

rury żelbetowo wirowane,

płyty chodnikowe,

krawężniki i obrzeża betonowe,

płyty kamienno - betonowe,

elementy schodowe,

dachówki cementowe,

płyty dachowe cementowo - azbestowe,

MATERIAŁY BITUMICZNE

Lepiszcza to takie materiały budowlane, które wiążą i twardnieją wskutek zjawisk fizycznych: stygnięcie lub odparowanie rozpuszczalnika. Lepiszcze bitumiczne są pochodzenia organicznego. Do wspólnych cech materiałów bitumicznych należą:

W zależności od pochodzenia lepiszcza bitumiczne dzielimy na:

Asfalty.

Asfalty są związkami węglowodorowymi, rozpuszczalnymi w dwusiarczku węgla i posiadającymi właściwości wiążące. Mają one budowę koloidalną, z której wypływają ich specyficzne cechy. Do ważniejszych właściwości chemicznych asfaltów należą:

Asfalty występują w złożach naturalnych (Jugosławia, Francja, Trynidad, USA, ZSRR) oraz są otrzymywane w procesie destylacji ropy naftowej, jako tzw. asfalty sztuczne (ponaftowe). Asfalty naturalne są bardzo twarde, czyste, używa się ich do wzbogacania innych asfaltów.

W zależności od właściwości i zastosowania asfalty dzielimy na:

Asfalty D - 300 i D - 200 stosuje się do wyrobu emulsji, do budowy nawierzchni drogowych, D - 70 i D - 50 do produkcji asfalto - betonów i mas zalewowych, D - 35 - ma zastosowanie do stabilizacji smół i do produkcji asfaltów lanych.

Asfalty drogowe uzyskuje się z głębokiego oddestylowania ropy naftowej, następnie dodatkowo się je utlenia, aby badać im większa wytrzymałość. Do asfaltów drogowych dodaje się również parafiny, dlatego dzielimy je na:

Asfalty drogowe stosuje się do wykonywania napraw nawierzchni, do betonów asfaltowych, zapraw asfaltowych,

P - 40 / 175

40 - średnia temperatura mięknienia,

175 - penetracja,

Otrzymuje się z destylacji ropy naftowej na poziomie średnim. Są stosowane do produkcji papy, lakierów, lepików oraz bezpośredniego wykonywania izolacji przeciwwilgociowych i przeciwwodnych. Jakość asfaltów przemysłowych jest nieco gorsza od rogowych.

Do grupy asfaltów przemysłowych należą również asfalty izolacyjne wysokotopliwe, oznaczane symbolami IW - 80 i IW - 100, stosowane jako masy izolacyjne do pokrywania rurociągów oraz do produkcji lepików asfaltowych.

Smoły.

Smoły - produkty suchej destylacji węgla kamiennego i drewna (torfu lub węgla drzewnego). Są one cieczami o konsystencji rzadkiej do gęsto plastycznej i barwie czarnej lub ciemnobrunatnej. Produktami suchej destylacji węgla kamiennego są: koks, gaz oraz smoła. Smoły otrzymane bezpośrednio z procesu suche destylacji i nie poddane dalszej przeróbce nazywamy smołami surowymi. Zawierają one różne: oleje, paki i wodę. Jest to materiał miernej jakości dla budownictwa i stanowi materiał do dalszej przeróbki. Po dalszej destylacji smoły surowej, gdzie usuwa się wodę, niektóre oleje oraz wydziela pak, otrzymuje się smołę destylowaną.

Pak jest ciałem stałym w temp 20 ˚ C podobnym do asfaltu, stosowanym do produkcji lepików, pap, lakierów.

Mieszając w złożonych stosunkach ilościowych smołę, niektóre oleje i ewentualnie pak otrzymujemy smoły preparowane. W zależności od składu mają one różne właściwości i stanowią podstawowy materiał budowlany jako smoły dachowe i drogowe.

Smoły mają zastosowanie do produkcji pap, mas izolacyjnych oraz w drogownictwie do sporządzania mas smołowo - mineralnych. Mogą stanowić samodzielne powłoki izolacyjne typu lekkiego przy powlekaniu powierzchni betonowych lub drewnianych.

Smoły są odporne na działanie wody, ługów i kwasów, rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych (benzen), posiadają charakterystyczny zapach. Smoły są odporne na korozję biologiczną (grzyby, pleśnie) lecz są mniej odporne od asfaltów na starzenie się.

Rozróżniamy smoły:

Wyroby z lepiszczy:

Materiały do izolacji przeciwwilgociowych dzieli się w zależności od postaci na materiały płynne oraz materiały rolowe czyli papy i taśmy.

Papy.

Papami nazywamy odpowiednią osnowę - tekturę, tkaninę z włókien szklanych, sztucznych, lnianych lub konopnych - przesyconą bitumem. W zależności od impregnatu dzieli się papy na smołowe i asfaltowe, w zależności od osnowy na zwykłe (tekturowe), jutowe, z włókien szklanych, wigoniowe, filce, w zależności od sposobu wykonania na papy izolacyjne (bez powłok), z powłokami mineralizowanymi, z posypką mineralną i na papy specjalne.

Posypka zwiększa ciężar, może zmniejszać wpływ czynników atmosferycznych (proces starzenia).

Podział pap ze względu na przeznaczenie:

Papy asfaltowe.

Papy smołowe - posiadają w normalnych warunkach atmosferycznych mniejszą odporność na starzenie się od pap asfaltowych.

Taśmy izolacyjne - występują najczęściej pod nazwą „Denso”, są taśmami jutowymi, impregnowanymi mieszanką asfaltową. Stosowana jest do izolacji rurociągów powierzchni o skomplikowanym kształcie, szczelin dylatacyjnych. Taśmę można izolować elementy narażone na bezpośrednie działanie wody.

Emulsje asfaltowe

Emulsje asfaltowe - są to zawiesiny asfaltu w wodzie, utrzymywane w stanie rozproszenia przez dodatek emulgatora i ewentualnie stabilizatora. Otrzymuje się je przez mechaniczne mieszanie asfaltu z wodą przy jednoczesnym wprowadzaniu emulgatorów (mydło, kwasy tłuszczowe) i stabilizatorów. Emulsje asfaltowe są cieczami o kolorze brunatno brązowym, które rozprowadzone cienka warstwą odparowują, pozostawiając na powierzchni powleczonej cienką warstwę o właściwościach izolacyjnych. Emulsja jest bezwonna, niepalna nie wymaga suchych powierzchni. Stosowana jako podłoże izolacji przeciwwodnych, jako środek gruntujący betony, ceramikę, drewno lub jako samodzielna izolacja typu lekkiego. Rozróżniamy następujące rodzaje emulsji:

Roztwory asfaltowe do gruntowania.

