Osobine i karakteristike
građevinskih materijala
Predavanje, 04.03.2013.
SADRŽAJ
z
z
z
z
z
z
z
z
Parametri stanja i strukturne karakteristike
Fizičke osobine
Fizičko-mehaničke osobine
Konstrukcione osobine
Reološke osobine
Tehnološke osobine
Hemijske osobine
Eksploatacione 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 materijala
¾
Hidrofizičke osobine:
•
Higroskopnost
Upijanje
Vlažnost
Vodopropusnost
Vodonepropusnost
¾
Termotehničke osobine:
•
•
•
•
•
Vodljivost toplote
Termička stabilnost
Otpornost na dejstvo požara
¾
Ostale važnije fizičke osobine:
•
•
•
•
•
•
Vodljivost zvuka (akustične osobine)
Viskozitet
Propustljivost gasova i para
Postojanost na mraz
Fizičke osobine materijala
•
Hidrofizičke osobine materijala:
Higroskopnost
•
Upijanje
¾
u=
mov −m o
⋅ 100(% )
mo
uvol
γ
=u
γ sw
Fizičke osobine materijala
¾
•
Hidrofizičke osobine materijala:
Vlažnost
Hr =
⎛m
H a = ⎜⎜ v
⎝ mo
•
•
⎞
⎟⎟ ⋅ 100
⎠
(%)
Hr =
Vodopropusnost
Vodonepropusnost
m ov − m o
⋅100
m ov
(% )
mo
Ha
⋅Ha =
m ov
1+ 0.01H a
Fizičke osobine materijala
¾
•
Termotehničke osobine:
Vodljivost toplote
Koeficijent provodljivosti toplote (λ)
Koeficijent prolaza toplote (k)
Prolaz toplote kroz materijal
Fizičke osobine materijala
¾
•
Termoteničke osobine:
Vodljivost toplote
Toplotne osobine nekih materijala
Fizičke osobine materijala
¾
•
Termotehničke osobine:
Vodljivost toplote
1
=R=
k
Σ
j = i ,1,1,... n ,e
Δt j =
Rj =
1
αi
+
Ti − Te
R j ( j = i, 1, 2,...n, e)
R
T1 = Ti − Δt i
T2 = T1 − Δt1
T3 = T2 − Δt 2
Prolaz toplote kroz višeslojnu pregradu
[
1
1
+
(m 2 ⋅ °C ) / W
Λ αe
.....................
Tn +1 = Tn − Δt n
Te = Tn +1 − Δt e
]
Fizičke osobine materijala
¾
Termotehničke osobine:
¾
Termički koeficijent linearnog širenja materijala αT(1/C°)
¾
¾
Aluminijum
23,8x10-6
Krečnjak
9-10x10-6
Cementni malter
10-12x10-6
Mermer
5-10x10-6
Beton
8-12x10-6
Opeka
4,5x10-6
Čelik
10-13x10-6
Peščar
12,4x10-6
Drvo
6x10-6
Staklo
8,5-9x10-6
Granit
8,1x10-6
Skriljac
10,1x10-6
Termička stabilnost
Otpornost na dejstvo požara
Ostale fizičke osobine materijala
¾
Vodljivost zvuka (akustične osobine):
Faktor izolacije (omjer inteziteta ulaznog i propuštenog zvuka)
Koeficijent apsorpcije (omjer apsorbirane i upadne zvučne
energije)
Ostale fizičke osobine materijala
¾
Vodljivost zvuka :
Ostale fizičke osobine materijala
¾
Viskozitet
¾
Propustljivost gasova i para
¾
Postojanost na mraz
Fizičko-mehaničke osobine materijala
¾
•
•
Čvrstoća materijala na:
pritisak
σp =
Pgr
σz =
Pgr
A0
zatezanje
A0
Fizičko-mehaničke osobine materijala
•
savijanje
•
smicanje
Fizičko-mehaničke osobine materijala
•
torziju
Fizičko-mehaničke osobine materijala
¾
Zamor materijala
Wohlerova kriva zamora čelika
Fizičko-mehaničke osobine materijala
¾
Žilavost materijala:
•
Statičko ispitivanje
•
Dinamičko ispitivanje
Konstrukcione osobine materijala
¾
¾
¾
Tvrdoća materijala (puzanje, utiskivanje, odskok)
Otpornost na habanje (habanje, struganje)
Koeficijent konstrukcione povoljnosti
(odnos čvrstoće materijala i zapreminske mase)
Tehnološke osobine
¾
¾
¾
kod metala: savijanje, uvijanje izvlačenje zavarljivost, i sl.
kod betona: konzistencija
kod gline: plastičnost
Reološke osobine materijala
¾
¾
Skupljanje i bubrenje
Tečenje
Reološke osobine materijala
¾
Relaksacija napona
Hemijske osobine (CaCO3→CaO + CO2)
Eksploatacione: trajnost
Ispitivanje materijala bez razaranja
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Metoda ultrazvuka
Metoda gama zračenja
Metoda neutronskog zračenja
Metoda mjerenja površinske tvrdoće
Magnetna metoda
Vibraciona metoda
Ispitivanje materijala bez razaranja
¾
•
•
•
•
•
¾
•
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 kamen
Predavanje, 11.03.2013.
SADRŽAJ
z
z
z
z
z
Općenito o kamenu
Vrste stijena
Osobine kamena i postupci ispitivanja
Primjena kamena
Obrada kamena
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:
z
z
z
z
z
Čvrstoća
Tvrdoća
Trajnost
Obradljivost
Boja
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
e)
Glinoviti pješčar
Krečnjački pješčar
Gvožđeviti pješčar
Zeleni pješčar
Kvarcni pješčar
–
Konglomerati i breče
a)
b)
c)
d)
c)
Krečnjački konglomerat
Krečnjačke breče
Konglomerat kvarca
–
Krečnjaci
a)
b)
a)
b)
c)
d)
e)
–
–
Jedri krečnjak
Olitski krečnjak
Glinoviti krečnjak
Krečnjački tuf i travertin
Bitumenski krečnjaci
Dolomiti
Glinovite stijene
Vrste stijena
●
Karakteristike olitskog krečnjaka:
Vrste stijena
●
–
–
Metamorfne stijene:
Gnajs (granit, sijenit)
Mermeri (krečnjak, dolomot)
Mermer u kamenolomu
Mermer u primjeni
Približna ocjena upotrebljivosti kamena
Osobine kamena i postupci ispitivanja
¾
Minerološko-petrografska ispitivanja:
z
z
Boja kamena
Struktura kamena (kristalna, staklasta, klastična, porfirska)
Tekstura kamena (masivna, paralelna, mjehurasta, fluidna, i sl.)
¾
Fizičko-mehanička ispitivanja:
z
z
Parametri stanja i strukturne karakteristike
Upijanje vode
Otpornost na dejstvo mraza
Ponašanje pod opterećenjem
Otpornost na habanje
¾
Naročita ispitivanja:
z
Utvđivanje hemijskog sastava kamena
Ispitivanje adhezije kamen-malter, kamena i nekog veziva
Ispitivanje postojanosti kamena pod uticajem atmosferilija (CO2, HCl, SO2)
z
z
z
z
z
z
Osobine kamena i postupci ispitivanja
¾
Parametri stanja i strukturne karakteristike
z
Zapreminska masa
γ=
z
Specifična masa (postupkom usitnjavanja u prah)
γs =
z
m0
V
m0
V0
Poroznost kamena
Osobine kamena i postupci ispitivanja
¾
Fizičko-mehanička ispitivanja
Vrsta stijene
z
Upijanje vode:
z
z
z
Granit
0,1-0,5
upijanje pri postupnom potapanju (u)
upijanje u ključaloj vodi (u1)
upijanje pod pritiskom (up)
Gabro
0,1-1,0
Andezit
0,1-0,5
Bazalt
0,1-0,5
Krečnjak
0,5-4,0
mov −m o
⋅ 100(% )
u=
mo
Dolomit
0,5-4,0
Pješčar
0,5-4,0
Kvarcit
0,1-0,5
Mermer
0,1-0,5
u1 > u
u p > u1 > u
u
≤1
ku =
up
z
Otpornost na dejstvo mraza (25 ciklusa)
–
teorijski
za praksu
–
Upijanje vode (%)
ku ≤ 0,92
ku ≤ 0,80
Osobine kamena i postupci ispitivanja
¾
Ponašanje pod opterećenjem:
z
Čvrstoća pri pritisku
Čvrstoća pri zatezanju
Čvrstoća pri savijanju
Čvrstoća pri smicanju
¾
Otpornost na habanje (Bemeova mašina)
z
z
z
Osobine kamena i postupci ispitivanja
Fizičko-mehaničke
karakteristike nekih vrsta
građevinskog kamena
Primjena kamena
¾
Lomljen kamen
‰
Lomljen 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 manje od 30kg)
Primjena kamena
¾
Obrađen kamen
‰
Polutesan kamen
Tesan kamen (tesanik)
Naročito obrađen kamen
Kocke i prizme
Ploče i pločice
‰
‰
‰
‰
Tradicionalni pokrov od kamene ploče
Svodovi od tesanog kamena
Fasada od obrađenog kamena
Primjena kamena
¾
Drobljen i mljeven kamen
‰
Tucanik (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)
Kamenolom sa postrojenjem za drobljenje i
separaciju
Obrada kamena
z
Tesanje
z
Rezanje
z
Površinska obrada kamena
‰
•
•
•
•
‰
•
•
•
(čekić, krampa, špica i sl.)
(testere prave i kružne, sa zubcima,
bez zubaca, vodeni mlaz pod visokim pritiskom i sl.)
Udarni postupci:
Bunjasta obrada
Obrada špicanjem
Ozrnjavanje
Brazdanje
Abrazivni postupci:
Brušenje
Glačanje
Poliranje
Obrada kamena
¾
Udarni postupci
a)
Bunjasta obrada (dijetlo ili sjekač)
b)
Obrada špicanjem (špicasto dijetlo)
Obrada kamena
c)
Ozrnjavanje (nazubljeni čekić)
d)
Brazdanje (nazubljeno dijetlo)
Obrada kamena
¾
Abrazivni 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
Agregat
Predavanje, 21.03.2013.
SADRŽAJ
z
z
z
z
z
z
Općenito o agregatu
Prirodni agregat
Vještački agregat
Granulometrijski sastav agregata
Oblik, izgled i površina zrna agregata
Fizičko-mehaničke osobine agregata
Podjela agregata
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
●
Specijalno proizvodeni agregati za maltere
i betone
−
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 alumosilikat
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
●
Postupci ispitivanja:
−
Metoda prosijavanja
−
−
−
sita sa različitim veličinama otvora
do zrna veličine 0,04-0,05 mm
Metoda taloženja (sedimentacije)
−
aerometarskom metodom zasnovanom na
Stoksovom zakonu
Granulometrijski sastav agregata
●
Veličina otvora laboratorijskih sita u praksi:
0,063; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250 (mm)
Količnik članova geometrijske progresije
Kumulativni ostatak na situ di
Procenat ostatka na situ di
Procenat prolaza na situ di
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 oblici
granulometrijskih 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
prolazi kroz sito [%]
100
90
80
Popravke agregata
70
60
50
40
STVARNA KRIVA PROSIJAVANJA
30
FULER
20
Xn =
Ln
⋅ xS
Ls
Xn =
100 − Dn
( X s − Ds ) + Dn
100 − Ds
Xn =
Dn − Ln
( X s − Ls ) + Ln
Ds − Ls
EMPA
10
0,2
0,5
1
2
4
8
15
30
40
60
otvor sita [mm]
STVARNI DIJAGRAM PROSIJAVANJA
prolazi kroz sito [%]
100
90
80
70
60
50
40
POPRAVLJENA KRIVA PROSIJAVANJA
30
FULER
20
EMPA
10
0,2
0,5
1
2
4
8
15
30
40
60
otvor sita [mm]
POPRAVLJENI DIJAGRAM PROSIJAVANJA
Granulometrijski sastav agregata
PBAB 87(DIN 1048)
Modul finoće agregata
Elementi za modul finoće agregata
Oblik zrna agregata
●
●
Stepen zaobljenosti: zaobljen, nepotpuno zaobljen i uglast
Odnos dimenzija:
Loptasta zrna
● Duguljasta zrna
● Pljosnata zrna
●
l:b:δ≈1
l : b : δ ≥ 1.5
δ : b ≤ 0.5
Oblik zrna agregata (posmatranjem)
Mjerenje oblika zrna agregata
Oblik zrna agregata
V
kF = s
Vk
Vk =
π
n
d
∑
6
3
Zapreminski koeficijent po Foriju
i =1
Elementi za određivanje
zapreminskog koeficijenta
kF>0,15 za drobljeni agregat
kF>0,18 za prirodni agregat
kF=0,26-0,28 za riječni agregat
Izgled površine zrna agregata
⇒ Pregledom uzorka agregata:
●
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
⇒ Reprezentant svih zrna:
di =
1
( d i + d i +1 )
2
Srednje zrno
mi ( l ) = Vi ( l ) ⋅ γ i
Masa srednjeg zrna
mi = Zi ⋅ Vi ( l ) ⋅ γ i
Ukupna masa zrna
Fi = Zi ⋅ Fi ( l )
Ukupna površina zrna
Zi =
Fi
Fi ( l )
⇒ mi = Vi ( l ) ⋅ γ i ⋅
mi Fi ( l )
Fi =
⋅
γ i Vi ( l )
Fi
Fi ( l )
2
m u ⋅di
mi 6
Fi = 6 ⋅ i ⋅
=
⋅
γ i u ⋅ d 3i
γi di
Riječni zaobljeni agregat
Fi = 6 ⋅
mi d i mi 6
⋅ 3 =
⋅
γi di
γi di
Oštroivični drobljeni agregat
Fizičko-mehaničke osobine agregata
z
Zapreminska masa: 1700-2000 kg/m3
γ zz =
′
mov
V
Zap.masa vodom zasićenih površinski suhih zrna agregata
γ zz ≅ γ s
γ zs =
z
mo
V
Zap.masa zrna suhog agregata
Upijanje vode i vlažnost agregata
′ − m0
mov
u=
⋅ 100(%)
m0
z
Smrzlost agregata
Fizičko-mehaničke osobine agregata
z
Drobljivost agregata
m
D = 2 ⋅ 100(%)
m1
D=
D=
m1- masa uzorka prije djelovanja sile
m2- masa sitnježi
m1
⋅ 100(%) m1- masa uzorka koja je prošla kroz sito
m
m2
⋅ 100(%)
m
m2- masa uzorka koja je ostala na situ
m- ukupna masa uzorka
Fizičko-mehaničke osobine agregata
z
Drobljivost i habanje
m0 − m1
LA =
⋅ 100(%)
m0
m0- masa uzorka prije ispitivanja
m1- masa ostatka uzorka na situ 1,6mm
Mašina “Los Angeles”
Fizičko-mehaničke osobine agregata
z
Drobljivost i habanje
Fizičko-mehaničke osobine agregata
z
Postojanost agregata
z
z
agregat direktno izložen atmosferilijama (putevi,
željezničke pruge, hidrotehnički objekti i sl.)
drobljeni
z
z
postojanost na mraz
drobljeni ili riječni agregat
z
rastvor natrijumsulfata (kao kristali leda)
HVALA NA PAŽNJI
(PITANJA???)
