Materia y budowlane
Nieorganiczne (mineralne)
Organiczne
Materia y kamienne
(wi zania atomowe spolaryzowane i
jonowe)
Metale
(wi zania metaliczne)
Materia y pochodzenia
naturalnego, g ównie drewno,
oma, trzcina, bambus, korek,
asfalty naturalne
Bitumy- produkty przeróbki w gla
kamiennego, ropy naftowej i
drewna
Tworzywa sztuczne
14:56
Podzia materia ów kamiennych
14:56
Podzia kruszyw
budowlanych
14:56
Kruszywa dziel si te w zale no ci od rodzaju ska y (magmowe,
osadowe, przeobra one)
granit
sienit
dioryt
gabro
andezyt
bazalt
Ska y magmowe
14:56
Ska y osadowe
piaskowiec
kwarc
glina
Wapie
dolomit
kalcyt
anhydryt
gips
14:56
Ska y przeobra one
marmur
kwarcyt
gnejs
upki
14:56
Ogólny podzia metali i ich stopów
14:56
ciwo ci materia y przejawiaj si w jego oddzia ywaniu z
otoczeniem.
Reakcja materia u na dzia anie czynnika zewn trznego jest
okre lana przez:
-
sk ad materia u
(rodzaj i zawarto sk adników)
-
struktur
(dla uk adów niejednorodnych tak e rodzaj i udzia
poszczególnych faz)
-
stan energetyczny
14:56
14:56
Stan energetyczny danego materia u zale y od ilo ci energii
dostarczonej podczas wytwarzania materia u:
-
„na sposób ciep a”
(np. wypalanie klinkieru cementowego)
-
„na sposób pracy”
(np. mielenie klinkieru cementowego),
oraz od energii wymienianej mi dzy uk adem a otoczeniem w
warunkach u ytkowania
Uproszczony schemat przej cia od elementów budowy materii do
elementów budowli
14:56
Mi dzy uk adem a otoczeniem mo e zachodzi :
Wymiana energii:
- najcz ciej na sposób ciep a
- na sposób pracy (podczas niszczenia materia u b dzie to praca
zwi zana z utworzeniem nowych powierzchni
14:56
14:56
Wymiana masy:
Przemieszczania si gazów i wody lub innych cieczy zw aszcza w
przypadku materia ów porowatych
Dotwardzanie spoiw mineralnych po czone z wi zaniem sk adników
otoczenia, np. karbonatyzacja zaprawy wapiennej
Ca(OH)
2
+ CO
2
CaCO
3
+ H
2
O
lub kamienia cementowego
CaO + CO
2
CaCO
3
Chemicznie agresywne oddzia ywanie rodowiska – powstawanie
produktów korozji, np.
2Fe + 3O
2
Fe
2
O
3
Rozpuszczanie w wodzie
Mi dzy uk adem a otoczeniem mo e zachodzi :
O w ciwo ciach materia ów decyduj nast puj ce
czynniki
materia owo-strukturalne:
-natura chemiczna pierwiastków, z których s zbudowane
-rodzaj wyst puj cych wi za chemicznych
-stan skupienia i struktury nadcz steczkowe
-makrostruktura – tekstura
-zjawiska powierzchniowe na powierzchni mi dzyfazowych i
zewn trznych uk ad
14:56
Ogó em w budownictwie jest wykorzystywanych ok. 30 pierwiastków,
w tym po ow stanowi metale.
