55
GRAĐEVINSKI MATERIJALI 1. UVOD Podjela građevinskih materijala prema EVROPSKOJ AGENCIJI za produktivnost: a) amorfni materijali b) dimenzionirani materijali i elementi c) funkcionalni elementi Amorfni materijali su oni materijali čijom se obradom i preradom dobivaju finalni građevinski materijali: kamen, agregati, cementi, kreč, gips, metali, drvo, bitumen i dr. U dimenzionirane materijale i elemente spadaju: a) profilisani materijali: profili, cijevi, poluge, table, žice, žičana užad, sajle i dr. b) prosti elementi: opeke, blokovi, pločice, paneli, materijal za učvršćavanje - ekseri, zavrtnjevi, i dr. c) složeni elementi: građevinska stolarija, stepeništa, sanitarna oprema, oprema za grijanje, elektrooprema i uređaji i dr. Funkcionalni elementi su: temelji, nosivi elemnti, zidovi, krovovi, kompletne instalacije sanitarija, grijanje, rasvjeta i dr. Vrlo je važno razlikovati građevinski proizvod od građevinskog materijala. Građevinski proizvodi čine oko 90 % svih ljudskih djelatnosti. Građevinski materijal je svaki građevinski proizvod tj. proizvod koji se za trajno ugrađuje u sve objekte niskogradnje, viskogradnje i offshore konstrukcija - pomorske platforme tj. plivajuće platforme ( uloga: za eksploataciju nafte i plina; način izvođenja: platforme se sidre ili ankeruju ) Napomena: Offshore (iz Engleskoga jezika - položaj izvan epikontinentalnog pojasa morske obale države kojoj državnopravno pripada), označava: Izvorno jednoj državi pripadajući morski otok

Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

  • Upload
    dze-vad

  • View
    199

  • Download
    16

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Sve pet.

Citation preview

Page 1: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

GRAĐEVINSKI MATERIJALI

1. UVOD

Podjela građevinskih materijala prema EVROPSKOJ AGENCIJI za produktivnost:

a) amorfni materijalib) dimenzionirani materijali i elementic) funkcionalni elementi

Amorfni materijali su oni materijali čijom se obradom i preradom dobivaju finalni građevinski materijali: kamen, agregati, cementi, kreč, gips, metali, drvo, bitumen i dr.U dimenzionirane materijale i elemente spadaju:

a) profilisani materijali: profili, cijevi, poluge, table, žice, žičana užad, sajle i dr.b) prosti elementi: opeke, blokovi, pločice, paneli, materijal za učvršćavanje - ekseri,

zavrtnjevi, i dr.c) složeni elementi: građevinska stolarija, stepeništa, sanitarna oprema, oprema za

grijanje, elektrooprema i uređaji i dr.Funkcionalni elementi su: temelji, nosivi elemnti, zidovi, krovovi, kompletne instalacije sanitarija, grijanje, rasvjeta i dr.

Vrlo je važno razlikovati građevinski proizvod od građevinskog materijala. Građevinski proizvodi čine oko 90 % svih ljudskih djelatnosti.Građevinski materijal je svaki građevinski proizvod tj. proizvod koji se za trajno ugrađuje u sve objekte niskogradnje, viskogradnje i offshore konstrukcija - pomorske platforme tj. plivajuće platforme ( uloga: za eksploataciju nafte i plina; način izvođenja: platforme se sidre ili ankeruju )

Napomena:

Offshore (iz Engleskoga jezika - položaj izvan epikontinentalnog pojasa morske obale države kojoj državnopravno pripada), označava:

Izvorno jednoj državi pripadajući morski otok Područje sa poreznim olakšicama, primjerice posebna privredna zona, porezne oaze

Offshore fabrika  ili offshore kompanija

Radio postaje, koje s brodova nezakonito izvan teritorijalnih voda emitriraju kao Piratska radio postaja

Građevina koje se nalazi izvan teritorijalnih voda jedne države, jedna Offshore građevina

Prijenos procesa i funkcija fabrike u (prekomorske) zemlje, tzv. Offshoring

Crpljenje nafte i plina iz podmorskih nalazišta (offshore nalazišta), pomoću naftne platforme

Korištenje energije vjetra pomoću off-shore farma vjetroelektrana

2. OSOBINE GRAĐEVINSKIH MATERIJALA

PARAMETRI STANJA I STRUKTURNE KARAKTERISTIKE a) zapreminska masa sa porama i šupljinama ili prividna gustina

Page 2: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

b) zapreminska masa bez pora i šupljina ili specifična masa ili stvarna gustinac) poroznost:

ukupna ili opšta otvorena zatvorena

Napomena:Poroznost je najbitnija osobina materijala, dok se kod polimera mogu izdvojiti kao glavne osobine ljepljivost i uvlačenje zraka. Najpoznatiji prirodni polimeri su kaučuk, celuloza, bjelance. Također, bitno je naglasiti da je polimer materijal koji je obilježio 21. stoljeće.

d) kompaktnoste) rastresitost

FIZIČKE OSOBINE Ovdje ubrajamo: upijanje vode, kapilarno upijanje vode, vodpropustivost, vodonepropustvost, termotehničke osobine kao što su koeficijent toplotnog širenja, toplotna provodivost, termička stabilnost i otpornost na dejstvo požara, pored termotehničkih osobina ovdje još spadaju i viskozitet, propustivost gasova pare, postojanost na mraz, akustička svojstva kao neke od važnijih fizičkih osobina.

FIZIČKO - MEHANIČKE OSOBINE Deformaciona svojstva i čvrstoće materijala.

KONSTRUKCIONE OSOBINE - su one osobine koje su od značaja za primjenu materijala na području konstrukcija tj. tokom životnog vijeka konstrukcije.

TEHNOLOŠKE OSOBINE REOLOŠKE OSOBINE HEMIJSKE OSOBINE EKSPLOATACIONE OSOBINE

Osobine materijala najviše ovise o njihovoj strukturi i sastavu. Osobine građevinskih materijala su standardizovane pri čemu su također definisana i određena odstupanja-tolerancija.

o PARAMETRI STANJA I STRUKTURNE KARAKTERISTIKE

Pore i šupljine se vezuju za nemetale ( svi nemetali su porozni ), dok su za metale to defekti.

Page 3: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

V - ukupna zapremina materijalaVa - apsolutna ili efektivna ili čista zapremina bez pora i šupljina tj. apsolutna zapreminaVv - zapremina tečne fazeVp ili Vw - zapremina zrakaVP = Vv + Vp ili VP = Vv + VwV = Va + VPPore mogu biti velike ( kamen sedra), kao i gelske ( cementni kamen, veličine 10-12, mogu se vidjeti samo elektronskim mikroskopom ).

Osnovni parametri stanja materijala su specifična masa i zapreminska masa.

a) ZAPREMINSKA MASA SA PORAMA I ŠUPLJINAMA ( g )

m - masa materijalaV - zapremina materijalaZapreminska masa sa porama i šupljinama predstavlja odnos između mase materijala i njegove zapremine. Zapreminska masa se određuje samo na geometrijski pravilnim uzorcima. Može se odrediti za čvrsto stanje, za tečno i plinovito stanje tijela.Za građevinske materijale je karakteristično da se, zavisno od stanja vlažnosti uzorka, određuje zapreminska masa za suho stanje i vlažno stanje.

suho stanje

g0 - zapreminska masa sa porama i šupljinama u suhom stanjum0 - masa uzorka u suhom stanjuV - zapremina materijala u prirodnom stanju ???????????????????????????????????

Zavisno od vrste materijala, svaki uzorak se dovodi u suho stanje na temperaturi od 70 5

za kamen, keramika, polimeri ili 100 5 za sve ostale materijale, do stalne

mase.Sušenje do stalne mase se provodi na takav način da se predmetni uzorak najprije suši 24 h, pri čemu je to prvo mjerenje ( m1 ), za veću količinu uzorka, što zavisi od vrste materijala i karaktera ispitivanja, vrši se dodatno sušenje od 24 h kao i mjerenje mase uzorka registrovano kao m2 . Mora biti zadovoljen uslov:

m2 - m1 0,2 %

vlažno stanje

Higroskopska vlažnost je vlaga koju porozan materijal upija iz zraka.Termohigrometrijski uslovi su laboratorijski uslovi pri kojima se vrši ispitivanje osobina materijala odnosno uslovi temperature zraka Tz = 20 2 i relativne vlažnosti zraka

Page 4: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

RH = 55 5 .

gv - zapreminska masa sa porama i šupljinama u vlažnom stanjum0 - masa uzorka u suhom stanjumv - masa vode tj. količina vode koja je prisutna u materijaluV - zapremina materijala u prirodnom stanju ???????????????????????????????????

Zapreminske mase materijala sa porama i šupljinama u suhom i vlažnom stanju su međusobno povezane relacijom:

Apsolutna vlažnost materijala u procentima ( % ) se obilježava sa Ha.

