Osobine i karakteristike građevinskih materijala

Osobine i karakteristike
građevinskih materijala
Predavanje, 15.03.2012.
z
z
z
z
z
z
z
z
Parametri stanja i strukturne karakteristike
Fizičke osobine
Fizičko-mehaničke osobine
Konstrukcione osobine
Reološke osobine
Tehnološke osobine
Hemijske osobine
Eksploatacione osobine
Struktura materijala:
• Ultramikrostruktura
• Mikrostruktura
• Makrostruktura (konglomeratna, ćelijasta, porozna,
vlaknasta, slojevita i rastresita)
Sastav materijala:
• Hemijski
• Minerološki
• Fazni (čvrsto, tečno, gasovito)
Parametri materijala:
• Specifična masa
• Zapreminska masa
Strukturne karakteristike:
• Poroznost
• Rastresitost
Strukturne karakteristike:
•
Poroznost
Tipovi pora
•
Rastresitost
Fizičke osobine materijala
¾
Hidrofizičke osobine:
•
Higroskopnost
Upijanje
Vlažnost
Vodopropusnost
Vodonepropusnost
¾
Termotehničke osobine:
•
•
•
•
•
Vodljivost toplote
Termička stabilnost
Otpornost na dejstvo požara
¾
Ostale važnije fizičke osobine:
•
•
•
•
•
•
Vodljivost zvuka (akustične osobine)
Viskozitet
Propustljivost gasova i para
Postojanost na mraz
Fizičke osobine materijala
•
Hidrofizičke osobine materijala:
Higroskopnost
•
Upijanje
¾
u=
mov −m o
⋅ 100(% )
mo
uvol
γ
=u
γ sw
Fizičke osobine materijala
¾
•
Hidrofizičke osobine materijala:
Vlažnost
Hr =
⎛m
H a = ⎜⎜ v
⎝ mo
•
•
⎞
⎟⎟ ⋅ 100
⎠
(%)
Hr =
Vodopropusnost
Vodonepropusnost
m ov − m o
⋅100
m ov
(% )
mo
Ha
⋅Ha =
m ov
1+ 0.01H a
Fizičke osobine materijala
¾
•
Termotehničke osobine:
Vodljivost toplote
Koeficijent provodljivosti toplote (λ)
Koeficijent prolaza toplote (k)
Prolaz toplote kroz materijal
Fizičke osobine materijala
¾
•
Termoteničke osobine:
Vodljivost toplote
Toplotne osobine nekih materijala
Fizičke osobine materijala
¾
•
Termotehničke osobine:
Vodljivost toplote
1
=R=
k
Σ
j = i ,1,1,... n ,e
Δt j =
Rj =
1
αi
+
Ti − Te
R j ( j = i, 1, 2,...n, e)
R
T1 = Ti − Δt i
T2 = T1 − Δt1
T3 = T2 − Δt 2
Prolaz toplote kroz višeslojnu pregradu
[
1
1
+
(m 2 ⋅ °C ) / W
Λ αe
.....................
Tn +1 = Tn − Δt n
Te = Tn +1 − Δt e
]
Fizičke osobine materijala
¾
Termotehničke osobine:
¾
Termički koeficijent linearnog širenja materijala αT(1/C°)
¾
¾
Aluminijum
23,8x10-6
Krečnjak
9-10x10-6
Cementni malter
10-12x10-6
Mermer
5-10x10-6
Beton
8-12x10-6
Opeka
4,5x10-6
Čelik
10-13x10-6
Peščar
12,4x10-6
Drvo
6x10-6
Staklo
8,5-9x10-6
Granit
8,1x10-6
Skriljac
10,1x10-6
Termička stabilnost
Otpornost na dejstvo požara
Ostale fizičke osobine materijala
¾
Vodljivost zvuka (akustične osobine):
Faktor izolacije (omjer inteziteta ulaznog i propuštenog zvuka)