Ponad 70% materia ów budowlanych to:
-metale budowlane o wi zaniach metalicznych
-tlenki niemetali (np. SiO
2
) o wi zaniach atomowych spolaryzowanych
-tlenki metali (np. CaO, Al
2
O
3
) o wi zaniach jonowo-atomowych silnie
spolaryzowanych
- sole, zw aszcza s abych kwasów: krzemianowych, glinowych i
elazowych, a tak e w glany i siarczany o wi zaniach jonowych lub
jonowo-atomowych
14:56
Materia y o wi zaniach metalicznych odznaczaj si :
Dzi ki obecno ci gazu elektronowego:
- wysokim po yskiem
-dobrym przewodnictwem ciep a i elektryczno ci
Dzi ki atwo ci przemieszczania rdzeni atomowych w gazie
elektronowym:
- plastyczno ci (kowalno ci )
- du wytrzyma ci mechaniczn
14:56
Rodzaje utworzonych w materia ach budowlanych wi za tak dalece ró nicuj ich
ciwo ci, e mo na dokona na tej podstawie ich podzia ów
14:56
Materia y o wi zach jonowych:
-wysokie temperatury wrzenia i topnienia
atwo rozpuszczaj si w wodzie
- niekorzystnie wyró nia te materia y mechanizm zniszczenia pod
obci eniem mechanicznym - „rozsypuj si ”
Kompozyty mo na podzieli w zale no ci od rodzaju fazy rozproszonej
na zawieraj ce:
-
wype niacz w óknisty
– laminaty, np. pow oki z laminatów
epoksydowo-szklanych stosowane jako wyk adziny antykorozyjne na
betonie, spe nia rol zbrojenia, zwi kszaj c odporno materia u na
napr enia rozci gaj ce
-
wype niacz ziarnisty
– kompozyty betonopodobne
-
wype niacze mieszane
(np. drutobeton) – zaprawy lub betony zbrojne
ci tym w óknem stalowym
14:56
Kompozyty
to materia y z one sk adaj ce si z co najmniej dwóch
sk adników wyst puj cych w postaci odr bnych faz
Struktura ró nych kompozytów z wype niaczem ziarnistym
14:56
Obecno porów:
- zmniejsza szczelno materia ów
- wp ywa na mrozoodporno w mikroporach (< 10
-7
m) temperatura
zamarzania wody znacznie si obni a
- zmniejsza odporno chemiczn materia u
- zmniejsza g sto
- zwi ksza rozszerzalno ciepln , a zmniejsza ciep o w ciwe i
wspó czynnik przewodno ci cieplnej
- pogarsza cechy mechaniczne materia u
14:56
Ka dy materia budowlany zawiera pewn ilo porów
Modyfikacje materia ów budowlanych
14:56
Przes anki modyfikacji materia ów budowlanych
Zwi kszenie wymaga konstrukcyjnych, architektonicznych i technologicznych, a
tak e energooszcz dno ci
- wzrost obci
: chemicznych, mechanicznych, cieplnych, biologicznych,
radiacyjnych
- wyczerpywanie si dotychczasowych zapasów
- budownictwo w trudnych regionach klimatycznych lub sejsmicznych
- wzrost wymaga w zakresie higieniczno ci materia ów budowlanych
14:56
W wyniku modyfikacji otrzymuje si :
Materia y substytucyjne
(cechy materia ów zbli one do materia ów dotychczas
stosowanych
Materia y modyfikowane
(gdy uzyskano istotn zmian jednej lub kilku cech
technicznych
Materia y nowe
(w których osi gni to nowe relacje pomi dzy poszczególnymi
cechami technicznymi)
14:56
Celem modyfikacji materia ów budowlanych jest
odpowiadaj ca wymaganiom zmiana ich w ciwo ci
technologicznych i (lub) u ytkowych.
14:56
W praktyce
modyfikacj w ciwo ci kompozytu
mo na uzyska
przez zmian rodzaju lub zawarto ci poszczególnych komponentów
- spoiwa tworz cego matryc , np. zastosowanie cementu o innej
marce
- kruszywa stanowi cego wype niacz np. kruszywa otoczakowanego
we frakcjach drobnych (dla zmniejszenia koncentracji napr
na
powierzchni ziarna)
- wprowadzenie lub zmian ilo ci mikrowype niacza
14:56
14:56
modyfikacja w ciwo ci kompozytu
Mo na modyfikowa równie przez wywo anie przemian strukturalnych
za pomoc odpowiednich zabiegów technologicznych np. zmian
wielko ci kryszta ów
- wprowadzenie lub zmian dotychczas stosowanych domieszek i
dodatków, domieszki w ilo ciach poni ej 5 %wag. spoiwa
- wprowadzenie lub zmian ilo ci zbrojenia, w tym mikrozbrojenia, np.
