Click here to load reader
Upload
sabaheta-rizvic
View
46
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
1. PORIJEKLO MATERIJALA
Materijali su tvari koje se koriste za proizvodnju različitih proizvoda. Da bi se materijali mogli
koristiti u procesu proizvodnje potrebno ih je obraditi ili preraditi. Tehnologija je nauka koja se
bavi izučavanjem materijala i načinom njihove obradom.
Razlikujem nekoliko vrsta tehnologija:
1. Tehnologija materijala se bavi izučavanjem porijekla materijala, njegovim svojstvima
i građom, kao i greške koje mogu da utječu na svojstva materijala (fizička, hemijska,
fizičko - hemijska I mehanička svojstva). Tehnologija materijala omogućuje prozvođaču
da odabere najpogodniji materijal potreban za izradu određenog proizvoda.
2. Tehnologija obrade izučava postupke koji su potrebni za obradu materijala, kao i alate
i strojeve kojima se material obrađuje i prerađuje. Treba odabrati postupak koji će
omogućiti obradu materijala sa što manje odpadaka, utroška energije i vremena.
Tehnološkom obradom materijala se mijenja samo oblik materijala, ali ne i njegova
struktura i svojstva.
3. Tehnologija prerade predstavlja načine mehaničke ili hemijske prerade materijala.
Za razliku od tehnološke obrade materijala, kod tehnološke prerade materijala mijenja se
oblik i svojstva sirovine. Dakle, dobije se potpuno novi materijali, koji mogu biti u
obliku poluproizvoda ili gotovog proizvoda. Tehnološkom preradom drveta se dobije niz
proizvoda, npr.: papir, celuloza, formaldehid, aceton i sl. Materijali koji se mogu
upotrebljavati za proizvodnju bez predhodne obrade ili prerade nazivamo
sirovinama (finalna proizvodnja), a materijale koje je potrebno obraditi ili preraditi
poluproizvodima (primarna proizvodnja).
Obrada i prerada materijala može se vršiti mehanički (mehanička tehnologija) i hemijski
(kemijska tehnologija).
1
Vrlo je važno poznavati svojstva materijala, te načine njegove obrade i prerade, jer samo na taj
način se može proizvesti upotrebljiv proizvod visokog kvaliteta (da ima vrijednost
upotrebe, da pruža sigurnost u upotrebi, da je trajan, da ima visoke estetske kvalitete i da ima
pristupačnu cijenu).
2. KAMEN
Kamen je tradicionalni građevinski materijal koji ima široku primjenu u izgradnji. Najčešće se
primjenjuje za zidanje, oblaganje zidova, popločavanje, izradu gornjih slojeva kolovoza i sl.,
u vidu većih ili manjih komada različitog stepena obrade. Kada se kamen nalazi u obliku
usitnjenoga materijala rastresite strukture agregata (granula), primjenjuje se za izradu
konstrukcija na putevima, aerodromima, za razne vrste nasipanja, kao agregat za spravljenje
betona i sl.
Kamenu je duboko utkan u sve tradicijske i prirodne vrijednosti graditeljstva i umjetnosti, budući da je u
prošlosti graditeljstvo bilo isključivo vezano uz prirodne materijale. U prošlosti se kamen koristio za
proizvodnju oružja, alata, nakita, te za izgradnju stanova i grobnica.
2
2.1. Postupci i analiza koje je potrebno provesti pri odabiru kamena za određene namjene
Vrlo često prilikom odabira arhitektonskog kamena projektanti uglavnom daju najviše pozornosti
estetskim kriterijima, dok ostale važne čimbenike često zanemaruju. Važnost svakog faktora u
ukupnoj procjeni pogodnosti nekog materijala zavisi o specifičnim projektnim zahtjevima, ali
niti jedan čimbenik ne bi smio biti zanemaren, jer to može dovesti do ozbiljnih problema kako u
fazi izvođenja projekta, tako i kasnije, pri korištenju objekta.
Shema 1.: Postupci i analiza koje je potrebno provesti pri odabiru kamena za izgradnju određene
konstrukcije
3
Za uspješan odabir postupaka i analiza neophodan je multidisciplinaran pristup, kako bi se na
pravilan način procjenio i uvažio utjecaj pojedinih čimbenika.
Arhitektonsko ‐ građevni kamen spade u grupu nemetalnih mineralnih sirovina. Koristi se u
obliku blokova koji se čijim se piljenjem i daljnjom obradom proizvode kameni elementi ili
ploče i primjenjuje se u građevinstvu kao zidani element, za unutarnja i vanjska oblaganja,
također se primjenjuje u kiparstvu i arhitekturi (spomen obilježja, izrada fontana, parkova i sl.),
promjenjuje se za izgradnju kamenih fasada, zidova, kamenih krovova i sl.