Są to asfalty przemysłowe, rozpuszczone w szybkoschnących rozpuszczalnikach (np.: solwatach, benzol, benzyna lakowa) z ewentualnymi domieszkami uszlachetniającymi. Roztwory mają barwę czarną, są jednolite, pozbawione zawartości wody. W temp 10 - 20 ˚C powinny łatwo rozprowadzać się za pomocą pędzla lub szczotki malarskiej, dając równą i gładką powierzchnię bez śladów piany.

Roztwory asfaltowe służą do gruntowania powierzchni betonowych i murów jako podłoże izolacyjne powłokowe (z lepików) lub przeponowe (papy). Roztwory (szczególnie gęstsze) nałożone kilkoma warstwami mogą stanowić samodzielną izolację typu lekkiego. Do bardziej znanych roztworów asfaltowych należą:

Roztwory asfaltowe specjalne.

Lepiki asfaltowe stosowane na zimno.

Lepiki asfaltowe do stosowania na zimno składają się z asfaltów, wypełniaczy, olejów uplastyczniających i rozpuszczalników. Wypełniaczami są mączki lub włókna mineralne. Wymieszany lepik rozprowadza się na zagruntowanej powierzchni za pomocą szpachli. Lepiki na zimno stanowią materiał klejący przy wykonywaniu ciężkich, wielowarstwowych przepon izolacyjnych z materiałów rolowych

Lepiki asfaltowe stosowane na gorąco.

Lepiki te dzielą się na lepiki z wypełniaczami oraz lepiki bez wypełniaczy.

Lepiki asfaltowe z wypełniaczami składają się z: wypełniaczy oraz plastyfikatorów (oleje, paki). Ilość wypełniaczy dochodzi do 35 %. Lepiki te są stosowane do przyklejania papy do zagruntowanego podłoża, do klejenia papy, konserwacji oraz samodzielne powłoki izolacyjne.

Lepiki asfaltowe bez wypełniaczy stanowią mieszaninę asfaltów i dodatków uplastyczniających. Lepiki te są stosowane do przyklejania papy do zagruntowanego podłoża, do klejenia papy, konserwacji oraz samodzielne powłoki izolacyjne. Przed użyciem należy je podgrzać do temp. 160 - 180 ˚C, a następnie rozprowadzać na zagruntowanym podłożu za pomocą szczotki dekarskiej.

Lepiki do parkietów - temperatura mięknienia 40 ˚ C, powinien być całkowicie bezwonny.

Kity asfaltowe.

Są to masy asfaltowe plastyczne w zakresie temperatur - 30˚C do + 60˚C. Służą do wypełniania szczelin dylatacyjnych w konstrukcjach betonowych, do uszczelnień części dobudowanych, nieszczelności, pęknięć, przejść rurociągów przez ściany itp.

Masy zalewowe.

Są materiałem złożonym z asfaltów, wypełniaczy w postaci mączek, wełny żużlowej lub azbestu, olejów lub kauczuku. W temp 150˚C są całkowicie płynne. Stosuje się je do zalewania szczelin w nawierzchniach drogowych, umocnieniach brzegowych, posadzkach itp.

Lepiki smołowe.

Składają się z paku, smoły i dodatków uszlachetniających. W temp 20˚C mają konsystencje stałą lub półpłynną, gładką, błyszczącą powierzchnię. Są stosowane do izolacji przeciwwilgociowych budowli wodno - melioracyjnych. Lepiki smołowe są bardziej kruche od asfaltowych, szybciej ulegają starzeniu się, z drugiej jednak strony są bardziej odporne na korozję biologiczną, ze względu na swoje własności toksyczne.

DREWNO

Drzewo jest rośliną, natomiast drewno jest surowcem, materiałem powstałym po ścięciu drzewa. W Polsce drewno jest najstarszym znanym materiałem budowlanym. Dawniej drewno używane było do budowy i wyposażenia budynków, mostów, jazów, dziś stosowane jest w coraz to mniejszym stopniu.

Normalnie wyrośnięte drzewo składa się z następujących głównych części: korzeni, pnia czyli strzały, gałęzi i liści lub igieł. Korzenie wraz z przyziemną zgrubiałą częścią pnia, zwaną odziomkiem, tworzą karpinę. Górna część pnia od odziomka do miejsca, w którym grubość strzały wynosi 7 cm, nazywa się grubizną pnia. Wierzchołek pnia natomiast łącznie z gałęziami określany jest mianem korony. Poszczególne części drzewa stanowią różną wartość użytkową. Najwartościowszym materiałem jest drewno pochodzące z dolnej, bezsęcznej części pnia. Kształt grubizny pnia jest zbliżony do stożka ściętego. Najlepszy materiał uzyskuje się ze starzał pełnych, tj. takich, których kształt zbliżony jest do walca. Budowa pnia jest warstwowa - włóknista. Przekrój pnia posiada wyraźne usłojenie współśrodkowe, w którym można wyróżnić (od środka): rdzeń, drewno składające się z twardzieli i bieli, łyka (przewodzi substancje pokarmowe) oraz kory (stanowi ochronę drewna). Twardziel - (nie zawiera wody, nasycony jest barwnikami i posiada większą odporność na korozję), ma większą wytrzymałość mechaniczną od bieli - (zawiera dużo wody i jest odporny na korozję biologiczną). Drewno stosowane w budownictwie dzieli się na dwie podstawowe grupy: drewno liściaste i iglaste. Praktycznie największe zastosowanie w budownictwie ma drewno: sosnowe, świerkowe, dębowe i bukowe.

Drewno składa się z węgla około 50 %, tlenu około 44%, wodoru 6% i znikomych ilości azotu i związków mineralnych. Węgiel, tlen i wodór tworzą w drewnie złożone związki organiczne, przede wszystkim celulozę, hemicelulozę i ligninę.

Właściwości techniczne.

Wilgotność.