Uvrštavanjem (2) u jednačinu (1) dobivamo:

Zapreminska masa može biti i u rastresitom stanju kao kod npr. veziva-cement, kreč, gips i agregata.

b) SPECIFIČNA ZAPREMINSKA MASA ILI ZAPREMINSKA MASA BEZ PORA I ŠUPLJINA ( gs )

gs - zapreminska masa bez pora i šupljina ili specifična zapreminska masam0 - masa uzorka u suhom stanjuVa - apsolutna zapremina ili čista zapremina uzorka tj. zapremina čvrste faze

Određenu vrstu problema predstavlja određivanje apsolutne zapremine materijala Va, međutim postoji nekoliko načina njenog određivanja.

Page 5: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Uzorak materijala se suši do stalne mase na temperaturi 100 5 uz prethodno izvlačenje

vazduha iz pora materijala pomoću vakuuma pri čemu se pore ispune odgovarajućom tečnošću vodeći računa da ne dođe do reakcije na bazi materijal - tečnost. Na osnovu poznate zapremine tečnosti, koja je ispunila pore ( poznata je Vp - zapremina pora ), kao i zapremine materijala u prirodnom stanju dobiva se tražena apsolutna zapremina Va = V - Vp. U praksi se koristi i metoda koja podrazumijeva usitnjavanje materijala u prah, pri čemu se ovaj prah suši do stalne mase na temperaturi od 100 5 , pa se nakon toga mjeri njegova masa m0 i isti se uzoraj potapa u tečnost koja ne stupa u reakciju s njim ( npr.voda ). Izbor tečnosti zavisi od vrste materijala. Koristi se metoda volumetrijske boce (piknometri). Volumetrijske boce su mjerni laboratorijski aparati izrađeni od stakla. Ovu grupu čine: volumetrijske (trbušaste) i graduisane pipete, birete, menzure, odmjerni sudovi i piknometri. Osim stakla, volumetrijski sudovi se izrađuju i od različitih vrsta plastike. Do tražene zapremine Va, u ovom slučaju se dolazi mjerenjem količine istisnute tečnosti ( Arhimedov zakon ). Metoda se provodi na tri uzorka. Zapreminska masa bez pora i šupljina odnosno specifična zapreminska masa je uvijek veća od zapreminske mase materijala.

Napomena:Kod cementa vrijednost zavisi da li mu je dodat pepeo, što znači da čist cement ima veću specifičnu zapreminsku masu. Kod agregata važi isto pravilo ( ako ima dodataka onda mu je specifična zapreminska masa manja ).

se uvijek veže uz apsolutnu zapreminu ( Va ).

c) POROZNOST

- prisustvo praznih prostora u sklopu čvrste supstance ili faze od koje je materijal izgrađen.Ovi prazni prostori mogu se podijeliti na pore i šupljine. Pore su nevidljive, mikroskopski sitne, a šupljine su daleko veće i mogu se vidjeti golim okom. S obzirom na veličinu, pore mogu biti:

a) nekapilarne ( veće su od 10-7 m )b) kapilarne ( od 10-9 do 10-7 m )

Poroznost može biti;a) opšta ( ukupna )b) otvorenac) zatvorena

opšta ili ukupna poroznost

Page 6: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

KOMPAKNOST ILI ISPUNJENOST ( q )

ili

otvorena poroznost

Sve pore i šuupljine u materijalu su otvorene i ispunjene vodom ( pretpostavka kojom se isključuje mogućnost da se zrak zadržao u porama ). Pore su međusobno povezane.

masa uzorka u vodozasićenom stanju

zatvorena poroznost

SPECIFIČNA POVRŠINA ZRNA ( SPZ)

- predstavlja zbir površina svih zrna u jedinici mase materijala ( cm2/g ).Ako je materijal sitnijeg zrna veća mu je specifična zapreminska masa . Materijal čija je specifična površina zrna veća ima sitnija zrna.Napomena:Vezivo je materijal koji za sebe može vezivati granulat u kontaktu sa vodom.Vulkanski pepeo u kontaktu sa krečom daje vezivo koje je postojano u vodi ( u starom Rimu je korišteno ). To su silikati.

FINOĆA MLIVA Metode:

Page 7: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

a) metoda prosijavanja ( uzima se sito otvora 0,09 mm ili 90 mikrona ( mm ) ili sito otvora 0,063 mm ili 63 mikrona ( mm ) )

b) metoda Blenov Permeabilimetar

Napomena:

Specifične površine zrna:Obični cement - zrna imaju veličinu manju od 90 mikrona ( mm ).Cement

Silikat fum

Električni pepeo Oko 70 % u cementu je zastupljen industrijski otpad ( EN ). Krupnoća zrna određuje da li će taj industrijski otpad biti aktivan, što je sitniji to je bolje.

o FIZIČKE OSOBINE

HIDROFIZIČKE OSOBINE: a) higroskopnostb) veličina upijanja vodec) vlažnostd) vodopropustivost odnosno vodonepropustivoste) skupljanje i bubrenje

d) HIGROSKOPNOST-osobina materijala da upija vlagu iz zraka.

Page 8: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Do tačke A se odvija proces apsorpcije na unutrašnjim površinama kapilara. Higroskopnost kao osobina matrijala moguća je samo u kapilarima manjim od 10-7 m. Zatim se higroskopska vlažnost povećava kapilarnom kondenzacijom. Higroskopska vlažnost se povećava povećanjem kapilarne poroznosti, ali i smanjivanjem prečnika kapilara. Maksimalni higroskopski sadržaj vlage je definisan na dijagramu pri vlažnosti vazduha od 100 (%) i odgovarajućoj temperaturi. Zaključak: što je poroznost materijala veća, a prečnik kapilara manji veća je higroskopska vlažnost.

KAPILARNO UPIJANJE VODE

- je osobina poroznih materijala koja se ogleda u kapilarnom penjanju vode, kroz kapilare materijala, u slučaju kada se njegov dio nalazi djelimično u vodi. Za određivanje visine kapilarnog penjanja vode koriste se razni empirijski izrazi, a najčešće:

muv - masa kapilarno upijene vodek - konstanta koja se mora utvrditi eksperimentalnoA - površina preko koje se vrši upijanje vodet - posmatrano vrijeme

Uzorak se potapa u vodu koja treba da bude visine , te se vizuelno opaža i bilježi visina kapilarnog upijanja ( h ). Međutim , veličina upijanja vode se može odrediti i preko formule :

u - veličina upijanja vode ( % ) - masa vodozasićenog površinski suhog uzorka

- masa suhog uzorkae) VELIČINA UPIJANJA VODE

Page 9: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

- utvrđuje se u okviru tačno propisanih propisa. Veličina upijanja vode može se odrediti postupkom postepenog upijanja vode pri čemu se uzorak postepeno potapa u vodu po zapremini. Zavisno od vrste materijala teče vremenski tok dolijevanja vode u posudu u kojoj je uzorak. Taj vremenski tok isključivo zavisi od poroznosti materijala. Veličina upijanja vode definiše vodozasićeno površinski suho stanje uzorka u zavisnosti od vlažnosti. Uzorak se stavlja u suhu posudu, a voda se ulijeva do polovine visine uzorka i tako zadržava 1 h. Zatim se voda dolijeva do visine uzorka i tako drži još 1 h, što je ukupno 2 h od početka mjerenja. Onda se uzorak potpuno potopi vodom ( nivo vode je par centimetara veći u odnosu na visinu uzorka ) i tako stoji u vodi još 22 h, što je ukupno 24 h od početka ispitivanja. Opisani postupak se provodi u vodi normalne temperature °C . Veličina upijanja se računa izrazom:

u - veličina upijanja vode ( % ) - masa vodozasićenog površinski suhog uzorka

- masa suhog uzorkaMeđutim, ako nisu dobiveni zadovoljavajući rezultati, uzorak se potapa i drži još 24 h, pri čemu registrujemo prvo očitanje . Zatim se radi i slijedeće potapanje i vrši očitanje .

Nakon ovoga treba biti zadovoljen uslov

postupak postepenog upijanja vode (u)

Također se koristi i metoda u ključaloj vodi, tako što se uzorak kuha u vodi, pri čemu se ta metoda odvija u trajanju od 4 do 6 h što zavisi od vrste materijala. Rezultati ispitivanja veličine upijanja se označavaju sa u1. Važi da je u1 > u.Veličina upijanja vode se može odrediti i postupkom upijanja pod pritiskom od 150 bar-a. Rezultat ispitivanja se obilježava sa up, pri čemu je:

up > u1 > uOvo su neke od metoda ispitivanja veličine upijanja koje se najčešće koriste. Važno je da se utvrdi maksimalna količina vode koju materijal može da upije. Smatra se da je materijal

Page 10: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

zasićen vodom kada se pri uzastopnom merenju mase materijala izloženog delovanju vode konstatuje da se ona više ne menja. Međutim, materijal koji je zasićen vodom po jednompostupku, može primiti još vode kada se izloži nekom drugom postupku. Materijal primi najviše vode kada je izložen upijanju pod pritiskom.Upijanje vode govori o trajnosti materijala. Formule za proračun u, u1, up su iste, razlika je u količini upijene vode.

koeficijent zasićenosti ( ku )

Na temelju veličine upijanja vode određujemo koeficijent zasićenosti ku.

