WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE Najogólniej o reakcji materiału na otaczające środowisko decyduje: *budowa chemiczna (skład i związany z nim rodzaj wiązań); *rodzaj środowiska; atmosferyczne (tlen, temperatura, promieniowanie, rodzaj i zawartość zanieczyszczeń), wodne, ziemne; Zasada - podobne, dobrze współpracuje z podobnym - wszystkie mat. o odczynie kwaśnym są odporne na działanie kwasów, mniej lub bardziej podatne na działanie alkali (AKR - pęcznienie alkaiczne, degradacja włókien szklanych). Materiały o charakterze zasadowym nie są odporne na kwasy. Efekt działania kwasów zależy od rozpuszczalności tworzonych produktów. Produkt rakcji uszczelnia i wzmacnia tynki, beton, ale i niszczy jego zdolność do ochrony zbrojenia. Zawsze silniejszy kwas wypiera słabszy CaCO3+SO3+H2O=>CaSO4+2H2O (gips) Odporne na działanie kwasów i zasad są materiały ceramiczne (zawierają dużo bezwodnika kwasu krzemowego), bitumy i wiele tworzyw sztucznych - stosuje się je tam gdzie agresywność jest duża:urządzenia sanitarne, kanalizacyjne, posadzki kwasoodporne itp. Metale i stopy - poza szlachetnymi - reagują z tlenem - produkty reakcji - telnki - kruche. Roztwarzają się w kwasach, stopy bardziej odporne - (stale kwasoodporne, w powietrzu tlenki zasadowe znajdują się rzadko, zawsze natomiast są bezwodniki kwasowe CO2;SO3;SO2;NO i pochodne); Mat.organicznego pochodzenia (drewno, bitumy, tw.sztuczne) - w sprzyjających warunkach łączą się z tlenem - palą - są paliwem. Tworzywa sztuczne są mniej odporne na działanie promieni słonecznych - reakcje rodnikowe rozkładają je pod wpływem ultrafioletu (pierwszy sygnał - zmiana barwy). Rozpuszczanie - ługowanie składników, tworzenie wykwitów z wodorotlenku (węglan chemiczny):białe wykwity (wynik przepuszczalności dla wody)podobnie jak żółte lub rdzawe nacieki powierzchni żelbetu to informacja o korozji zbrojenia; WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE Charakteryzują reakcję mat.na działanie różnego rodzaju sił. 1kg = 9,8065 N 1N=0,1kg [kN/cm^2] = [10 MPa] [kg/cm^2]=atmosfera techniczna [at] Rodzaje naprężeń: +czysto liniowe - rozciągające i ściskające σ=F/A; +styczne, ścinające - czyste ścinanie τ=Fs/A +rozciąganie dwuosiowe - σ=F/A (płaski stan naprężeń); +hydrostatyczne (objętościowo) - p=(-P/A); Reakcją materiału na obciążenie jest odkształcenie: *wzdłużne: εn=(u/l0); *poprzeczne: εn=(v/l0); *ścinaniem γ=(W/l0)=tgΘ; sprężyste (γ=Θ); *objętościowe Δ=(ΔV/V); Aby przewidzieć zachowanie się mat. pod obciążeniem trzeba znać zależność pomiędzy naprężeniem, a wywołanym przez to naprężeniem odkształceniem. Dla ciał stałych dopóki naprężenie są względnie małe, odkształcenia są proporcjonalne do naprężeń - liniowa zależność. *dla normalnych naprężeń (ściskanie, rozciąganie) zakres liniowy (sprężysty - odwracalność odkształceń) opisuje prawo Hooka: σ=E*εn; εn=[(l-l0)/l0]=(Δl/l0) moduł Younga E [GPa] - współczynnik proporcjonalności - charakteryzuje sztywność materiału, to jest odporność na odkształcenia (stała materiałowa); *dla naprężeń stycznych: τ=G*γ ; G-m.ściskania [Gpa], γ - odkształcenia; *dla ciśnienia hydrostatycznego: p=-k*( ΔV/V); k-moduł ściśliwości; *współczynnik Poissona υ=(-εn(poprz)/ εn(podł.)); Odkształcenia sprężyste zanikają z prędkością dźwięku po odjęciu obciążenia; Plastyczne(postaciowe) - metale, większość tw. Sztucznych; Kruche - mat.niemetaliczne i nieorganiczne (kamień, ceramika, szkło); Duże różnice w wartościach modułów sprężystości mat. wynikają z różnicy w budowie wiązań; Typy wiązań: +kowalencyjne C-C ; E=1000 (GN/m^2) +czysto jonowe NaCl; E=30-70 +czyste metaliczne Cu-Cu; E=30-150; +wodorowe H2O-H2O; E=8 +van der Waalsa (polimery); E=2 Im wyższa temp.topnienia tym mniejszy moduł sprężystości.

