Upload
denijel-jarak
View
236
Download
3
Embed Size (px)
Osobine i karakteristike građevinskih materijala
Predavanje, 15.03.2012.
Parametri stanja i strukturne karakteristikeFizičke osobineFizičko-mehaničke osobineKonstrukcione osobineReološke osobineTehnološke osobineHemijske osobineEksploatacione 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 materijalaHidrofizičke osobine:
• Higroskopnost • Upijanje• Vlažnost• Vodopropusnost• Vodonepropusnost
Termotehničke osobine:• Vodljivost toplote • Termička stabilnost• Otpornost na dejstvo požara
Ostale važnije fizičke osobine:• Vodljivost zvuka (akustične osobine) • Viskozitet• Propustljivost gasova i para• Postojanost na mraz
Fizičke osobine materijala
Hidrofizičke osobine materijala:• Higroskopnost
• Upijanje( )%100⋅
−=
o
oov
mmm
u
swvol uu
γγ
=
Fizičke osobine materijala
Hidrofizičke osobine materijala:• Vlažnost
• Vodopropusnost• Vodonepropusnost
( )%100⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
o
va m
mH
( )%100⋅−
=ov
oovr m
mmH
a
aa
ov
or H
HH
mm
H01.01+
=⋅=
Fizičke osobine materijala
Termotehničke osobine:• Vodljivost toplote
Koeficijent provodljivosti toplote (λ)
Koeficijent prolaza toplote (k)
Prolaz toplote kroz materijal
Fizičke osobine materijalaTermoteničke osobine:
• Vodljivost toplote
Toplotne osobine nekih materijala
Fizičke osobine materijalaTermotehničke osobine:
• Vodljivost toplote
Prolaz toplote kroz višeslojnu pregradu
[ ]WCmRRk ei
jenij
/)(1111 2
,,...1,1,°⋅+
Λ+=== Σ
= αα
),,...2,1,( enijRR
TTt j
eij =
−=Δ
ii tTT Δ−=1
ene
nnn
tTTtTT
tTTtTT
Δ−=Δ−=
Δ−=Δ−=
+
+
1
1
223
112
.....................
Fizičke osobine materijala
Termotehničke osobine:Termički koeficijent linearnog širenja materijala αT(1/C°)
Termička stabilnostOtpornost na dejstvo požara
10,1x10-6Skriljac 8,1x10-6Granit
8,5-9x10-6Staklo 6x10-6Drvo
12,4x10-6Peščar 10-13x10-6Čelik
4,5x10-6Opeka 8-12x10-6Beton
5-10x10-6Mermer 10-12x10-6Cementni malter
9-10x10-6Krečnjak 23,8x10-6Aluminijum
Ostale fizičke osobine materijala
Vodljivost zvuka (akustične osobine):Faktor izolacije (omjer inteziteta ulaznog i propuštenog zvuka)
Koeficijent apsorpcije (omjer apsorbirane i upadne zvučne energije)
Ostale fizičke osobine materijala
Vodljivost zvuka :
Ostale fizičke osobine materijala
Viskozitet
Propustljivost gasova i para
Postojanost na mraz
Fizičko-mehaničke osobine materijalaČvrstoća materijala na:
• pritisak
• zatezanje
0
grp
PA
σ =
0
grz
PA
σ =
Fizičko-mehaničke osobine materijala• savijanje
• smicanje
Fizičko-mehaničke osobine materijala
• torziju
Fizičko-mehaničke osobine materijala
Zamor materijala
Wohlerova kriva zamora čelika
Fizičko-mehaničke osobine materijalaŽilavost materijala:
• Statičko ispitivanje
• Dinamičko ispitivanje
Konstrukcione osobine materijala
Tvrdoća materijala (puzanje, utiskivanje, odskok)
Otpornost na habanje (habanje, struganje)
Koeficijent konstrukcione povoljnosti (odnos čvrstoće materijala i zapreminske mase)
Reološke osobine materijala
Skupljanje i bubrenjeTečenje
Reološke osobine materijala
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
