Tema: Hidroizolacija

Transcript

1 Univerzitet Džemal Bijedić Mostar GraĎevinski fakultet SEMINARSKI RAD Tema: Hidroizolacija Student: Kevrić Minela Index: GM Predmetni nastavnik: Doc.dr. Merima Šahinagić-Isović Mostar, april 2015.god.

2 SADRŽAJ: 1. UVOD HIDROIZOLACIONI MATERIJALI Ugljovodonični materijali za hidroizolaciju Bitumenski hidroizolacioni materijali Hidroizolacioni materijali u rolnama Sintetički hidroizolacioni materijali Hidroizolacioni materijali u vidu metalnih traka ( folija ) Vodonepropusni malteri ( šljeme ) kao hidroizolacioni materijal PRIMJENA HIDROIZOLACIJE Hidroizolacija podzemnih dijelova objekta Hidroizolacija dijelova objekta direktno izloženih vodama Hidroizolacija ravnih krovova Hidroizolacija kosih krovova Hidroizolacija fasada Hidroizolacija terasa i balkona Hidroizolacija prostorija objekta ili posebnih objekata Hidroizolacija kuhinja i kupatila Hidroizolacija bazena Hidroizolacija u niskogradnji Hidroizolacija saobraćajnica i mostova Hidroizolacija tunela ZAKLJUČAK LITERATURA

3 1. UVOD Svaki objekat koji gradimo izložen je uticajima površinskih i podzemnih voda. Iskustva su pokazala kako se vodi ne smije suprotstavljati, već joj treba omogućiti lagan i nesmetan put u željenom smjeru. GraĎevinski materijali poput betona, opeke, čelika i drveta nisu otporni na djelovanje vode. Iz tog razloga potrebno je zaštititi graďevinske objekte od njenog djelovanja. Zaštita graďevinskih objekata od vlage i vode poznata je pod nazivom hidroizolacija. Hidroizolacija predstavlja različite tehničke postupke kojima štitimo dijelove objekata koji su privremeno ili stalno izloženi uticajima vlage i vode. Dakle, hidroizolacija podrazumjeva postavljanje vodonepropusne, fizičke prepreke, koja ima za cilj da spriječi prodor vode ili vlage unutar objekta. Pored toga što spriječava ulazak vode ili vlage u zidove ili podove našeg prostora hidroizolacija onemogućava razna oštećenja konstruktivnog dijela graďevine, te pomaže na očuvanju estetskog izgleda graďevine. Vrijednost hidroizolacije u materijalnom smislu u odnosu na ukupnu vrijednost objekta, iznosi 2-5 %, dok je vrijednost hidroizolacije u svakom drugom smislu 100 %. Još u dalekoj prošlosti ljudi su primjenjivali hidroizolaciju na objektima koje su gradili. Tako postoje zapisi da su Semiramidini vrtovi (600 g.prije Krista) izolirani kombinacijom lokalno dostupnog prirodnog bitumena i pijeska. U Italiji su, pak, koristili kombinaciju vapna i pucolana te kombinaciju pijeska, gline i vapna kao hidroizolacioni materijal. Vremenom, uz razvoj civilizacije i prirodnih nauka došlo je do proizvodnje rafiniranog bitumena koji se najviše koristi u hidroizolacijama. Tek 50-ih godina prošlog stoljeća dolazi do razvoja sintetičkih folija. Najprije su se proizvele elastomerne na bazi kaučuka, a kasnije termoplastične folije. U ovom radu baviti ćemo se izučavanjem hidroizolacionih materijala, njihovom podjelom, sastavom, kao i ugradnjom. Radi boljeg razumijevanja podjelu hodrizolacionih materijala obraditi ćemo na osnovu sirovina od kojih su izgraďeni. Nakon što objasnimo koje hidroizolacione materijale možemo koristiti u svrhu zaštite od vode, prikazat ćemo njihovu široku primjenu u graďevinarstvu. Budući da se svaki dio objekta koji je izložen uticaju vode i vlage mora izolirati, primjenu hidroizolacija ćemo objasniti prema mjestu primjene u graďevinarstvu. Tako ćemo za svaki objekat visokogradnje, kao i niskogradnje prikazati koji tip hidroizolacije se primjenjuje te i njen način ugradnje. 2