Keramički materijali
Predavanje: 03.04.2013.
SADRŽAJ
z
z
z
z
z
z
Općenito o keramičkim proizvodima
Vrste gline
Osobine gline
Proizvodnja keramičkih materijala za
građevinarstvo
Ispitivanje proizvoda građevinske keramike
Proizvodi građevinske keramike
Podjela prema kompaktnosti mase:
•
sa poroznom masom upijanje veće od 5% (8-20%),
temperatura pečenja 800-1000°C:
–
opeka
crijep
blokovi za zidanje
blokovi za međuspratne konstrukcije
keramičke drenažne cijevi
građevinska terakota
–
–
–
–
–
•
sa polustopljenom masom upijanje manje od 5% (1-4%),
temperatura pečenja 1200-1400°C:
–
klinker za kaldrmu
pločice za podove
pločice za oblaganje zidova
keramičke cijevi
–
–
–
Hemijski sastav gline
¾
●
●
●
●
●
●
●
●
Kaolin: Al2O3⋅2 SiO2 ⋅2 H2O
SiO 2
Al2O3
H2O
CaO
Fe2O3
FeO
K2O
MgO
Vrste gline
●
●
●
●
●
●
Porcelanska glina (kaolin sa malo primjesa; bijela)
Grnčarska glina (prljavobijela, siva, žuta, crvenkasta)
Ilovača (oksida gvožđa,kvarcnog pijeska;žuta, crvenkasta)
Uma (malo kaolina; siva, zelenkasta, plavičasta)
Laporovita glina (puno krečnjačkih primjesa; siva)
Ciglarska glina (malo kaolina)
Osobine gline
●
–
–
●
●
Plastičnost (funkcija količine glinene supstance i količine vode):
Masne gline: veći procenat kaolina
Posne gline: povećano prisustvo primjesa
Stvrdnjavanje (Vandervalsove sile i cementacija miner. zrna):
Skupljanje (funcija plastičnosti):
–
Visokoplastične; potrebna voda >28%; skupljanje 10-15%
Srednjeplastične; potrebna voda 20-28%; skupljanje 7-10%
Niskoplastične; potrebna voda <20%; skupljanje 5-7%
●
Pečenje (skupljanje 2-8%) :
–
–
–
–
–
–
do 100ºC gubi slobodnu vodu
od 100-700ºC gubitak kristalne vode(dehidracija)
550-900ºC proces oksidacije(Fe2O3, CO2, CaO)
900ºC stvaranje vještačkih minerala (sinterovanje)
Proizvodnja keramičkih materijala za
građevinarstvo
PLASTIČNO OBLIKOVANJE
POLUSUHO PRESOVANJE
ostale
čvrste
komponente
prirodno vlažna glina
glina
voda i
tečne
komponente
usitnjavanje
sušenje do vlažnosti od 5 do 8%
usitnjavanje i
miješanje
oblikovanje
proizvoda pužna presa
vrlo fino mljevenje u
dezintegratorima
miješanje i vlaženje do vlažnosti
10-13% uz dodavanje ostalih
potrebnih komponenti
sušenje
presovanje proizvoda - revolver
presa
pečenje
pečenje
skladištenje
skladištenje
Ispitivanje proizvoda građevinske
keramike
●
Ispitivanje opeke i blokova:
–
Provjera mjera, oblika i izgleda (±1mm po 10 kom)
Masa (zapreminska masa “čistog” materijala: 700-2000kg/m3)
Čvrstoća na pritisak (5 kom; marka proizvoda)
–
–
Ispitivanje proizvoda građevinske
keramike
●
Ispitivanje opeke i blokova:
–
Upijanje vode
•
(5 kom)
suše se do konstantne mase 105°C
½ dužine uzorka ⇒2h
¾ dužine uzorka ⇒2h
potpuno prelijevanje uzorka ⇒24h
–
Postojanost na mraz (5 kom)
•
•
•
•
•
•
•
-20±2ºC ⇒4h
15-20ºC ⇒4h
Radijalne opeke ⇒ 50 ciklusa
Fasadne opeke i blokovi ⇒ 35 ciklusa
u=
m0 v − m0
m0
⋅ 100(%)
Ispitivanje proizvoda građevinske
keramike
●
Ispitivanje opeke i blokova:
–
Sadržaj kreča (5 kom)
•
zasićeni uzorci u vlažnoj komori na temperaturi 20 ºC ⇒ 14 dana
ne smije biti naprslina, raspadanja ili drugih oštećenja
–
Sadržaj rastvorljivih soli (5 kom)
•
¾
¾
•
•
•
zasićeni uzorci suše se do konstantne mase 105°C
stepen iscvjetavanja (količina iskristalisane soli)
nema iscvjetavanja ⇒ jedva primjetne bijele mrlje
umjereno iscvjetavanje ⇒ bijele mrlje u vidu finog praha
znatno iscvjetavanje ⇒ sloj bijelog praha koji otpada, ljuska se
Ispitivanje proizvoda građevinske
keramike
●
Ispitivanje crijepa:
–
Provjera mjera i izgleda:
–
Prosječna pokrivna dužina:
l=
–
1
(l1 + l 2 )
20
Prosječna pokrivna širina:
b=
1
(b1 + b2 )
20
(po 10 kom)
Ispitivanje proizvoda građevinske
keramike
●
Ispitivanje crijepa:
–
Vodonepropusnost (5 kom)
•
sušenje na 105°C
nivo iznad najviše dijela najmanje 10mm
u sobi sa 20±2ºC i 65 ±5%
2,5h od početka ispitivanja
–
Postojanost na mraz (5 kom; 35 ciklusa)
•
•
•
•
•
-20±2ºC ⇒4h
15-20ºC ⇒2h
Ispitivanje proizvoda građevinske
keramike
●
Ispitivanje crijepa:
–
Nosivost (5 kom; prosječna i najmanja vrijednost sile loma)
–
Otpornost na udar
•
•
malj od 500g
visina od 200mm
(5 kom)
Ispitivanje proizvoda građevinske
keramike
●
Ispitivanje crijepa:
–
Sadržaj kreča (5 kom)
•
u destilovanoj vodi na temperaturi 15ºC (do zasićenja)
u vlažnoj komori na temperaturi 20ºC ⇒ 7 dana
ne smije biti naprslina, raspadanja ili drugih oštećenja
–
Sadržaj rastvorljivih soli (5 kom)
•
•
•
•
•
u destilovanoj vodi na temperaturi 15ºC (do zasićenja)
u vlažnoj komori na temperaturi 20ºC ⇒ 7 dana
suše se i posmatraju (ne više od 1% soli rastvorljivih u vodi)
Proizvodi građevinske keramike
●
¾
●
¾
Pune opeke
spoljni i unutrašnji zidovi koji se malterišu
(l=250 ± 8)mm
(b=120 ± 5)mm
(h=65 ± 3)mm
Fasadne pune opeke
spoljni i unutrašnji zidovi koji se ne malterišu
(l=190 ± 4) ili (l=250 ± 5)mm
(b=90 ± 3) ili (b=120 ± 3)mm
(h=55 ± 2) ili (h=65 ± 2)mm
Proizvodi građevinske keramike
●
Pune opeke
Pritisna čvrstoća (bar)
Marka opeke M
●
Prosječna
Najmanja pojedinačna
75
75
60
100
100
80
150
150
120
200
200
160
Fasadne pune opeke
Marka opeke M
Pritisna čvrstoća (bar)
Prosječna
Najmanja pojedinačna
100
100
80
150
150
120
200
200
160
250
250
200
300
300
260
Proizvodi građevinske keramike
●
¾
Šuplje opeke i blokovi od gline
spoljni i unutrašnji zidovi koji se malterišu i ne malterišu
- šupljine upravno na ležišnu ravan (vertikalne šupljine)
- šupljine paralelno sa ležišnim ravnima (horizontalne šupljine)
Proizvodi građevinske keramike
●
Šuplje opeke i blokovi od gline
Mjere
dužina l (mm)
širina b (mm)
visina h (mm)
Nazivna vrijednost
Dozvoljeno
odstupanje
190
±4 (6)
250
5 (8)
290
5 (8)
390
6 (8)
60*
±2
90
2 (4)
120
2 (5)
190
4 (6)
250
5 (8)
290
5 (8)
55*
±2
65
2 (3)
90
2 (4)
120
2 (6)
140
3 (8)
160
3 (8)
190
4 (8)
200**
(8)
250
5 (10)
290
5 (10)
Marka opeke
odnosno
bloka M
Pritisna čvrstoća (bar)
Prosječna
Najmanja
pojedinačna
20*
20
16
50
50
40
75
75
60
100
100
80
150
150
120
200
200
160
*) ova marka postoji samo kod nefasadnih šupljih
opeka i blokova od gline
*) postoje samo fasadni elementi ovih dimenzija
**) postoje samo nefasadni elementi ovih dimenzija
- veličine u zagradama odnose se i na nefasadne elemente
Proizvodi građevinske keramike
●
Opeke i blokovi od gline sa olakšanom
osnovnom masom
¾
spoljni i unutrašnji zidovi koji se malterišu ili prevlače nekim
zaštitnim premazima
pilotina od drveta, prah od ugljena, šljaka raznog porijekla,
ekspandirana glina i dr.
zapreminske mase 1000-1600kg/m3
marke od 20-150
oblik i dimenzije kao u običnih opeka i blokova
●
Šuplje ploče i porolit ploče od gline
¾
¾
¾
¾
¾
¾
pregradni zidovi i materijal za oblaganje
sa horizontalnim uzdužnim šupljinama
(l=140-590)mm
(b=30-120)mm
(h=195-395)mm
Proizvodi građevinske keramike
•
Radijalne opeke
¾
za izradu dimnjaka, bunkera, silosa i dr. objekata kružnih osnova
¾
marke 150, 250 i 350
pune i šuplje sa vertikalnim šupljinama
(l=115,175, 240)mm
(b0=100-150)(b=160)mm
(h=71)mm
¾
Proizvodi građevinske keramike
●
¾
¾
Šuplji blokovi od gline za međuspratne
konstrukcije
međuspratne konstrukcije od armiranog i prenapregnutog betona
prema funkciju u međuspratnoj konstrukciji:
a) nosivi blokovi
b) blokovi ispune
(l=195-295)mm
(b=95-415)mm
(h=40-290)mm
Proizvodi građevinske keramike
● Crijepovi od gline
a) vučeni crijepovi ⇒ postupkom plastičnog oblikovanja
•
•
•
vučeni crijep sa jednostrukim žljebom (VC)
vučeni biber-crijep (BC)
žljebnjaci (Ž)
b) presovani crijepovi ⇒ postupkom polusuhog presovanja
•
•
•
presovani crijep sa jednostrukim žljebom (C1)
presovani crijep sa dvostrukim žljebom (C2)
crijep za pokrivanje sljemena-grebena (C)
Proizvodi građevinske keramike
•
¾
¾
•
¾
¾
Drenažne cijevi
neglazirane
često sa otvorima odozgo
(l=500-800)mm
(d=40-150)mm
Građevinska terakota
ukrasni materijal za oblaganje fasada
crvene ili žute boje
Proizvodi građevinske keramike
●
Zidne obložne pločice
¾
glazirane
dimenzija 15x15cm; debljine do 5mm
●
Podne pločice
¾
¾
¾
glatke ili reljefne
dimenzija 20x20cm; debljine nisu veće od 2cm
Proizvodi građevinske keramike
●
Mozaik pločice
¾
za oblaganje i popločavanje
veličine 2-5cm; debljine do 5mm
u rolnama ili pločama različitog formata i izgleda
●
Kanalizacione cijevi
¾
¾
¾
glazirane spolja i unutra
cijevi i fazonski komadi
●
Ekspandirana glina (keramzit)
¾
¾
¾
SiO2(oko 65%), Al2O3(oko 20%), CaCO3(ispod 56%) i razni oksidi Na, K i Fe
zapreminska masa od 200 do 1000kg/m3
HVALA NA PAŽNJI
Mineralna veziva
Predavanje, 10-17.04.2013.