Koeficijent apsorpcije (omjer apsorbirane i upadne zvučne
energije)
Ostale fizičke osobine materijala
¾
Vodljivost zvuka :
Ostale fizičke osobine materijala
¾
Viskozitet
¾
Propustljivost gasova i para
¾
Postojanost na mraz
Fizičko-mehaničke osobine materijala
¾
•
•
Čvrstoća materijala na:
pritisak
σp =
Pgr
σz =
Pgr
A0
zatezanje
A0
Fizičko-mehaničke osobine materijala
•
savijanje
•
smicanje
Fizičko-mehaničke osobine materijala
•
torziju
Fizičko-mehaničke osobine materijala
¾
Zamor materijala
Wohlerova kriva zamora čelika
Fizičko-mehaničke osobine materijala
¾
Žilavost materijala:
•
Statičko ispitivanje
•
Dinamičko ispitivanje
Konstrukcione osobine materijala
¾
¾
¾
Tvrdoća materijala (puzanje, utiskivanje, odskok)
Otpornost na habanje (habanje, struganje)
Koeficijent konstrukcione povoljnosti
(odnos čvrstoće materijala i zapreminske mase)
Reološke osobine materijala
¾
¾
Skupljanje i bubrenje
Tečenje
Reološke osobine materijala
¾
Relaksacija napona
Tehnološke osobine
(kod metala: savijanje, uvijanje izvlačenje zavarljivost, i sl.;
kod betona: konzistencija)
Hemijske osobine (CaCO3→CaO + CO2)
Eksploatacione: trajnost
Ispitivanje materijala bez razaranja
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Metoda ultrazvuka
Metoda gama zračenja
Metoda neutronskog zračenja
Metoda mjerenja površinske tvrdoće
Magnetna metoda
Vibraciona metoda
Ispitivanje materijala bez razaranja
¾
•
•
•
•
•
¾
•
Prednosti:
Očuvanje cjeline elementa
Veliki broj mjernih mjesta
Višekratno ponavljanje mjerenja
Skraćuje vrijeme mjerenja
Mjerenje i na standardnim uzorcima materijala
Nedostaci:
indirektni rezultati ispitivanja
HVALA NA PAŽNJI
Građevinski kamen
Predavanje, 22.03.2012.
Prirodan kamen se najčešće koristi:
1)
Veći ili manji komadi različitog stepena obrade
(za zidanje, oblaganje zidova, popločavanje, izradu gornjih slojeva
kolovoza)
2)
Prirodno ili vještački usitnjen materijal
(za nasipanje,za zastore na željezničkim prugama, za izradu
kolovoznih konstrukcija, za spravljanje betona)
Karakteristične osobine građevinskog kamena:
z
z
z
z
z
Čvrstoća
Tvrdoća
Trajnost
Obradljivost
Boja
Važniji minerali koji grade stijene
●
–
–
–
–
–
●
Oksidi:
Kvarc (SiO2)
Kasiterit (SnO2)
Magnetit (Fe3O4)
Hematit (Fe2O3)
Korund (Al2O3)
–
Sulfidi:
–
–
Sfalerit (ZnS)
Pirit (FeS2)
Halkopirit (CuFeS2)
Galenit (PbS)
Cinabarit (HgS)
●
Hidroksidi
–
–
–
–
–
–
–
●
Opal (SiO2xnH2O)
Boksit (Al2O3xnH2O)
Limonit (Fe2O3xnH2O)
Karbonati
–
Kalcit (CaCO3)
Magnezit (MgCO3)
Dolomit (CaCO3xMgCO3)
●
Sulfati
–
–
