Грађевински факултет Универзитета у Београду

САВРЕМЕНИ МАТЕРИЈАЛИ У ГРАЂЕВИНАРСТВУ

ШКОЛСКА 2015/16 ГОДИНА

САВРЕМЕНИ МАТЕРИЈАЛИ У ГРАЂЕВИНАРСТВУ

ДОБРО ДОШЛИ !

Доц. др Димитрије Закић, дипл.инж.грађ.Др Александар Савић, дипл.инж.грађ.

1. Мурављов М., Јевтић Д. : Грађевински материјали 2

2. Предавања – презентације (на сајту факултета)

ЛИТЕРАТУРА:

ФОНД ЧАСОВА: 2 + 0 (НЕМА ВЕЖБАЊА)

1. ПРЕДИСПИТНЕ ОБАВЕЗЕ: 2 КОЛОКВИЈУМА (након половине пређеног градива - у новембру, односно на крају – током колоквијумске недеље),

2. ИСПИТ (полаже се само теоријски део – писменим путем).

НАЧИН ПОЛАГАЊА ИСПИТА

3. Поправни колоквијум за оне који нису стекли право на потпис у септембру 2016. године.

ПИО (50%) + ИСПИТ (50%) = КОНАЧНА ОЦЕНА

КОНАЧНА ОЦЕНА:

ПОТПИС:ПРОСЕЧНА ОЦЕНА СА КОЛОКВИЈУМА: ПИО ≥ 5,00

ПИО 9.00 ослобађање од испита за оне студенте који буду полагалииспит у предроку (јануар 2016.) –у форми разговора.

DOBRODOŠLI U SVET SAVREMENIH GRAĐEVINSKIH MATERIJALA!

UVOD■ Naučna disciplina koja se bavi izučavanjem

građevinskih materijala nesumnjivo je jedna od najstarijih u oblasti tehničkih nauka.

■ Potrebe građenja i dometi u poznavanju materijala uvek su bili tesno povezani. Štaviše, dostignuti nivo poznavanja materijala često je bio pokazatelj ostvarenog nivoa celokupnog društvenog razvoja: kameno doba, bakarno doba, bronzano doba, gvozdeno doba.

■ Za savremeno doba mogli bismo da kažemo da se radi o periodu u kome dominiraju kompozitni i sintetički materijali.

UVOD■ Dok su u najranijim istorijskim periodima korišćeni jedino

prirodni materijali – drvo, kamen, glina, po pravilu uz veoma skroman stepen obrade, vremenom su počeli da se primenjuju i materijali koje danas nazivamo veštačkim (opeka, malter, beton, čelik i dr.)

■ Prema uslovima primene u građevinskim objektima i konstrukcijama, građevinski materijali se, u opštem slučaju, mogu podeliti na 2 grupe: Materijali univerzalnog tipa ili Konstrukcioni materijali

(prirodni kameni materijal, veštački kameni materijali –malteri i betoni, keramički materijali, metali, drvo i dr.)

Materijali specijalne namene (termoizolacioni, zvuko-izolacioni, hidroizolacioni materijali, antikorozioni premazi, boje, lakovi, lepkovi i dr.)

UVOD

U okviru kursa iz Savremenih materijala u građevinarstvu, izučavaćemo kakoKonstrukcione materijale (pre svega specijalne vrste betona i obojene metale),tako i Materijale specijalne namene(termoizolacioni, zvukoizolacioni,reparaturni materijali, staklo, lepkovi i dr.)

Bavićemo se i veoma aktuelnim problemima: održivog razvoja, energetske efikasnosti, reciklaže, trajnosti i korozije materijala.

OSNOVNI POJMOVI■ Održivi razvoj i održiva gradnja

Pre svega nekoliko decenija, čovečanstvo nije mnogo razmišljalo o uštedi energije, očuvanju neobnovljivih resursa, promenama životne sredine ili o potrebi ponovnog korišćenja (recikliranja) materijala i sirovina koje svakodnevno koristimo. U međuvremenu, usled ekonomskih/energetskih kriza i klimatskih promena (globalno zagrevanje i efekat staklene bašte), svet se promenio i tzv. održivi razvoj je postao prioritet.Reč je o konceptu, po kome se dalji razvoj čovečanstva mora odvijati isključivo na način koji neće ugroziti mogućnost da i buduće generacije ostvare svoje potrebe.Bitan segment održivog razvoja je i održiva gradnja.