SADRŽAJ
z
z
z
z
z
z
z
z
z
Vrste mineralnih veziva
Općenito o građevinskom gipsu
Fizičko-mehaničke osobine gipsa
Općenito o građevinskom kreču
Fizičko-mehaničke osobine kreča
Magnezitno vezivo
Vodeno staklo
Općenito o cementu
Osobine i postupci ispitivanja cementa
Šematski prikaz vrste veziva
Vrste mineralnih veziva
z
Nehidraulična veziva
(gips, kreč, magnezitna veziva, vodeno staklo)
z
Hidraulična veziva
(hidraulični kreč, razne vrste cementa)
z
Autoklavna veziva
(kreč-SiO2, kreč-zgura, kreč-pucalan)
f p (MPa)
40
4
CEMENT
30
20
10
3
HID.KREC
KREC
2
1
0
2
4
6
8
10
hm
Nehidraulična veziva
¾
Građevinski gips:
110 −180° C
CaSO4 x 2 H 2 O ⇒ CaSO4 x0,5 H 2 O + 1,5H 2 O
172
145
27
CaSO4 x0,5H 2 O + 1,5H 2 O ⇒ CaSO4 x 2 H 2 O
145
z
z
z
z
z
z
z
z
27
172
Štuko-gips (0,2mm-20%;tv=30min)
Modelarski gips (0,2mm-10%;tv=15min)
Alabaster gips (0,2mm-5%;tv=30min)
Gips za maltere (0,2mm-30%;tv=2h)
Gips za košuljice i podloge (estrih) (0,2mm-10%;tv=36h)
Alaun gips (kinov cement): dvostrukim pečenjem i dodavanjem stipse
Parain cement: dodavanjem boraksa
Anhidritni cement
Fizičko-mehaničke osobine gipsa
z
Zapreminska masa:
-
gipsa u prahu: a) u rastresitom stanju
b) u zbijenom stanju
-
z
z
mr − m
V
m −m
γz = z
V
γr =
gipsnog kamena (40x40x160mm)
Specifična masa: 2700-3000kg/m3 (petrolej ili terpentin)
Finoća mliva: 0,75mm(0%) i 0,2mm(mjerodavan)
Fizičko-mehaničke osobine gipsa
z
Vrijeme vezivanja i očvršćavanja:
−
vrijeme livenja (početak vezivanja) Δt' = t2' - t1
−
vrijeme plastičnosti (oblikovanja) Δt'' = t2'' - t1
−
vrijeme vezivanja (kraj vezivanja) Δt = t2 - t1
⇒
Standardna kaša:
−
−
200 cm3 vode (20°C)
250 g gipsa
⇒
Vikatov aparat:
−
poprečni presjek 1 mm2
masa 300 g
−
Vikatov aparat
Fizičko-mehaničke osobine gipsa
z
⇒
⇒
⇒
Mehaničke karakteristike:
3 uzorka: 40x40x160mm
5 dana (20°C, 65%)
u sušnici 48h (37°C)
Nehidraulična veziva
¾
Građevinski kreč:
CaCO3
100
900 −1000° C
⇒
CaO + CO2
56
44
CaO + H 2 O ⇒ Ca (OH ) 2
56
18
74
z
Negašeni (živi) kreč u komadima:
⇒
⇒
za spravljanje maltera, kao boja za bojenje, kao dodatak vodenim
bojama
količina nepečenih dijelova ocjenuje se: CO2 max 7%
z
Negašeni (živi) mljeveni kreč
⇒
0,09mm - max 10%; 0,6mm - 0% (max 0,5%)
z
Hidratisani kreč
⇒
hidratori, slobodne vode najviše 5%
z
Hidraulični kreč (hidraulično vezivo)
laporoviti krečnjak sa 6-20% glinovitih primjesa
⇒ 2CaO⋅SiO2; 3CaO⋅Al2O3; 3CaO⋅Fe2O3
a) sa slabo izraženom hidrauličnosti (hm=4,5-9)
b) sa jako izraženom hidrauličnosti (hm=1,7-4,5)
⇒
Osobine kreča
z
Finoća mliva
⇒
procenti ostataka na sitima 0,6mm i 0,09mm
dva uzorka mase 50g, brzina 120 potresa u min, 5000 potresa
kod hidratisanog kreča: mlaz vode do 30min, 100-120°C
z
Ostatak živog kreča
⇒
⇒
⇒
za kreč u komadima: usitnjavanje do 6-25mm
2kg, voda 21-27°C, 1h hlađenja, sito 0,6mm mlazom vode, 100-120°C
10% ostatka
z
Brzina gašenja (R)
⇒
⇒
•
•
•
brzogasivi ili visokoreaktivni (meko pečeni) živi kreč R>20 ºC/min
srednje gasivi ili srednjereaktivni (srednje pečeni) živi kreč R=2-20 ºC/min
sporogasivi ili spororeaktivni (tvrdo pečeni) živi kreč sa R<2 ºC/min
Osobine kreča
z
Standardna konzistencija i vodokrečni faktor
⇒
veličina rasprostiranja180±2 mm
Potresni sto za ispitivanje konzistencije
Osobine kreča
z
⇒
⇒
⇒
Stalnost zapremine (krečni malter)
3 kolačića: prečnika 90mm, visine 15mm
kreč (gašeni):pijesak=1:2
28dana, temperatura ≈20°C i relativna vlažnost 65%
Ispitivanje stalnosti zapremine
Osobine kreča
z
Zapreminska masa
a) u rastresitom stanju
b) u zbijenom stanju
z
Specifična masa
⇒
potapanje u terpentin
m0
γs =
Va
γr =
mr − m
V
γz =
mz − m
V
Aparat za određivanje zapreminske mase
hidratisanog i živog kreča
Osobine kreča
z
Sposobnost zadržavanja vode (“masnoća” kreča)
⇒
Krečno tijesto standardne konzistencije, 60s, 660Pa
W=
d2
⋅100(%)
d1
d1(cm)-veličina rasprostiranja krečnog tijesta prije vakumiranja
d2(cm)-veličina rasprostiranja krečnog tijesta nakon vakumiranja
z
Čvrstoća kreča: (krečni malter)
⇒
3 uzorka: 40x40x160mm
hidratisani kreč:pijesak=1:3
⇒
čvrstoća pri savijanju (3) i čvrstoća pri pritisku (6)
⇒
Magnezitna veziva
z
Kaustični magnezit (MgO)
⇒
pečenjem prirodnog magnezita (MgCO3) na 750-850ºC
materijal za podove na bazi otpadaka od drveta (ksilolit, fibrolit idr.) i
razni malteri na bazi drveta
z
Kaustični dolomit
⇒
⇒
⇒
pečenjem prirodnog dolomita (CaCO3⋅MgCO3) na 650-800ºC
slabije vezivo, ali znatno jeftinije
Vodeno staklo
z
⇒
Rastvorljive soli silicijske kiseline (Na2O⋅nSiO2 i
K2O⋅nSiO2)
silikatne vatrootporne boje, za zaštitu prirodnog kamena od
atmosferilija, za izradu različitih fasadnih maltera, mastiksa i kitova,
za dobijanje maltera i betona otpornih prema visokim
temperaturama, za dobijanje cementa otpornog prema djelovanju
kiselina
Hidraulička veziva
z
Hidraulični kreč
a)
b)
laporoviti krečnjak sa 6-20% glinovitih primjesa
2CaO⋅SiO2; 3CaO⋅Al2O3; 3CaO⋅Fe2O3
sa slabo izraženom hidrauličnosti (hm=4,5-9)
sa jako izraženom hidrauličnosti (hm=1,7-4,5)
z
Cement
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Prirodni: laporac odgovarajućeg sastava (60-80% krečnjaka)
Vještački: krečnjak:glina=3:1 (odnos masa)
Osnovni sastojci portland cementa: CaO(C), SiO2(S), Al2O3(A) i
Fe2O3(F)
Primjese: Na2O, K2O, SO2, MgO, CaO(slobodan)
Tehnologija proizvodnje cementa
b) Suhi postupak
a) Mokri postupak
Cement
z
Nastajanje klinker minerala:
(KRECNJAK) +
(supstance - nosioci
hidraulicnosti)
zagrijavanje
na 1450°C
klinker
minerali
trikalcijumsilikat
3CaO·SiO2 (C3S)
CaO (C)
SiO2 (S)
dikalcijumsilikat
2CaO·SiO2 (C2S)
Al2O3 (A)
trikalcijumaluminat
3CaO·Al2O3 (C3A)
Fe2O3 (F)
tetrakalcijumaluminat- ferit
4CaO·Al2O3·Fe2O3 (C4AF)
Cement
z
Mineralni sastav portland cementa:
-
C3S (alit)
C2S (belit)
C3A
C4AF
z
Hemijski sastav portland cementa:
-
-
CaO (vezana)
SiO2
Al2O3
Fe2O3
SO3
CaO (nevezan)
MgO
alkalije (Na2O i K2O)
45-60%
20-30%
4-12%
10-20%
62-67%
19-25%
2-8%
1-5%
najviše 3,5-4,5%
najviše 2%
najviše 5%
0,5-1,3%
Podjela cementa
z
Cementi na bazi portland cementnog klinkera:
−
−
Portland cement: PC k
Portland cement sa dodatkom zgure: PC15zk i PC 30zk
Portland cement sa dodatkom pucolana: PC15pk i PC 30pk
Portland cement sa mješanim dodatkom: PC15d (zilip)k i PC 30d (zilip)k
Metalurški cement: Mk (zgure preko 30% do 85%)
Pucolanski cement: Pk (pucolana preko 30%)
Metalurški cement sa dodatkom pucolana: Mpk (zgure preko 30%, pucolana 5-40%)
Cementi niske toplotne hidratacije: NPC k...
Bijeli portland cement: BPC kx
Sulfatnootporni cement: SPC k i SM k
z
Specijalne vrste cementa:
−
Aluminatni cement
Supersulfatni cement
Ekspanzivni cement
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Uzimanje uzoraka za ispitivanje
⇒
18kg dijelimo na tri dijela:
-
-
za atestiranje
za komparativna ispitivanja proizvođača
čuva se do mjesec dana kod proizvođača po izdavanju atesta
z
Specifična masa:
-
z
metoda potapanja u terpentin
PC ⇒ gs>3 g/cm3
PC sa dodacima, metalurški i pucolanski cementi ⇒ gs=2,6-3,0 g/cm3
Aluminatni cementi ⇒ gs≥3,1 g/cm3
z
Zapreminska masa
⇒
z
z
•
•
u rastresitom stanju g=0.8 do 1.2 g/cm3
u zbijenom stanju g=1.3 do 1.8 g/cm3
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
⇒
⇒
Finoća mliva
metoda prosijavanja kroz sito otvora 0,09mm (najviše 10%)
mjerenjem specifične površina po Blenu (najmanje 2400cm2/g)
Blenov permeabilimetar
Uzorak za ispitivanje
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Standardna cementna kaša i vrijeme vezivanje
⇒
400g cementa, 25-30% vode u odnosu na masu cementa
valjak 5-7mm od staklene ploče = standardna konzistencija
valjak >7mm od staklene ploče = povećati količinu vode
valjak <5mm od staklene ploče = smanjiti količinu vode
igla 3-5mm od staklene ploče = početak vezivanja
igla do 1mm u masu obrnutog uzorka = kraj vezivanja
z
Lažno vezivanje
⇒
posljedica prisustva gipsa
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Vikatov aparat
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Stalnost zapremine
a)
Ispitivanje uzoraka u obliku “kolača”
⇒
⇒
dva uzorka na staklenim pločama
prostor RH= 95%, T= 20°C(24h)
sud sa vodom temperature 20±2°C
½ h do ključanja, 3h ključaju
b)
Ispitivanje primjenom Šatelijeovog prstena
⇒
dva uzorka sa staklenim pločama i tegovima u sud sa vodom
T= 20°C(24h)
uzorci bez staklenih ploča i tegova u drugi sud sa vodom (d1)
½ h do ključanja, 2,5h ključaju (d2)
d1-d2≤10mm
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Čvrstoća cementa
⇒
trodjelni kalup: 40x40x160mm
standardni trofrakcijski pijesak:cement=3:1 (po 450g), v/c=0,5
20-24h (T=20±2°C,RH= 30%)
u vodi koja se mjenja nakon14 dana (oko 20°C)
⇒
čvrstoća pri savijanju (3) i čvrstoća pri pritisku (6)
⇒
⇒
⇒
fp =
Pgr
Ao
f zs =
3 ⋅ Pgr ⋅ l
2b 3
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
⇒
a)
b)
c)
Skupljanje cementa:
Tri komponente skupljanja su:
skupljanje usljed kontrakcije produkata hidratacije (hidrataciono
skupljanje)
skupljanje usljed isparavanja vode (plastično skupljanje)
skupljanje nakon završetka procesa vezivanja (hidraulično skupljanje)
Skupljanje zavisi od:
•
•
•
•
•
•
Vrste i količine cementa
Količine vode
Finoće mliva
Temperature i vlažnosti sredine
Starosti
Dimenzija uzorka
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Skupljanje cementa:
3 uzorka: 40x40x160mm (cementni malter)
24h na temperaturi 20°C, RH=30%
48h u pijaćoj vodi (20°C)
25 dana u prostoru (cca20°C, 55±5%)
nulto očitavanje 72 ±0,5h
mjerenja nakon 4, 7, 14, 21 i 28 dana
Mjerenje skupljanja cementa
Vrijednosti skupljanja u mm/m1 pri starosti uzoraka u danima
2
5
7
14
28
90
180 360 1080
Cementni kamen 0,25 0,60 0,80 1,10 1,30 1,70 1,80 1,85 1,90
Cementni malter 0,12 0,30 0,35 0,50 0,65 0,70 0,76 0,80 0,85
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
⇒
⇒
a)
b)
c)
⇒
Tečenje cementa:
linearno tečenje (opterećenja cca fp/3)
Ukupna deformacija se sastoji iz:
deformacije skupljanja
t < t1
trenutne (elastične) deformacije
t > t1
deformacije tečenja
koeficijent tečenja
ϕ (t , t i ) =
ε teč (t , t i ) ε teč (t , t i )
=
⋅ E (t i )
ε el (t i )
σ (t i )
ε (t ) = ε s (t )
ε (t ) = ε s (t ) + ε el (t1 ) + ε teč (t , t1 )
Principi čuvanja cementa na gradilištu
z
z
z
z
z
Prostorija u kojoj se lageruje cement treba da je
odignuta 50 cm iznad tla;
U prostoriji treba izbjegavati pojavu propuha;
Visina slaganja cementnih vreća je 150 cm –
unakrsno;
Korištenje cementa mora ići po datumima;
Prostorija u kojoj je uskladišten cement ne smije biti
vlažna, tj. mora se održavati određeni stepen
vlažnosti.
HVALA NA PAŽNJI
Voda
Predavanje, 24.04.2013.