Jest to ilość wody zawarta w drewnie w stosunku do ciężaru drewna. Wilgotność ma duży wpływ na inne właściwości techniczne drewna. Po ścięciu drewno z biegiem czasu traci zawartą w sobie wilgotność. Drewno iglaste wysycha szybciej od liściastego, miękkie prędzej od twardego. Drewno po ścięciu posiada wilgotność około 35%, drewno w stanie powietrzno - suchym ma wilgotność 15 - 20 %, a przechowywane w suchych pomieszczeniach 8 - 13 %. Właściwości techniczne podaje się przeważnie dla wilgotności 15%. Duża wilgotność lub nadmierne przesuszenie często bywa powodem paczenia się wyrobów.

Barwa drewna.

Barwa drewna jest od białej - jasno żółtej do brązowej - brunatnej. Po ścięciu ciemnieje.

Higroskopijność.

Drewno wchłania wilgoć z powietrza tak długo, aż jego wilgotność nie zrównoważy się z wilgotności otoczenia. Z powodu dużej higroskopijności drewna, trzeba je niekiedy impregnować.

Ciężar drewna.

Zależy od jego rodzaju wilgotności. Ciężar właściwy niewiele różni się przy poszczególnych gatunkach i wynosi około 1550 kg/m3.

Skurcz i spęczanie.

Drewno wilgotne kurczy się w czasie suszenia, natomiast drewno suche, wchłaniając wilgoć, pęcznieje. Powoduje to pękanie lub paczenie się drewna.

Przewodność cieplna.

Zależy od rodzaju drewna i wilgotności. Waha się w granicach 0,12 - 0,18 Kcal/m ⋅ h˚C.

Właściwości mechaniczne.

Właściwości mechaniczne drewna zależą przede wszystkim od: rodzaju drewna, jego wilgotności, ilości i rodzaju wad, kierunku działania siły.

Wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie - zależy od kierunku działania siły w stosunku do włókien. Drewno wykazuje większą wytrzymałość w przypadku siły działającej równolegle do włókien, najmniejszą zaś przy nacisku działającym w kierunku promienia. Wytrzymałość drewna na ściskanie wynosi 40 - 66 MPa, na rozciąganie 84 - 135 MPa.

Wytrzymałość na zginanie - odgrywa ona dużą rolę przy większości elementów konstrukcyjnych i deskowań. Bada się ja zginając próbkę prostopadle do włókien. wytrzymałość na zginanie wynosi 60 - 105 MPa.

Gatunki drewna i jego cechy.

Sosna:

Świerk:

Jodła:

Modrzew:

Dąb:

Grab:

Jesion:

Buk:

Wady drewna.

Wady kształtu.

Wady budowy drewna.

Wady zabarwienia przez grzyby.

Pęknięcia.

Zranienia.

Uszkodzenia przez grzyby.

Uszkodzenia przez owady.

Sortyment drewna budowlanego.

Drewno okrągłe:

Tarcica:

forniry i obłogi: strugane i rozwijane,

gonty i deszczułka,

materiały podłogowe,

sklejki złożone z nieparzystej ilości fornirów o grubościach 4 - 20 mm,

kostka brukowa o różnych wymiarach,

elementy do nawierzchni kolejowych,

płyty pilśniowe

płyty wiórowe - złożone z wiórów i kleju syntetycznego,

płyty paździeżowe - zbudowane z włókien lnianych lub innej słomy,

płyty wiórowo - cementowe (suprema),

METALE

Metale należą do odrębnej pod względem właściwości technicznych grupy materiałów budowlanych. Właściwości fizyczne i chemiczne metali związane są z ich budową atomową. Bezkierunkowość wiązań atomów metali wpływa na zdolność ich do krystalizacji w układy o dużej liczbie płaszczyzn symetrii, co warunkuje plastyczność metali i stanowi o ich jednorodnej budowie. Dzięki takiej budowie metale odznaczają się jednakowymi właściwościami fizycznymi i mechanicznymi we wszystkich kierunkach. Metale są nieprzezroczyste, mają zdolność do odbijania światła, są kowalne, dobrze przewodzą ciepło i prąd elektryczny, są plastyczne.

Od siły wzajemnego oddziaływania na siebie atomów metalu zależy w dużym stopniu temperatura topnienia metalu. W korelacji z temperaturą topnienia pozostaje twardość i wytrzymałość mechaniczna metalu. Na ogół im wyższa temperatura topnienia tym większa twardość i wytrzymałość mechaniczna. Metale możemy podzielić na dwie zasadnicze grupy: metale żelazne (stale, staliwo, żeliwo) i metale nieżelazne - kolorowe (aluminium, miedź, cynk, ołów, brąz, mosiądz.

W procesie produkcji żelaza i stali uzyskuje się szereg różnego rodzaju produktów różniących się między sobą w istotny sposób właściwościami technicznymi.

Surówka stanowi produkt przerobu rud żelaza w wielkich piecach. Sama nie ma zastosowania w technice, jest materiałem wyjściowym do wytwarzania żeliwa, staliwa, stali. Zawiera 2,5 do 4,5% węgla oraz siarkę, fosfor, mangan i krzem.

Żeliwo otrzymuje się przez przetopienie surówki z dodatkiem złomu i domieszek stwarzających odpowiedni skład chemiczny. Zależnie od rodzaju surówki i dodatków rozróżnia się żeliwo szare (duża wytrzymałość na rozciąganie i gięcie, daje się obrabiać, jest miękkie) białe i pstre (duża twardość). W przemyśle duże zastosowanie ma żeliwo odporne na korozję i żeliwo żaroodporne.

Staliwo jest lanym stopem żelaza z węglem (do 1 %) i innymi pierwiastkami. Dzieli się na węglowe i stopowe. Ma zastosowanie do licznych odlewów w przemyśle.

Stal węglowa jest stalą zawierająca pierwiastki pochodzące tylko z przerobu hutniczego. Dzieli się na stale niskowęglowe (do 0,25% C), średniowęglowe (0,25-0,6% C) i wysokowęglowe (ponad 0,6% C).

Stale stopowe produkuje się, wprowadzając w procesie metalurgicznym dodatkowe składniki nadające odpowiednie cechy techniczne. W zależności od właściwości dzielimy stale stopowe na:

Ze względu na ciężar objętościowy metale możemy podzielić na:

Ze względu na temperaturę topnienia:

Rola pierwiastków w stopie metalu.

Węgiel.

Zwiększa wytrzymałość materiału, zwiększa się odporność na korozję.