,,Mи нe нaслeђуjeмo Зeмљу oд нaших прeдaкa, ми je пoзajмљуjeмo oд нaших пoтoмaкa.”

Кашмирска пословица

Три компоненте одрживог развоја

OSNOVNI POJMOVI■ Energetski održiva gradnja

Predstavlja smanjenje energetskih potreba (na pr. u zgradarstvu), uz zadržavanje istog nivoa kvaliteta građenja i uslova stanovanja. Dakle, princip održivog razvoja u građevinarstvu mora da osigura zadovoljavajući kvalitet materijala i konstrukcija (u smislu nosivosti, funkcionalnosti i trajnosti), uz energetsku, ekološku i ekonomsku prihvatljivost.Konačni cilj je da se smanji ukupna potrošnja energije neophodne kako za proizvodnju građevinskih materijala, tako i tokom eksploatacije objekta (energija potrebna za grejanje/hlađenje, osvetljenje, provetravanje, itd.)Pri tome, ide se na povećanje energetske efikasnosti termoenergetskih sistema i korišćenje obnovljivih resursa (sunce, vetar, biomasa, itd.)

OSNOVNI POJMOVI■ Energetska efikasnost

predstavlja skup planiranih i sprovedenih mera u cilju smanjenja potrošnje količine energije koja je neophodna za održavanje istog nivoa uslova života i rada.

Energetska efikasnost ≠ Štednja energijeŠtednja podrazumeva određena odricanja, dok efikasna upotreba energije podrazumeva da se manjom količinom energije može postići isti ili čak viši nivo komfora.Energetski efikasna gradnja podrazumeva pažljivu analizu svih aspekata (faza) izgradnje jednog objekta: počev od projektovanja, preko izbora materijala, izvođenja građevinskih radova, termoizolacione, zvukoizolacione i protivpožarne zaštite, pa do ekološke podobnosti i mogućnosti recikliranja nakon završetka eksploatacije.

OSNOVNI POJMOVI

Energetske potrebe

OSNOVNI POJMOVI

Potrošnja energije po sektorima

U građevinarstvu (a pre svega u zgradarstvu) je moguće

ostvariti najveće uštede energije

OSNOVNI POJMOVIEnergetska efikasnost se može povećati prilikom izgradnje novih objekata, ali i prilikom rekonstrukcije starih (postojećih) objekata.

Niskoenergetska kuća – za zagrevanje koristi svega 40 kWh/m2 godišnje (manje od 3 litra lož-ulja)

Pasivna kuća - za zagrevanje koristi svega 15 kWh/m2

godišnje (oko 1 litar lož-ulja)

Klasična (stara) gradnja odlikuje se prosečnom godišnjom potrošnjom energije za grejanje koja se kreće između 150 – 200 kWh/m2.

Treba napomenuti da, sa podizanjem životnog standarda, u našim klimatskim uslovima sve više rastu potrebe i za hlađenjem prostorija (klimatizacijom) u letnjem periodu.

OSNOVNI POJMOVIEnergetski efikasni građevinski materijali

Građevinski materijali koji su u skladu sa principima energetske efikasnosti. Dakle, to su materijali koji tokom svog životnog ciklusa zahtevaju manju potrošnju energije od klasičnih materijala, bez spuštanja nivoa kvaliteta (u smislu fizičko-mehaničkih svojstava, termoizolacionih svojstava, trajnosti, itd.)

Cilj je da se ukupna količina energije smanji (počev od proizvodnje materijala, njegovog transporta, ugradnje, eksploatacije objekta, održavanja objekta, pa sve do reciklaže materijala i odlaganja građevinskog otpada).

OSNOVNI POJMOVIEnergetski efikasni građevinski materijali

Drugim rečima, nije dovoljno da se potrošnja energije u jednoj fazi životnog ciklusa materijala smanji (na primer u procesu proizvodnje), a da se kasnije poveća (na primer tokom eksploatacije ili održavanja objekta) – tako da ukupna količina energije koja se troši tokom celog životnog ciklusa materijala bude povećana.

Kao primer možemo da uzmemo proizvodnju cementa i betona koji danas predstavljaju ubedljivo najviše globalno korišćene građevinske materijale.

Takođe, pokušaćemo da odgovorimo na pitanje da li beton spravljen na bazi delimične supstitucije cementa i recikliranog agregata može da bude EEM.