SADRŽAJ
z
z
z
z
z
z
Primjena vode u građevinarstvu
Porijeklo vode
Primjese u vodi
Tvrdoća vode
Agresivno djelovanje vode
Voda za spravljanje maltera i betona
Za građevinarstvo:
•
•
za proizvodnju i spravljanje drugih građevinskih
materijala
negativni uticaj na objekat (konstrukciju)
Porijeklo vode:
•
•
–
–
–
•
Atmosferska (velika količina gasova, prašine, čađi)
Površinska:
Riječna (veća ili manja količina rastvorenih materijala)
Jezera i močvare (velika količina organskih materija)
Morska (velika količina min.supstanci, NaCl,MgCl,MgSO4,CaSO4)
Podzemna (mineralizovane, nisu agresivne)
Primjese u vodi:
⇒
⇒
●
●
●
●
H2O (γs=1g/cm3)
Primjese u prirodnoj vodi:
Mehaničke (plivaju, lebde ili se talože)
Koloidne suspenzije od gline ili nekih drugih
organskih materija
Rastvorene soli i gasovi
Raznorazni mikroorganizmi i bakterije
Tvrdoća vode
⇒
ukupna količina svih rastvornih soli u vodi i imamo:
●
Prolazna ili karbonatna
(hidroksida, karbonata, bikarbonata i zemljoalkalnih minerala)
●
Stalna ili permanentna
(sulfata, sulfida, hlorida, nitrata, nitrita, fosfata, silikata alkalnih
i zemljoalkalnih minerala kao što su: natrijum, kalijum, litijum,
kalcijum, magnezijum)
●
Ukupna tvrdoća
(zbir prolazne i stalne tvrdoće)
Tvrdoća vode
⇒
njemački, francuski, engleski, američki stepen
10mg kalcijum sulfida u 1l vode
⇒
Prema ukupnoj tvrdoći razlikujemo:
●
0-4 dH vrlo meka voda
4-8 dH meka voda
8-12 dH srednje tvrda
12-18 dH prilično tvrda voda
18-30 dH tvrda voda
preko 30 dH vrlo tvrda voda
⇒
●
●
●
●
●
Voda za spravljanje maltera i betona
●
●
●
●
●
pH u granicama 4,5 do 9,5
sadržaj sulfata
<2700 mg/l
sadržaj Cl
<300 mg/l
sadržaj KMnO4 <200 mg/l
suhi ostatak
<5000 mg/l
Agresivno djelovanje vode
●
●
●
●
●
Agresivnost izlučivanja ili ispiranja kreča iz betona
Kiselinska agresivnost koja se određuje prema
vrijednosti pH
Ugljena kisela agresivnost koja potiče od agresivnog
CO2 u vodi
Sulfatna agresivnost koja potiče od sulfatnog jona u
vodi
Magnezijska agresivnost koja potiče od
magnezijumovog jona
HVALA NA PAŽNJI
Malteri
Predavanje, 24.04.2013.
SADRŽAJ
z
z
z
z
z
z
z
Vrste maltera
Primjena maltera
Materijali za izradu maltera
Osobine malterskih smjesa i očvrslog maltera
Određivanje sastava maltera
Podjela maltera prema vrsti veziva
Podjela maltera prema namjeni
Vrste maltera
z
z
Laki (do1500kg/m3)
Obični (od 1800kg/m3 do 2200kg/m3)
Primjena maltera
z
z
z
z
z
za zidanje
za malterisanje zidova
kao spojno sredstvo
materijali za podloge i košuljice
u injekcionim smjesama, spojnicama
Materijali za izradu maltera
z
Veziva:
⇒
cement, kreč (najčešće hidratisani), gips
sa jednim vezivom: cementni, krečni, gipsni
sa dva veziva (složeni malteri): krečno-cementni (produžni), krečno-gipsni
z
Agregati (do 4mm) :
⇒
⇒
⇒
prirodni i drobljeni pijesak, pucolanska zemlja, leteći pepeo, ekspandirana
glina, razne vrste zgura, strugotina od drveta, sitnež od pluta i dr.
⇒
Ograničenja u pogledu:
granulometrijskog sastava
sadržaja glinovitih i vrlo sitnih čestica
sadržaja organskih materija (kolorimetrijskim metodama)
ostali štetni sastojci: - sumpora
max.1,0%
a)
b)
c)
d)
- hlorida
- nitrati, nitriti
max.0,1%
max.0,0%
Materijali za izradu maltera
z
Agregati:
z
Voda:
⇒
⇒
a)
b)
vodonični pokazatelj ph 4,5
voda za spravljanje maltera se ispituje:
kvalitativnom i kvantitativnom hemijskom analizom
komparativnim ispitivanjem uzoraka ispitivane vode i pijaće vode
Materijali za izradu maltera
z
⇒
a)
b)
c)
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Dodaci (Aditivi):
Razlozi upotrebe dodataka:
malteri se nanose u tankim slojevima,
bez primjene mehaničkog postupka kompaktiranja
na porozne podloge
plastifikatori: plastičnost (kreč, zgura, elektrofilterski pepeo, kameno
brašno)
akceleratori: ubrzavaju proces vezivanja
retarderi: usporavaju proces vezivanja
antifrizi: snižavaju temperaturu smzavanja malterske smjese
boja
Osobine malterskih smjesa i očvrslog maltera
z
Konzistencija (plastičnost) maltera:
⇒
Stepen povezanosti komponenata malterske smjese
⇒
Zavisi od niza faktora:
a)
e)
vrste, količine i granulometrijskog sastava
vrste i količine veziva
količine vode
prisustva aditiva
postupka spravljanja
f)
od vodovezivnog faktora
⇒
Definiše se na dva načina:
1)
na bazi mjerenja dubine prodiranja standardnog metalnog konusa
na bazi mjerenja veličine rasprostiranja nakon potresanja uzorka
na potresnom stolu
b)
c)
d)
2)
Osobine malterskih smjesa i očvrslog maltera
z
Konzistencija (plastičnost) maltera:
⇒
Tipovi konzistencije kod maltera za zidanje:
•
•
tečna d>200 mm
plastično-tečna d=140-200mm
plastična d<140 mm
⇒
Tipovi konzistencije kod maltera za malterisanje:
•
Potresni sto
Osobine malterskih smjesa i očvrslog maltera
Ispitivanje konzistencije maltera
Osobine malterskih smjesa i očvrslog maltera
z
⇒
⇒
⇒
a)
b)
c)
⇒
Homogenost:
jednakost konzistencije i boje po cijeloj masi malterske smjese
čelični kalup cilindričnog oblika sa dva prstena i suda sa dnom
ispitivanje konzistencije na 4 uzorka:
dva uzorka iz gornjeg prstena i
dva uzorka iz suda sa dnom
veća vrijednost podjeljenja sa manjom ≤1,2
značajna je naročito kod maltera za malterisanje
Osobine malterskih smjesa i očvrslog maltera
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Čvrstoća maltera
3 uzorka dimenzija 40x40x160cm (na savijanje i pritisak)
24h nakon spravljanja čuvaju se u kalupu (još 24h)
krečni malter: nakon vađenja iz kalupa stavljaju se u prostoriju
(20°C i 65%) do ispitivanja
produžni malter: nakon vađenja iz kalupa stavljaju se u prostoriju
(20°C i 95-100%) do ispitivanja
cementni malter: nakon vađenja iz kalupa stavljaju se u vodu
(20°C) do ispitivanja, pri čemu se voda mjenja svakih 14 dana
Osobine malterskih smjesa i očvrslog maltera
z
Čvrstoća maltera
⇒
zavisi od niza faktora:
a)
vrste, količine i granulometrijskog sastava
vrste i količine veziva
količine vode
prisustva aditiva
postupka spravljanja i ugrađivanja
karakteristike podloge
uslova sredine
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Uzorci za ispitivanje čvrstoće maltera
Osobine malterskih smjesa i očvrslog maltera
z
Sposobnost zadržavanja vode:
⇒
malterske smjese treba da budu takvog sastava da:
1)
obezbjeđuju popunjavanje svih oblika neravnomjernosti date
podloge - konzistencija
isključe mogućnost pojave raslojavanja (izdvajanja vode i
segregacije čestica veziva i agregata)
isključe mogućnost gubitka veće količine vode kapilarnim
upijanjem podloge
minimalno 75%
čvrstoća uzoraka pri pritisku u kalupima sa dnom od opeke u
odnosu na istu u kalupima sa metalnim dnom, ne smije da se
razlikuje više od 15%
2)
3)
⇒
⇒
Osobine malterskih smjesa i očvrslog maltera
z
⇒
⇒
a)
b)
⇒
Otpornost na mraz:
zavisi od ostvarene kompaktnosti očvrslog maltera, tj. od
njegove strukture, odnosno veziva i agregata, poroznosti itd.
6 uzoraka dimenzija 4x4x16 cm (izrađenih kao kod
ispitivanja čvrstoće):
3 uzorka nakon 28 dana se potapaju u vodu do zasićenja, a nakon
toga podvrgavaju smzavanju na -20°C i odmrzavanju u vodi sobne
temperature na svaka 4h
3 uzorka služe kao etaloni (čuvaju se kao kod ispitivanja čvrstoće)
nakon 25 ciklusa čvrstoća ne smije da se smanji više od
20%, a masa više od 2%
Osobine malterskih smjesa i očvrslog maltera
z
⇒
⇒
a)
b)
c)
Adhezija maltera za podloge:
zavisi od: vrste podloge, konzistencije maltera, ravnosti,
poroznosti i vlažnosti podloge, načina nanošenja maltera itd.
uzorci od kamena dimenzija 50x50x20 mm
uzorak se lomi preko kamena
uzorak se lomi preko maltera
uzorak se lomi po kontaktu između maltera i kamena
f at =
Pgr
Aat
Ostale važnije osobine maltera
z
⇒
⇒
⇒
z
Malterisanje spoljašnjih površina:
propustljivi za vazduh
vodonepropusni
optimalno doziranje komponenti i dodavanjem aditiva
(hidrofobi)
Malterisanje unutrašnjih površina:
⇒
pogodno za nanošenje boja i tapeta
upotreba sitnijeg agregata i veće količine veziva (glet-mase)
z
Malterisanje površina ispod zemlje:
⇒
⇒
⇒
⇒
manje propustljivi za vodu
dobra podloga za nanošenje raznih hidroizolacija
upotreba većih količina cementa i dodavanjem aditiva
(zaptivača, hidrofoba)
Određivanje sastava maltera
z
z
z
I etapa: projektovanje mješavine
II etapa: eksperimentalna provjera osobine uz
eventualnu korekturu sastava
III etapa: konačno utvrđivanje sastava
Zapreminski odnos pojedinih komponenti:
• Vw1 – zapremina prvog veziva
• Vw2 – zapremina drugog veziva
• Va – zapremina agregata
• Vv – zapremina vode
Vw1:Vw2:Va=1:nw:na ⇒ vw2=nwVw1 va=naVw1
Određivanje sastava maltera
⇒Količina
vode zavisi od granulometrijskog sastava agregata
⇒Potrebna masa vode prema Fere-u za cementne maltere:
mv=0,235mc+0,23ma1+0,09ma2+0,03ma3
mc – masa cementa
• ma1 – masa pijeska krupnoće 0/0,5 mm
• ma2 – masa pijeska krupnoće 0,5/2 mm
• ma3 – masa pijeska krupnoće 2/5 mm
•
Određivanje sastava maltera
Koeficijent kompaktnosti kod običnih maltera:
K=
apsolutna zapre min a veziva i vode
zapre min a šupljina u agregatu
k=1 gust malter
• k<1 postan malter
• k>1 masan malter
•
Podjela maltera prema vrsti veziva
z
Krečni malter
⇒
za zidanje i malterisanje zidova od opeke, kamena, raznih
blokova i dr.
kreč:pijesak=1:1 do 1:4
z
Cementni malter
⇒
⇒
za zidanje i malterisanje zidova svih vrsta, za izradu košuljica
i podloga, za injektiranje i dr.
cement:pijesak=1:1 do 1:4
z
Gipsani malter
⇒
za unutrašnja malterisanja
z
Krečno-cementni (produžni) malter
⇒
cement:kreč:pijesak=1:1:5; 1:2:5; 1:1:6; 1:2:6
z
Gipsano-krečni malter
⇒
gips:kreč:pijesak=1:3:9; 1:2:6; 1:1:5; 1:1,5:3
⇒
Podjela maltera prema namjeni
z
Malteri za zidanje
⇒
krečni, cementni, produžni
z
Malteri za malterisanje
⇒
sve vrste maltera, u dva ili tri sloja
z
Dekorativni malteri
⇒
obični, bijeli i obojeni cementi, kreč i gips
z
Injekcioni malteri
⇒
sastav injekcionih maltera zavisi od: predmeta injektiranja,
geometrijskih karakteristika prostora koji se injektira, načina
injektiranja i dr.
z
Hidroizolacioni malteri
⇒
sulfatnootporni cementi ili specijalni cementi
z
Malteri za toplotnu i zvučnu izolaciju
⇒
zapreminska masa od 600 do 1200 kg/m3
z
Malteri za zaštitu od zračenja
⇒
zapreminska masa preko 2200 kg/m3
HVALA NA PAŽNJI
Beton
Predavanje, 16-22.05.2013.
SADRŽAJ
z
z
z
z
z
z
z
Vrste betona
Komponenete betona
Osobine svježeg betona
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
Reološke osobine očvrslog betona
Proizvodnja betona
Posebne vrste običnog betona
Vrste betona
z
z
z
Laki (γ=1900kg/m3)
Obični (γ=1900kg/m3 - 2500kg/m3)
Teški (γ=2500kg/m3)
Komponente betona
z
z
z
z
Agregat (70-80% u ukupnoj masi betona)
Cement (10-20% u ukupnoj masi betona)
Voda
Aditivi
Materijali za izradu betona
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
b)
a)
Agregati (70-80%):
prirodni šljunak i pijesak, drobljen kamen, razne vrste zgura, pucolana,
ekspandirana glina i sl.
Riječni agregat: jeftiniji, povoljnjiji u pogledu ugradljivosti i obradljivosti
Drobljen agregat: homogeniji u petrografskom pogledu, povećane
mehaničke karakteristike
Komponente štetne sa aspekta fizičko-mehaničkih svojstava betona:
izmjenjena (slaba) zrna, glinoviti pješčari, lapori i laporoviti karbonati,
argilošisti, mikašisti, filiti, škriljci, gips, glina i glinci, serpentin, liskun, ugalj
i dr.