Mangan.

Zwiększa wytrzymałość i sprzyja głębokiemu hartowaniu. Stale manganowe są odporne na uderzenia i ścieranie, zwiększa ziarnistość metalu.

Krzem.

Zwiększa sprężystość i wytrzymałość stali (podwyższa granicę plastyczności metalu).

Chrom.

Zwiększa wytrzymałość, twardość i zdolność przehartowania stali. Zwiększa odporność stali na ścieranie, korozję, działanie czynników chemicznych i wysokiej temperatury.

Nikiel.

Zwiększa ciągliwość i wytrzymałość stali oraz sprzyja głębokiemu hartowaniu, a także uodparnia na korozję i działanie wysokich temperatur.

Molibden.

Zwiększa hartowność stali oraz wytrzymałość na podwyższone temperatury.

Wanad.

Zwiększa drobnoziarnistość i hartowność stali. Dodaje się do w niewielkich ilościach do stali sprężynowych i narzędziowych.

Aluminium.

Wpływa na żaroodporność stali.

Miedź.

Polepsza odporność metali na korozję.

Fosfor.

Powoduje gruboziarnistość metalu i powoduje kruchość.

Siarka.

Powoduje kruchość przy skrawaniu.

Otrzymywanie surówek.

Otrzymywanie surówek żelaza z rudy odbywa się w procesie dwustopniowym. Najpierw w piecach hutniczych zwanych wielkimi piecami, gdzie następuje redukcja rud głównie tlenkowych. W drugim procesie następuje utlenianie domieszek, przez co otrzymuje się stal o określonym składzie chemicznym

Proces redukcji rudy żelaza odbywa się w wielkim piecu, do którego doprowadza się rudę, koks i topniki oraz powietrze niezbędne do spalania paliwa. Wszystkie te materiały nazywamy materiałami wsadowymi.

Procesem wielkopiecowym nazywa się zespół zjawisk fizycznych i reakcji chemicznych zachodzących w wielkim piecu, w wyniku których z rudy powstaje surówka.

Stal otrzymuje się w wyniku przeróbki surówki, a ponieważ stal może zawierać do 2% węgla, podczas gdy surówka zawiera 3,2-4,3% węgla, więc głównym celem procesu otrzymywania stali jest odwęglenie surówki. Surówka zawiera również domieszki w postaci krzemu, manganu, siarki i fosforu. Podczas przerobu surówki na stal zarówno węgiel jak i domieszki ulegają częściowemu wypaleniu. Otrzymana w ten sposób stal nazywa się staliwem, a odpowiednio przerobiona stalą.

Rudy wykorzystywane w wytopie żelaza:

W celu ułatwienia stopienia skały płonnej i oddzielania zanieczyszczeń metalowych od żelaza do wsadu wielkopiecowego dodaje się zwykle substancji, zwanych topnikami. Skład chemiczny topników zależy od składu skały płonnej.

Do rud kwaśnych należy stosować topniki zasadowe (CaCO3). Do rud zwierających składniki zasadowe stosuje się topniki kwaśne. Najczęściej są to ubogie rudy kwaśne, zawierające znaczne ilości krzemionki lub żużel kwaśny pochodzący z procesów stalowniczych.

Po uzyskaniu stali o pożądanych właściwościach poddaje się ją następującym procesom:

Stale możemy podzielić na:

Właściwości metali:

Nazewnictwo i oznaczanie stali.

Stale konstrukcyjne węglowe zwykłej jakości są znakowane literami St i liczbami porządkowymi od 0 do 7, określającymi numer gatunku w miarę wzrastania zawartości węgla. Litera S na końcu znaku oznacza, że stal jest przeznaczona na konstrukcje spawane. Litera V oznacza stal o ograniczonej zawartości węgla a podwyższonej wanadu, a litera W stal o ograniczonej zawartości węgla, fosforu i siarki a podwyższonej krzemu i wanadu. Stale V i W są spawalne. Występują również następujące znaki na końcach symboli:

X - stal nieuspokojona,

Y - stal półuspokojona,

G - stal o podwyższonej zawartości manganu,

A - stal o wyższych wymaganiach dotyczących składu chemicznego,

U - stal z wymaganą udarnością w stanie normalizowanym,

UT - stal z wymaganą udarnością w stanie ulepszonym cieplnie,

Ż - stal przetapianą elektrożużlowo,

Stale konstrukcyjne stopowe są znakowane cyframi i literami. Pierwsze dwie cyfry określają średnią zawartość węgla w setnych procentu, a litery oznaczają następujące pierwiastki stopowe:

F - wanad,

G - mangan,

H - chrom,

M - molibden,

N - nikiel,

S - krzem,

T - tytan,

J - aluminium,

Nb - niob,

B - bor,

Liczby występujące za literami oznaczają zaokrąglone do liczby całkowitej średnie zawartości pierwiastka, jeżeli jego ilość przekracza 1,5%.

18G2 - 0,18% węgla, od 1 do 2 % manganu,

Wyroby ze stali.

kształtowniki:

pręty:

bednarka

pręty zbrojone

Blachy

rury

szyny

siatki

łączniki

okucia budowlane

Stopy metali nieżelaznych.

Metali kolorowych używa się w budownictwie w stosunkowo niewielkim stopniu. Główną barierą, hamującą szersze stosowanie, jest wysoka cena surowca. Metale te z reguły mają większe odporności na korozję atmosferyczną i wodną. Obecnie w coraz większym stopniu wprowadzane jest do budownictwa aluminium zarówno jako materiał dekoracyjny, materiał do wyrobu armatur i konstrukcyjny.

Aluminium.

Aluminium odznacza się małym ciężarem właściwym, dobrą przewodności elektryczną, dobrym przewodnictwem cieplnym. Ponadto z niektórymi metalami tworzy stopy o dobrych własnościach odlewniczych.

Jako główne składniki stopów aluminiowych należy wymienić: miedź, krzem, magnez, mangan wraz z boksytem.

W celu zwiększenia odporności na korozję stopów aluminiowych stosuje się pokrywanie przedmiotów warstwą tlenków wytwarzanych na ich powierzchni metodą elektrolitycznego utleniania. Ponadto stosuje się również polerowanie stopów aluminium czystym aluminium, które są bardziej odporne na korozję niż jego stopy.