Koeficijent zasićenosti ku predstavlja odnos veličine upijanja vode metodom postupnog upijanja ( u ) i veličine upijanja vode metodom pod pritiskom ( up ).Napomena:Na količinu upijene vode utiče:

način na koji će materijal biti izložen dejstvu vode� veličina poroznosti,� vrsta poroznosti,� veličina pora�

koeficijent razmekšanja ( kr )

Koeficijent razmekšanja kr predstavlja odnos čvrstoće na pritisak uzorka u vodozasićenom stanju i čvrstoće na pritisak u suhom stanju.

???????????????????????????????????????????????????????????

Koeficijent razmekšavanja služi za definisanje smanjenja čvrstoće uslijed prisustva vlage.

f) VLAŽNOST

apsolutna vlažnost

relativna vlažnost

Razlikujemo slijedeća karakteristična stanja u pogledu vlažnosti:

Page 11: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

g) VODOPROPUSTIVOST

- je osobina poroznih materijala da pod određenim pritiskom propuštaju vodu. Definiše se preko koeficijenta filtracije:

- koeficijent filtracijeVv - zapremina vode 1m3

a - element debljine 1ms - površina elementa s=1m2

- razlika hidrostatskih pritisaka na dvije granične površinet - vrijeme od 1h

Page 12: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Na osnovu napisanog je zapremina vode od 1 m3 koja prođe kroz element a debljine 1m, površine s = 1 m2, pri razlici hidrostatskog pritiska na dvjema graničnim površinama = 1m vodenog stuba u vremenu t = 1 h.

h) VODONEPROPUSTIVOST

- je osobina materijala da pri određenom zadanom pritisku ne propušta vodu. Ovo je jedno od najvažnijih svojstava materijala. Napomena:Kod kamena je bitna količina odnosno veličina upijanja vode.

Smatra se da je materijal vodonepropustiv ako nakon određenog tretmana ne propusti vodu. Postoje razne metode ispitivanja vodonepropusnosti.

metoda sa spriječenim bočnim prodorom vode

Metoda se ogleda u tome da se određeni uzorak stavlja u kalup odnosno okvir koji je 3mm veći od uzorka, a bočne strane uzorka se zaptiju parafinom ili voskom radi sprječavanja bočnog prodora vode. Uzorak se postavlja onako kako će u stvarnosti stajati tj. u pravcu ugrađivanja. Metoda ispitivanja počinje tako da se kreće sa pritiskom vode od 1 bar-a, pri čemu se ovaj pritisak povećava za 1 bar svakih 8 sati, i tako se postupa sve do tražene otpornosti ( max 14 bar-a ). Ako se pod traženim pritiskom na gornjoj površini uzorka ne pojavi kap vode onda je materijal vodonepropusan. Na temelju ovog određuje se marka vodonepropusnosti npr. V-2, V-4, V-8, V-12, V-14. Brojevi 2, 4, 8, 12, 14 određuju pritisak vode koji je uzorak izdržao.

metoda sa slobodnom površinom

Tijelo oblika kocke ili cilindra ( ivice odnosno prečnika min 15 cm ) se postavlja na podlogu sa otvorom prečnika 10 mm, pri čemu se taj uzorak izlaže pritisku. Tijelo se 72 h izlaže

konstantnom pritisku od 500 50 kPa tj. 5 0,5 bara. Za beton je naime karakteristično da teže podnosi manji nego veći pritisak. Materijal je vodonepropusan ako je prodor vode tj.

mm.

Page 13: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Vodonepropustivost materijala je veća ako je njegova otvorena poroznost manja. Vodonepropusnost povećava čvrstoću na zatezanje.

i) SKUPLJANJE I BUBRENJE

- su zapreminske dilatacije koje nastaju uslijed promjene vlažnosti poroznih materijala. Skupljanje nastaje uslijed sušenja i rezultira smanjenjem dimenzija tj. zapremine materijala, zato što se sušenjem smanjuju slojevi vode oko čestica materijala pri čemu dolazi do povećanja unutrašnjih kapilarnih sila koje teže da čestice materijala što više približe jedna drugoj. Suprotna pojava sušenju je bubrenje koje se javlja pri povećanju vlažnosti materijala. Skupljanje i bubrenje javljaju se samo ako su u materijalu prisutne kapilarne pore. Isparavanje vode iz krupnijih pora ne dovodi do približavanja čestica materijala i ne izaziva zapreminske promjene. Skupljanje i bubrenje izražava se u promilima. Primjeri skupljanja određenih materijala:

- drvo (okomito na vlakna) 30 do 100 (promila) ili 30 do 100

- porobeton ili ćelijasti beton 1 do 3 (promila) ili 1 do 3

- obični beton 0,3 do 0,7 (promila) ili 0,3 do 0,7

- opeka od gline 0,03do 0,1 (promila) ili 0,03 do 0,1

- granit 0,02do 0,06 (promila) ili 0,02 do 0,06

TERMOTEHNIČKE OSOBINE:

j) TOPLOTNA PROVODLJIVOST

- se karakteriše koeficijentom toplotne provodljivosti koji se obilježava sa , a formula za proračun glasi:

Q - količina toplote ( J )a - debljina uzorka ( m )S - površina uzorka ( m2 )

Page 14: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

predstavlja razliku temperature na graničnim površinama uzorkat - vrijeme trajanja eksperimenta (s)Ukupno propuštanje toplote K je definisano izrazom:

k) TERMIČKI KOEFICIJENT LINEARNOG ŠIRENJA

- predstavlja dilataciju štapa izrađenog od nekog materijala pri promjeni temperature za 1 .

Nearmirani beton je bolji od armiranog betona u pogledu podnošenja cikličnih temperaturnih promjena, pri čemu se naprsline pojavljuju kod spoja beton-čelik.

Termička stabilnost materijala se ocjenjuje prema njegovom stanju nakon izlaganja cikličnim promjenama temperature. Materijal je termički stabilan ako se nakon ispitivanja ne pojave prsline, pukotine ili neki drugi oblici destrukcije. Ovo svojstvo je u uskoj vezi sa

homogenošću materijala i sa veličinom . Termička stabilnost materijala je veća što je

manji i što je materijal homogeniji.

l) OTPORNOST NA DEJSTVO POŽARA

- je sposobnost materijala da se suprotstavi kratkotrajnom dejstvu visokih temperatura. Teži se da konstruktivni materijali nakon požara sačuvaju mehaničke osobine u potpunosti radi očuvanja nosivosti i funkcionalnosti konstrukcija.

m) VATROSTALNOST

- je sposbnost materijala da se bez topljenja suprotstavi dejstvu visokih temperatura. Materijali koji su sposobni da se odupru temperaturi od 1600 nazivaju se vatrostalnim materijalima.

OSTALA VAŽNIJA FIZIČKA SVOJSTVA:

n) OTPORNOST NA DEJSTVO MRAZA

- se definiše kao sposobnost materijala da u vodozasićenom stanju podnese određeni broj ciklusa smrzavanja i odmrzavanja bez vidljivih tragova destrukcije i bez značajnijeg smanjenja čvrstoće. Najvećim dijelom ovo je fizičko svojstvo materijala, kao i eksploataciono svojstvo što znači da od ovog svojstva ovisi i trajnost materijala. Ova osobina materijala u velikoj mjeri zavisi od veličine upijanja vode. Važno je napomenuti da nije isto da li neki materijal smrzavamo i odmrzavamo na zraku, u vodi ili kombinovano. Ponašanje na mraz zavisi od metode ispitivanja tako da svaka zemlja mora imati standardom definisane propise vezane za ovo svojstvo. Napomena:

Page 15: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Na Skenderiji, plato je izveden od kamena Terakota ( Italijanska keramika ) koji nije za naše područje, za blažu je klimu je, nije otporan na dejstvo mraza. Postupak smrzavanja, odnosno odmrzavanja u našoj zemlji glasi:

Uzorak se smrzava na temperaturi od - 20 1,5 ( 2 ) °C, a odmrzava u vodi na temperaturi od 20 2 °C (15 7 °C nova temperatura po novom zakonu ). Uzorak se stavi u vodu, odredi veličina upijanja vode i onda slijedi tretman odmrzavanja i smrzavanja. Materijal je postojan

na mraz ako mu je gubitak čvrstoće (najčešće na pritisak) , isto važi i za pad

modula elastičnosti E, tako da je . Neotpornost na mraz se ogleda u pucanju, ljušenju, komadanju i trošenju materijala. Mraz se smatra pokazateljem trajnosti materijala. U pogledu dejstva mraza razlikujemo dva slučaja:

1) kada mraz djeluje bez soli (lakši slučaj)

2) kada mraz djeluje uz prisustvo soli ( morska so - agresivnija je, iglice hlorida se zabijaju u beton ili so za odmrzavanje - ceste zimi, kalcijevi, natrijevi hloridi )

Osnovno objašnjenje nepostojanosti materijala na mraz ogleda se u poroznosti odnosno ispunjenosti pora materijala vodom. Kada se voda u porama zaledi, led u odnosu na vodu od koje je nastao ima veću zapreminu, djeluje kao unutrašnje opterećenje na zidove pora i izaziva u materijalu visoke napone zatezanja, a to se manifestuje kroz razne oblike destrukcije materijala.