Izbor granulometrijskog sastava najznačajnije pitanje tehnologije
betona:
postići povoljnu ugradljivost i obradljivost svježe betonske mješavine
postizanje odgovarajućih fizičko-mehaničkih osobina očvrslog betona
Materijali za izradu betona
z
Agregati (70-80%):
⇒
0/4, 4/8, 8/16 i 16/31,5mm
⇒
a)
b)
⇒
a)
b)
Osnovna podjela:
sitan agregat zrna prolaze kroz sita otvora od 4mm
⇒
prašinaste i glinovite čestice
⇒
veća količina može da smanji čvrstoću i otpornost na dejstvo mraza,
poveća upijanje vode, skupljanje i tečenje
krupan ne prolaze kroz to sito
⇒
nominalno najkrupnije zrno agregata (D)
⇒
stvarno najkrupnije zrno agregata (maksimalno zrno) (Dmax)
Referentne granulometrijske krive za beton i AB:
po starim propisima: Fuler i EMPA
po novim propisima: DIN 1048
Referentne granulometrijske krive
●
Fuler:
⇒
ukoliko se zahtjeva beton većih čvrstoća, imamo oblik zrna koji nije
povoljan, ako ne postoji primjena efikasnih sredstava za ugrađivanje
(koristimo sitniji agregat - bliže krivoj Fuler)
●
EMPA:
⇒
ukoliko se zahtjeva beton većih čvrstoća, imamo agregat sa zaobljenim
zrnima, imamo efikasna sredstva za ugrađivanje (koristimo krupniji
agregat - bliže krivoj EMPA)
Referentne granulometrijske krive
●
Kontinualna granulometrijska kompozicija:
⇒
područje (3), povoljna granulometrijska kompozicija
⇒
područje (4), prihvatljiva granulometrijska kompozicija
⇒
područje (5), zahtjeva povećanu količinu vode
⇒
područje (1) i (2), nedovoljno ugradljivi
●
Diskontinualna granulometrijska kompozicija(U)
Referentne granulometrijske krive
●
Diskontinualna granulometrijska kompozicija:
⇒
Prednosti:
⇒
⇒
⇒
izvanredno velika kompaktnost betona
visoke fizičko-mehaničke osobine
Mane:
⇒
⇒
ekstrakcija i korištenje samo pojedinih kategorija zrna iz prirodne mješavine
agregata
vrlo teško ugradljivi, potrebene povećane količine vode, što uzrokuje
segregaciju
Komponente betona
z
Agregat (70-80%):
⇒
Oblik i veličina zrna agregata:
⇒
⇒
zapreminski koeficijent po Foriju:
⇒
kf>0,15 za drobljen agregat
⇒
kf>0,18 za prirodni agregat
kF =
Vs
Vk
nominalno najkrupnije zrno u AB konstrukciji:
D ≤ a min / 3
D ≤ 1,25 ⋅ emin
Komponente betona
z
Agregat (70-80%):
⇒
Efekat rešetke i efekat zida:
⇒
⇒
Er =
Efekat rešetke:
⇒
Er<1,4 za prirodni agregat
⇒
Er<1,2 za drobljen agregat
⇒
Er≤ 2
ρ=
Dmax
ρ
površina
a ⋅b
=
obim
2( a + b )
b→∞
Efekat zida
Ez =
R=
maksima ln o zrno agregata Dmax
=
srednji radijus oplate
R
V zapre min a koja se ispunjava betonom
=
S
ukupna površina zidova i armature
0,8< Ez <1,0
Ez ≈ 0,9
ρ = 0,5e
Komponente betona
z
Cement (10-20%) :
(3)
čvrstoća cementa
toplotna hidratacija
hemijska otpornost
⇒
Vrste cementa:
(1)
(2)
a)
b)
c)
Najveći broj objekata
⇒
portlant cementi sa dodacima (pucolana, zgure i pucolana)
Objekti velikih masa (brane, masivni zidovi i sl.)
⇒
cementi niske toplotne hidratacije
Objekti izloženi djelovanju agresivnih tečnosti ili gasova
⇒
cementi otporni na hemijske agense
⇒
Količine cementa:
a)
minimalno 250kg/m3 za AB konstrukcije
minimalno 300kg/m3 za AB konstrukcije izložene atmosferskim uticajima
minimalno 350kg/m3 za AB konstrukcije izložene djelovanju agresivne
sredine
b)
c)
Cement
⇒
⇒
Na izbor količine cementa utiču: zahtjevane fizičko-mehaničke
karakteristike betona, uslovi eksploatacije konstrukcije, veličina najkrupnijeg
zrna agregata, granulometrijski sastav agregata, sredstava za transport i
ugrađivanje betona, temperatura sredine pri ugrađivanju i pri njezi betona i
dr.
Količina cementa funkcija granulometrijskog sastava
agregata
⇒
za betone koji neće biti izloženi hemijskim agensima
min M c =
⇒
550
5
D
za betone koji će biti izloženi hemijskoj agresiji
min M c =
700
5
D
Komponente betona
z Voda (0,45-0,65):
⇒ Voda je podesna za spravljanje betona ako je:
•
vodonikov pokazatelj (pH) u granicama 4,5-9,5pH
•
sadržaj sulfatnih jona < 2700 mg/l vode
•
količina hloridnih jona do 300 mg/l
•
indeks organskih sastojaka do 200 mg/l
•
ukupna količina rastvorenih soli nije veća od 5000 mg/l
Komponente betona
z
Dodaci (Aditivi)
•
Plastifikatori:
⇒
poboljšavaju ugradljivost i obradljivost
smanjuju količinu vode od 10% do 15%
fino dispergovani materijali: bentonit, elektrofilterski pepeo, pucolani
i dr.
doziraju se u količini od 0,2 do 3% u odnosu na masu cementa
•
Superplastifikatori:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
smanjuju količinu vode preko 30%
vodeni rastvori sulfonovanog melamin formaldehida,sulfonovanog
naftalin formaldehida ili modifikovanog lignosulfonata
specifične mase od 1100-1200kg/m3
Komponente betona
z
Dodaci (Aditivi)
•
Aeranti (uvlačivači vazduha):
⇒
povećava se otpornost na dejstvo mraza
formiraju mjehuriće vazduha od 0,01 do 0,3mm, koje smanjuju
kapilarno upijanje vode, dobija se prostor za širenje leda
doziraju se u količini od 0,5-1%u odnosu na masu cementa
koriste se kod betonskih kolovoza, aerodromskih pista, kanala i sl.
kombinovano dejstvo mraza i soli:
⇒
⇒
⇒
⇒
Komponente betona
z
Dodaci (Aditivi)
•
Akceleratori (ubrzivači):
⇒
⇒
•
⇒
⇒
⇒
betoniranje po hladnom vremenu, brzi prirast čvrstoće, hitne
intervencije i sl.
alkalni silikati i aluminati (od 0,1%), kalcijum hlorid CaCl2(od 0,2 do
2%), natrijum hlorid, natrijum sulfat, natrijum nitrat (od 2-5%)
Retarderi (usporivači):
betoniranje na visokim temperaturama, transportovanje na veće
udaljenosti, betoniranje bez prekida i sl.
sadra CaSO4⋅H2O, dekstrin, razne vrste šećera(glukoza, saharoza),
glicerin, oksidi cinka i olova
dodaju se u količini od 0,1%
Komponente betona
z
Dodaci (Aditivi)
•
Antifrizi:
⇒
⇒
⇒
⇒
snižavaju tačku smrzavanja vode
betoniranje na niskim temperaturama (<0ºC)
kalcijum hlorid, natrijum nitrat, natrijum hlorid (kuhinjska so) i dr.
kod nearmiranih konstrukcija dodaju se i do 10%, a kod armiranih je
strogo ograničeno
•
Zaptivači:
⇒
⇒
⇒
zaptivaju kapilarne pore u cementnom kamenu
povećaju stepen vodonepropustljivosti očvrslog betona
masne kiseline (kaprinska, sterainska, oleinska)
Osobine svježeg betona
z
Homogenost mješavine
⇒
⇒
isti sastav u cijeloj mješavini (jednakost konzistencije)
razlike najviše do 5%
z
Segregacija betona:
⇒
izdvajanje krupnijih zrna agregata (transport, ugrađivanje, vibriranje)
izdvajanje vode (nakon ugrađivanja)
manjak nekih frakcija u agregatu, manja količina cementa od
potrebne, korištenje veće količine vode
⇒
⇒
z
Konzistencija, ugradljivost i obradljivost betona:
⇒
kruta
slabo plastična
plastična
tečna
⇒
⇒
⇒
z
z
z
z
Zapreminska masa
Mehanička otpornost
Procenat uvučenog vazduha
Vertikalni i horizontalni pritisak na oplatu
Konzistencija
•
Metoda slijeganja
⇒
3 sloja po 25 udaraca (metalne letvice)
ocjena konzistencije Δh
plastičnije betonske smjese
•
Metoda rasprostiranja
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
2 sloja (drvene letvice 4x4cm)
ocjena konzistencije r1 i r2 (3 ispitivanja)
plastične i tečne betonske smjese
Abramsov konus
Konzistencija
•
⇒
⇒
⇒
VEBE metoda
Abramsov konus, 3 sloja po 25 udaraca
ocjena konzistencije Vebe stepeni (N)
kruće betonske smjese
V0
V1
t
- zapremina betona prije vibriranja (V0=5.5 dm3)
- zapremina betona poslije vibriranja
- vrijeme vibriranja u sekundama
Konzistencija
•
⇒
⇒
⇒
Metoda slijeganja vibriranjem (metoda zbijanja)
visina pada pri sipanju mistrijom 10cm
ocjena konzistencije z
vibrirane betonske smjese
Konzistencija
Mjere slijeganja svježeg betona u zavisnosti od količine vode i
krupnoće agregata
Osobine svježeg betona
z
⇒
⇒
⇒
Zapreminska masa betona
kalupi za ispitivanje mehaničkih karakteristika očvrslog betona (kocke 20cm)
ugradnja indentična ulovima ugradnje u datu konstrukciju
kod pervibratora se koristi kalup sa nastavkom, sloj pjeska 10-15cm
mb,sv
Vb,sv
- masa svježeg betona u kalupu
- zapremina kalupa
Osobine svježeg betona
z
⇒
⇒
Mehanička otpornost svježeg betona
betonske konstrukcije opterećene u kratkom roku nakon ugrađivanja
zavisi od vodocementnog faktora (mv/mc)
⇒
agregat sa granulometrijskim sastavom koji obezbjeđuje dobru
“upakovanost” zrna i snažno zbijanje tokom ugrađivanja
⇒
čvrstoća pri pritisku od 0,1- 0,3MPa i čvrstoća pri zatezanju oko 100 puta
manja
Osobine svježeg betona
z
⇒
⇒
⇒
Procenat uvučenog vazduha u svježi beton
Bojl-Mariotov zakon (tzv. metod pritiska)
smanjenje zapremine uzorka betona izloženog pritisku iznad atmosferskog
snižavanje nivo vode u cijevi odgovara smanjenju zapremine vazduha u
betonu (izraženo u procentima)
Osobine svježeg betona
z
Vertikalni i horizontalni pritisak svježeg betona na
oplatu
gb,sv - zapreminska masa svježeg betona (t/m3)
h
- visina betona u m
⇒ zona visine h1 (beton svjež i osjećaju se
uticaji sredstava za ugradnju)
⇒ zona visine h2 (beton svjež, na početku
vezivanja i ne osjećaju se uticaji sredstava za
ugradnju)
⇒ zona visine h3 (otpočeo proces vezivanja i
očvršćavanja betona)
ρ ≅ 17,5°
ρ →0
y = h1 = 1,0m
y = h1 = 1,0m
p h M ≅ 13kN / m 2
p hV ≅ 24kN / m 2
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
Osnovni zakoni čvrstoće betona
⇒
područje “a” nedovoljno kompaktiran beton (kruta konzistencija)
⇒
područje “b” najbolje kompaktiranje (plastična konzistencija)
područje “c” čvrstoća opada (tečna konzistencija)
područje “d” segregacija betona
⇒
⇒
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
Čvrstoća betona pri pritisku
⇒
cilindar, prizma, odnosi dimenzija (h/a=3)
kocka 20x20x20cm
brzina nanošenja opterećenja (0,2-0,8MPa/s)
postupak ugrađivanja betona
režim njege uzorka
nominalno najkrupnije zrno agregata
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Koeficijenti konverzije
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
Čvrstoća betona pri pritisku ⇒ Marka betona
⇒
normirana (uslovna) čvrstoća, 20x20x20cm, 28 dana
⇒
20±4h u kalupima, temperature 20°C
do ispitivanja u vodi ili u prostoriji sa 95% vlažnosti i 20°C temperaturom
prirast napona od 0,2-0,8MPa/s
MB10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60
Tri kriterijuma:
m 3 ≥ MB + k1
⇒ Kriterijum 1 (3,6,9,12 ili 15 uzoraka)
x1 ≥ MB − k 2
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
no
Kriterijum 2 (10≤n≤30)
poznata vrijednost standardne devijacije
S no =
∑ (m
i =1
Kriterijum 3 (15≤n≤30)
⇒
procjenjena vrijednost standardne devijacije
− xi ) 2
no
x1 ≥ MB − 4( MPa )
no
n
Sn =
∑ (m
m no ≥ MB + 1,25S no
n
− xi ) 2
i =1
n −1
m n ≥ MB + 1,3S n
x1 ≥ MB − 4( MPa )
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
Čvrstoća betona pri pritisku
Ispitivanje cilindra
Ispitivanje kocke
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
Čvrstoća betona pri pritisku
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
Čvrstoća betona pri zatezanju:
⇒
zavisi od niza faktora: vrste agregata, sadržaja cementa, vodocementnog
faktora, postupka spravljanja, ugrađivanja i njege
direktno aksijalno zatezanje
⇒
κ = 0,12 za f p = 20MPa
κ = 0,10 za f p = 30MPa
κ = f p / fz
κ = 0,07 za f p = 50MPa
⇒
cjepanjem po izvodnici cilindra
⇒
savijanjem
f zs =
6 M gr
b⋅h
2
f z / f zs ≅ 0,60
f zs / f z = 1 − 1,25
f zc =
2 Pgr
πdl
f z / f zc = 0,85
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
Čvrstoća betona pri čistom smicanju:
⇒
zavisi od: otpornosti na smicanje krupnog agregata, čvrstoća spoja
(adhezije između agregata i cementnog kamena)
pretpostavka je da su naponi smicanja pri lomu ravnomjerno raspoređeni
po površini presjeka po kojoj se vrši smicanje
⇒
fτs =
Pgr
f τs = (0,07 − 0,08) f p ⋅ f z
2 Fτ
f τs ≅ 2 f z
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Vodonepropustljivost betona (VDP)
zavisi od: vodocementnog faktora, stepena hidratacije cementa, od
poroznosti cementnog kamena, strukture pora (otvorene i zatvorene
pore), svojstva cementa i agregata, načina ugrađivanja, njege
mikrokapilari do 10-7mm, makrokapilari preko 10-7mm
150/150mm (ili na 200x200x150mm)
donja površina prečnika 100mm ohrapavi se i izlaže pritisku
uzorci stari 28 dana, 7 dana prije početka ispitivanja u prostoriju sa 65%
vlažnosti i temperaturom od 20°C
marka vodonepropusnosti: V-2(3 uzorka),V-4, V-6, V-8 i V-12 (6 uzoraka)
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
⇒
Otpornost prema dejstvu mraza
zavisi od: kompaktnosti betona (kapilarne pore preko10-7mm)
dvije metode
⇒
destruktivna (ispitivanje čvrstoće pri pritisku, min 75%)
⇒
nedestruktivna
marke otpornosti na mraz: M-50,M-100,M-150,M-200,M-250,M-300
•
Destruktivna ispitivanja:
⇒
⇒
15 uzoraka kocke od 15cm ili 20cm, ili kernovi (9 etalona, 6 za ispitivanje)
za M-50, 6 uzoraka (3 etalona, 3 za ispitivanje)
smrzavanje -20°C (4h) – odmrzavanje 20±3°C (4h)
•
Nedestruktivna ispitivanja:
⇒
3 uzorka prizme 10x10x40cm
⇒
⇒
(ispitivanje dinamičkog modula elastičnosti, min 75%)
istovremeno dijelovanje mraza i soli (NaCl)
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
Otpornost na habanje
⇒
⇒
zavisi od čvrstoće i tvrdoće površinskog sloja
cementi visokih klasa
niski vodocementni faktori
drobljeni agregat (krupne frakcije, min sitnih frakcija)
z
Otpornost na hemijske agense
⇒
⇒
zavisi od hemijske otpornosti cementa i kompaktnost betona
niski vodocemnetni faktori
efikasno ugrađivanje (kompaktiranje)
njega betona
z
Deformacije pod uticajem kratkotrajnih opterećenja
⇒
radni dijagram
modul elastičnosti
Poasonov koeficijent
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona
z
Deformacije pod uticajem kratkotrajnih opterećenja
⇒
radni dijagram (σ-ε)
⇒
⇒
“1”(betoni većih čvrstoća), “2” (betoni manjih čvrstoća)
režim diktiranog povećanja napona 0,6±0,4MP/s
tangnetni modul elastičnosti tgαtg
σ = E ⋅ ε = tgα ⋅ ε
sekantni modul elastičnosti tg α
⇒
modul elastičnosti
⇒
odnos poprečnih i podužnih dimenzija uzorka >2
(0,3-0,5) fp u područje radnih napona
⇒
⇒
⇒
E=
Δσ
Δε
E = 9,25 ⋅ 3 f k + 10
⇒
Poasonov koeficijent (μ)
⇒
odnos poprečnih i podužnih dilatacija uzorka
μ=0,15-0,25 (u području radnih napona)
μ=0,4-0,5 neposredno pred lom (pop.deformacije 0,8-1,0mm/m1)
⇒
⇒
Reološke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
a)
b)
c)
⇒
⇒
⇒
Skupljanje betona
zavisi od: vrste i količine cementa, granulometrijskog sastava agregata,
količine vode, finoće mliva, temperature i vlažnosti sredine, načina
ugrađivanja i njege, starosti, dimenzija uzorka i dr.