Stopy te dają się łatwo obrabiać i mają znaczne wytrzymałości mechaniczne. Obecnie z aluminium produkowane są następujące wyroby:

Miedź i stopy.

Miedź jest stosowana w budownictwie m.in. w postaci cienkich blach do izolacji przeciwwodnych, robót dekarskich i zdobniczych, armatur. Jest materiałem bardzo odpornym na działanie czynników atmosferycznych i wód naturalnych.

Stopy miedzi z cynkiem tworzą mosiądz.

Cynk i stopy.

Rozróżnia się cynk hutniczy, rafinowany, elektrolityczny i rektyfikowany. Z cynku wyrabiane są blachy, pręty i druty. Jest on bardzo odporny na korozję atmosferyczną, nieodporny jest natomiast na kwasy. Często stosowany jest do powlekania wyrobów stalowych dla ich ochrony przed korozją. Materiały cynkowe muszą być odizolowane od betonów i zapraw. Produkuje się blachy o grubościach 0,15 - 6 mm.

Brąz.

Ołów.

Ma zastosowanie do lutów miękkich. Jest również stosowany na powierzchni chroniące przed działaniem promieni rentgenowskich i promieniowania jonizującego, stosowany jest również do uszczelniania kanalizacji.

Cyna i stopy.

Stosowana na luty miękkie i jako powłoki ochronne na metale.

SZKŁO

Szkłem nazywa się ciało bezpostaciowe powstałe w wyniku ostudzenia stopionej mieszaniny odpowiednio dobranych surowców szklarskich. Podstawowymi surowcami do produkcji szkła jest krzemionka stosowana zazwyczaj w postaci piasku kwarcowego (SiO­), soda kalcynowana (Na2CO3) lub potaż (K2CO3), węglan wapnia (CaCO3) oraz inne dodatki wpływające na jakość szkła.

Soda i potaż spełniają rolę topników obniżających temperaturę topnienia krzemionki, wapń zaś zwiększa odporność chemiczną szkła, które staje się nierozpuszczalne w wodzie.

Ze stopienia krzemionki tylko z dodatkiem topników, czyli sody lub potażu, powstaje szkło krzemowo - sodowe lub krzemowo potasowe, które rozpuszcza się w wodzie, a roztwór wodny tego szkła nosi nazwę szkła wodnego. Szkło wodne stanowi spoiwo do zapraw, kitów i specjalnych betonów kwasoodpornych. W drogownictwie szkło wodne bywa stosowane do utrwalania nawierzchni z kruszywa wapiennego oraz do stabilizacji nawierzchni gruntowych.

Szkło zwykłe, powszechnie stosowane w budownictwie, zawiera 70 - 72 % krzemionki, 15% tlenku sodowego, 9% tlenku wapniowego i 3,5 % tlenku magnezowego. Resztę stanowią inne składniki poprawiające właściwości szkła lub usprawniające procesy produkcyjne. Szkło można barwić tlenkami metali: tlenkiem manganu - na fioletowo, tlenkiem miedzi - na czerwono, tlenkiem żelaza - na zielono, siarka - na żółto

Oprócz krzemionki szkło można również otrzymać z innych tlenków: barowego, fosforowego lub tytanowego.

Produkcja szkła obejmuje przygotowanie surowców i sporządzenie z nich zestawu zawierającego ściśle odmierzone proporcje poszczególnych składników, topienie zestawu w piecach szklarskich w temperaturze 1100 - 1700˚C, zależnie od zestawu składników, w celu uzyskania masy szklanej o odpowiedniej lepkości, powolne studzenie masy szklanej, formowanie wyrobów, odprężanie szkła oraz obróbkę wykończeniową wyrobów.

Stosuje się wiele metod formowania wyrobów z masy szklanej, m.in. wydmuchiwanie automatyczne za pomocą sprężonego powietrza, wyciąganie masy szklanej pionowo w górę lub poziome jej ciągnienie po powierzchni roztopionego metalu, wytłaczanie w prasach, walcowanie i odlewanie.

Niekiedy szkło poddaje się hartowaniu, które polega na podgrzaniu go do temperatury około 650˚C i gwałtownym ostudzeniu sprężonym powietrzem. Szkło ma wówczas większą wytrzymałość, a w razie stłuczenia rozbija się na drobne kawałki o nieostrych krawędziach, nie powodując zranienia.

Właściwości techniczne szkła.

O wartości technicznej szkła jako materiału budowlanego decydują takie jego właściwości jak: przepuszczalność promieni świetlnych, wysoka wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie i zginanie, ale duża łamliwość i kruchość oraz mała w porównaniu z gęstością przewodność cieplna.

Wyroby ze szkła.

Szkło płaskie okienne.

Produkuje się maszynowo jako szkło ciągnione o grubości 1,3 - 10 mm w kształcie prostokątów. W zależności od ilości wad rozróżnia się cztery gatunki szkła: S, I, II, III. Szkło powinno być bezbarwne, a ewentualne odcienie powinno wykazywać w przekrojach. Przepuszczalność światła w zależności od grubości od 88 - 77%. Dopuszczalna wypukłość 0,3%. Szkło okienne stosowane jest w ogrodnictwie do szklenia cieplarni okien inspektowych. Szkło takie powinno łatwo dzielić się wzdłuż równomiernej rysy, bez odprysków i pęknięć.

Szkło płaskie walcowane gładkie i wzorzyste,

Produkuje się w postaci tafli prostokątnych o grubościach od 3,5 do 10 mm. W zależności od wykonania powierzchni na gładkie i wzorzyste, bezbarwne i barwne. Dopuszczalna wypukłość 0,3%.

Szkło płaskie zbrojone,

Jest wzmocnione siatką z drutu o średnicy 0,5 mm, oczkach kwadratowych lub sześciokątnych. Siatkę zatapia się równolegle do powierzchni szkła na głębokość nie mniejszą niż 1,5 mm. Przepuszczalność światła powinna wynosić 65%. Powierzchnia szkła zbrojonego może być gładka lub wzorzysta. Zatopienie siatki drucianej nie tylko wzmacnia szkło, ale także w razie stłuczenia tafli szklanej zapobiega rozpryskiwaniu się odłamków szklanych, co mogłoby zagrażać otoczeniu. Jest szczególnie polecane do szklenia budowli ogrodowych, ścianek balkonowych itp.

Szkło pochłaniające promienie podczerwone - Antisol.