+Materiały z wiązaniami I-go rodzaju (jonowe, atomowe, metaliczne) o wysokich temp.topnienia (1000-5000°K) charakteryzują się dużymi wartościami modułów; +Materiały z wiązaniami II-go rodzaju (wodorowe, van der Waalsa - słabe) topią się w 100-500°K, charakteryzują się małymi E; +Materiały o więcej niż jednym rodzaju wiązań - wypadkowy moduł sprężystości zależy od kierunku działania siły w stusunku do rodzaju wiązań; *polimery i żywice mają E 100x mniejsze od najmniejszych wynikających z obliczeń - pomiędzy łańcuchami działają siły typu van der Waalsa; Liniowa zależność σ-ε kończy naprężenie przy którym pojawia się odkształcenie trwałe (nieodwracalne), plastyczne lub kruche. Rodzaj odkształceń trwałych zależyod budowy chemicznej materiału: **Kruche (pęknięcie) - typowe dla materiałów o wiązaniach jonowych, atomowych i mieszanych (cegły szkło i beton; Odkształcenia plastyczne - z wiązaniami metalicznymi i mieszanymi (I i II rodzaju), metale, tworzywa sztuczne, bitumy. Naprężenie odpowiadające granicy proporcjonalności (sprężystości) nazywa się granicą sprężystości. Dla mat. plastycznych wyznacza się w próbach rozciągania, kruchych w próbach zgniatania lub ściskania; Wytrzymałość materiału - graniczna wartość naprężeń przekroczenie których prowadzi do zniszczenia mat.;największy opór jaki siły wiązań mogą przeciwstawić siłom zewnętrznym; Rodzaje badań: +mat.ciągliwe i drewno - twardość, zmęczenie (ft - rozciąganie); +mat.kruche - zginanie,udarność, twardość, zmęczenie, pełzanie; +mat.o konsystencji ciekłej - opad, lepkość plastyczna, rozpływ, granica płynięcia;

Wytrzymałość na rozciąganie ft Ft=[Fmax/A0] = δmax [Mpa] -maksymalne naprężenie po przekroczeniu którego odkształca aż do zerwania, zachodzi przy coraz mniejszym naprężeniu. Pośrednie próby wyznaczenia wytrzymałości na rozciąganie dla materiałów kruchych: +metoda brazylijska; +próba rozciągania przy rozłupywaniu (wykorzystuje się tu wtórne naprężenia rozciągające); Wytrzymałość na ściskanie fC fC=[Fmax/A] = [MPa] podstawowe badanie materiałów kruchych - ceramika, beton, kmaień; +sześcian (15x15x15 do 10x10x10 cm dla betonu i 5x5x5 cm kamień; +walec (d=15 h=30 cm dla betonu, d=h=5cm dla kamienia, d=h=8cm dla zaprawy); +prostopadłościan (drewno a=2, h = 3 cm); Im mniej jednorodna budowa materiału tym wymagana jest większa próbka; Kruchość k k=(ft/fC) dla mat. z grupy kruchych przyjęto za wskaźnik kruchości stosunek wytrzymałości na rozciąganie do wytrzymałości na ściskanie; k<1/8 =>materiał kruchy Wytrzymałość na zginanie fb Fb=(M/W) [MPa] M=(F*l)/4; W=(b*h^2)/6; Głównie oznacza się dla mat.kruchych. Zginanie łączy ze sobą zjawiska towarzyszące ściskaniu i rozciąganiu. Największe τ występuje na powierzchni.Wartości naprężeń występujące w chwili pękania nazywa się umowną wytrzymałością na zginanie; Twardość Definiuje się jako