PRIMER 1 – CementMineralno vezivo koje predstavlja polu-proizvod, tj. komponentu od koje se dobijaju gotovi proizvodi – kompozitni građevinski materijali tipa maltera i betona.

Proizvodnja cementa je, energetski gledano, izuzetno intenzivan proces koji zahteva velike količine sirovina. Tako na primer, za proizvodnju 1 tone cementa potrebno je oko 1,5 tona mineralnih sirovina (pre svega krečnjaka i gline). Pri tome, tokom ovog procesa utroši se oko 115 kilograma uglja, a u atmosferu se oslobodi i do 900 kilograma CO2.

Podaci iz cementne industrije govore da je u svetu tokom 2012. godine proizvedeno oko 3,6 milijardi tona cementa, za šta je potrošeno 415 miliona tona uglja i emitovano 2,5 milijardi tona CO2.

Zato se sve više ide na supstituciju prirodnih sirovina alternativnim sirovinama – kao što su granulisana zgura visokih peći, elektrofilterski pepeo, silikatna čađ, krečnjačko brašno, itd.

Takođe, ide se sve više na zamenu fosilnih goriva (ugalj, nafta, gas) alternativnim gorivima (na primer recikliranom gumom).

PRIMER 2 – BetonBeton je supstanca koja se, nakon vode, najviše koristi na Zemlji.Svake godine, u svetu se proizvede preko 25 milijardi tona betona.To znači da je godišnja proizvodnja betona jednaka 3,8 tona po glavi stanovnika naše planete.S druge strane, proizvodnja betona doprinosi godišnjoj globalnoj emisiji CO2 u iznosu 5-7 %.Učinak betona u oblasti energetske efikasnosti:

• Фаза изградње: 10-20% енергије

• Употребно-оперативна фаза: 80-90% енергије

енергија за грејање електрична енергија

PRIMER 3 – Reciklirani betonRecikliranje građevinskog i demoliranog otpada (C&D waste) – starog betona, opekarskog loma, armature, ali i drugih vrsta sekundarnih sirovina (reciklirana guma, staklo, elektrofilterski pepeo, zgura visokih peći, itd.) predstavlja socijalno-ekonomski prioritet u savremenom svetu. Naime, deponovanje velike količine otpadnog građevinskog materijala, nastalog rušenjem postojećih objekata (zbog dotrajalosti, odnosno usled različitih prirodnih katastrofa ili “ljudskog faktora“), postaje sve veći problem – naročito u gusto naseljenim urbanim sredinama.

PRIMER 3 – Reciklirani betonRecikliranjem se otpadni beton pretvara u sirovinu. Time se smanjuje količina otpada, smanjuje potrošnja neobnovljivih resursa (prirodan agregat) i smanjuje emisija CO2.

Zato je način implementacije poznatog principa "3R" (Reduce, Recycle, Renew) u ovoj oblasti veoma značajan. Cilj je smanjiti potrošnju energije i stepen zagađenja (Reduce), ponovo koristiti stari beton (Recycle) - kao agregat za novi beton (Renewable resource).

Ovaj problem je posebno značajan u najvećim i ekonomski najrazvijenijim zemljama sveta, u kojima se godišnje proizvede više od 1 m3 betona po glavi stanovnika (samo u Kini preko 2,3 milijarde m3 betona , odnosno preko 1,1 milijarda tona cementa).

Zaključak: čak i klasičan, konstrukcioni beton (a naročito reciklirani beton), predstavlja potencijalno energetski efikasan ili ''zeleni'' materijal.

Energetski efikasni materijaliKao što smo videli, praktično svaki građevinski materijal može da bude potencijalno energetski efikasan materijal.

Naravno, s obzirom na već istaknutu činjenicu da se najveće uštede energije mogu ostvariti u fazi eksploatacije objekata u zgradarstvu (pri zagrevanju/hlađenju prostorija, ventilaciji, korišćenju električne energije za osvetljenje ili za rad različitih uređaja, itd.), najveći stepen energetske efikasnosti može se postići u oblasti termoizolacionih materijala.

Takođe, značajne uštede mogu se postići i primenom odgovarajućih prozora i vrata, u kombinaciji sa orijentacijom objekta u prostoru, ventilisanim i „pametnim„ fasadama koje se po potrebi mogu učiniti transparentnim ili zamračiti, upotrebom solarne energije, itd.