Anhidrit (CaSO4)
Gips (CaSO4x2H2O)
●
Silikati
–
–
–
Liskuni
Feldspati
Kaolin (Al2O3 SiO2x2H2O)
Vrste stijena
●
–
–
–
–
–
–
–
Magmatske stijene:
Granit (liskun:kvarc:feldspat=1:1,75:2,25)
Sijenit (feldspat, biotit, manji sadržaj kvarca)
Gabro:
Porfiri
Lava
Vulkanski tufovi
Pucolani
Vrste stijena
●
Sedimentne stijene:
–
Pješčari
e)
Glinoviti pješčar
Krečnjački pješčar
Gvožđeviti pješčar
Zeleni pješčar
Kvarcni pješčar
–
Konglomerati i breče
a)
b)
c)
d)
c)
Krečnjački konglomerat
Krečnjačke breče
Konglomerat kvarca
–
Krečnjaci
a)
b)
a)
b)
c)
d)
e)
–
–
Jedri krečnjak
Olitski krečnjak
Glinoviti krečnjak
Krečnjački tuf i travertin
Bitumenski krečnjaci
Dolomiti
Glinovite stijene
Vrste stijena
●
Karakteristike olitskog krečnjaka:
Vrste stijena
●
–
–
Metamorfne stijene:
Gnajs (granit, sijenit)
Mermeri (krečnjak, dolomot)
Mermer u kamenolomu
Mermer u primjeni
Približna ocjena upotrebljivosti kamena
Osobine kamena i postupci ispitivanja
¾
Minerološko-petrografska ispitivanja:
z
z
Boja kamena
Struktura kamena (kristalna, staklasta, klastična, porfirska)
Tekstura kamena (masivna, paralelna, mjehurasta, fluidna, i sl.)
¾
Fizičko-mehanička ispitivanja:
z
z
Parametri stanja i strukturne karakteristike
Upijanje vode
Otpornost na dejstvo mraza
Ponašanje pod opterećenjem
Otpornost na habanje
¾
Naročita ispitivanja:
z
Utvđivanje hemijskog sastava kamena
Ispitivanje adhezije kamen-malter, kamena i nekog veziva
Ispitivanje postojanosti kamena pod uticajem atmosferilija (CO2, HCl, SO2)
z
z
z
z
z
z
Osobine kamena i postupci ispitivanja
¾
Parametri stanja i strukturne karakteristike
z
Zapreminska masa
γ=
z
Specifična masa (postupkom usitnjavanja u prah)
γs =
z
m0
V
m0
V0
Poroznost kamena
Osobine kamena i postupci ispitivanja
¾
Fizičko-mehanička ispitivanja
Vrsta stijene
z
Upijanje vode:
z
z
z
Granit
0,1-0,5
upijanje pri postupnom potapanju (u)
upijanje u ključaloj vodi (u1)
upijanje pod pritiskom (up)
Gabro
0,1-1,0
Andezit
0,1-0,5
Bazalt
0,1-0,5
Krečnjak
0,5-4,0
mov −m o
⋅ 100(% )
u=
mo
Dolomit
0,5-4,0
Pješčar
0,5-4,0
Kvarcit
0,1-0,5
Mermer
0,1-0,5
u1 > u
u p > u1 > u
u
ku =
≤1
up
z
Otpornost na dejstvo mraza (25 ciklusa)
–
teorijski
za praksu
–
Upijanje vode (%)
ku ≤ 0,92
ku ≤ 0,80
Osobine kamena i postupci ispitivanja
¾
Ponašanje pod opterećenjem:
z
Čvrstoća pri pritisku
Čvrstoća pri zatezanju
Čvrstoća pri savijanju
Čvrstoća pri smicanju
¾
Otpornost na habanje (Bemeova mašina)
z
z
z
Osobine kamena i postupci ispitivanja
Fizičko-mehaničke
karakteristike nekih vrsta
građevinskog kamena
Primjena kamena
¾
Lomljen kamen