o) AKUSTIČNE OSOBINE

Zvuk nastaje nizom mehaničkih poremećaja ili vibracija u elastičnim ili viskoznim sredinama i može ga registrovati ljudsko uho. Jačina zvuka se mjeri decibelima (dB), a predstavlja onu zvučnu energiju koja prođe kroz jediničnu površinu u jedinici vremena . Prag odnosno granica bola iznosi 130 dB, granica čujnosti je 0, ljudski šapat je 20 dB, običan govor 65 dB. U građevinskoj praksi se govori o vazdušnom i udarnom zvuku. Vazdušni zvuk je zvuk koji potiče od govora, rada pojedinih mašina tj. uređaja. Ovi izvori zvuka dovode do promjene vazdušnog pritiska što izaziva oscilacije građevinskih elemenata, a navedene oscilacije prenose se u susjedne prostorije, pa se prema tome, i u njima osjeti zvuk. Zvuk izazvan udarom je zvuk koji dovodi do oscilovanja zida i prenosa oscilacija u vidu zvuka u susjednu prostoriju. Pri rješavanju problema zvučne izolacije mora se voditi računa o pojmovima zvučne izolacije i zvučne apsorpcije. Zvučna izolacija je sposobnost konstrukcije da u određenoj mjeri spriječi širenje zvučne energije tj. sposobnost neke konstrukcije da u susjednu prostoriju propusti samo jedan dio zvučne energije. U tu svrhu se koriste materijali velike otvorene poroznosti, prije svega staklena vuna, mineralna vuna, zatim porozni materijali sunđeraste strukture i drugo. Zvučna apsorpcija se ogleda u pretvaranju dijela zvučne energije koja dođe do prepreke u neku drugu vrstu energije. Materijali koje karakteriše zvučna apsorpcija također mogu biti na bazi staklene vune, mineralne vune, specijalne vrste maltera, betona, keramički materijali i slično.Napomene:Zvučna izolovanost ne zavisi samo od izolacione moći pregradnih materijala, već i od ukupne zvučne apsorpcije prijemne prostorije i od eventualnog bočnog provođenja zvuka. Ukupna apsorpcija prostorije predstavlja apsorpciju svih površina, predmeta, vazduha i drugo, što je prisutno u prostoriji. Vrijeme reverberacije je vrijeme koje je potrebno da nivo zvučnog pritiska, po prestanku dejstva zvučnog izvora, opadne za 60 dB. Kod jednostrukih pregrada

Page 16: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

najvažniju ulogu u postizanju zvučne izolacije ima površinska masa pregrade, a također su od značaja poroznost pregrade i njena krutost na savijanje. Sa klasičnim materijalima (opeka, beton) zadovoljavajuća zvučna izolacija postiže se ako površinska masa pregrade nije manja od definisane odgovarajućim propisom. Dvostrukim pregradama se načelno postiže bolja zvučna izolacija uz manji utrošak materijala, ali pod uslovom da se vodi računa o nekim specifičnim momentima akustičnog ponašanja ovakvih pregrada. Naime, kako se u slučaju dvostrukih pregrada radi o sistemima koji između pregradnih materijala sadrže određen vazdušni međuprostor ( ili 'umetak' od nekog vrlo poroznog materijala ). Kod dvostrukih pregrada, osim izbora odgovarajućih materijala, treba voditi računa i o tzv. zvučnim mostovima. Na slijedećoj slici su prikazani primjeri loše i dobro izvedenog dvostrukog zida. Na prvoj slici se vidi prolaz zvuka preko zvučnog mosta, dok je na drugoj prikazana mogućnost eliminisanja mosta umetanjem nekog elastičnog materijala.

p) VISKOZITET

- jedno od najvažnijih svojstava tečnosti, a predstavlja unutrašnje trenje u tečnostima koje karakteriše sila potrebna da se izvrši pomjeranje jednog sloja tečnosti u odnosu na drugi. Viskozitet je u uskoj vezi sa strukturnim osobinama tečnosti kao i silama međudejstva između atoma, jona i molekula. Viskozitet tečnosti zavisi od njene prirode i temperature. Sa povećanjem temperature viskozitet se smanjuje.

q) PROPUSTLJIVOST GASOVA PARE

Kada na površinama koje ograničavaju uzorak materijala postoji razlika pritiska gasa ili pare, doći će do kretanja gasa odnosno pare. kroz pore i/ili pukotine u materijalu. Ova pojava naziva se difuzijom i izražava se koeficijentom propustljivosti . Koeficijent propustljivosti gasova i pare predstavlja onu količinu gasa ili pare u kg koja za vrijeme od jedne sekunde prođe kroz uzorak jedinične površine i jedinične debljine, a pri razlici pritisaka od 1 Pa na stranama uzorka. Materijali koji se primjenjuju za izradu zidova ili pregrada moraju da budu dovoljno propustljivi. U takvim slučajevima zidovi će biti u stanju da 'dišu', a to znači da će kroz njih biti omogućena prirodna ventilacija, što je od posebne važnosti za stambene objekte kod kojih se vazduh po pravilu ne kondicionira. Iz tih razloga, ne samo kod stambenih zgrada,

Page 17: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

već i kod škola, bolnica zidove ne treba obrađivati (malterisati) materijalima koji se suprotstavljaju prolazu vazduha i vodene pare. Nasuprot tome, zidove objekata sa velikom unutrašnjom vlagom treba sa unutrašnje strane zaštititi od prodiranja vodene pare. U zimskom periodu vazduh u takvim objektima sadrži mnogo više pare nego spoljašnji vazduh, pa stoga teži da prođe kroz zid. Kada ovakav vazduh iz unutrašnjosti prostorije dođe do spoljašnje površine zida, javlja se kondenzacija pare, čime se oštro povećava vlažnost materijala na takvim mjestima. Na ovaj način stvaraju se uslovi za destrukciju materijala pri dejstvu mraza. Materijale koji ne propuštaju vodenu paru po pravilu treba postavljati sa one strane pregrade sa koje je sadržaj vodene pare u vazduhu veći. Propustljivost gasova i pare u velikoj mjeri zavisi od strukture materijala. To znači da zavisi od zapreminske mase i poroznosti, pri čemu svakako glavnu ulogu igra otvorena poroznost.

o FIZIČKO - MEHANIČKE OSOBINE Statičko opterećenje je opterećenje koje se u toku djelovanja ne mijenja ili se mijenja odnosno nanosi tako sporo da je moguća promjena potencijalne energije ( isključuje se mogućnost javljanja inercijalnih sila ), ali ne i kinetičke energije uzorka. Kod dinamičkih opterećenja, opterećenje je promjenjivo sa vremenom, intenzitet opterećenja se vrlo brzo mijenja i nastaju promjene i potencijalne i kinetičke energije. Razlikuju se slijedeće kategorije opterećenja :

a) izuzetno kratkotrajna ( traju od nekoliko dijelova do nekoliko sekundi - dinamičko opterećenje )

b) kratkotrajna ( normalnog intenziteta ) - dovoljno su spora i traju od 2 do 3 h - statičko opterećenje

c) dugotrajna - spora opterećenja - traju mjesecima i godinama - statičko opterećenje

Čvrstoća materijala zavisi od brzine nanošenja opterećenja. Prilikom ispitivanja određenih uzoraka nekih materijala, uvijek je tačno propisana brzina nanošenja opterećenja

r) ČVRSTOĆA MATERIJALA NA ZATEZANJE

Ispitivanje se vrši na uzorcima raznih oblika i dimenzija. Pod čvrstoćom se podrazumijeva naponsko stanje tj. najveći napon koji jedan uzorak može podnijeti. Čvrstoća se definiše preko sloma materijala. Sedra ima izrazito visoku čvrstoću na zatezanje, prije se koristila za izgradnju lučnih konstrukcija. Za ispitivanje čvrstoće na zatezanje mogu se izraditi epruvete raznih oblika poprečnih presjeka. To su takozvane tehničke epruvete.