Tri komponente skupljanja su:
skupljanje usljed kontrakcije produkata hidratacije (hidrataciono
skupljanje)
skupljanje usljed isparavanja vode (plastično skupljanje)
skupljanje nakon završetka procesa vezivanja (hidraulično skupljanje)
komparateri, deformetri, ekstenzometri
kriva “1” kondicionirani termohigrometrijski uslovi
kriva “2” spoljašnja sredina
Reološke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Skupljanje betona
komparateri, deformetri, ekstenzometri
2≤h/a≤4, a≥4D (3 uzorka)
24h na temperaturi 20°C, relativnoj vlažnosti 90% (vade se iz kalupa)
48h u pijaćoj vodi (20°C)
nakon 72h vade se iz vode i izlažu termohigrometrijskim uslovima (20°C,
relativne vlažnosti 40, 70 ili 90%)
nulto očitavanje 72h
mjerenja nakon 4, 7, narednih 7 dana, ne manje od 3 mjeseca
2 Ab
dm =
Ob
Reološke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
Tečenje betona
(0,3-0,5)fp linerarno tečenje
9 uzorka:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
3 uzorka za mjerenje skupljanja (“a”)
3 uzorka za određivanje fp (“b”)
3 uzorka za mjerenje ukupnih deformacija pod konstantnim naponom σk (“c”)
nulto očitavanje 72h (“a” i “c”)
u vremenu tk (“b”), konstantan napon σk≤fp/3
mjerenja nakon 4, 7, narednih 7 dana, ne manje od 3 mjeseca
Proizvodnja betona
z
⇒
Prema PBAB dvije kategorije betona:
BI: bez predhodnih ispitivanja betona (MB10,15,20,25)
⇒
propisane min količine cementa
⇒ cement klase 35, plastična konzistencija, max. 16/31,5mm
- MB10 220kg/m3
- MB15 260kg/m3
- MB20 300kg/m3
- MB25 350kg/m3
⇒ cement klase 45 smanjiti za 10%
⇒ cement klase 25 povećati za 10%
⇒ povećati za:
- 10%, pri najvećoj frakciji 8/16mm
- 20%, pri najvećoj frakciji 4/8mm
- 10%, ako se umjesto plastične traži tečna konzistencija
Proizvodnja betona
z
⇒
Prema PBAB dvije kategorije betona:
BII:predhodna ispitivanja betona (sa markama 30 i više)
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
z
srednja čvrstoća pri pritisku betonskih kocki (20cm, 28dana)
vodonepropustljivost
habanje
otpornost na mraz
otpornost na mraz i dejstvo soli
otpornost na hemijske agense (koroziju)
fk,28 ≥ MBproj+8MPa
V ≥ Vproj+2bara
H ≤ Hproj
M ≥ Mproj+50ciklusa
MS ≥ MSproj+5ciklusa
OK ≥ OKproj
Postupci sastavljanja mješavine:
⇒ Projektovanje
⇒ Eksperimentalna provjera uz eventualne korekture sastava
⇒
⇒
svježa betonska smjesa (konzistencija)
očvrsli beton (fizičko-mehaničke osobine)
⇒ Konačno utvrđivanje sastava
Proizvodnja betona
z
Određivanje količine vode
⇒
zapreminska masa veća, najmanja količina vode
mv =
k0
5
D
Vrijednosti k0 po Fereu
Proizvodnja betona
z
⇒
⇒
Određivanje količine cementa
poznate veličine: specifična masa cementa i vode, klasa cementa,
čvrstoća betona fk,28
iz dijagrama ili nekog obrasca mv/mc, poznato mv
f k ,28 =
k
(1 + ω ⋅
γ sc 2
)
γ sv
klasa 25 k = 180 MPa
klasa 35 k = 250 MPa
klasa 45 k = 320 MPa
klasa 55 k = 390 MPa
ω = mv / mc
Proizvodnja betona
z
Određivanje količine agregata
mc
γ sc
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
z
+
ma
γ sa
+
mv
γ sv
+ vp =1
mc - masa cementa [kg]
ma - masa agregata [kg]
mv - masa vode [kg]
γsc - specifična masa cementa [kg/m3]
γsa - specifična masa agregata[kg/m3]
γsv - specifična masa vode [kg/m3]
vp - volumen pora zarobljenog zraka [1-3%]
Projektovana zapreminska masa svježe ugrađenog betona
γ b , sv = mc + mv + ma
Proizvodnja betona
z
Ostali uslovi za mješavine svježeg betona:
⇒
Za BKII, količina cementa i zrna agregata manjih od 0,25mm
⇒
kod agresivne sredine količina cementa ne manja od 350 kg/m3,
v/c najveći 0,5
beton izložen djelovanju soli i mraza treba biti aeiran
ukupna količina hloridnih jona u odnosu na količinu cementa ne
veća od 0,4%
⇒
⇒
Posebne vrste običnog betona
z
Pumpani beton:
⇒
odgovarajuću obradljivost (Abramsov konus 6-10cm, plastična konzistencija)
dovoljnu količinu maltera
Dmax≤1/3 promjera cjevovoda
z
Prepakt beton:
⇒
⇒
⇒
ugradnja agregata, pa zatim cementnog maltera
visok v/c, visoka vodonepropusnost, homogena građa
mala potrošnja cementa (oko 150kg/m3), mala čvrstoća
Primjena: zapunjavanje betonom teško dostupnih mjesta
z
Vakumirani beton:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
izvaja se 20% slobodne vode
smanuje se v/c, povećava gustoća
vakumiranje posebnim filterskim folijama
skidanje oplate nakon 1/2h
Primjena: površine izložene habanju teškim saobraćajem ili abraziji riječnih
nanosa
Posebne vrste običnog betona
z
Mlazni beton:
⇒
špricanje suhe ili vlažne smjese pod pritiskom od 7bara
visoka čvrstoća i vodonepropusnost
suhi postupak: dodavanje vode u zoni mlaznice, kvalitetniji beton,
⇒
⇒
⇒
⇒
mana: neugodna prašina i velika količina otpadnog materijala (do 30%)
mokri postupak: dodavanje vode pri pripremi smjese,
⇒
mana: složena oprema, slabije razvijene tehnologija
⇒
Primjena: izvođenje i zaštita pokosa usjeka i iskopa tunela, sanacija
betonskih objekata
z
Valjani beton:
⇒
koristi se oprema za ugradnju zemljenih materijala (vibrovaljci)
voda se dodaje do optimalne vlažnosti, potrebne za zbijanje vibrovaljcima
Primjena: izgradnja saobraćajnica i masivnih hidrotehničkih objekata, kao
zamjena za slabo nosive dijelove temeljnog tla
⇒
⇒
Posebne vrste običnog betona
z
Beton prefabriciranih elemenata:
⇒
običan beton
Primjena: proizvodnja betonskih, armirano-betonskih i prenapregnutih
elemenata, kao što su, šuplji blokovi za zidanje od običnog i laganog
betona, betonske cijevi, ivičnjaci, elementi za popločavanje, elementi
polumontažnih stropnih konstrukcija, prenapregnute gredice, betonski
crijepovi, montažni zidni i stropni armirano-betonski elementi i stubišta,
nosači industrijskih hala i dr.
⇒
Posebne vrste običnog betona
z
Beton prefabriciranih elemenata
Posebne vrste običnog betona
z
Beton prednapregnutih elemenata i konstrukcija
⇒
običan beton
z
Beton armiran vlaknima (mikroarmirani beton)
⇒
običan beton sa dodatkom čeličnih, i dr.
visoka čvrstoća pri zatezanju zatezanju, pri savijanju, povećana otpornost
na udar, na zamor, smanjenje skupljanja
⇒
Oblici čeličnih vlakana
Mikroarmirani beton
⇒
Beton bez vlakana
⇒
Beton sa vlakanima
HVALA NA PAŽNJI
Metali
Predavanje, 29.05.2013.
Tehnologija dobijanja metala
z
z
z
z
vađenje rude
obogaćivanje rude
topljenje poluproizvoda
rafinacija ili prerada poluproizvoda
Osnovna podjela metala
z
z
Crni (gvožđe i njihove legure)
Obojeni (aluminijum, bakar, olovo, cink i dr.)
Povoljne osobine
z
z
z
z
visoke mehaničke karakteristike
mogućnost obrade deformacijom
mogućnost livenja
mogućnost zavarljivosti
Nedostaci
z
z
z
velike zapreminske mase
podložnost koroziji
velike deformacije pri visokim tempereturama
Čelik
Legira se sa:
z
z
z
z
z
z
z
z
Ugljenik (C)
Silicij (Si)
Mangan (Mn)
Hrom (Cr)
Bakar (Cu)
Nikl (Ni)
Molidben (Mo)
Volfram (W) itd.
Štetne primjese:
z
z
z
z
Fosfor (P)
Sumpor (S)
Azot (N)
Kiseonik (O)
Osnovne karakteristike čelika:
⇒
⇒
⇒
⇒
Osnovni legirajući element u čeliku je
ugljenik (maksimalno do 1.7%)
Ako se koristi za izradu nosivih konstrukcija
ili dijelova konstrukcija maksimalno 0.25%
ugljenika
Za armaturu maksimalno 0.6% ugljenika
Ukupna količina dodataka kod niskolegiranih
čelika do 5%, a kod visokolegiranih preko 5%
Gvožđe i legirajućih elemenati (Fe-C)
z
z
z
komponete se rastvaraju jedna u drugoj stvarajući
čvrste rastvore
komponente hemijski dijeluju jedne na druge
stvarajući odgovarajuća hemijska jedinjenja (Fe3Ckarbid gvožđa)
komponente se međusobno ne rastvaraju, već
očvršćavajući grade mehaničke smjese čvrstih
supstanci (izlučeni grafit)
Dobijanje čelika
Čelik se dobija kao rezultat dvoetapnog pročišćavanja gvozdene rude:
z
z
I etapa-dobivanje sirovog gvožđa (sa više od 2% ugljika)
II etapa-dobivanje čelika (sa manje od 2% ugljika)
Prikaz procesa dobijanja sirovog gvožđa u visokoj peći
Dobijanje čelika
Dobivanje sirovog gvožđa:
z
z
redukcija oksida gvožđa sadržanog u rudi (koks)
odstranjivanje štetnih primjesa sumpora, fosfora i dr.
(topitelji: kreč, pijesak i dr.)
