Obojeni metali i legure

Kada je reč o primeni metala, u savremenom građevinarstvu su najzastupljeniji crni metali (pre svega čelik) sa učešćem od oko 95%. Međutim, u pojedinim oblastima, u većoj ili manjoj meri zastupljeni su i tzv. obojeni metali i njihove legure. Pri tome, najčešće se radi o aluminijumu, bakru, cinku i olovu – bilo u “čistom“ obliku, bilo u vidu odgovarajućih legura.

Podela obojenih metala (legura)

AluminijumZbog svoje relativno niske čvrstoće pri zatezanju, aluminijum se praktično ne koristi kao konstruktivni materijal u elementarnom obliku, već samo u vidu legura (silumin ili duraluminijum). U "čistom" obliku upotrebljava se u obliku tabli ili limova (ravnih, talasastih ili trapezoidnih). Da bi se sprečila oksidacija aluminijuma, ovi limovi se štite putem eloksiranja (nanošenje aluminijum oksida na površinu aluminijuma elektrohemijskim postupkom) ili plastifikacijom (premazivanjem sintetičkim smolama tipa epoksida, akrilata, poliestra, itd).

Aluminijum je znatno lakši od čelika ( = 2700 kg/m3), a duraluminijum ima relativno visoke vrednosti čvrstoće (fz i do 600 MPa), izduženja pri lomu (15-20%) i modula elastičnosti (oko 70 GPa).

Od duraluminijuma se takođe izrađuju limovi, cevi, različiti profili kao elementi nosećih aluminijumskih konstrukcija, aluminijumska bravarija (vrata, prozori, elementi fasadnih konstrukcija, nosači spuštenih plafona), itd. Dosta je rasprostranjena i primena aluminijuma u vidu tzv. sendvič krovnih ili fasadnih panela.

Proizvodnja plastificiranih profilisanih Al limova

Krovni paneli

Zidni paneli

Primena alumijumskih profila za izradu

obešenih fasada, vrata i prozora

ALUMINIJUMSKI PROZORSKI OKVIRI imaju veliku postojanost oblika, što je je od bitne važnosti kod okvira velikih dimenzija, kao i dobrupostojanost na vremenske uticaje. Oni su trajni i laki su za održavanje. Inače, s obzirom da aluminijum ima visok koeficijent toplotneprovodljivosti, veoma je bitno kakvo je unutrašnje punjenje okvira - koje mora biti dobar toplotni izolator.

CinkCink se najčešće dobija iz sulfidnih ruda, nakon čega se primenjuju postupci žarenja, redukcije, rafinacije, elektrolize i destilacije, da bi se dobio što čistiji metal. Na običnim temperaturama cink je krt metal, dok se na temperaturi 100-150C lako obrađuje (valjanjem, izvlačenjem ili kovanjem).

Cink ima malo nižu specifičnu masu od čelika ( = 7130 kg/m3), a ima relativno visoke vrednosti čvrstoće pri zatezanju (fz = 200-500 MPa), izduženja pri lomu (27%) i modula elastičnosti (90 GPa).

U građevinarstvu se koristi u obliku žica, folija i limova (debljine 0,1 do 2,5 mm). Obično se koriste ravni limovi za krovopokrivačke radove, izradu oluka, oblaganje rezervoara, itd.

Koristi se i u oblasti zaštite čelika od korozije. Prevlake od cinka mogu se naneti na čelične proizvode putem potapanja, elektrohemijskim postupkom (galvanizacijom) ili prskanjem (metalizacijom).

Pocinkovana čelična rešetka slivnika

(može biti i od aluminijuma ili od livenog gvožđa)

BakarBakar se najčešće dobija iz sulfidnih ruda, nakon čega se primenjuju postupci rafinacije, da bi se dobio što čistiji metal. To je relativno mekan metal (tvrdoća 3 po Mosu), koji se lako obrađuje (gnječenjem ili kovanjem). Od njega se mogu izvlačiti veoma tanke žice, ili kovati pločice veoma male debljine.

Bakar ima veću specifičnu masu od čelika ( = 8890 kg/m3), a ima relativno visoke vrednosti čvrstoće pri zatezanju (fz = 150-400 MPa), izduženja pri lomu (5-60%) i modula elastičnosti (120-130 GPa).

U građevinarstvu se koristi u obliku limova, traka, žica i cevi. Iako relativno skup, koristi se za krovopokrivačke radove (najčešće kod kulturno-istorijskih spomenika, sakralnih objekata, itd).

Koristi se i u vidu cevi za sisteme grejanja/hlađenja.Bakarni limovi mogu se upotrebljavati i za obezbeđenje vodonepropustljivosti dilatacionih i radnih spojnica kod betonskih konstrukcija.

Često se koriste i legure bakra - mesing (sa cinkom) i bronza (sa aluminijumom, olovom, kalajem, manganom).

Formiranje patine na površini bakra tokom vremena

OlovoOlovo se najčešće dobija iz rude galenit, nakon čega se primenjuju određeni postupci prženja, redukcije i rafinacije, da bi se dobio što čistiji metal.

Olovo ima izuzetno visoku vrednost specifične mase ( = 11344 kg/m3), a ima relativno nisku vrednost čvrstoće pri zatezanju (fz ~ 11 MPa), izduženje pri lomu iznosi oko 70% a modul elastičnosti oko 15 GPa.

U građevinarstvu se koristi u obliku limova, ploča i cevi. Može se koristiti za pokrivanje krovova, za hidroizolacije, oblaganje sudova i rezervoara (izuzetno je otporno na sumporna jedinjenja), za zaštitu od zračenja, itd.

Ranije su se olovne cevi dosta koristile za vodovodne i kanalizacione sisteme, ali su zbog štetnosti po okolinu (olovna jedinjenja su otrovna) danas uglavnom zamenjene jevtinijim i ekološki prihvatljivijim rešenjima.

Primena karbonskih trakaCFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer)

Kompoziti - koji se sastoje od krutih karbonskih vlakana visoke čvrstoće (kao mikroarmature), povezanih izuzetno čvrstom, hemijskim otpornom i trajnom sintetičkom smolom (kao matricom).

Proizvode se u vidu traka (laminata) ili tkanina debljine 1-3 mm, širine do 200 mm (1000 mm) i praktično neograničene dužine.

Vlakna su kod laminata uglavnom orijentisana podužno-jednoaksijalno, dok kod tkanina njihova orijentacija može da bude jednoaksijalna ili biaksijalna .

CFRP se sve češće koriste kao materijal za sanacije/ojačanja različitih tipova konstrukcija zbog svoje izuzetne konstrukcione povoljnosti (niska zapreminska masa – visoke mehaničke karakteristike).

Problem savremenog građevinarstva

Propadanje-degradacija savremenih materijala i konstrukcija

Starenje Korozija Oštećenja tokom eksploatacije

Sanacija Rehabilitacija Ojačanje

Sanacioni materijaliTrajnost

Sigurnost

Zaštita

CFRP vs ČELIK

1. CFRP ima 4-6 puta nižu zapreminsku masu (1200-1900 kg/m3)2. Do 10 puta veću čvrstoću pri zatezanju (i preko 3000 MPa).3. CFRP može imati niži ili približno isti E kao čelik (20-240 GPa). 4. Što se tiče izduženja pri lomu, ono je generalno od 5-10 puta

manje nego kod klasičnog čelika (1-3 %).

Ø = 5-7 μm

Ispitivanje karbonskih traka

Primena karbonskih traka

Primena karbonskih traka

Primena karbonskih traka

Primena karbonskih traka