Arhitektonsko ‐ građevni kamen osim kakvoće u pogledu fizičko ‐ mehaničkih svojstava i
mineralnog sastava, treba imati i dekorativnu vrijednost.
Razvojem tehnologije i modernih pogona, otvara se mogućnost dizajna i oblikovanja
najsloženijih ploha kamena i oblikovanje dimenzija, jer obrada kamena se odvija
automatiziranim i kompjutorski upravljanim strojevima.
U tabeli 2.1. prikazanan je promjena structure svjetske potrošnje kamenih proizvoda
4
Iz tabe se uočava znatno smanjenje udjela primjene kamena vanjska vertikalna oblaganja, ted a
se ujedno povećava udio unutarnja vertikalna oblaganja, kao i primjena kamena za gradnju
stepeništa i specijalnih klesarskih radnji.
2.2. TEKSTURA I STRUKTURA KAMENA
Tekstura kamena podrazumijeva međusobne odnose sastojaka u kamenu, te njihov prostorni
raspored i orijentaciju.
Glavne teksture kamena su:
• homogena tekstura (svi su sastojci ravnomjerno raspoređeni u kamenu, bez bilo kakve
naglašene prostorne orijentacije). Takvu teksturu posjeduje kamen eruptivnog postanka, kamen
sedimentnog postanka i neke vrste kamena metamorfnog postanka.
Slika 2.2.1.: Homogena tekstura i granularna ili zrnasta struktura karakteristične za eruptivne
stijene
Prva slika je karakteristična za granit (sadrži alotriomorfne kristale kvarca (bijelo), K‐feldspata
(mrežasto), kiselih plagioklasa (sivo) i tinjaca (isprutano). Druga slika je gabro (sadrži
hipidiomorfne i alotriomorfne kristale Ca‐plagioklasa (isprutano) i alotriomorfna zrna piroksena
(tačkasto).
5
Slika 2.2.2.: Homogena tekstura - intersertalna (a) i porfirska (b) struktura.
Prva je karakteristična za eruptivne hipoabisalne (dijabaz), a druga za vulkanske stijene (riolit).
• fluidalna tekstura (mineralni sastojci osnovne mase su poredani paralelno do subparalelno
i ukazuju na tok lave). Javlja se kod efuzivnih stijena.
• slojevita tekstura – javlja se kod sedimentnih stijena, a slojevitost se izražava nizanjem
međuslojnih ploha koje mogu predstavljati prirodne diskontinuitete u slučaju kada se duž njih
kamen lako cijepa, finim lameliranjem, promjenama veličine sastojak, paralelnim
i subparalelnim redanjem pločastih i listićavih sastojaka, promjenom boje i sl.
• škriljava tekstura, s izraženom foliacijom, javlja se kod metamorfnih stijena u vidu paralelnih
do subparalelnih raspoređenih pločastih i listićavih mineral. Kada stijena sadrži prizmatske i
stupićaste minerale javlja se s naglašenom lineacijom.
2.3. Fizička, hemijska i mehanička svojstva kamena
6
Pored esteskih osobenosti, važno je da kamen zadovoljava propisane kriterije za određena
fizička, hemijska i mehanička svojstva. Svojstva građevinskog kamena uglavnom odgovaraju
svojstvima stijenske mase od koje je taj kamen dobiven, pri čemu najznačajniji utjecaj na mnoge
karakteristike kamena ima mineraloški sastav stijene i uslovi njenog formiranja.
U tabeli 2.3.1. navedene su osobine koje kamen treba zadovoljiti zavisno od namjene.
Tabela 2.3.1.: Osobine koje treba kamen zadovoljiti o ovisnosti od njegove namjene
Tlačna čvrstoća arhitektonskoga kamena se kreće između 80 i 250 MPa. Kamen manje
čvrstoće može biti prikladan za zidanje ili oblaganje fasada ako su zadovoljeni ostali uvjeti. Kod
vanjskih oblaganja kamenom čvrstoće do 30 MPa, a minimalna debljini ploča ne smije biti
manja od 3 cm.
7
Tabela 2.3.2.: Metode ispitivanja tlačne čvrstoće prirodnoga kamena prema evropskoj normi
(HRN EN 1926:1999)
Čvrstoća na savijanje različitih vrsta arhitektonskog kamena se kreće u rasponu od 7‐20%
njihove tlačne čvrstoće, odnosno iznosi od 0,5 do 25 MPa. Čvrstoća savijanja je bitan pokazatelj
pri primjeni kamena kao konzolnog elementa, stube, podne ploče bez potpune podloge ili obloge
ventilirajućih fasada.