ókien stalowych
- zmian stopnia wype nienia kompozytu tzn. stosunku kruszywa do
spoiwa
Mo na równie oddzia ywa na gotowy ju element lub fragment obiektu
przez:
impregnacj wg bn lub powierzchniow
- hydrofobizacja ywicami krzemianoorganicznymi (silikonowanie)
- krzemianowanie szk em wodnym (silikalizacja)
- fluatowanie roztworem fluorokrzemianów metali
- fluorowanie (okratyznacja) gazem fluorku krzemu
- obróbka dwutlenkiem w gla (karbonatyzacja)
- neutralizacja niektórymi kwasami
14:56
14:56
Pokrywanie pow okami:
- malarskimi
- foliowymi
- wielowarstwowymi, w tym laminatami ywiczno-szklanymi
Sk adniki materia owe
kompozytów budowlanych
14:56
Podzia kompozytów budowlanych w zale no ci od wype nienia
14:56
Modyfikacja betonów
Projektowanie betonu
– ustalenie zawarto ci sk adników mieszanki
betonowej: cementu, kruszywa i wody, zapewniaj cej uzyskanie
za onych w ciwo ci.
14:56
Zawarto alitu i stopie rozdrobnienia cementu portlandzkiego w ró nych
latach produkcji
14:56
Maksymalna wytrzyma
betony na ciskanie, osi gana po 3, 7 i 28 dniach w ró nych
latach jego wytwarzania
14:56
Domieszki do betonów:
Regulatory w ciwo ci reologicznych mieszanki betonowej
1. Domieszki uplastyczniaj ce
(sole kwasów lignosulfonowych) –
opó nienie wi zania, wzrost napowietrzania i mrozoodporno ci
2. Domieszki up ynniaj ce
(sulfonowane ywice melaminowo-
formaldehydowe) – tzw. „superplastyfikatory”
3. Poprawiaj ce urabialno
(popió lotny) – wzrost odporno ci na
siarczany, obni enie skurczu, poprawa wodoszczelno ci
14:56
Domieszki napowietrzaj ce:
- domieszki spieniaj ce
(oleinian sodowy lub potasowy) – opó nienie
wi zania, wzrost mrozoodporno ci; zawarto ci powietrza: - w zaprawie
9-12%, - w betonie 3-6%
-
domieszki spulchniaj ce
– gazotwórcze (proszek glinowy Al, woda
utleniona H
2
O
2
)
14:56
Domieszki do betonów:
14:56
Regulatory czasu wi zania i twardnienia:
-
domieszki opó niaj ce wi zanie
, np. niektóre organiczne i nieorganiczne
sole elazowe, wapniowe, cynkowe, o owiowe)
-
domieszki przy pieszaj ce wi zanie i twardnienie
(np. chlorki
wapniowe, chromiany potasowe i sodowe)
-
domieszki przeciwmrozowe
(„zimowe”) domieszki obni aj ce
temperatur zamarzania wody (azotan (III) sodu, chlorek sodu)
Domieszki do betonów:
Domieszki przy pieszaj ce wi zanie
(chlorek wapnia, w glan potasu i
sodu, azotan (III) sodu
Domieszki uszczelniaj ce
(np. fluorokrzemian sodu, monmoryonit)
Inhibitory korozji stali zbrojeniowej
(np. ró ne mieszaniny zwi zków
organicznych tj. gliceryna, trietyloamina, mocznik, skrobia)
14:56
Domieszki do betonów:
Model struktury betonu napowietrzonego
1 – zmineralizowane powierzchniowo
cherzyki powietrza
2 - kapilary
Wystarczy niewielka ilo
rodka powierzchniowo czynnego (0,5 % wag cementu)
Poprawa mrozoodporno ci, co zapobiega rozsadzaniu betonu.
