Osobine i karakteristike građevinskih materijala. Predavanje,

Transcript

1 Osobine i karakteristike građevinskih materijala Predavanje,

2 Parametri stanja i strukturne karakteristike Fizičke osobine Fizičko-mehaničke osobine Konstrukcione osobine Reološke osobine Tehnološke osobine Hemijske osobine Eksploatacione osobine

3 Struktura materijala: Ultramikrostruktura Mikrostruktura Makrostruktura (konglomeratna, ćelijasta, porozna, vlaknasta, slojevita i rastresita) Sastav materijala: Hemijski Minerološki Fazni (čvrsto, tečno, gasovito)

4 Parametri materijala: Specifična masa Zapreminska masa Strukturne karakteristike: Poroznost Rastresitost

5 Strukturne karakteristike: Poroznost Tipovi pora Rastresitost

6 Fizičke osobine materijala Hidrofizičke osobine: Higroskopnost Upijanje Vlažnost Vodopropusnost Vodonepropusnost Termotehničke osobine: Vodljivost toplote Termička stabilnost Otpornost na dejstvo požara Ostale važnije fizičke osobine: Vodljivost zvuka (akustične osobine) Viskozitet Propustljivost gasova i para Postojanost na mraz

7 Fizičke osobine materijala Hidrofizičke osobine materijala: Higroskopnost Upijanje u = m ov m m o u vol = u o γ γ 100( %) sw

8 Fizičke osobine materijala Hidrofizičke osobine materijala: Vlažnost H r = m ov m m ov o 100 (%) H a m = m v o 100 (%) H r m = m o ov H a H a = H a Vodopropusnost Vodonepropusnost

9 Fizičke osobine materijala Termotehničke osobine: Vodljivost toplote Koeficijent provodljivosti toplote (λ) Koeficijent prolaza toplote (k) Prolaz toplote kroz materijal

10 Fizičke osobine materijala Termoteničke osobine: Vodljivost toplote Toplotne osobine nekih materijala

11 Fizičke osobine materijala Termotehničke osobine: Vodljivost toplote Prolaz toplote kroz višeslojnu pregradu [ ] W C m R R k e i j e n i j ) / ( ,,1,1,... + Λ + = = = Σ = α α ), 2,... 1,, ( e n i j R R T T t j e i j = = Δ T i t i T Δ = 1 e n e n n n t T T t T T t T T t T T Δ = Δ = Δ = Δ =

12 Fizičke osobine materijala Termotehničke osobine: Termički koeficijent linearnog širenja materijala α T (1/C ) 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

13 Ostale fizičke osobine materijala Vodljivost zvuka (akustične osobine): Faktor izolacije (omjer inteziteta ulaznog i propuštenog zvuka) Koeficijent apsorpcije (omjer apsorbirane i upadne zvučne energije)

14 Ostale fizičke osobine materijala Vodljivost zvuka :

15 Ostale fizičke osobine materijala Viskozitet Propustljivost gasova i para Postojanost na mraz

16 Fizičko-mehaničke osobine materijala Čvrstoća materijala na: pritisak σ = p P gr A 0 zatezanje σ = z P gr A 0

17 Fizičko-mehaničke osobine materijala savijanje smicanje

18 Fizičko-mehaničke osobine materijala torziju

19 Fizičko-mehaničke osobine materijala Zamor materijala Wohlerova kriva zamora čelika

20 Fizičko-mehaničke osobine materijala Žilavost materijala: Statičko ispitivanje Dinamičko ispitivanje

21 Konstrukcione osobine materijala Tvrdoća materijala (puzanje, utiskivanje, odskok) Otpornost na habanje (habanje, struganje) Koeficijent konstrukcione povoljnosti (odnos čvrstoće materijala i zapreminske mase)

22 Reološke osobine materijala Skupljanje i bubrenje Tečenje

23 Reološke osobine materijala Relaksacija napona

24 Tehnološke osobine (kod metala: savijanje, uvijanje izvlačenje zavarljivost, i sl.; kod betona: konzistencija) Hemijske osobine (CaCO 3 CaO + CO 2 ) Eksploatacione: trajnost

25 Ispitivanje materijala bez razaranja Metoda ultrazvuka Metoda gama zračenja Metoda neutronskog zračenja Metoda mjerenja površinske tvrdoće Magnetna metoda Vibraciona metoda

26 Ispitivanje materijala bez razaranja Prednosti: Očuvanje cjeline elementa Veliki broj mjernih mjesta Višekratno ponavljanje mjerenja Skraćuje vrijeme mjerenja Mjerenje i na standardnim uzorcima materijala Nedostaci: indirektni rezultati ispitivanja

27 HVALA NA PAŽNJI

28 Građevinski kamen Predavanje,

29 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: Čvrstoća Tvrdoća Trajnost Obradljivost Boja