Metoda ultrazvukaMetoda gama zračenjaMetoda neutronskog zračenjaMetoda mjerenja površinske tvrdoćeMagnetna metodaVibraciona metoda
Ispitivanje materijala bez razaranja
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 kamenPredavanje, 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:ČvrstoćaTvrdoćaTrajnostObradljivostBoja
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 a) Glinoviti pješčar b) Krečnjački pješčarc) Gvožđeviti pješčard) Zeleni pješčare) Kvarcni pješčar
– Konglomerati i brečea) Krečnjački konglomeratb) Krečnjačke brečec) Konglomerat kvarca
– Krečnjaci a) Jedri krečnjakb) Olitski krečnjakc) Glinoviti krečnjakd) Krečnjački tuf i travertine) Bitumenski krečnjaci
– Dolomiti– Glinovite stijene
Vrste stijena● Karakteristike olitskog krečnjaka:
Vrste stijena
Mermer u kamenolomu Mermer u primjeni
● Metamorfne stijene:– Gnajs (granit, sijenit)– Mermeri (krečnjak, dolomot)
Približna ocjena upotrebljivosti kamena
Osobine kamena i postupci ispitivanjaMinerološko-petrografska ispitivanja:Boja kamenaStruktura kamena (kristalna, staklasta, klastična, porfirska)
Tekstura kamena (masivna, paralelna, mjehurasta, fluidna, i sl.)
Fizičko-mehanička ispitivanja: Parametri stanja i strukturne karakteristikeUpijanje vodeOtpornost na dejstvo mrazaPonašanje pod opterećenjemOtpornost na habanjeNaročita ispitivanja:Utvđivanje hemijskog sastava kamenaIspitivanje adhezije kamen-malter, kamena i nekog vezivaIspitivanje postojanosti kamena pod uticajem atmosferilija (CO2, HCl, SO2)
Osobine kamena i postupci ispitivanja
Parametri stanja i strukturne karakteristikeZapreminska masa
Specifična masa (postupkom usitnjavanja u prah)
Poroznost kamena
0γ = mV
0
0s
mV
γ =
Osobine kamena i postupci ispitivanja
Fizičko-mehanička ispitivanja
Upijanje vode:upijanje pri postupnom potapanju (u) upijanje u ključaloj vodi (u1)upijanje pod pritiskom (up)
Otpornost na dejstvo mraza (25 ciklusa)– teorijski ku ≤ 0,92 – za praksu ku ≤ 0,80
( )%100⋅−
=o
oov
mmm
u
1≤=p
u uukuu >1 uuu p >> 1
0,1-0,5Mermer
0,1-0,5Kvarcit
0,5-4,0Pješčar
0,5-4,0Dolomit
0,5-4,0Krečnjak
0,1-0,5Bazalt
0,1-0,5Andezit
0,1-1,0Gabro
0,1-0,5Granit
Upijanje vode (%)Vrsta stijene
Osobine kamena i postupci ispitivanja
Ponašanje pod opterećenjem:Čvrstoća pri pritiskuČvrstoća pri zatezanjuČvrstoća pri savijanjuČvrstoća pri smicanju
Otpornost na habanje (Bemeova mašina)
Osobine kamena i postupci ispitivanja
Fizičko-mehaničke karakteristike nekih vrsta građevinskog kamena
Primjena kamena
Lomljen kamenLomljen 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 kamenaObrađen kamenPolutesan kamenTesan kamen (tesanik)Naročito obrađen kamenKocke i prizmePloče i pločice
Svodovi od tesanog kamena
Tradicionalni pokrov od kamene ploče Fasada od obrađenog kamena
Primjena kamena
Kamenolom sa postrojenjem za drobljenje i separaciju
Drobljen i mljeven kamenTucanik (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)
Obrada kamenaTesanje (čekić, krampa, špica i sl.)
Rezanje (testere prave i kružne, sa zubcima, bez zubaca, vodeni mlaz pod visokim pritiskom i sl.)