Page 18: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

To je rezultat kristalne rešetke i metalne refleksije. Bito trake i geotekstili.Koriste se modifikovane metode za ispitivanje ovih čvrstoća materijala gdje je vrlo teško dobiti tačan rezultat ako se npr. primjeni čisto zatezanje. Jedna od metoda je cijepanje po izvodnici.cijepanje po izvodnici

Provodi se na cilindrima ili valjcima propisanih dimenzija. Valjak se stavlja između dvije šipke koje su paralelne njegovoj izvodnici odnosno dužini. Kao posljedica takvog opterećenja, dolazi do širenja i cijepanja uzorka na dva dijela odnosno polovice ako uzorak nema određene nedostatke ( defekte ). Ova metoda se koristi za ispitivanje betona, kamena. Primjenjuje se za sve specijalne vrste betona, naročito za beton sa vlaknima - mikroarmirani.

zatezanje pri savijanju

Metoda koja se najviše primjenjuje kod cementa i maltera, također se koristi i za ispitivanje betona. Uzorci su oblika prizmi kod kojih je prihvaćeno da je poprečni presjek kvadratnih stranica a a. U novije vrijeme se ovakav odnos stranica preporučuje. Dimenzije prizme zavise od vrste materijala. Kod kamena je dužina prizme najmanje 6 puta veća od stranice. Ova prizma se u svrhu ispitivanja stavlja na valjkaste oslonce na međusobnom rastojanju l koje zavisi od mnogo faktora, pri čemu je dužina prizme označena sa L. Opterećenje može djelovati preko pločice u sredini raspona prizme, isto tako i u vidu dvije koncentrisane sile sa međurasponima od (1/3) l. Ako je prizma opterećena jednom koncentrisanom silom tada se proračun vrši preko formule :

- ovo je čvrstoća na zatezanje pri savijanju

- ovo je čvrstoća savijanje

Vrlo ja važno napomenuti da kod materijala vrlo rijetko imamo čisto savijanje, to je već slučaj kod konstruktivnih elemenata kao npr. kod AB ploča i slično.

s) ČVRSTOĆA MATERIJALA NA PRITISAK

U velikoj mjeri zavisi od dimenzija i oblika tijela kao i drugih raznih faktora. Svi nemetali se deklarišu u smislu nosivosti prema ovoj čvrstoći. Čvrstoća na pritisak se zavisno od vrste materijala ocjenjuje na 3 vrste geometrijskih tijela ( uzoraka ). Uzorci mogu biti oblika kocke, kvadra, valjka. Površine preko kojih se nanosi opterećenje su baze. Ispitivanje se provodi na hidrauličkim presama, tako da se uzorak postavi između čeličnih ploča. Važno ja napomenuti da kod prizme i cilindra se mogu izbjeći sile trenja, a kod kocke ne mogu. Faktori koji utiču na čvrstoću na pritisak su :

a) oblik i dimenzije uzorkab) brzina nanošenja opterećenja

Page 19: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

c) temperatura i vlažnost sredined) starost uzorka u vrijeme opterećenjae) vlažnost uzorka

t) ČVRSTOĆA MATERIJALA NA SMICANJE

Važna je kod lijepljenih spojeva

- ovo je čvrstoća na smicanje

Čvrstoća prijanjanja se najviše koristi. DUKTILNOST ILI ŽILAVOST MATERIJALA

Prilikom određivanja duktilnosti imamo procentualno izduženje . Kontrakcija poprečnog presjeka se obillježava sa .

o KONSTRUKTIVNE OSOBINE

Ovdje ćemo spomenuti tvrdoću, otpornost materijala na habanje brušenjem kao vrstu tvrdoće i trajnost.

u) TVRDOĆA

Tvrdoća je sposobnost nekog materijala da se suprotstavi prodiranju nekog drugog materijala i u pitanju čvrstoće postoji više metoda ispitivanja. S obzirom na navedeno, primjenjuju se metode utiskivanja (metali) i metode odskoka ( kod betona). Tvrdoća je najviše bitna za metale, a što se tiče nemetala, važno je reći da na osnovu nje se utvrđuje njihova čvrstoća.

v) OTPORNOST MATERIJALA NA HABANJE BRUŠENJEM

Page 20: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Koristi se kod svih oblika betonske galanterije, kamena, hidrotehničkih betona. Utvrđuje se pomoću Bemeove mašine te se tim postupkom iznalazi gubitak zapremine. Površina uzorka koja se haba je . Visina uzorka minimalno mora biti 3 cm tj. . Prije nego se pristupi ispitivanju, uzorak se prvo izreže, zatim suši, pri čemu su moguće određene greške - odstupanja koja je potrebno uzeti u obzir. Uzorak se postavlja na brusnu ploču pri čemu se u toku ovog procesa uvijek brusi tj. haba ista površina uzorka, i to na taj način, što se uzorak stavi u hvataljku, pospe 20 g korunda u prahu, i izlaže habanju od 440 obrtaja na Bemeovoj mašini. Prvo se uzorak haba u ciklusu od 5 x 22 obrtaja što daje ukupno 110 obrtaja na ovoj mašini, a svaka 22 obrtaja sklanja se stari korund prah i stavlja novi. Nakon prvih 110 obrtaja uzorak se zarotira oko vertikalne osi i ponovo izlaže istom procesu od 110 obrtaja. I tako se ponavlja sve do 440 obrtaja pri čemu se habala samo jedna strana uzorka, a nakon svakih 110 obrtaja vršilo očitanje gubitka mase (m) u gramima kao i visine stranice uzorka (h). Gubici masa kao i gubici na visini uzorka se saberu i na taj način dobivamo konačne vrijednosti pomenutih gubitaka. Formula za proračunavanje glasi :

- zapreminska masa u suhom stanjum - masa osušenog uzorka do stalne masem1 - masa uzorka nakon završenog procesa habanja ( nakon 440 obrtaja )

KONSTRUKCIONA POVOLJNOST

Predstavlja odnos čvrstoće na pritisak i zapreminske mase materijala. Obilježava se sa kp.

Za aluminijum iznosi , a za beton .

w) TRAJNOST

Trajnost se ogleda u sposobnosti materijala da očuva radnu sposobnost elementa tj. konstrukcije. Za trajnost su vezane eksploatacione osobine. Razlikuje se kako trajnost materijala tako i trajnost konstrukcije.

o TEHNOLOŠKE OSOBINE

Ovo su osobine koje ukazuju na sposobnosti materijala za preradu i neposrednu primjenu. Beton u svježem stanju = konzistencija betona. Kod metala tehnološke osobine su osobine koje određuju mogućnost obrade, sposobnost uvijanja, savijanja, navarivanja, previjanja.

o REOLOŠKE OSOBINE

Reologija je nauka koja se bavi zakonima pojave i razvojima deformacija u toku vremena. To je fenomenološka nauka koja se zasniva na eksperimentalnim podacima, bez dubljeg razmatranja fizičke i hemijske prirode materijala. Kod betona u svježem stanju govorimo o reološkim osobinama. Beton je visoka baza. Metode ispitivanja građevinskih materijala :

a) klasične - metode sa razaranjem, materijal se razara, mali je broj ispitivanja, ispitivanja se ne mogu na jednom uzorku više puta ponavljati, skupe su.

Page 21: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

b) nerazorne metode - ima ih raznih vrsta, imaju svojih prednosti i nedostataka. Glavni nedostatak je taj što se ne utvrđuje direktno veličina koja se traži, već je u funkciji određenog parametra.

Neko geometrijski pravilno tijelo se prozvuči, te se dobije određena vrijednost koja se nanosi na ordinatu na dijagramu koji definiše zavisnost ??????????????????????????Aparat koji se koristi u ove svrhe očitava t, v i fp. Čvrstoća na pritisak se dobiva na taj način što aparat u svojoj memoriji posjeduje korelaciju, na osnovu 1000 ili 2000 mjerenja i slično, između razorne i nerazorne metode.Defektoskopija je otkrivanje defekata, a zasniva se na tome što se zraci drugačije prostiru kroz zrak, vodu ili neki drugi materijal, a tzv. efekat sjenke počiva na tome.

Page 22: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

3. PRIRODNI KAMEN

TEHNIČKI KAMEN Tehnički kamen je onaj kamen koji se koristi u procesu dobivanja novih građevinskih materijala i industrijskih proizvoda. Koristi se kao sirovina. Cement, kreč, gips, staklo, mineralna ili kamena vuna, staklena vuna koja se dobiva od kvarcnog pijeska. Sirovina se peče, te se melje na određenu granulaciju. Magmatske stijene imaju puno željeza, a to je loša primjesa za staklo, te se staklo dobiva iz kvarcnog pijeska. Kamen kao industrijski proizvod :

a) agregati različite krupnoće i njihova primjena za betonb) asfaltc) malterd) tucanik za zastor željeznica

ARHITEKTONSKO-GRAĐEVINSKI KAMEN

Svjetski proizvođač ove vrste kamena je bila Italija. Na području Italije nekada je bilo Rimsko carstvo gdje se koristio kamen. Tamo su bili i prvi kamenolomi mermera. Kremen je kvarc. Kvrac se nalazi u magmatskim stijenama koje mogu biti kisele ( > 65% silicij dioksida (SiO2)), neutralne ( 45 do 65 % silicij dioksida (SiO2)) i bazne ( 40 do 45 % silicij dioksida (SiO2)). Kvarc ima karakterističnu kristalnu rešetku. Nalazi se u aparatima ultrazvuka. Također, temperatura od 546 karakteristična je za termički šok ovog materijala, pri ovoj temperaturi kvarc puca.

TERMIČKA OBRADA

Grčka, zahvaljujući nlazištu mermera na otoku Pantenos (bijeli mermer) koji je obilježio civilizaciju, posjeduje kao sastavne dijelove svojih građevina razne statue, ukrase i slično od ovog estetski lijepog materijala. Međutim za bijeli mermer je karakteristično da nije otporan na atmosferilije, tako da se eruptivni kamen koristi kod najskupljih građevina, kamen koji prije svega zadovoljava estetske, a onda i funkcionalne karakteristike. Primjena ovog kamena je stala u 19. stoljeću, osim npr. u Italiji koja je razvijala razne tehnike obrade kamena. Sivac - makedonski kamen.Danas je arhitektonsko - građevinski kamen najskuplji materijal. Ovaj kamen je prolazan, najviše zbog njegove neotpornosti prema atmosferilijama, zatim i čovjekovog lošeg ponašanja prema okolini. Važno je dodati da je ICOMOS ( međunarodna organizacija za monumentalne spomenike ) napravila klasifikaciju razaranja kamena.