30 Važniji minerali koji grade stijene Oksidi: Kvarc (SiO 2 ) Kasiterit (SnO 2 ) Magnetit (Fe 3 O 4 ) Hematit (Fe 2 O 3 ) Korund (Al 2 O 3 ) Sulfidi: Sfalerit (ZnS) Pirit (FeS 2 ) Halkopirit (CuFeS 2 ) Galenit (PbS) Cinabarit (HgS) Hidroksidi Opal (SiO 2 xnh 2 O) Boksit (Al 2 O 3 xnh 2 O) Limonit (Fe 2 O 3 xnh 2 O) Karbonati Kalcit (CaCO 3 ) Magnezit (MgCO 3 ) Dolomit (CaCO 3 xmgco 3 ) Sulfati Anhidrit (CaSO 4 ) Gips (CaSO 4 x2h 2 O) Silikati Liskuni Feldspati Kaolin (Al 2 O 3 SiO 2 x2h 2 O)

31 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

32 Vrste stijena Sedimentne stijene: Pješčari a) Glinoviti pješčar b) Krečnjački pješčar c) Gvožđeviti pješčar d) Zeleni pješčar e) Kvarcni pješčar Konglomerati i breče a) Krečnjački konglomerat b) Krečnjačke breče c) Konglomerat kvarca Krečnjaci a) Jedri krečnjak b) Olitski krečnjak c) Glinoviti krečnjak d) Krečnjački tuf i travertin e) Bitumenski krečnjaci Dolomiti Glinovite stijene

33 Vrste stijena Karakteristike olitskog krečnjaka:

34 Vrste stijena Metamorfne stijene: Gnajs (granit, sijenit) Mermeri (krečnjak, dolomot) Mermer u kamenolomu Mermer u primjeni

35 Približna ocjena upotrebljivosti kamena

36 Osobine kamena i postupci ispitivanja Minerološko-petrografska ispitivanja: Boja kamena Struktura kamena (kristalna, staklasta, klastična, porfirska) Tekstura kamena (masivna, paralelna, mjehurasta, fluidna, i sl.) Fizičko-mehanička ispitivanja: Parametri stanja i strukturne karakteristike Upijanje vode Otpornost na dejstvo mraza Ponašanje pod opterećenjem Otpornost na habanje Naročita ispitivanja: Utvđivanje hemijskog sastava kamena Ispitivanje adhezije kamen-malter, kamena i nekog veziva Ispitivanje postojanosti kamena pod uticajem atmosferilija (CO 2, HCl, SO 2 )

37 Osobine kamena i postupci ispitivanja Parametri stanja i strukturne karakteristike Zapreminska masa γ = m V0 Specifična masa (postupkom usitnjavanja u prah) m γ s = V 0 0 Poroznost kamena

38 Osobine kamena i postupci ispitivanja Fizičko-mehanička ispitivanja Upijanje vode: upijanje pri postupnom potapanju (u) upijanje u ključaloj vodi (u 1 ) upijanje pod pritiskom (u p ) u = m ov u > u m m o o 100( %) Mermer 0,1-0,5 u u p > u 1 > ku = 1 u 1 u Otpornost na dejstvo mraza (25 ciklusa) teorijski ku 0,92 za praksu ku 0,80 p Vrsta stijene Granit Gabro Andezit Bazalt Krečnjak Dolomit Pješčar Kvarcit Upijanje vode (%) 0,1-0,5 0,1-1,0 0,1-0,5 0,1-0,5 0,5-4,0 0,5-4,0 0,5-4,0 0,1-0,5

39 Osobine kamena i postupci ispitivanja Ponašanje pod opterećenjem: Čvrstoća pri pritisku Čvrstoća pri zatezanju Čvrstoća pri savijanju Čvrstoća pri smicanju Otpornost na habanje (Bemeova mašina)

40 Osobine kamena i postupci ispitivanja Fizičko-mehaničke karakteristike nekih vrsta građevinskog kamena

41 Primjena kamena 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 veće od 30kg)

42 Primjena kamena Obrađen kamen Polutesan kamen Tesan kamen (tesanik) Naročito obrađen kamen Kocke i prizme Ploče i pločice Svodovi od tesanog kamena Tradicionalni pokrov od kamene ploče Fasada od obrađenog kamena

43 Primjena kamena 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

44 Obrada kamena Tesanje (čekić, krampa, špica i sl.) Rezanje (testere prave i kružne, sa zubcima, bez zubaca, vodeni mlaz pod visokim pritiskom i sl.) Površinska obrada kamena Udarni postupci: Bunjasta obrada Obrada špicanjem Ozrnjavanje Brazdanje Abrazivni postupci: Brušenje Glačanje Poliranje

45 Obrada kamena Udarni postupci b) Obrada špicanjem (špicasto dijetlo) a) Bunjasta obrada (dijetlo ili sjekač)

46 Obrada kamena c) Ozrnjavanje (nazubljeni čekić) d) Brazdanje (nazubljeno dijetlo)

47 Obrada kamena 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

48 HVALA NA PAŽNJI

49 Agregat Predavanje,

50 Šematski prikaz agregata

51 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% S i O 2 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%

52 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

53 Prirodni agregat Separacija šljunka različitih frakcija

54 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.