Površinska obrada kamenaUdarni postupci:
• Bunjasta obrada• Obrada špicanjem• Ozrnjavanje• Brazdanje
Abrazivni postupci:• Brušenje• Glačanje• Poliranje
Obrada kamenaUdarni postupci
a) Bunjasta obrada (dijetlo ili sjekač)
b) Obrada špicanjem (špicasto dijetlo)
Obrada kamenac) Ozrnjavanje (nazubljeni čekić) d) Brazdanje (nazubljeno dijetlo)
Obrada kamenaAbrazivni 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
AgregatPredavanje, 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
Kumulativni ostatak na situ di
Procenat ostatka na situ di
Procenat prolaza na situ di
Količnik članova geometrijske progresije
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 oblicigranulometrijskih 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
( )
( )
100100
nn S
s
nn s s n
s
n nn s s n
s s
LX xL
DX X D DD
D LX X L LD L
= ⋅
−= − +
−
−= − +
−
STVARNI DIJAGRAM PROSIJAVANJA
STVARNA KRIVA PROSIJAVANJA
0,2 0,5 1 2 4 8 15 30 40 60
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
FULER
prolazi kroz sito [%]
EMPA
otvor sita [mm]
POPRAVLJENI DIJAGRAM PROSIJAVANJA
0,2 0,5 1 2 4 8 15 30 40 60
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
prolazi kroz sito [%]
FULER
EMPA
otvor sita [mm]
POPRAVLJENA KRIVA PROSIJAVANJA
Popravke agregata
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 l : b : δ ≈ 1● Duguljasta zrna l : b : δ ≥ 1.5● Pljosnata zrna δ : b ≤ 0.5
Oblik zrna agregata
Mjerenje oblika zrna agregata
Oblik površine zrna agregata
Zapreminski koeficijent po Foriju
Elementi za određivanje zapreminskog koeficijenta
kF>0,15 za drobljeni agregatkF>0,18 za prirodni agregat
VV
= sF
k
k ∑=
=n
ik dV
1
3
6π
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
Srednje zrno
Masa srednjeg zrna
Ukupna masa zrna
Ukupna površina zrna
( )112
i i id d d += +
( ) ( )i l i l im V γ= ⋅
( )i i i l im Z V γ= ⋅ ⋅
( )i i i lF Z F= ⋅
( )( ) ( )
i ii i i l i
i l i l
F FZ m VF F
γ= ⇒ = ⋅ ⋅
( )
( )
i lii
i i l
FmFVγ
= ⋅2
366 ii i
iii ii
m mu dFdu dγ γ
⋅= ⋅ ⋅ = ⋅
⋅3
66 ii ii
ii ii
m mdFddγ γ
= ⋅ ⋅ = ⋅
Riječni zaobljeni agregat Oštroivični drobljeni agregat
Fizičko-mehaničke osobine agregata
Zapreminska masa: 1700-2000 kg/m3
Upijanje vode i vlažnost agregata
Smrzlost agregata
ovzz
mV
γ′
= Zap.masa vodom zasićenih površinski suhih zrna agregata
zz sγ γ≅
ozs
mV
γ = Zap.masa zrna suhog agregata
0
0
100(%)ovm mum′ −
= ⋅
Fizičko-mehaničke osobine agregata
Drobljivost agregata
2
1
100(%)mDm
= ⋅m1- masa uzorka prije djelovanja sile
m2- masa sitnježi
1 100(%)mDm
= ⋅
2 100(%)mDm
= ⋅
m1- masa uzorka koja je prošla kroz sito
m2- masa uzorka koja je ostala na situ
m- ukupna masa uzorka
Fizičko-mehaničke osobine agregata
Drobljivost i habanje
Mašina “Los Angeles”
Postojanost agregata (natrijumsulfat)
0 1
0
100(%)Am mL
m−
= ⋅m0- masa uzorka prije ispitivanja
m1- masa ostatka uzorka na situ 1,6mm
HVALA NA PAŽNJI