Lomljen kamen za zidanje:
•
Običan kamen (bez ikakve obrade)
Pločast (dvije ravne površine)
Dotjeran (dvije ravne površine, a vidna dotjerana djetlom ili špicem)

Običan lomljen kamen
•
•
(veličine veće od 15cm, mase veće od 30kg)
Primjena kamena
¾
Obrađen kamen

Polutesan kamen
Tesan kamen (tesanik)
Naročito obrađen kamen
Kocke i prizme
Ploče i pločice

Tradicionalni pokrov od kamene ploče
Svodovi od tesanog kamena
Fasada od obrađenog kamena
Primjena kamena
¾
Drobljen i mljeven kamen

Tucanik (30,0-60,0 mm)
Grus (1,0-30,0 mm)
Mljeveni kamen

•
•
•
Fina kamena sitnež (1,0-1,5 mm)
Fini pijesak (0,09-1,0 mm)
Kameno brašno (0,0-0,09 mm)
Kamenolom sa postrojenjem za drobljenje i
separaciju
Obrada kamena
z
Tesanje
z
Rezanje
z
Površinska obrada kamena

•
•
•
•

•
•
•
(čekić, krampa, špica i sl.)
(testere prave i kružne, sa zubcima,
bez zubaca, vodeni mlaz pod visokim pritiskom i sl.)
Udarni postupci:
Bunjasta obrada
Obrada špicanjem
Ozrnjavanje
Brazdanje
Abrazivni postupci:
Brušenje
Glačanje
Poliranje
Obrada kamena
¾
Udarni postupci
a)
Bunjasta obrada (dijetlo ili sjekač)
b)
Obrada špicanjem (špicasto dijetlo)
Obrada kamena
c)
Ozrnjavanje (nazubljeni čekić)
d)
Brazdanje (nazubljeno dijetlo)
Obrada kamena
¾
Abrazivni postupci
•
Brušenje
Glačanje:
•
–
Pješčari
Kvarcni pijesak
Korun
Šmigl i sl.
•
Poliranje:
–
Šmigl
Korund
Kamen plovućac
Oksidi gvožđa
Oksidi kalaja
Talk
Kreda i td.
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Poliran kamen
HVALA NA PAŽNJI
Agregat
Predavanje, 26.04.2012.
Šematski prikaz agregata
Prirodni agregat
●
Prirodno nevezane stijene
−
Drobina: raspadnuti stijenski materijal sa nezaobljenim i uglastim
zrnima homogenog sastava
−
Šljunak: nevezani sediment sa manje ili više zaobljenim
zrnima heterogenog sastava, krupnoće od 4 do125mm
−
−
Pijesak: stepen usitnjenosti znatno veći, zrna krupnoće do 4mm
Standardni pijesak: 96% SiO2 i 0,5% muljevitih sastojaka
-fina frakcija 0,09/0,5mm 33%
-srednja frakcija 0,5-1,0mm 34%
-krupna frakcija 1,0-2,0mm 33%
Prirodni agregat
●
Drobljen i mljeven kamen: usitnjavanjem lomljenog kamena
-drobljenac od 4 do 125mm
-drobljeni pjesak ispod 4mm
-kameno brašno ispod 0,125mm
Tehnološka šema dobijanja
drobljenog i mljevenog
kamena
Prirodni agregat
Separacija šljunka različitih frakcija
Vještački agregat
●
Otpadni materijali i industrijski nusproizvodi
−
Ložišna zgura (ostatak sagorijevanja uglja ili koksa):
materijal za nasipanje, za izradu šljako betona ili šljako blokova za
zidanje
−
Leteći (elektrofiltarski) pepeo (ostatak na
elektofilterima, sagorijevanjem uglja u termoelektranama):
izrada različitih elementa za zidanje, slojeva stabilizacije na
putevima i sl.
−
Kristalna zgura visokih peći (sporim hlađenjem
rastopljene zgure visokih peći):
za spravljanje maltera i betona, nasipanje podloga na putevima,
izrada zastora kod željeznica i sl.
Vještački agregat
●
Otpadni materijali i industrijski nusproizvodi
−
Granulisana zgura (naglim hlađenjem potapanjem u vodu
troske visokih peći):
dodatak cementima, slična po sastavu klinker portland cementu
−
Pjenušava zgura (naglim hlađenjem mlazovima vode
rastopljene zgure):
materijal za toplotnu i zvučnu izolaciju
Vještački agregat
●
Specijalni proizvodi za primjenu u
malterima i betonima
−
Ekspandirana glina – keramzit (posebnim postupkom
pečenja glinenog tijesta):
agregat za lake betone
−
Ekspandirani perlit (perlit-kamen silikatnog sastava
izložimo temperaturama od 700 do 1200ºC):
agregat za maltere i lake betone
−
Ekspandirani vermikulit (vermikulit-stijena alumasilikat