MINERALOŠKO - PETROGRAFSKA ANALIZA

To je determinacija kamena pri čemu se makroskopski i mikroskopsi identifikuje struktura, tekstura, procentualna zastupljenost minerala, prisustvo štetnih sastojaka i na osnovu toga daje mogućnost primjene za predviđenu namjenu. Štetni sastojci su sulfidi (FeS i kombinacije) u kontaktu sa vlagom iz zraka stvaraju žute mrlje.Peridotit - neutralna stijena koja je obično serpentizirana.Polirnost kamena - kamen se vrlo brzo u procesu glačanja dovodi do ????????????????????Kamen se ne koristi za izradu asfalta tj. kolovoza jer brzo postaje klizav.

FIZIČKE I FIZIČKO-MEHANIČKE OSOBINE

Page 23: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Način obrade kamena:a) lomljen kamenb) obrađen kamen

Pritesani kamen ima ravne naliježuće i dodirne površine, a lice mu nije obrađeno.Tesani kamen - lice mu je fino obrađeno.Postupci:

a) rezanjeb) glačanjec) poliranjed) termička obradae) štokovanjef) pjeskarenje

U BiH imamo samo dva nalazišta koja koriste dijamantsku nit, dok ostali koriste metodu miniranja.Pjeskarenje korundom ili kvarcnim pijeskom.Zapreminska masa, specifična zapreminska masa, poroznost, stepen gustine ili kompaktnost kamena.Za ispitivanje kamena zabranjeno je koristiti uzorke nepravilnih oblika, već uzorak mora biti geometrijski pravilnog oblika. Koriste se kocke ivice 5 cm ili 7 cm, cilndar prečnika 5 cm i visine 5 cm, prizma dimenzija 50 50 300 mm.

Prilikom određivanja čvrstoće na pritisak, koristi se metoda kojom se uzorak optereti samo jednom koncentrisanom silom u sredini raspona. Ova čvrstoća se utvrđuje u suhom stanju

, vodozasićenom stanju , poslije otpornosti na mraz u rashladnom aparatu .KOEFICIJENT RAZMEKŠANJA

Ako je ovaj interval prekoračen, onda se kamen ne smije korisiti za

konstrukcije u vodi.- čvrstoća na pritisak u vodozasićenom stanju

KOEFICIJENT MRAZA

Ako je onda kamen nije otporan na dejstvo mraza.

- čvrstoća na pritisak u vodozasićenom stanju

OTPORNOST NA HABANJE BRUŠENJEM

Utvrđuje se na Bemeovoj mašini. Razlikujemo:a) meki kamenb) srednje tvrdi kamenc) tvrdi kamen

Metoda ispitivanja kamena zavisi od mineraloško-petrografskog sastava.

meki kamen

Page 24: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Za ispitivanje kamena se koristi i metoda postupnog potapanja, ključala voda, pod pritiskom, koeficijent zasićenosti.

RAZARANJE KAMENA POD UTICAJEM AGRESIVNOG MEDIJA

Kamen bez obzira na porijeklo nije postojan na atmosferilije.Kamen krečnjak: CaCO3

Dolomit: CaCO3 MgCO3

CaCO3 + H2O CaCO3 + H2O Kamen krečnjak ne reaguje sa vodom.

CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2

Kalcijev bikarbonat: Ca(HCO3)2

CaCO3 + H2O + SO2 CaSO4 + H2CO3 Gips: CaSO4

4. KERAMIKA, KERAMIČKI MATERIJALI

PODJELA:

x) PROIZVODI SA POROZNOM MASOM (u > 5 % ,u prosjeku se kreće od 8 do 20 %)

S obzirom da se ova vrsta odlikuje velikom poroznošću, to automatski znači i da upijaju veće količine vode. Temperatura pečenja se kreće od 800 do 1000 i u direktnoj je veza sa veličinom upijanja vode. Veća temperatura pečenja kao rezultat daje i manje upijanje vode. U ovoj grupi se nalaze opeke, blokovi, blokovi za međuspratne konstrukcije, crijep, drenažne cijevi i drugo.

y) PROIZVODI SA POLUSTOPLJENOM MASOM (u < 5 % ,u prosjeku se kreće od 1 do 4 %)

Temperatura pečenja se kreće od 1000 do 1200 . Ovdje spadaju: klinker za kaldrmu, zidne i podne pločice, neke vrste keramičkih cijevi. Klinker potiče strukture koja se stvara na jako visokoj temperaturi ( 900 ), pri čemu je ovo temperatura sinterovanja, pri kojoj čestice gline prelaze u staklasto stanje, na kojoj se stvaraju novi materijali.Glina je zemljasta masa mineralnog porijekla koja sa vodom obrazuje plastično tijesto koje nakon sušenja zadržava dati oblik, a poslije pečenja prelazi u čvrst materijal.Glina je nastala mehaničkim i hemijskim raspadanjem magmatskih stijena. Glavni sastojal gline je kaolin - koji je nastao raspadanjem feldspata. Feldspati su glavni sastojci bazičnih magmatskih stijena. Razlikujemo slijedeće vrste gline :

a) pocelanska b) lončarskac) humad) laporovitae) ciglarska glina

Page 25: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Glavno svojstvo gline je plastičnost, a to je sposbnost gline da pod pritiskom poprimi određeni oblik i da ga zadrži po prestanku pritiska. Plastičnost je tehnološka osobina, a predstavlja odnos graničnog smičućeg napona ( ) i viskoziteta ( ). Na osnovu ove veze definisan je i dijagram ( ).

Ovo je dijagram plastičnosti gline. Plastičnost gline je definisana razlikom vlažnosti Hvt i Hpt.Pl = Hvt - Hpt

Kada kolodina suspenzija prelazi u gustu tekućinu. ?????????????'

Pl - koeficijent plastičnostiHvt - granica plastičnostiHpt - granica viskoznosti

Oznake sa dijagrama :1 područje krtosti2 područje plastičnosti gline3 područje viskoznosti gline

Ako je koeficijent plastičnosti Pl manji od 7 %, onda su to krte gline, s obzirom da se teško oblikuju slabije se i koriste u građevinarstvu za proizvodnju građevinske keramike.Ako se koeficijent plastičnosti Pl kreće od 7 do 15 %, glina je izuzetno povoljna za oblikovanje te se stoga najviše primjenjuje za izradu građevinske keramike.Ako je koeficijent plastičnosti Pl veći od 15 %, glina sadrži veću količinu vode od potrebne, te prilikom pečenja dolazi do njenog izrazitog skupljanja, pa nisu pogodne za izradu građevinske keramike. Čestice gline se ne rastvaraju u vodi. Dimenzije pločica gline se kreću od 0,001 do 0,005 mm širine i 10 do 20 puta manje debljine.Kada se glini dodaje voda, dolazi do razmicanja ovih pločica pri čemu nastaje koloidna suspenzija, a sve to u zavisnosti od količine vode. Tada je to viskozna - gusta tekućina.???????????????????????????Loša osobina gline se ogleda u tome da prilikom sušenja dolazi do njenog značajnog skupljanja. Vandervalsove sile - cementacija zrna- skupljanje. ?????????????????

Skupljanje gline:a) visokoplastične gline - potreba za vodom iznosi 28 %, pri čemu je skupljanje 10 do

15 %b) srednje plastične gline - potreba za vodom je 20 do 28 %, pri čemu je skupljanje

od 7 do 10 %c) niskoplastične gline - potreba za vodom je manja od 20 %, a skupljanje je 5 do 7

%

Page 26: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

PROCES SUŠENJA

Tokom sušenja se dešavaju velike promjene u strukturi i sastavu gline. Pri temperaturi od 100 glina gubi slobodnu vodu i postaje suha i krta.

Pri temperaturi od 100 do 700 gubi se vezana - kristalna voda iz glinenih minerala. Pri temperaturi od 500 do 900 vrši se oksidacija, svi minerali oksidiraju i stvaraju se oksidi.Pri temperaturi većoj od 900 , minerali tj. oksidi se vežu i masa se omekšava, dok pri temperaturi sinterovanja (1000 do 1200 ) prelazi u staklasto stanje, pri čemu se formiraju novi vještački materijali.Glina ne podnosi nagle promjene temperature jer puca. Dodaci u cilju smanjenja skupljanja su :

a) šamotno brašno - smanjuje skupljanje, a i plstičnost glineb) pilota odnosno drvene strugotine - dodaju se zbog postizanja poroznosti

Proizvodnja keramike se ogleda kroz dva procesa : a) postupak presovanjab) postupak izvlačenja ili vučenja

Mali komadi koji ulaze kao sirovina za proizvodnju keramike su plastice.

OBLIKOVANJE PROIZVODA OD GLINE

A POSTUPAK VUČENJA (ima samo jednu tehnološku liniju)B POSTUPAK PRESOVANJA ( odlikuje se dvjema tehnološkim linijama )

1) Proces proizvodnje keramičkih proizvoda se ogleda u vađenju gline iz gliništa i njenom dovođenju do mjesta gdje će se vršiti njena priprema kao sirovine za proizvodnju, pri čemu se glina dovodi u odgovarajuće stanje vlažnosti i po potrebi dodaju aditivi.Najskuplja faza je faza sječenja glinene grede na rezaćem stolu, odstupanja su u milimetrima.