14:56
Mechanizm dzia ania domieszek napowietrzaj cych
Inne modyfikacje betonu:
- modyfikacja wype niacza przez dodatek mikrozbrojenia w óknistego
w postaci rozproszonych cienkich w ókien
- modyfikacja spoiwa przez dodatek lub cz ciow lub ca kowit
substytucj spoiwa cementowego - polimerem
14:56
Odmiany betonów
modyfikowanych przez
wprowadzenie polimeru i
mikrozbrojenia CC-betonu,
PCC-beton polimerowo-
cemetowy, PIC- beton
impregnowany polimerem,
PBC – beton polimerowo-
bitumiczny, BC – beton
bitumiczny, BIC – beton
impregnowany bitumem
14:56
Typy modyfikowanych betonów:
Betony polimerowo-cementowe PCC
(Polymer Cement Concrete)
otrzymane przez dodanie polimeru lub oligomeru.
Ze wzgl du na chemiczn reaktywno zastosowanego modyfikatora
wyró nia si :
PCC polimeryzuj ce
po zmieszaniu
(do betonu wprowadza si
chemicznie aktywne chemoutwardzalne ywice syntetyczne
PCC polimeryzuj ce
przed zmieszaniem
, do mieszanki betonowej
wprowadza si niereaktywne polimery, oddzia ywanie polega na
oddzia ywaniu fizycznym
14:56
14:56
Typy modyfikowanych betonów:
Betony impregnowane polimerem PIC
(Polymer Impregnated Concrete)
otrzymywane przez impregnacj stwardnia ego betonu polimerem
Bezcemnetowe betony ywiczne PC
(Polymer Concrete) otrzymywane
przez zmieszanie syntetycznych ywic, prepolimerów lub monomerów z
odpowiednio dobranym kruszywem i nast pnie utwardzeniu spoiwa
ywicznego
PIC
– bardzo dobra wytrzyma
mechaniczna i odporno chemiczna
PC
– bardzo dobra odporno chemiczna, dobra wytrzyma
mechaniczna, dobra przyczepno do ró nych materia ów budowlanych
PCC
– lepsza urabialno mieszanki betonowej, zwi kszona
wytrzyma
na rozci ganie
14:56
ciwo ci modyfikowanych betonów
Kszta towanie si cech technicznych betonów, zale y od:
- rodzaju u ytego do modyfikacji polimeru
- zawarto ci polimeru czyli stopnia zast pienia cementu polimerem
- postaci polimeru wprowadzonego do betonu
- sposobu wprowadzenia polimeru do betonu
- roli polimeru w kompozycie np. czy jest on domieszk czy te matryc
14:56
Zalety betonów modyfikowanych
- zmniejszenie zawarto ci wody zarobowej, a w efekcie porowato ci
betonu
- utworzenie cig ej b ony polimeru przenikaj cej kamie cementowy
(zawarto polimeru powy ej 5 % wag.)
- modyfikacja efektów strukturalnych i zmiana pokroju kryszta ów w
utwardzanym spoiwie cementowym
14:56
Wady betonów modyfikowanych:
- zak ócenie przebiegu utwardzania ywicy
- hydroliza grup estrowych: np. polioctanu winylu
Wymagania dotycz ce wst pnej oceny wody zarobowej
wymaganie
1
Oleje i t uszcze
Nie wi cej ni widoczne lady
2
Detergenty
Ewentualna piana powinna zanikn w ci gu 2 minut
3
barwa
Woda nie b
odzyskan z procesów produkcji betonu: barwa powinna by
oceniona jako ciowo jako blado ta lub ja niejsza
zawiesiny
Woda z procesów produkcji betonu: zale nie od masy materia u sta ego zawartego
w odzyskanej wodzie
Woda z innych róde : nie wi cej ni 4 ml osadu
4
zapach
Woda z procesów produkcji betonu: bez zapachu, z wyj tkiem zapachu
dopuszczalnego w przypadku wody pitnej i lekkiego zapachu cementu oraz w
przypadku zawarto ci w wodzie
la wielkopiecowego, lekki zapach siarkowodoru
Woda z innych róde . Bez zapachu, z wyj tkiem zapachu dopuszczalnego w
przypadku wody pitnej. Bez zapachu siarkowodoru po dodaniu kwasu
chlorowodorowego
5
kwasy
pH 4
6
Substancje
humusowe
Po dodaniu NaOH barwa powinna by jako ciowo oceniona jako tawobr zowa
lub ja niejsza
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
więcej podobnych podstron