Przenikalność promienie świetlnych 75%, a promieni cieplnych 30%. Stosowane jest w miejscach bardzo nasłonecznionych. Przy szkleniu okien takimi szybami należy używać kitów gęsto plastycznych. Jedna powierzchnia takiej szyby jest pokryta metalem lub półprzewodnikami.

Szkło barwione nieprzejrzyste - Marblit.

Jest to szkło płaskie walcowane, barwione w masie. Przeznaczone na okładziny. Jedna powierzchnia tafli - zewnętrzna jest gładka nie polerowana, druga zaś jest zazwyczaj rowkowana w celu zwiększenia przyczepności z zaprawą. Szkło takie produkuje się zazwyczaj w postaci płyt szklanych o wymiarach 120 X 180 cm, i płytek prostokątnych o wymiarach: 7,5 x 15, 15 x 15, 15 x 30 cm. Grubość płytek wynosi 6 mm. Płytki szkła powinny być odporna na zamarzanie. Szkło nieprzejrzyste barwi się na biało czarno, seledynowo, niebiesko, różowo i popielato. Płytki marblitowe stosuje się na okładziny murków, ścianek itp.

Szkło płaskie emaliowane.

Zwane również Vitrokolorem, otrzymuje się również przez pokrycie warstwą kolorowej emalii ceramicznej tafli szkła płaskiego lub wzorzystego hartowanego. Kolory emalii mogą być różne: żółty, niebieski, czerwony, pomarańczowy. Wymiary tafli wynoszą 30 x 30 - 240 x 150 cm, grubość 5- 8 mm. Szkło emaliowane stosuje się na okładziny elewacji budynku lub wewnątrz pomieszczeń.

Szkło płaskie polerowane bezbarwne.

Ma obie powierzchnie tafli polerowane. Zależnie od jakości wykonania rozróżnia się 3 gatunki szkła. Grubość szkła wynosi 5 - 35 mm, powierzchnia tafli może wynosić do 10 m2. Szkło stosuje się do szklenia wystaw sklepowych i wyrobu elementów mebli.

Szkło hartowane.

Po stłuczeniu rozpada się na małe odłamki. Grubość szkła wynosi 4 - 8 mm. Ze względu na zwiększoną odporność na uderzenie stosuje się je do szklenia okien o większych powierzchniach.

Szyby zespolone - Vitrterm.

Składają się z dwóch lub trzech pojedynczych szyb połączonych między sobą szczelną ramką z przekładkami dystansowymi. Pomiędzy przekładkami znajduje się pochłaniacz wilgoci zapobiegający matowieniu szyb w razie dostania się między nie wilgoci. Szyby zespolone odznaczają się małym współczynnikiem przewodności cieplnej 1,5 - 2,7 W/m⋅K, są przeznaczone do szklenia okien jednoramowych.

Mozaika szklana.

Zwana Vitromozaiką są to ozdobne płytki ze szkła barwionego o wymiarach 2 x 2 x 0,4 cm naklejone na arkusze papieru o wymiarach 31,5 x 31,5 cm lub na taśmę o wymiarach 31,5 x 300 cm. Mozaikę stosuje się głównie do wykładania elewacji budynków lub wykonywania warstwy licowej wielkowymiarowych elementów ściennych. Może być również stosowana jako wykładzina ścienna w pomieszczeniach narażonych na zawilgocenie, jak łazienki, WC, kuchnie itp.

Szkło profilowe.

Są to elementy walcowane, przepuszczające światło, o przekroju poprzecznym ceowym, znane pod nazwą vitrolitu. Płyty szklane mogą być zbrojone. Lub nie. Mogą być bezbarwne lub o kolorze oranżowym zbliżonym do złotego. Profilowane płyty szklane produkuj się w czterech szerokościach: 250, 294, 330, 500 mm. Długość płyt może się wahać od 1 do 5 m. Szkło profilowe może być stosowane w ogrodach do budowy przezroczystych ścianek osłonowych, balustrad i ścinek balkonów, daszków na pergolach, pokryć szklarni. Wymiary ścianek w pionie do 2,5 m, a w poziomie do 1,3 m.

Pustaki szklane.

Otrzymuje się przez spajanie ze sobą dwóch jednakowych nadtopionych części w kształcie prostokątnych pudełek. Produkuje się pustaki o czterech wielkościach: 190 x 190 x 80, 200 x 200 x 80, 240 x 240 x 80 i 250 x 250 x 80 mm. Pustaki wykonuje się ze szkła bezbarwnego, barwionego powierzchniowo lub barwionego w całej masie. Minimalna wytrzymałość na ściskanie pustaka szklanego nie powinna być mniejsza od 1,5 MPa. Pustaki służą do budowy ścianek i murków nie większych niż 3 x 3 m. Do murowania ścinek z pustaków należy stosować zaprawę cementową marki 5, o konsystencji plastycznej. Ścianki powinny być zbrojone stalą okrągłą, gładką o średnicy 6 mm. Zaleca się stosowanie zbrojenia pionowego, poziomego i ramy wokół ściany.

Luksfery.

Produkuje się ze szkła bezbarwnego, przepuszczającego światło, w postaci kształtek i licowej powierzchni kwadratowej. Wykonuje się dwie wielkości luksferów o wymiarach: 150 x 150 x 50 i 200 x 200 x 50 mm. Elementy mają masę odpowiednio 1,05 i 1,95 kg. Luksfery powinny wykazywać wytrzymałość na ściskanie nie mniejszą niż 3 MPa. Zastosowanie luksferów jest podobne jak pustaków szklanych. Do murowani ścianek z luksferów należy stosować zaprawę cementową marki 5 o konsystencji wilgotnej. Ścianki powinny być zbrojone stalą okrągłą, gładką o średnicy 6 mm. Zaleca się stosowanie zbrojenia pionowego, poziomego i ramy wokół ściany.

Kopułki ze szkła hartowanego.

Stosuje się je do oświetlania hal, auli itp. Kształt podstawowy kopułki może być kołowy, kwadratowy lub prostokątny. Średnica kopułek o podstawie koła oraz bok kopułek kwadratowych wynosi 80 cm.

Materiały termoizolacyjne.

Włókna szklane.