2) SUŠENJE GOTOVIH PROIZVODA IMA TRI FAZE:a) zagrijavanje proizvoda do temperature sušenja 40 , traje 10 hb) sušenje na konstantnoj temperaturi , traje 24 hc) završno sušenje ( 70 do 90 )

3) PEČENJE GOTOVIH PROIZVODA Zavisi od vrste gline, sastava gline, vrste proizvoda. Razlikujemo :

a) faza odstranjivanja slobodne vode na temperaturi od 120 do 150 b) faza pri kojoj se gubi kristalna i konstituciona voda i CO2, pri temperaturi od 600

do 900 c) faza mineralnih transformacija, prelaz u staklasto stanje pri temperaturi

sinterovanja od 900 do 1200d) faza postepenog hlađenja na temperaturi od 20 do 40 kada elementi izlaze iz

peći

Nakon izlaska elemenata, vrši se njihovo pregledavanje, paletiranje i skladištenje.

Page 27: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

ANGOBIRANJEGlavni problem kod glazure je taj što se mora uskladiti temperatura pečenja da glazura i osnovni elementi ostvare dobar kontakt.

GLAVNA PODJELA:opeka i blokovi

Provjera kvaliteta kod keramike je standardizovana, a osobine koje se provjeravaju zavisi da li se proizvode elementi prve ili druge klase. Razlika između prve i druge klase je prije bila u tome da li je element oštećen ili ne, međutim, danas je to da li je posmatrani element prošao kontrolu proizvodnje ili ne.

opeka i šuplji blokovi

Osobine koje se provjeravaju su:a) ispucalost i vitopernostb) provjera mjera tj. dimenzijac) masa proizvoda, važi kriterij da zapreminska masa iznosi d) mehaničke osobine pri čemu je prvenstveno propisana čvrstoća na pritisak koja se

koristi za ocjenu marke opeke ili bloka

Marka opeke se određuje na specifičan način, pri čemu se koriste dvije međusobno spojene opeke cementnim malterom. Standardne dimenzije opeke su 250/120/65. Cementni malter čine dvije vrste cementa i to: 60% portland cementa i 40% aluminatnog cementa.

Page 28: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

uzorak koji se ispituje

Nakon što se izradi uzorak, tj. nakon 48 h pristupa se isptivanju. Uzorak se postavi između čeličnih ploča i opterećuje se.

?????????????????????????????l1 i b1 su dužina i širina opeke nakon ispitivanja

Za potrebe ispitivanja se pravi 5 ovakvih uzoraka, te se na osnovu njih daje ocjena kojoj marki opeke pripada.

BLOKOVI

Prilikom ispitivanja koristi se jedan blok, oblijepljen malterom sa obje strane (šrafirana površina na prethodnom crtežu kod bloka sa horizontalnim šupljinama).

Page 29: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Stvarna površina šupljina kod poroznih blokova se određuje na taj način što se gornja šuplja površina bloka premaže bojom i oslika na papir, te se na taj način odredi šupljikavost.Upijanje vode se radi metodom postepenog potapanja uzorka u vodu. Prilikom ispitivanja upijanje ne smije trajati manje od 48 h radi dobivanja korektnih tj. mjerodavnih rezultata.

Proračun se vrši prema formuli:

OTPORNOST NA DEJSTVO MRAZA

Fasadni elementi moraju biti takvi da su otporni na mraz, isto tako i crijep mora biti postojan na mraz. Mraz se kod keramičkih materijala ispituje na temperaturi od -20 i temperaturi odmrzavanja u vodi. ??????????????????????????????Ne toleriše se ni jedan destruktivni pokazatelj. Crijep mora biti otporan na dejstvo mraza inače puca u velikim komadima.

Sadržaj kreča i soli se mora ispitivati kod opeka i blokova.

CaCO3 CaO + CO2 Pečenjem na temperaturi od 900 do 1100 .

Blok odnosno opeka, prilikom zidanja moraju da se navlaže vodom prije nego se oblijepe malterom inače će mu blok povući svu vodu tako da će malter značajno izgubiti na čvrstoći, počet će da se runi.

CaO + H2O Ca(OH)2 + CO2

Potopi se u vodu, čeka da se zasiti vodom i nakon 14 dana se uzorak vadi i suši čekajući moment kada će se pojaviti bijele mrlje (kreč) ili neće. Ako se pojave, takav uzorak nije dobar za primjenu. Ova pojava je poznata pod nazivom iscvjetavanje. Na opisani način se određuje sadržaj rastvorljivih soli ( natrijeva so i kalijeva so ).Na2O i K2O su alkalije.

K2O je šalitra, bijeli sitni prah koji prekrije cijeli element prilikom procesa iscvjetavanja.

Kod crijepa se provjeravaju mjere i oblik tj. vitopernost i cijepljenje. ?????????Također se utvrđuje i pokrivna dužina kao i širina.Crijep mora biti vodonepropustiv. Vodonepropustivost crijepa se utvrđuje na taj način što se crijep postavi u jedan okvir npr. metalni, unutar kojeg se nalazi voda visine 2 cm, te čeka 2,5 h ili 24 h, što zavisi od strogoće kriterija. Prilikom ovog ispitivanja prati se donja površina crijepa ispod koje se postavi ogledalo i čeka da li će se pojaviti kap vode. Ako se ne pojavi to znači da je crijep prošao ispitivanje, te se može primjenjivati. NOSIVOST CRIJEPA

Određuje se tako što se crijep postavi na gipsane trake, širine od 5 cm, sa donje strane, a opterećenje se na crijep prenosi preko gipsane trake postavljene na sredini crijepa sa gornje strane. Crijepu je potrebno da izdrži 160 kg ili 1,6 kN da bi prošao ovo ispitivanje.

Page 30: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

5. AGREGAT / GRANULAT

Agregat je rastresit materijal, sastavljen od nevezanih zrna određene krupnoće, istog ili različitog hemijskog i minerološko-petrografskog sastava. Agregati su materijali koji su invertni i sa vezivima ( cementi, krečevi, bitumeni, polimeri ) omogućavaju dobivanje različitih vrsta maltera i betona. I malter i beton se vrlo često zovu vještačkim kamenom.

Page 31: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

GLAVNA PODJELA AGREGATA:

1) prirodni i vještački2) organski i anorganski

Prirodni anorganski agregat se dijeli na:

a) prirodne nevezane stijene (drobina, šljunak, pijesak)b) drobina i mljeveni kamen (drobljenac, drobljeni pijesak, kameno brašno, tucanik)

Vještački anorganski agregat se dijeli na:

a) specijalni proizvodi za primjenu u malter - betonu (ekspandirana glina)b) razni otpadni materijal i industrijski nus proizvodi (ložišna zgura, leteći pepeo,

granulisana zgura)

Drobina - isitnjeni materijal raspadnutih stijenskih masa, homogenog je sastava, različite krupnoće. Zrna su oštroivična, ovo je stijenska masa stvorena erozijom.Šljunak je nevezani sediment, najčešće heterogenog sastava sa pretežno zaobljenim zrnima. Šljunkom smatramo ona zrna krupnoće 4 do 125 mm. Ako su zrna veća od 125 mm, onda su to oblutci ili valutice. Šljunak nastaje prirodnim raspadanjem stijenske mase na komade koji se transportuju vodom, glečerima, vrlo rijetko vjetrom, a transport je uvijek na većoj udaljenosti. Najveće količine šljunka se nalaze u riječnim koritima, pri čemu postoje i nanosi šljunka u starim riječnim koritima, a taj se šljunak zove brdski šljunak.Pijesak je nevezani materijal krupnoće zrna preko 4 mm, a može biti i brdski i riječni. Eksploatacija pijeska zavisi od mjesta vađenja pijeska. Ako se vadi iz riječnog spruda onda se koriste bageri kao mehanizacija, a iz rijeke - plovni bageri. Pijesak može biti heterogenog i homogenog sastava. I prirodni šljunak i pijesak se koriste za spravljanje maltera, betona, svih vrsta nasipanja, izradu puteva i drugo.

Standardni pijesakOvaj pijesak je tačno propisan standardom, oznake CEN 196-1. CEN predstavlja međunarodni evropski komitet za ?????????????????????? , 196 oznaka za evropsku normu koja daje tačne propozicije sastava pijeska. Ovo je kontrolisani, tačno utvrđeni sastav kvarcnog pijeska veličine od 0 do 2 mm. On ima minimalno 95 % sadržaja SiO2.

Nekada je bio prisutan na području Tuzle, međutim poslije rata je to mjesto zatvoreno.Drobljen i mljeven kamen je materijal koji se dobiva usitnjavanjem lomljenog kamena.Drobljenac ima granulaciju od 4 do 125 mm, drobljeni pijesak je manji od 4 mm, a kameno brašno manje od 0,125 mm odnosno 0,09 mm. Tucanik je lomljeni kamen granulcije 30 do 60 mm, isključivo se koristi za izradu zastora na prugama.