magnezija izložimo kratkotrajno 3 do 5min temperaturama od 800
do 1000ºC):
malteri i betoni visokih termoizolacionih osobina
Granulometrijski sastav agregata
●
Procentualno učešće pojedinih kategorija zrna
(frakcija) u ukupnoj masi agregata
Količnik članova geometrijske progresije
Kumulativni ostatak na situ di
Procenat ostatka na situ di
Procenat prolaza na situ di
Granulometrijski sastav agregata
Sita za prosijavanje agregata
Granulometrijski sastav agregata
Granulometrijska kriva agregata
Granulometrijski sastav agregata
●
●
●
A) kontinualana granulometrijska kriva
B) diskontinualna granulometrijska kriva
C) granulometrijska kriva koja odgovara jednoj frakciji agregata
Karakteristični oblici
granulometrijskih krivih
Granulometrijski sastav agregata
●
Fuler je predložio krivu oblika:
●
EMPA (Švicarski institut za ispitivanje materijala i konstrukcija)
je predložio krivu oblika:
Referentne granulometrijske krive
Granulometrijski sastav agregata
prolazi kroz sito [%]
100
90
80
Popravke agregata
70
60
50
40
STVARNA KRIVA PROSIJAVANJA
30
FULER
20
Xn =
Ln
⋅ xS
Ls
Xn =
100 − Dn
( X s − Ds ) + Dn
100 − Ds
Xn =
Dn − Ln
( X s − Ls ) + Ln
Ds − Ls
EMPA
10
0,2
0,5
1
2
4
8
15
30
40
60
otvor sita [mm]
STVARNI DIJAGRAM PROSIJAVANJA
prolazi kroz sito [%]
100
90
80
70
60
50
40
POPRAVLJENA KRIVA PROSIJAVANJA
30
FULER
20
EMPA
10
0,2
0,5
1
2
4
8
15
30
40
60
otvor sita [mm]
POPRAVLJENI DIJAGRAM PROSIJAVANJA
Granulometrijski sastav agregata
PBAB 87(DIN 1048)
Modul finoće agregata
Elementi za modul finoće agregata
Oblik površine zrna agregata
●
●
Stepen zaobljenosti: zaobljen, nepotpuno zaobljen i uglast
Odnos dimenzija:
Loptasta zrna
● Duguljasta zrna
● Pljosnata zrna
●
l:b:δ≈1
l : b : δ ≥ 1.5
δ : b ≤ 0.5
Oblik zrna agregata
Mjerenje oblika zrna agregata
Oblik površine zrna agregata
V
kF = s
Vk
Vk =
π
n
d
∑
6
3
Zapreminski koeficijent po Foriju
i =1
Elementi za određivanje
zapreminskog koeficijenta
kF>0,15 za drobljeni agregat
kF>0,18 za prirodni agregat
kF=0,26-0,28 za riječni agregat
Izgled površine zrna agregata
Posmatra se vidna neobrađena ili obrađena površina zrna
agregata, prema važećim standardima:
●
●
●
●
●
●
Staklast (crni kamen, opal)
Gladak (valutice šljunka, meki krečnjaci)
Fino hrapav (bazalt, trahit, porfir, neki krečnjaci)
Pjeskovito hrapav (pješčari)
Grubo hrapav (granit, gabro, gnajs)
Saćast i šupljikav (bigar, plovućac)
Površina zrna agregata
di =
1
( d i + d i +1 )
2
Srednje zrno
mi ( l ) = Vi ( l ) ⋅ γ i
Masa srednjeg zrna
mi = Zi ⋅ Vi ( l ) ⋅ γ i
Ukupna masa zrna
Fi = Zi ⋅ Fi ( l )
Ukupna površina zrna
Zi =
Fi
Fi ( l )
⇒ mi = Vi ( l ) ⋅ γ i ⋅
mi Fi ( l )
⋅
Fi =
γ i Vi ( l )
Fi
Fi ( l )
2
m u ⋅di
mi 6
=
⋅
Fi = 6 ⋅ i ⋅
γ i u ⋅ d 3i
γi di
Riječni zaobljeni agregat
Fi = 6 ⋅
mi d i mi 6
⋅ 3 =
⋅
γi di
γi di
Oštroivični drobljeni agregat
Fizičko-mehaničke osobine agregata
z
Zapreminska masa: 1700-2000 kg/m3
γ zz =
′
mov
V
Zap.masa vodom zasićenih površinski suhih zrna agregata
γ zz ≅ γ s
γ zs =
z
mo
V
Zap.masa zrna suhog agregata
Upijanje vode i vlažnost agregata
′ − m0
mov
u=
⋅ 100(%)
m0
z
Smrzlost agregata
Fizičko-mehaničke osobine agregata
z
Drobljivost agregata
m
D = 2 ⋅ 100(%)
m1
D=
D=
m1- masa uzorka prije djelovanja sile
m2- masa sitnježi
m1
⋅ 100(%) m1- masa uzorka koja je prošla kroz sito
m
m2
⋅ 100(%)
m
m2- masa uzorka koja je ostala na situ
m- ukupna masa uzorka
Fizičko-mehaničke osobine agregata
z
Drobljivost i habanje
m − m1
LA = 0
⋅ 100(%)
m0
m0- masa uzorka prije ispitivanja
m1- masa ostatka uzorka na situ 1,6mm
Mašina “Los Angeles”
z
Postojanost agregata (natrijumsulfat)
HVALA NA PAŽNJI

Download Report