55 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

56 Vještački agregat Specijalni proizvodi za primjenu u malterima i betonima Ekspandirana glina keramzit (posebnim postupkom pečenja glinenog tijesta): agregat za lake betone Ekspandirani perlit (perlit-kamen silikatnog sastava izložimo temperaturama od 700 do 1200ºC): agregat za maltere i lake betone Ekspandirani vermikulit (vermikulit-stijena alumasilikat magnezija izložimo kratkotrajno 3 do 5min temperaturama od 800 do 1000ºC): malteri i betoni visokih termoizolacionih osobina

57 Granulometrijski sastav agregata Procentualno učešće pojedinih kategorija zrna (frakcija) u ukupnoj masi agregata Količnik članova geometrijske progresije Kumulativni ostatak na situ d i Procenat ostatka na situ d i Procenat prolaza na situ d i

58 Granulometrijski sastav agregata Sita za prosijavanje agregata

59 Granulometrijski sastav agregata Granulometrijska kriva agregata

60 Granulometrijski sastav agregata A) kontinualana granulometrijska kriva B) diskontinualna granulometrijska kriva C) granulometrijska kriva koja odgovara jednoj frakciji agregata Karakteristični oblici granulometrijskih krivih

61 Granulometrijski sastav agregata Fuler je predložio krivu oblika: EMPA (Švicarski institut za ispitivanje materijala i konstrukcija) je predložio krivu oblika: Referentne granulometrijske krive

62 Granulometrijski sastav agregata prolazi kroz sito [%] STVARNA KRIVA PROSIJAVANJA FULER EMPA 0,2 0, otvor sita [mm] STVARNI DIJAGRAM PROSIJAVANJA prolazi kroz sito [%] Popravke agregata X n L L n = s x S 100 Dn X = ( X D ) + D 100 D n s s n s D L X = X L + L ( ) n n n s s n Ds Ls FULER EMPA POPRAVLJENA KRIVA PROSIJAVANJA 0,2 0, otvor sita [mm] POPRAVLJENI DIJAGRAM PROSIJAVANJA

63 Granulometrijski sastav agregata PBAB 87(DIN 1048)

64 Modul finoće agregata Elementi za modul finoće agregata

65 Oblik površine zrna agregata Stepen zaobljenosti: zaobljen, nepotpuno zaobljen i uglast Odnos dimenzija: Loptasta zrna l : b : δ 1 Duguljasta zrna l : b : δ 1.5 Pljosnata zrna δ : b 0.5 Oblik zrna agregata Mjerenje oblika zrna agregata

66 Oblik površine zrna agregata k F V V = s k n π V k = d 6 i= 1 3 Zapreminski koeficijent po Foriju Elementi za određivanje zapreminskog koeficijenta k F >0,15 za drobljeni agregat k F >0,18 za prirodni agregat k F =0,26-0,28 za riječni agregat

67 Izgled površine zrna agregata Posmatra se vidna neobrađena ili obrađena površina zrna agregata, prema važećim standardima: Staklast (crni kamen, opal) Gladak (valutice šljunka, meki krečnjaci) Fino hrapav (bazalt, trahit, porfir, neki krečnjaci) Pjeskovito hrapav (pješčari) Grubo hrapav (granit, gabro, gnajs) Saćast i šupljikav (bigar, plovućac)

68 Površina zrna agregata 1 di = di + d i + 2 ( ) m = V γ 1 i() l i() l i m = Z V γ i i i( l) i F = Z F i i i( l) Srednje zrno Masa srednjeg zrna Ukupna masa zrna Ukupna površina zrna F Z = m = V γ i i i i i() l i Fi() l Fi() l F F i m i = γ i F V i() l i() l F i 2 i mi u d mi 6 = 6 = 3 γi u d γ i i d i F i = i i i 6 6 m d m 3 γ = i d γ i i d i Riječni zaobljeni agregat Oštroivični drobljeni agregat

69 Fizičko-mehaničke osobine agregata Zapreminska masa: kg/m 3 γ γ zz zz m ov = Zap.masa vodom zasićenih površinski suhih zrna agregata V γ m s o γ zs = Zap.masa zrna suhog agregata V Upijanje vode i vlažnost agregata u m m ov 0 = m 0 100(%) Smrzlost agregata

70 Fizičko-mehaničke osobine agregata Drobljivost agregata D m m 2 = 1 100(%) m 1 - masa uzorka prije djelovanja sile m 2 - masa sitnježi D D m = 1 100(%) m m = 2 100(%) m m 1 - masa uzorka koja je prošla kroz sito m 2 - masa uzorka koja je ostala na situ m- ukupna masa uzorka

71 Fizičko-mehaničke osobine agregata Drobljivost i habanje L A m m 0 1 = m 0 100(%) m 0 - masa uzorka prije ispitivanja m 1 - masa ostatka uzorka na situ 1,6mm Mašina Los Angeles Postojanost agregata (natrijumsulfat)

72 HVALA NA PAŽNJI