Vrste sirovog gvožđa:
z
z
bijelo sirovo gvožđe (ugljenik hemijski vezan Fe3C)
→ dobijanje čelika
sivo sirovo gvožđe (ugljenik izlučen u obliku grafita)
→u livarstvu: vodovodne i kanalizacione cijevi, radijatori za
centralno grijanje
→liveno gvožđe: veliku čvrstoću na pritisak (do 1200MPa),
znatno manja čvrstoća na zatezanje i savijanje (100-600MPa),
mala žilavost
Dobijanje čelika
Prerada bijelog sirovog gvožđa:
z
Konvektorski postupak
-
Besemerov postupak (kisela obloga-šamot): koristi se za preradu
bijelog sirovog gvožđa sa visokim sadržajem silicija (do 2%) i
mangana (do 1.5%) i min. količinom sumpora i fosfora
Tomasov postupak (bazna obloga-roagnezit, dolomit): koristi se za
preradu bijelog sirovog gvožđa koje sadrži veliku količinu fosfora
(do 2%) i min. količine silicija (do 0.6%) i sumpora (do 0.07%)
Kiseonički proces (uduvavanje čistog kisika)
-
-
Dobijanje čelika
Prerada bijelog sirovog gvožđa:
z
Siemens-Martenov postupak:
-
-
Skreps proces: otpaci gvožđa i čelika 60-75%, BSG 25-40%
Rudni proces: BSG, otpaci gvožđa i čelika, manja količina gvozdene rude
Skreps-rudni proces: BSG, otpaci gvožđa i čelika→ iste količine
z
Elektro postupak
-
→ proizvode se čelici sa tačno definisanim hemijskim sastavom
i sa min. sadržajem sumpora, fosfora, kisika i dr.
Obrada čelika
z Mehanička
Čelik iz ingota se podvrgava valjanju, izvlačenju, kovanju,
presovanju i istiskivanju, pri čemu se mijenja:
– otpornost na kidanje
– granica elastičnosti
– relativno izduženje
– tvrdoća
– otpornost na udare
z
z
–
–
Termička
Hemijska
površinska tvrdoća
otpornost na habanje
Mehanička obrada čelika
•
Valjanje i izvlačenje
⇒
postupak u kojem se koriste jaki čelični valjci ili valjci od livenog
gvožđa
dobijaju se homogeniji presjeci, zbijeniji osnovni materijal i vlaknasta
struktura čelika, sa glatkim i tvrdim površinama
tehnologija prerade: “na toplo” ili “na hladno”
⇒
⇒
Valjanje pomoću glatkih valjaka
Kalibrirani valjci
Postupak izvlačenja
Mehanička obrada čelika
•
Kovanje i presovanje
⇒
veći komadi koji se teško valjaju
kovanjem odnosno presovanjem dolazi do zbijanja
materijala, pri čemu se smanuje visina, a povećava širina do
granične vrijednosti
u slučaju kovanja sila se nanosi trenutno, u obliku udara, dok
se u slučaju presovanja sila nanosi postupno od nule do
izvjesne konačne veličine
⇒
⇒
Postupci kovanja
Postupci presovanja
Mehanička obrada čelika
•
Istiskivanje (ekstrudiranje)
⇒
⇒
zagrijan metal se istiskuje kroz matrice u okviru kojih postoje
otvori određenih oblika
dobijaju se šipke različitih profila
teško se dobiju materijali za matrice
•
Lijevanje
⇒
postupak kojim se rastopljeni materijal sipa u kalupe
pogodnog oblika i dimenzija, a ne u kokile (kalupe od livenog
gvožđa)
ovim postupkom dobivaju se predmeti i konstrukcijski
elementi raznovrsnih i vrlo složenih oblika koji bi se teško
mogli dobiti na neki drugi način
dobro podnose dugotrajna i intezivna udarno-abrazivna
opterećenja
imaju malu žilavost, veću sklonost ka stvaranju termičkih
napona i pojave prslina, veću zapreminsku kontrakciju i
temperaturu topljenja
⇒
⇒
⇒
⇒
Termička obrada
•
Žarenje:
⇒
⇒
obrada kod koje se čelik zagrijava do određene temperature, izvjesno
vrijeme se zadržava na datom temperaturnom nivou, a zatim se sporo hladi
u peći
smanjuje se čvrstoća i tvrdoća, a povećava žilavost i plastičnost
•
Kaljenje:
⇒
⇒
obrada čelika kod koje se čelik zagrijava do određene temperature a zatim
se naglo hladi
najmanju čvrstoću i tvrdoću imaju čelici kaljeni zrakom ili uljem, a najveću u
tečnostima koje brzo poprimaju toplotu zagrijanog metala (npr. živa)
ne dobija se dovoljno žilav materijal
•
Otpuštanje:
⇒
redovan pratilac kaljenja, okaljeni materijal se zagrijava do temperature
između 150 i 650°C (temperatura otpuštanja), prema potrebnim mehaničkim
osobinama i strukturi, a zatim se hladi, najčešće na vazduhu
ne razlikuje se mnogo od kaljenja, zagrijava se materijal do temperature
otpuštanja, a potom se brže ili sporije hladi u vazduhu, vodi, ulju, pijesku i sl.
⇒
⇒
Hemijska obrada
z
Cementovanje:
⇒
⇒
termohemijska obrada metala kojom površinski slojevi elemenata dobijaju
veliku tvrdoću (povećava se sadržaj ugljika u maloj dubini materijala)
čelični predmet se stavlja u mješavinu drvenog uglja i barijumkarbonata i
zagrijava se do 850C (5-25h), stvara se cementit Fe3C do dubine 2mm, pri
čemu jezgro ostaje nepromjenjeno (u pogledu strukture i fizičko-mehaničkih
osobina)
z
Nitrovanje:
⇒
još jedan vid termohemijske obrade metala pri kojoj dobijamo veću
površinsku tvrdoću elemenata (povećava se sadržaj nitrata u maloj dubini
materijala)
čelični predmet izlažemo djelovanju amonijaka uz istovremeno zagrijavanje
do 550C (100h), pri čemu nastaju azidi gvožđa do dubine 0,8mm, pri čemu
jezgro ostaje nepromjenjeno (u pogledu strukture i fizičko-mehaničkih
osobina)
⇒
Građevinski čelici
z
Čelici za nosive konstrukcije
Građevinski čelici
z
Niskougljenični čelici za limove:
- tanki (do 3mm)
- srednji (do 4,75mm)
- debeli (preko 4,75mm)
z
Betonski čelik
Oznake i osobine čelika za armiranje
Građevinski čelici
z
Čelici za prednapregnuti beton
-
Čelična žica (prečnik do 14mm)
Čelična užad (u jezgru veći broj žica)
-
Fizičke osobine čelika
z
Specifična masa
⇒
⇒
specifična masa čistog gvožđa 7876 kg/m3
specifična masa čelika sa 1% ugljika 7820 kg/m3
bijelo sirovo gvožđe 7000 do 7800 kg/m3
sivo sirovo gvožđe 6700 do 8600 kg/m3
prosječna vrijednost u praksi 7850 kg/m3
z
Termičke osobine
⇒
koeficijent toplotne provodljivosti čistog gvožđa λ=73 W/m°C
koeficijent toplotne provodljivosti sa 1% ugljika na sobnoj temperaturi λ=51
W/m°C
u praksi se usvaja λ=58 W/m°C
koeficijent toplotne provodljivosti čistog gvožđa na temperaturi od 700°C
λ=38 W/m°C (skoro 2 puta manje nego na sobnoj temperaturi)
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
termički koeficijent linearnog širenja čistog gvožđa 1,2x10-5 1/ºC
termički koeficijent linearnog širenja čelika od 1,0 do 1,3x10-5 1/ºC
(zavisno od hemijskog sastava)
Mehaničke osobine čelika
z
Čvrstoća čelika na zatezanje
⇒
Mehaničke osobine materijala: granica elastičnosti, granica
razvlačenja (granica velikih deformacija) i čvrstoća pri zatezanju
Deformacione osobine materijala: modul elastičnosti, izduženje pri
lomu i kontrakcija
Uzorci za ispitivanje:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
propocionalne epruvete
neproporcionalne epruvete
oslabljene epruvete (tanki limovi, čelične cijevi)
tehničke epruvete (cijevi raznih prečnika, betonski čelik, žice i sl.)
Mehaničke osobine čelika
z
Čvrstoća čelika na zatezanje
⇒
sila zatezanja P brzinom od 10 MPa/s
dva tipična oblika σ-ε dijagrama:
⇒
⇒
⇒
⇒
granica elastičnosti σe (σ0,01) ili (σ0,005)
granica razvlačenja σv (σ0,2)
čvrstoća čelika fz (σm)
σm = fz =
Pgr
A0
Mehaničke osobine čelika
z
Čvrstoća čelika na zatezanje
⇒
⇒
Granica elastičnosti (tačka A)
Granica propocionalnosti (tačka B)
Granica razvlačenja (tačka C, tačka D)
Teorijska tačka loma (tačka E)
Stvarna tačka loma (fizički lom)(tačka F)
⇒
Modul elastičnost kod građevinskih čelika E=190000-210000MPa
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Izduženje:
⇒
⇒
⇒
⇒
čelici za prenapregnuti beton: 190000-200000MPa
ostale vrste (za nosive čelične konst., betonski čelik): 200000-210000MPa
ocjena žilavosti (duktilnosti)
kod betonskog čelika GA240/360 od 20-25%
kod čelika za prenapregnuti beton 5-10%
Kontrakcija:
⇒
veća od 25% kod većine građevinskih čelika
δ=
l − l0
⋅ 100 (%)
l0
Mehaničke osobine čelika
z
Tvrdoća čelika
⇒
Brinelova metoda
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
površina otiska:
tvrdoća se dobija prema izrazu:
sila se postepeno povećava u toku 12-18s do max. vrijednosti,
zadržava još 10-15s, pa se očitava prečnik d
očitanje se radi mikroskopom sa milimetarskim zavrtnjem
f Z = k ⋅ HB
K=0,34-0,36
Mjerenje tvrdoće čelika po Brinelu
Mehaničke osobine čelika
z
Tvrdoća čelika
⇒
Vikersova metoda
⇒
⇒
površina otiska:
tvrdoća se dobija prema izrazu:
Mjerenje tvrdoće čelika Vikersovom metodom
Mehaničke osobine čelika
z
Tvrdoća čelika
⇒
Rokvelova metoda
⇒
⇒
⇒
utiskivanje čelične kuglice kod mekših materijala (ugljenični čelici)
utiskivanje dijamantskog šiljka kod tvrđih materijala (kaljeni čelici)
ocjena tvrdoće veličina h3 (trajne, plastične deformacije)
Mjerenje tvrdoće čelika Rokvelovom metodom
Mehaničke osobine čelika
z
Žilavost čelika
⇒
Ispitivanje žilavosti provodi se sa uređajem koji se zove Šarpijevo
klatno
Udarna žilavost:
⇒
Ispitivanje udarne žilavosti kod čelika
Mehaničke osobine čelika
z
Dinamička čvrstoća – visokociklični zamor
⇒
najveći primjenjivi napon koji materijal može da izdrži
Velerovi dijagrami za različite vrijednosti srednjih napona
Smitov dijagram: na osnovu određenog broja Velerovih dijagrama
⇒
⇒
Smitov dijagram za čelik Č.0460
Mehaničke osobine čelika
z
Uticaj ugljenika na mehaničke osobine čelika
⇒
sa povećanjem sadržaja ugljenika čelik postaje sve manje žilav (duktilan), no
čvrstoća čelika raste i donekle modul elastičnosti
povećanje %C, raste tvrdoća (HB) i granica razvlačenja (σv), a opada
izduženje (δ), udarna žilavost (ρ) i kontrakcija (ψ)
čvrstoća raste do 1%C, a poslije naglo opada
⇒
⇒
Zavisnost oblika σ-ε dijagrama
od sadržaja ugljenika u čeliku
Zavisnost nekih mehaničkih svojstava
čelika od sadržaja ugljenika
Mehaničke osobine čelika
z
Mehaničke osobine čelika na povišenim temperaturama
⇒
zatezna čvrstoća i granica razvlačenja po pravilu opada sa povećanjem
temperature
kriva 1 -ugljenični čelici (npr.GA240/360) ni “na toplo”, ni “na hladno”
kriva 2 - termički obrađeni čelici (“na toplo”)
kriva 3 - obrada “na hladno”(patentirana hladno vučena žica za prenapregnuti
beton)
⇒
⇒
⇒
Zavisnost čvrstoće čelika od temperature
Zavisnost udarne žilavosti od temperature
Reološke osobine čelika
⇒
zavise od: inteziteta napona, vrste čelika, temperature
⇒
značajne osobine u oblasti čelika za prenepregnuti beton (0,6-0,75fz)
z
Tečenje:
⇒
naponi veći od granice elastičnosti σ0,01
z
Relaksacija
⇒
naponi koji su veći 0,5fz
ispitivanja u trajanju od 1000h (42 dana)
2/3 procesa se odigrava u prvih 24h
⇒
⇒
ϕ (t ) =
r (t ) =
Δσ (t )
σ0
⋅ 100 (%)
ε teč (t )
ε tren
HVALA NA PAŽNJI
Drvo i materijali na bazi drveta
Predavanje, 05.06.2013.
Prednosti i nedostaci
z
Prednosti:
z
Nedostaci:
–
Visoka mehanička čvrstoća
(uz malu zapreminsku
masu)
Niska toplotna i zvučna
provodljivost
Dobra otpornost na mraz
Otpornost na djelovanje
hemikalija
Laka obrada
–
Nehomogenost građe i
anizotropnost osobina
Prisustvo raznih defekta
Hidroskopnost
Podložnost truljenju
Laka zapaljivost i sl.