Otpornost na habanje predstavlja otpornost koju kamen pruža prema abraziji struganjem.
Izražava se kao prostorni gubitak mase, a izražava se I kao gubitak mase u mm (za arhitektonski
kamen).
Tabela 2.3.3. Metode ispitivanja prirodnog kamena – Određivanje otpornosti na struganje (EN
14157:2004)
Gustoća kamena predstavlja odnos mase čvrst faze prema njezinom volumenu.
8
Prostorna masa predstavlja odnos suhe čvrste faze (mase suhog uzorka) u odnosu na ukupni
uzorka kamena, uključujući šupljine i pore. Prostorna masa kamena koji se najčešće primjenjuje
u građevinstvu iznosi od 2,5 do 3,0 t/m3.
Tabela 2.3.4.: Metode ispitivanja prirodnoga kamena ‐ Određivanje gustoće i prostorne mase,
ukupne i otvorene poroznosti (HRN EN 1936:1999)
Upijanje vode podrazumijeva sposobnost kamena da pod određenim uslovima, u izravnom
dodiru s vodom, primi i u svojoj unutrašnjosti zadrži određenu količinu vode. Svako upijanje
vlage veće od 0.5% mase zahtjeva procjenu upotrebljivosti kamena, posebno kada se njime
oblažu podne površine i kada se primjenjuje u eksterijeru.
Mogućnost upotrebe određene vrste kamena obzirom na upijanja vode, s obzirom na otpornost
kamena na mraz, treba razmatrati zajedno sa njegovim drugim osobinama, ponajprije poroznosti
i šupljikavosti. Kamena koji je zasićen vodom može izazvati prekomjerna naprezanja koja
dovode do razaranja. Na taj način djelovanje niskih temperatura u uslovima kontinentalne klime
postaje jedan od najvažnijih činitelja razaranja kamena.
9
Utjecaj vanjskih uzročnika na kamen predstavljaju glavni razlog hemijskh promjena kamena.
Njihov utjecaj je višestruko izraženiji u urbanom i industrijskom okolišu. U sastav kamena ulaze
supstanice koje izložene djelovanju vanjskih utjecaja i oksidaciji dovode do razgradnje kamena,
što se manifestuje promjenom boje kod kamena koji sadrži primjerice željezne sulfide,
ili izbljeđivanja prilikom oksidacije organskog pigmenta. Sve hemijske promjene mijenjaju
izgled površine kamena degradirajući ga s estetskog gledišta. Sumpor dioksid predstavlja
najvažniji agresivni agens atmosphere. On fostosintetskim i drugim procesima prelazi u sumpor
trioksid i ugljični dioksid. Agresivo djelovanje na kamen mogu izazvati I supstanice koje se
koriste kao sredstvo za čišćenje (deterdženti).
Utjecajem toplinskih promjena na kamen
Kamen ima znatno manje vrijednosti koeficijenta toplinskog širenja u odnosu na beton
(α=140∙10‐7) ili čelik (α=120∙10‐7) što treba uvažiti pri projektiranju i gradnji. Kao i sva čvrsta
tijela, i kamen se skuplja odnosno širi promjenom temperature. U tabeli 2.3.5. je prikazan
toplinski koeficijent linearnog širenja pojedinih vrsta kamena.
Tabela 2.3.5.: Toplinski koeficijent linearnog širenja pojedinih vrsta kamena (EN 14581:2004)
Boja i površinska obrada kamena najvažniji je estetske činitelje pri izboru kamena. Boja
kamena zavisi od boji dominantnih minerala, udjelu prirodnih pigmenata, o prostornom
rasporedu mineral i sl. Kod kamena koji potječe od eruptivnih i metamorfnih stijena pigmenti su
redovito stabilni minerali (poput hematita), dok kod kamen koji potječe od sedimentnih stijena
može sadržavati i nestabilne sastojke (organogene, bituminozne supstancije i sl.).
10
Takav kamen se ne upotrebljava u eksterijeru, jer brzo dolazi do promjene boje kamena, odnosno
izbljeđivanja, te narušavanja njegovih estetskih vrijednosti.
U zavisnosti od uslova formiranja, stijene se dijele na tri osnovne genetske grupe:
1) magmatske stijene (eruptivne dubinske i površinske), koje su nastale tokom procesa
kristalizacije prirodnog silikatnog rastopa magme;
2) sedimentne stvorene na površini zemljine kore na bazi produkata raspada izvjesnih stijenskih
masa
3) metamorfne stijene dobivene kao proizvod prekristalizacije i prilagođavanja pojedinih stijena
izmijenjenim fizičko-hemijskim uslovima
11