zdolność mat. do stawiania oporu trwałym odkształceniom powierzchni lub zarysowaniem, wgniataniem, ścieraniem, cZyli jest miarą odporności materiału na lokalne uszkodzenia obciążeniami: +statycznymi (wgniatanie);(Janki itd.) +dynamicznymi ścieranie); (talk-diament,skala Mohsa) Badania twardości wykonuje się głównie dla mat. okładzinowych i podłogowych); Odporność na wgniatanie Definiuje się jako odporność na odkształcenia trwałe wywołane działaniem sił skupionych. Wyniki pomiarów zależą od: +wielkości i geometrii wgłębnika (kula, piramida, stożek itd.); +wielkości obciążenia; Wszystkie polegają na wtłaczaniu wgłębnika w badany materiał przy znanym obciążeniu.Metody: +Brinnela (kulka stalowa)-metale,tw.sztuczne +Vickersa (diament,piramida o podst.kwadrat +Rockwella (diament,stożek)-ekstremalnie cinkie próbki; +Knoopa (diament,piramid.)-pomiar mikrotwardości; +Janki (stalowa kulka) - drewno; Zarysowanie i ścieranie Jest to zdolność mat.do stawiania oporu na zniszczenie wynikające z tarcia z poruszającymi się obiektami lub materiałami. Oznacza się względną twardość 2 materiałów, twardszy jest w stanie zarysować mniej twardy, na odwrót jest to nie możliwe; Skala Mohsa: 1-talk; 2-gips; 3-kalcyt; 4-fluoryt; 5-apatyt; 6-ortoklaz; 7-kwarc; 8-topraz; 9-korund; 10-diament; Twardość materiału określa się stopniem twardości materiału poprzedzaj/ącego ten, zostawił na próbce wyraźną rysę. Ścieralność Od twardości i sprężystości zależy odporność materiału na ścieranie;sposób wyznaczania i miara zależą od geometrii materiału: +proste kształty (mat.kamienne, ceramika) pomiar na tarczy Bohmego z użyciem określonej porcji mat.ściernego. Miarą jest ubytek masy lub zmniejszenie wysokości próbki po działaniu okre/ślonej normą liczbie obrotów tarczy; +materiały ziarniste - ścierane w bębnie Devala - miarą odporności na ścieranie jest zwiększenie zawartości frakcji drobnej wyznaczonej analizą sitową z różnicy przed i po próbie ścierania; Udarność Odporność na działanie spiętrzonych naprężeń; miarą udarności (dawniej wiązkość) jest energia potrzebna do stłuczenia lub złamania próbki w okolicy karbu lub pęknięcia: +mat.kruche fb > ft ; +betony ceramika: fb ≈ 2ft ; fb ≈ (1/5)fC ; Zmęczenie Odporność mat. Na cyklicznie zmieniające się naprężenia nazywa się odpornością na zmęczenie, a rodzaj uszkodzenia materiału nazywa się zmęczeniem (nie dotyczy szkła i kości); (im mniejsze naprężenia tym większa liczba cykli);

Pełzanie (właściwości reologiczne) zależne od czasu odkształcenie powstałe pod wpływem długotrwałych obciążeń ( za pełzanie odpowiedzialny jest ruch wody w porach - im bardziej porowaty materiał tym bardziej podatny jest na pełzanie); materiały można podzielić na 3 grupy: +porowate - wrażliwe na zawilgocenie -ruch wody w porach; +bitumiczne i oparte na tw.sztucznych (termoplastyczne); +metale;

---