Osnovne frakcije su: 0/4, 4/8, 8/16, 16/32, 32/63, 63/125 mm.

Page 32: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

1. To je prihvatni bunker, služi za prihvatanje lomljenog kamena, sa gvozdenom rešetkom kvadratnih otvora manjih od dimenzija ulaznog otvora drobilice.

2. Dodavač sa kolicima3. Vibraciona ili statička rešetka za odsijavanje. Ova rešetka odvaja jalovinu i kamenu

sitnež granulacije manje od 60 mm od kamene mase granulacije veće od 60 mm.4. Čeljusna drobilica vrši primarno drobljenje kamena na veličinu 1 m3

5. Transportna traka6. Prosijavanje na situ veličine 30 mm7. Transportna traka, ako nema onda ide na 8. pa u jalovinu8. Transportna traka ????????'5 6 7 8 ???????????????????????9. Transportna traka10. Sekundarno drobljenje, može se koristiti konusa ili neka druga drobilica11. Transportna traka12. ???????????13. ????????????????????'14. Transportna traka kamenog agregata koji ide na prosijavanje, granucije od 0 do 30 mm

VJEŠTAČKI ANORGANSKI AGREGATI

- su agregati koji imaju nižu zapreminsku masu, oni su u kategoriji lahkih. ?????????????????

LOŽIŠNA ZGURA

-materijal koji nastaje sagorijevanjem uglja, uvijek se nalaze nesagorive čestice uglja, dosta sumpora. Koristi se za izradu šljakobetonskog bloka. Nije otporna na dejstvo vlage.

LETEĆI PEPEO ILI ELEKTROFILTERSKI PEPEO

-je pepeo koji nastaje izgaranjem ugljene prašine. On je najpoznatiji mineralni dodatak za izradu maltera i betona. Bio je prije poznat po primjeni dodatku cementu. CaO, SiO 2, Al2O3, Fe2O3. ????????????????????????????????

Page 33: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Danas se jako puno koristi, dodaje se betonu za postizanje otpornosti na ???????? soli. Ima visoku finoću mliva.

GRANULISANA ZGURA

- nastaje naglim hlađenjem rastopljene troske visokih peći, pri ovom procesu nastaju krte granule. Najvažnija njena primjena je kao dodatak cementu. Ona nije pucolan. Pucolani su materijali koji nisu veziva, ali imaju vezivne sposobnosti. Tako cementi postaju otporni na sulfatnu koroziju.

PROSIJAVANJE KOD AGREGATA

Razlikujemo:a) suho sijanje - kod zdrave kamene stijenske maseb) mokrosijanje - se mora raditi kad je stijenska masa pomiješana sa glinom

Tokom pranja fine - sitne čestice je potrebno zadržati dehidratorom. Kada se materijal opere, prosije, dobivamo frakcije 0/4, 4/8, 8/16, 16/32. Primjena agregata zavisi od njegove krupnoće.

GRANULOMETRIJSKI SASTAV

- predstavlja procentualnu zastupljenost zrna određene krupnoće u ukupnom agregatu. Utvrđuje se prosijavanjem. Sita za prosijavanje mogu biti :

a) Bušena sita, otvori veći od 4 mmb) Pletena sita, otvori manji od 4 mm do 40 mikrona

Metoda aerometrisanja

Prilikom prosijavanja se koriste standardna sita otvora:d=0,063 mmd=0,125 mmd=0,25 mmd=0,5 mmd=1 mmd=2 mmd=4 mmd=8 mmd=16 mmd=31,5 mmd=63 mmd=125 mmd=250 mm

Za sva ova sita važi relacija:

prvo sito otvora 0,063 mm

Page 34: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

i - redni broj otvora sita u datom nizu

Nakon njihovog oduzimanja:

Sita se postavljaju jedno na drugo (garnitura sita), pri čemu je najveće na vrhu, a sito najmanjeg otvora na dnu.Količina materijala zavisi od veličine zrna A = A(dm).

Prije prosijavanja materijal se mora prosušiti do stalne mase na temperaturi od . Zatim se ukupna količina materijala potopi u vodu i tako drži 24 h. Razlog ovome je da se ukloni sva nečistoća odnosno glina koja obavija zrna agregata, ovo je jedini način za to. Zatim se materijal prosijava pri čemu se istovremeno vrši i ispiranje agregata sve dok ne poteče čista voda ispod sita. Onda se skidaju sita, materijal na sitima se suši, vaga i ispituje.

A - ukupna količina ostataka na sitima

Page 35: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

O - kumulativni ostatakpi - prosjevakYi - kumulativni prolaz

Za pi se može napisati da je , te se iz ovoga dobiva linija prosjevaka.

pi

Granulometrijski sastav agregata predstavlja obavezno ispitivanje.Količina veziva isključivo zavisi od granulometrijskog sastava agregata.

- učešće frakcije 0/4 u mješavini - prosjevak frakcije 0/4 na posmatranom situ

- tražena kriva

PREPORUČENO GRANIČNO PODRUČJE

-iskustvo i primjena agregata, omogućili su i pokazali da postoji određeni sastav koji je dobar za primjenu. Ta područja su data na dijagramu.

Page 36: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Frakcije manje od 0,063mm odnosno 0,09 mm utiču na kvalitet maltera i betona, jer imaju čestice mulja (sitne čestice koje su prisutne zbog njegovog vađenja iz rijeke). Ove sitne čestice se moraju ograničiti u agregatu ali nisu njegov neprijatelj ( jesu ako imaju glinu - ona se mora eliminisati ).

SITNE ČESTICE

Glina je najnepoželjnija primjesa agregata.U agregatu se glina može pojaviti kroz dva oblika:

a) najčešći slučaj je da je zrno obavijeno glinom. Glina se ne rastvara u vodi, sa povećanjem vode prelazi u viskoznu tekućinu.

b) mala zrna gline zajedno sa granulama agregata, umiješana zajedno, do 2%, mogu se odstraniti iz agregata

Page 37: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Uzmemo 500 g materijala iz prirode, potopi se u vodu, promućka se, zatim se čeka oko pola sata da se istaloži. Zapreminska masa čestica odgovara zapreminskoj masi vode.

KRITERIJ ZRNA

Provjerava se odnos dužine prema širini zrna, a zrna koja imaju veću dužinu u odnosu na širinu tj. veći od 3 : 1. Treba ih izbjegavati. Idealno je loptasto zrno, međutim u inženjerskoj praksi mi težimo izboru kubičastog oštroivičnog hrapavog zrna. Zrno ne smije biti glatko, staklasto već hrapavo. Procesom drobljenja tj. drobilicom se dobiva ovaj oblik zrna.

Otpornost na habanje i drobljenjeZbog kolovoznih konstrukcija, betonskih kolovoza, metoda Los Angeles.

6. MINERALNA ODNOSNO ANORGANSKA VEZIVA

ANORGANSKA ODNOSNO MINERALNA VEZIVA

Page 38: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

Litosfera - stijenska masa je mineral u Zemljinoj koriOva veziva se dobivaju iz kamena, a vazdušna veziva su gips i kreč. Mineralna odnosno anorganska veziva su materijali u praškastom stanju, a pomiješani sa vodom daju plastično tijesto (pastu) gdje se putem komplikovanih fizičko-hemijskih procesa odvija očvršćavanje, pri čemu se dobiva stanje materijala sa osobinama sličnim kamenu.Pasta kada očvrsne je kamen, ali ne onaj koji se nalazi u prirodi. U tom procesu mineralna veziva mogu da povezuju zrna pijeska i drugih agragata u monolitnu cjelinu. Dijele se na :

a) vazdušna veziva ( nehidraulična veziva ) su veziva koja isključivo očvršćavaju samo na zraku, neotporna su u vodi i ne koriste se za bilo kakve konstruktivne pozicije u kontaktu sa vodom. To su kreč, gips i vodeno staklo.

b) hidraulična veziva su cementi i hidraulični kreč, postojana su u vodi, očvršćavaju i na zraku i u vodi

c) autoklavna veziva su veziva koja se dobivaju u autoklavima (aparati gdje se pri povišenim pritiscima i temperaturama proizvodi očvrslo stanje pojedinog veziva)

Kombinacije : kreč i SiO2, kreč i pucolan.

hidraulični modul

Ocjena upotrebljivosti veziva daje se preko hidrauličnog modula (HM) koji predstavlja odnos između bazne i kisele komponente u malteru koji se ispituje. Što je hidraulični modul veći to je hidrauličnost manja.

Za kreč je HM > 9

Za hidraulični kreč HM se kreće od 1,7 do 9

Za cement je HM od 1,9 do 2,4.

silikatni modul

aluminatni modul

Svi ovi moduli se izražavaju u procentima. Silikatni i aluminatni moduli se isključivo koriste kod cementa.

GIPS

- potiče sa prostora starog Egipta,obala Sredozemlja.U prirodi se nalazi u dva osnovna oblika:

Page 39: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

a) gipsni kamen (sirovi gips) ili sadra, hemijska oznaka mu je b) anhidrit , ima izuzetno malu čvrstoću, na području BiH ga možemo naći u

Prozoru, Donjem Vakufu.

Page 40: Gradjevinski materijali-predavanja prof.Azra

GRAĐEVINSKI KREČ