Uzyskuje się z roztopionego szkła boro - glino o krzemianowego i tytanowo-borowego metodą wyciągania z dysz. Szkło przy wyciąganiu włókna, mimo, że jest materiałem kruchym i sztywnym, staje się przy grubości nitek 3 - 5 mm giętką przędzą. Włókna szklane mają bardzo duża wytrzymałość na rozciąganie, przewyższającą wytrzymałość stali zwykłej

Wata szklana.

Składa się ze skłębionych włókien szklanych grubości 10 20 μm. Z waty szklanej produkuje się maty służące m.in. do budowy ekranów akustycznych ograniczających hałas przy trasach komunikacyjnych.

Maty z waty szklanej.

Wykonuje się z luźno ułożonej warstwy waty na osnowie z welonu szklanego lub tektury. Watę przyszywa się do osnowy na całej długości nićmi szklanymi. Ze względu na duża nasiąkliwość mat wykonanych na osnowie z tektury nie powinno się ich używać do izolacji na zewnątrz budynków. Maty mają następujące wymiary; długość 3 m, szerokość 1 m i grubość 3,4 - 5 cm. Gęstość pozorna mat wynosi 60 - 90 kg/m3.

Szkło piankowe.

Jest materiałem porowatym otrzymanym przez stopienie stłuczki szklanej z dodatkiem środków porotwórczych. Produkuje się dwie odmiany szkła piankowego: białe i czarne. Szkło białe ma pory otwarte i dlatego odznacza się dobrymi właściwościami dźwiękochłonnymi. Jego gęstość pozorna wynosi 300 - 400 kg/m3, a nasiąkliwość nie powinna być większa niż 25%. Szkło czarne ma pory zamknięte i jest materiałem nienasiąkliwym, o gęstości pozornej 160 - 180 kg/m3. Płyty ze szkła piankowego czarnego mają wymiary 50 x 50 x 5,6,7 lub 12 cm. Materiał ten daje się obrabiać prostymi narzędziami i może być mocowany za pomocą gwoździ lub zaprawy. Szkło piankowe, zwłaszcza białe, ma takie samo zastosowanie jak maty z waty szklanej.

Wełna mineralna.

Jest wytwarzana przez rozpylanie płynnego żużla sprężonym powietrzem lub parą o wysokim ciśnieniu; w ten sposób powstaje tworzywo z cieniutkich, włoskowatych nitek, będące bardzo dobrym materiałem izolacyjnym, ciepło i dźwiękochłonnym. Znosi ono temperaturę 800˚C, może więc być stosowane do izolacji przewodów parowych, przewodów gorącej wody itp. Wełna żużlowa jest pakowana luźno w workach papierowych po 10 - 12 kg lub w baloty o wymiarach 800 x 800 x 600 mm. Ciężar bloku waty od 70 - 120 kg.

TWORZYWA SZTUCZNE.

Tworzywa sztuczne zwane potocznie masami plastycznymi lub plastykami, są produkowane z żywic syntetycznych. Podstawą produkcji są wielocząsteczkowe związki organiczne o szkielecie węglowym, rzadziej krzemowym. Historia tworzyw sztucznych liczy zaledwie 100 lat. Do najstarszych znanych tworzyw sztucznych należą kauczuk syntetyczny, celuloid, bakelit. Dynamiczny rozwój przemysłu tworzyw sztucznych datuje się od kresu II wojny światowej. Obecnie na świecie produkuje się wielkie ilości różnego rodzaju tworzyw sztucznych, z których szereg ma zastosowanie w budownictwie. W wielu przypadkach tworzywa sztuczne przewyższają właściwościami tradycyjne materiały budowlane: drewno, stal, beton, w coraz większym stopniu konkurują również ceną. Tworzyw sztuczne uzyskuje się przez modyfikację naturalnych związków wielocząsteczkowych lub przez polireakcje jednym z trzech sposobów: polimeryzację, polikondensację, poliaddycję.

Do tworzyw sztucznych modyfikowanych, uzyskanych drogą modyfikacji naturalnych związków wielocząsteczkowych, należą pochodne celulozy, białka i kauczuku naturalnego.

Ze względu na właściwości termoplastyczne tworzyw sztucznych dzieli się je na dwie grupy: elastomery, plastomery.

Do elastomerów zalicza się tworzywa sztuczne, które w temp około 20˚C mogą być poddawane dużym odkształceniom, przekraczającym 100% wydłużenia, jak np.: kauczuki.

Plastomery są tworzywami, które w normalnych temperaturach ulegają tylko nieznacznym odkształceniom sprężystym.

Plastomery dzieli się na:

Sposoby powstawania materiałów sztucznych.

Polimeryzacja.

Łączenie produktów wyjściowych, z których otrzymuje się produkt gotowy bez żadnych produktów ubocznych. Produkt jest wielokrotności monomerów wyjściowych. Przy pomocy modyfikatorów można zmieniać cechy produkty.

Proces polimeryzacji przebiega bardzo szybko, samorzutnie z wydzielaniem dużej ilości ciepła. Po zainicjowaniu reacji (rodnikowa lub jonowa) następuje tworzenie się łańcuch z wydzielaniem ciepła, zakończenie reakcji może być spowodowane dostaniem się wolnego wodoru z zewnątrz.

Materiały otrzymywane w procesie polimeryzacji to: ciała stałe, ciecze, homo polimery (PCV, polietylen), kopolimery (butadien, stylen).

Polikondensacja.

Polega na łączeniu się związków małocząsteczkowych z wydzieleniem produktów ubocznych: amoniaku, wody, soli. Podczas twardnienia odznaczają się dużym skurczem. Produkt końcowy różni się od produktów wyjściowych. Proces polikondensacji przebiega wolniej i spokojniej od polimeryzacji. Jest procesem nieodwracalnym. Tworzywa te można wykorzystywać jako gotowe wyroby lub jako duroplasy przyrządzane w razie potrzeby ze składników.

Poliaddycja.

Polega na łączeniu się związków małocząsteczkowych bez produktu ubocznego. Następuje przegrupowanie atomów, najczęściej wodoru. Skład produktów inny niż monomerów wyjściowych. Proces jest nieodwracalny, występuje mniejszy skurcz niż w polikondensacji. Katalizatorami są kwasy, zasady i woda. Proces przebiega spokojnie.

Dodatki stosowane do materiałów sztucznych.

Plastyfikatory.

Powodują zmiękczanie materiału, co w znacznym stopniu obniża koszt produkcji. Nie mogą zmieniać składu chemicznego materiału. Rozróżniamy dwie grupy plastyfikatorów:

Stabilizatory.