–
–
–
–
–
–
–
–
Stepen prerade
z
Obična drvena građa
⇒
mehaničkom obradom prirodnog drveta
z
⇒
Materijali dobijeni primjenom naročitih
industrijskih postupaka
posebnim industrijskim postupcima (furniri, šper-ploče, panelploče, lamelirana drvena građa i sl.)
z
Sintetički materijali
⇒
dubokom preradom prirodnog drveta (razni oblici celuloze)
Hemijski sastav drveta
●
Celuloza (C6H10O5) i lignin
Voda (hemijski vezana)
Smola, ulje, skrob, tanin
●
Prosječan sadržaj hemijskih elemenata:
−
Ugljenik (C)
Kiseonik (O) i Azot (N)
Vodonik (H)
Kalcijum (Ca) u obliku mineralnih soli
●
●
−
−
−
do 80%
cca 17%
cca 3 %
49%
44%
6%
1%
Vrste drveta
z
Liščari
⇒
Hrast (žućkastobijele do zatvorenocrvene ili mrke boje, velika čvrstoća,
tvrdoća, postojan u vodi, lako se obrađuje)
⇒
Bukva (bijeličaste do otvorenoružičaste ili blijedomrke boje, velika tvrdoća,
postojan u vodi bez naizmjeničnog kvašenja i sušenja)
⇒
Jasen (bijele boje, teško i tvrdo, nepostojan u vodi)
Bagrem (žućkaste ili crvenkaste boje, zadovoljavajuća tvrdoća i trajnost)
Topola (bijele boje)
z
Četinari
⇒
Bor (bijeložućkaste ili crvenkaste do mrkocrvenkaste boje, velike trajnosti)
Jela (žućkastobijele boje, manja trajnost)
Smreka (smrča, omorika) (nepostojan u vodi)
Ariš (dugotrajno)
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Prerada drveta i gotovi proizvodi od drveta
z
Sušenje drveta:
⇒
Prirodno:
⇒
⇒
⇒
⇒
slaganjem drveta u vitlove u slobodnom ili natkrivenom prostoru
traje od 2-3 nedelje do 1-1,5 godine
min. vlažnost od 15%
Vještačko:
⇒
sušare sa kontinualnim ili periodičnim radom
⇒
u novije vrijeme:
⇒
⇒
⇒
ubrzano sušenje u petrolatumu (cca 130°C)
sušenje električnim putem (10-20 puta brže, 3-4 puta skuplje)
kombinovani postupci
Prerada drveta i gotovi proizvodi od drveta
z
Drvena građa:
⇒
Obla:
⇒
⇒
⇒
Poluobla:
⇒
⇒
min prečnik 16cm
promjena prečnika ne veća od 2cm/m1
podužnim presjecanjem oble građe: poluoblice ili četvrtače
Cjepana i tesana:
⇒
cijepanje: razdvajanje na dijelove po linijama vlakana pomoću
sjekire i klinova
⇒
⇒
daske i grede
tesanje: sjekirom u smjeru (ili približno u smjeru) podužne ose
debla
⇒
gredice, grede, željeznički pragovi i sl.
Prerada drveta i gotovi proizvodi od drveta
Rezana:
a) po obliku poprečnog presjeka:
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Tanke daske (9-13mm)
Daske (14-40mm)
Talpe (>40mm)
Letve kvadratnonog i pravougaonog presjeka (max
38x48mm)
Gredice kvadratnonog i pravougaonog presjeka (veća
strana ima max 10mm)
Grede kvadratnonog i pravougaonog presjeka (manja
strana ima min 10mm)
b) po dužini:
⇒
⇒
Kratke (do 4m)
Duge (preko 4m)
Prerada drveta i gotovi proizvodi od drveta
z
Građevinska galanterija
⇒
Brodski pod (širina 6-16cm, debljina 16-26cm)
Parket (dužina 190-550mm, širina 26-105mm, debljina 18-22,5mm)
Mozaik parket
⇒
⇒
Lamperija (za oblaganje zidova i plafona)
Profilisani elementi (za formiranje uglova između podova i zidova, za
⇒
⇒
z
oivičenje otvora za vrata i prozore)
Ostali fabrički proizvodi od drveta
⇒
Šper ploča
Panel ploče
Iverice
Lesonit ploče
⇒
Lamelirano ljepljeno drvo
⇒
⇒
⇒
Šperploča
Iverica
Panel ploča
Lamelirano ljepljeno drvo
Greške građe drveta
z
⇒
⇒
⇒
⇒
z
z
z
z
z
Greške poprečnog presjeka:
Eliptični (ovalni) presjek
Žljeboviti presjek
Ekscentrični presjek
Dvostruko srce
Nejednaka širina godova
Zakrivljenost debla
Nepravilnost vlakna (uvijanje ili talasastost vlakana)
Kvrgavost
Urasla kora
Nepravilnost vlakana
Kvrgavost
Greške drveta od uzroka fizičke prirode
z
Paljivost
⇒
z
Okružljivost
⇒
⇒
⇒
z
u radijalnom pravcu od srca prema periferiji
odvajanje drvene mase po linijama kontakta susjednih godova
totalna
parcijalna
Raspukline
⇒
u radijalnom pravcu od periferije prema srcu
Greške drvene građe
z
Pukotine i raspukline
⇒
posljedica skupljanja drveta usljed smanjenja vlažnosti
⇒
⇒
z
Pukotine: dio presjeka u radijalnom pravcu
Raspukline: cio presjek po dužini grede
Krivljenje
⇒
Izbočenost (podužna zakrivljenost)
Koritavost (poprečna zakrivljenost)
Vitopernost (izvitoperenost oblika građe)
z
Lisičavost:
⇒
jednoivična i višeivična
z
Nejednakost dimenzija
⇒
⇒
Lisičavost
Greške drveta usljed djelovanja
biotičkih faktora
z
Trulež:
⇒
poslijedica djelovanja određenih gljiva i mikroorganizama
Centralna: u unutrašnjosti poprečnog presjeka
Periferna: na površini od kore prema unutrašnjosti
z
Crvotočina:
⇒
⇒
⇒
⇒
posljedica djelovanja određenih insekata
Osnovna podjela:
⇒
⇒
⇒
⇒
površinska do 3mm
plitka od 3 do15mm
duboka od 15mm
U zavisnosti od veličine otvora:
⇒
⇒
sitna do 3mm
krupna od 3mm
Zaštita drveta
z
⇒
⇒
⇒
Od truljenja
u uslovima naizmjeničnog vlaženja i sušenja
pod uticajem određenih vrsta gljiva i mikroorganizama
najčešće korišteni antiseptici:
⇒
⇒
⇒
vodeni rastvori natrijum fluorida (NaF), bakar sulfata (CuSO4), cink hlorida
(ZnCl), hlorida žive (HgCl2), plavog kamena (CuSO4⋅5H2O), dinitrofenolata
natrijuma (C6H3(NO2)2ONa) i dr.
katranska ulja, katran iz drveta, katran kamenog uglja, bitumen, kreozot,
karbolineum, i dr.(supstance koje se ne rastvaraju u vodi)
Osnovni načini obrade elemenata i konstrukcije:
⇒
Površinska obrada:
⇒
⇒
Natapanje u postupku toplo-hladno:
⇒
⇒
u specijalnim kadama zagrijavanje do 90-95°C, a poslije nekoliko sati,
hlađenje na 20-40°C
Natapanje pod pritiskom (impregnacija):
⇒
⇒
nanošenje četkama ili raspršivačima
u autoklavima dok se ne izvuče vazduh i vlaga, a zatim pod pritisakom od
0,6-0,8MPa utiskuje se antiseptik
Obrada antiseptičkim pastama:
⇒
kod već ugrađenih elementa ili se ne može primjeniti nijedan drugi
postupak, nanose se premazivanjem, nabacivanjem, namakanjem i sl.
Zaštita drveta
z
⇒
⇒
Od insekata
koriste se svi naprijed nabrojani antiseptici koji se vrlo često
mješaju sa manjim količinama pentahlorofenola ili
oksidifenola radi povećanja toksičnosti
koriste se razni insekticidi u vidu suspenzija ili u gasovitom
stanju, ako je drvo već napadnuto od strane insekata
z
Od paljenja i gorenja
⇒
Osnovni postupci:
⇒
⇒
premazivanje površina raznim premazima
natapanje drvene mase odgovarajućim hemijskim sredstvima:
⇒
⇒
⇒
po postupku toplo-hladno
pod pritiskom (impregnisanje)
antipireni (antipiri): borna kiselina (H3BO3), amonijum-sulfat
((NH4)2SO4), amonijum fosfat ((NH4)3PO4), i dr.
Fizičke osobine drveta
●
Vlažnost
⇒
Voda u drvetu može da bude:
⇒
⇒
slobodna
vezana (tačka zasićenosti vlakana cca 30%):
a) adheziona (fizički vezana voda)
b) konstituciona (hemijski vezana voda)
⇒
Dva područja vlažnosti drveta su:
⇒
higroskopsko (adheziona vlaga, tzv. uravnotežene vlaga,
vlažnost drveta manja od tačke zasićenosti vlakana)
⇒
kapilarno (adheziona i slobodna voda, vlažnost drveta veća
od tačke zasićenosti vlakana)
Fizičke osobine drveta
●
Stepeni vlažnosti:
⇒
Napojeno drvo (daleko iznad tačke zasićenosti)
Sirovo drvo (veća od tačke zasićenosti)
Polusuho drvo (cca 30%)
Prosušeno drvo:
⇒
⇒
⇒
a)Transportno suho (18-22%)
b)Vazdušno suho (12-18%)
⇒
Isušeno drvo (6-12%)
Suho drvo (cca 0%)
●
Vlažnost:
⇒
⇒
⇒
⇒
uzorci 20x20x20mm
Eksikatori
Apsolutna vlažnost H=Ha(%)
Fizičke osobine drveta
●
Skupljanje i bubrenje (30x30x100mm)
ε l = 0,1 − 0,4%
ε r = 2 − 5%
ε t = 4 − 8%
Fizičke osobine drveta
●
Specifična i zapreminska masa
⇒
20x20x30mm, Brejov volunometar
γ s = cca 1560 kg / m 3
γ 15 = γ H [1 + 0,01(1 − k )(15 − H )]
k = 0,5 − 0,6
H = 8 − 23%
Fizičke osobine drveta
●
Termotehničke osobine:
⇒
zavisi od pravca djelovanja toplotnog fluksa i od vlažnosti
⇒ Koeficijent toplotne provodljivosti:
–
–
–
Četinari
Hrast
Bukva
0,14 W/mºC
0,27 W/mºC
0,17 W/mºC
⇒ Termički koeficijent linearnog širenja:
α T (3 − 6)10 −6
–
paralelno vlaknima
u radijalnom pravcu
–
u tangencijalnom pravcu
α T (3 − 8)10 −5
–
α T (2 − 4)10 −5
Fizičke osobine drveta
●
Boja drveta
Trajnost drveta
⇒
zavisi od:
●
⇒
⇒
načina upotrebe drvene građe (stalno u vodi ili na vazduhu)
hemijskog sastava vode
Mehaničke osobine drveta
z
Čvrstoća na pritisak
•
Paralelno vlaknima
(20x20x40mm, 5 kom)
(50x50x100mm, 3 kom)
•
Okomito na vlakna
(20x20x60mm, 5 kom)
(50x50x150mm, 3 kom)
Mehaničke osobine drveta
z
Čvrstoća na zatezanje
•
Paralelno vlaknima
•
Okomito na vlakna
Mehaničke osobine drveta
z
⇒
⇒
Čvrstoća na savijanje
(20x20x320mm, 5 kom), razmak oslonaca 280mm
ili (50x50x800mm, 3 kom), razmak oslonaca 700mm
Mehaničke osobine drveta
z
⇒
⇒
Čvrstoća na smicanje
čvrstoća na smicanje paralelno vlaknima iznosi 1/8 do 1/10 čvrstoće
pri pritisku
3-4 puta je manja od čvrstoće pri smicanju upravno na vlakna
Mehaničke osobine drveta
z Čvrstoća na udarna opterećenja
⇒ 20x20x320mm, 5 kom, raspona 240mm
Mehaničke osobine drveta
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Tvrdoća
50x50x150mm, 5 kom
d=11,284mm, brzinom 6mm/min, do polovovice d
Vrlo meko drvo
P≤3,5kN
Meko drvo
P=3,51-5kN
Drvo srednje tvrdoće P=5,01-6,5kN
Tvrdo drvo
P=6,51-10kN
Vrlo tvrdo drvo
P=10,01-15kN
Drvo tvrdo kao kost P>15kN
Reološke osobine drveta
z
Tečenje
⇒
u području radnih napona (kriva 1):
Poznati američki biznismen i informatičar Bill Gates, osnivač
Microsofta i najbogatiji Amerikanac, održao je govor u jednoj
srednjoj školi o 11 stvari koje se 'nikada ne mogu naučiti u
školskim klupama'
Pravilo 1: Život nije fer, navikni se na to!
Pravilo 2: Svijet ne interesuje tvoje samopoštovanje. Svijet te prihvata ako postigneš
nešto prije nego što počneš dobro da se osjećaš u svojoj koži.
Pravilo 3: Nećeš zarađivati 60,000 dolara godišnje čim izađeš iz srednje škole. Nećeš
biti potpredsjednik sa službenim telefonom, sve dok to ne zaradiš.
Pravilo 4: Ako misliš da ti je učitelj strog, čekaj da dobiješ direktora.
Pravilo 5: Pečenje hamburgera nije ti ispod časti. Tvoji preci su imali drugu riječ za
pečenje hamburgera, zvali su to prilikom.
Pravilo 6: Ako pogriješiš, nisu tvoji roditelji krivi, ne kukaj nad svojim greškama, uči iz
njih.
Pravilo 7: Prije tvog rođenja tvoji roditelji nisu bili dosadni kao sada. Postali su takvi
zbog plaćanja tvojih računa, čišćenja tvoje odjeće i slušanja tebe kako pričaš kako
si cool. Zato prije nego spasiš šume od parazita pokušaj da složiš ormar u svojoj
sobi.
Pravilo 8: Tvoja škola ima način za rješavanje i pobjednika i gubitnika, život nema. U
nekim školama ukinuli su negativne ocjene i daju ti bezbroj prilika da daš pravi
odgovor, ali to nema nikakve sličnosti sa stvarnim životom.
Pravilo 9: Život nije podijeljen u semestre. Nema slobodnog ljeta i vrlo malo zaposlenih
je zainteresovano da ti pomogne da nađeš sebe. To čini u svoje slobodno vrijeme.
Pravilo 10: Televizija nije pravi život. U pravom životu ljudi moraju napustiti kafić i otići
na posao.
Pravilo 11: Budi ljubazan prema štreberima. Velike su šanse da ćeš raditi za jednog od
njih.
Download

Osobine i karakteristike građevinskih materijala