Mają działanie anty utleniaczy. Stosowane do tworzyw termoplastycznych.

Barwniki i pigmenty.

Powinny być światło trwałe i nie zmieniać kolorów z biegiem czasu.

Wypełniacze.

Mogą modyfikować właściwości materiału, zmniejszają jego cenę. Zajmują w materiale nawet do 80% powierzchni. Stosowane są do tego celu: mączki mineralne, wypełniacze organiczne, włókna szklane lub powietrzne.

Nośniki.

Mogą być w postaci wstęg papierowych, z tkanin, z włókna szklanego, zwiększają wytrzymałość.

Przetwórstwo materiałów sztucznych.

Obróbka wstępna polega na przygotowaniu w odpowiednich proporcjach składników, które mają wchodzić w skład tworzywa sztucznego w zależności od pożądanych cech. Mogą być w formie granulowanej, płynnej lub sproszkowane.

Charakterystyka materiałów sztucznych.

Polichlorek winylu - PCV.

Powstaje w procesie polimeryzacji. Jest homo polimerem i materiałem termoplastycznym. Wytwarza się go z acetylenu (z węgla kamiennego lub ropy naftowej) z dodatkiem kwasu solnego (ze soli). Może być twardy, zmiękczony lub komórkowy. Jest odporny na działanie wody i chemikalii, jest niepalny, mięknie w temperaturze 80˚C, daje się łatwo barwić na dowolne kolory.

Polioctan winylu - POW.

Jest materiałem termoplastycznym, należy do grupy homo polimerów, jest odpornym na działanie wody i środków chemicznych, posiada bardzo dobra przyczepność do podłoża, dzięki czemu znalazł zastosowanie w produkcji farb, klejów i lakierów.

Polistylen.

Materiał termoplastyczny, należący do grupy homo polimerów. Powstaje z benzenu i etylenu, mięknie w temperaturze 70 - 100˚C. Stosowany jest na folie i wyroby gospodarstwa domowego, w formie spienionej występuje jako styropian.

Polietylen.

Materiał termoplastyczny, należący do grupy homo polimerów. Powstaje z etylenu. Ma duża odporność na rozrywanie, stosowany do temperatury 120˚C, łatwo się barwi, służy do wyrobu folii i opakowań.

Fenoplasty.

Materiał termoutwardzalny. Powstaje z fenoli i formaldehydu lub z pochodnych fenoli i formaldehydu. Jest bardzo wytrzymały, odporny na działanie wody i środków chemicznych, ma tendencję do żółknięcia i zmiany zabarwienia pod wpływem upływu czasu. Służy do wyrobu: laminatów, klei, farb. Opary fenoplastów są toksyczne jednak w połączeniu z mocznikiem maja właściwości dezynfekujące.

Aminoplasty.

Materiał termoutwardzalne. Powstają z połączenia mocznika z formaldehydem, melaniny z formaldehydem lub melaniny formaliną. Dają się trwale barwić, mają dobre właściwości wytrzymałościowe. Aminoplasty melaninowe są odporne na agresje chemiczną.

Poliestry.

Są materiałami chemoutwardzalnymi. Powstają z nienasyconych kwasów karboksylowych i karbodników lub z węglowych z alkoholami wielowodorowymi. Odporne są na działanie czynników chemicznych lecz nie na wodę. Tworzą twarde tworzywa w połączeniu z włóknami szklanymi.

Poliamidy.

Tworzywa termoplastyczne, powstają w procesie polikondensacji. Powstają z kwasów dwukarboksylowych z wieloaminami. Służą do produkcji włókien sztucznych, stylonu i nylonu.

Silikony.

Powstają w procesie polikondensacji. Są materiałami hydrofobowymi (nie łączącymi się w ogóle z wodą). Złożone są ze związków krzemu z chlorkiem metylu, są niepalne.

Poliuretany.

Tworzywa termoplastyczne powstałe w procesie poliaddycji. Powstają z 2 i 3 izacjonianów i glikolu lub dwuaminy. Występują w postaci żywicy twardej lub tworzywa spienionego.

Żywice epoksydowe.

Tworzywa chemoutwardzalne powstałe w procesie poliaddycji. Powstają z epichlrohyndryny z dwufenolem i dwuaminem. Maja dobrą przyczepność. Znalazły zastosowanie na farby, lakiery, kleje.

Właściwości materiałów sztucznych.

Wady:

Wyroby z materiałów sztucznych.

Materiały podłogowe.

Materiały do krycia dachów.

Materiały ścienne.

Materiały do izolacji cieplnej.

Materiały do izolacji przeciwwodnej.

Wyroby instalacyjne.

Kity i wyroby malarskie.

1

21



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Naturalne mat kamienne, Materiały budowlane
9-mat. hydroizolacyjne, Materiały budowlane
mat bud - kruszywo metoda iteracji, Studia, II rok, Materiały Budowlane 2
mat bud, Inzynieria Ladowa, Semestr 3, Materialy Budowlane II, sprawka do wszystkiego, Sprawko - Zap
mat bud egz, Budownictwo sem III, Materiały Budowlane
Mat bud sprawko 1, Prywatne, Uczelnia, Budownictwo, II Semestr, Materiały Budowlane, materiały budow
SPRAWOZDANIE Z MAT BUD, Prywatne, Uczelnia, Budownictwo, II Semestr, Materiały Budowlane, matbud, sp
MAT BUD kolos1, Studia, II rok, Materiały Budowlane 2
zagadnienia na ezgamin i kolokwium z mat bud, Studia zaoczne PWR, semestr 2, semestr 2, Materiały Bu
mat bud - kruszywo metoda iteracji [poprawione], Studia, II rok, Materiały Budowlane 2
sprawozdanie 1 mat bud, STUDIA budownictwo, SEMESTR I, materiały budowlane
materialy test, STUDIA, Polibuda - semestr II, Materiały budowlane, mat bud - EGZAMIN
mat bud egz sciaga, Materiały budowlane z Materiałoznastwem
Mat.bud laborki 3 paweł, Budownictwo, Semestr 3, Materialy budowlane
Zestaw pyta˝ egzaminacyjnych z mat bud ARCH i EOiZ, materialy budowlane
kollokwium nr 2 mat. bud, Semestr 2, MATERIAŁY BUDOWLANEe, Kolokwia

więcej podobnych podstron