4 2. HIDROIZOLACIONI MATERIJALI Hidroizolacioni materijali čine posebnu grupu graďevinskih materijala za koje važe vrlo strogi zahtjevi za kvalitet. Ovi materijali nisu konstruktivni, niti nosivi, ali su odgovorni za upotrebljivost i stanje konstrukcije. Odabir odgovarajućeg hidroizolacionog materijala i pravilna ugradnja vrlo su važni. Da bi se mogli primjenjivati u sklopu odreďenih sistema, hidroizolacioni materijali treba da su: vodonepropusni i da ne upijaju vodu, postojani u dodiru s vodom i drugim materijalima, bez štetnog uticaja na druge materijale sa kojima ulaze u dodir, bez štetnog uticaja na ljude i okolinu prilikom ugraďivanja, a i kasnije u eksploataciji objekta, dobro prionljivi za materijale preko kojih se nanose, zadovoljavajuće plastični pri niskim i postojani na višim temperaturama, dobro otporni na nagle temperaturne promjene, sposobni da prate dilatacije podložnih konstrukcija i da su u stanju prenositi manje naprsline koje se mogu javiti u podlogama, otporni prema mehaničkim i atmosferskim uticajima, otporni na UV zračenje, ekonomični, fleksibilni, laki za primjenu, nezapaljivi, netoksični, dobri izolatori od električne struje i dr. Da bi hidroizolacija u potpunosti služila svojoj svrsi, potrebno je da je izvode kvalifikovani izvoďači, da ista bude kvalitetna, da se izvodi u skladu sa izvoďenjem ostalih pozicija na gradilištu, te da se sačuva od mehaničkih oštećenja prije potpunog završetka objekta. Na osnovu sirovina od kojih se dobijaju hidroizolacioni materijali se dijele na: ugljovodonične materijale, sintetičke materijale, metalne trake ( folije ), vodonepropusne maltere ( šljeme ). 3

5 2.1. Ugljovodonični materijali za hidroizolacije U ugljovodonične hidroizolacione materijale spadaju svi materijali kod kojih je osnovna komponenta bitumen. Ovi materijali u hidroizolacijama mogu se primjenjivati kao namaz bez ikakvih dodataka ili u kombinaciji sa različitim materijalima u vidu premaza, namaza i traka. Važno je napomenuti da se u našoj državi hidroizolacioni materijali na bazi katrana većinom ne koriste Bitumenski hidroizolacioni materijali Jedan od najstarijih prirodnih materijala u historiji čovječanstva je bitumen. Bitumen je predstavnik ugljovodoničnih materijala, viskozna tečnost ili čvrsta tvar sastavljena uglavnom od ugljikovodika. Odlikuje se sljedećim osobinama: crne je ili smeďe boje, otporan na vodu, ima dobra svojstva na adheziju, postepeno omekšava pri povišenim temperaturama, otporan je na djelovanje kiselina, alkalija i soli. Zbog vizuelne sličnosti bitumen se često zamjenjuje sa katranom, pa je bitno naglasiti da je osnovna razlika u njihovom hemijskom sastavu. Katran nastaje suhom destilacijom kamenog ugljena, dok se bitumen dobija frakcijskom destilacijom nafte i kao takav postojan je u kontaktu s vodom kroz duži vremenski period. U zavisnosti od postupka proizvodnje razlikujemo puhani, rezani i tečni bitumen. Da bi se bitumen primjenio kao hidroizolacioni materijal on na visokim temperaturama mora imati dovoljno veliku viskoznost. S druge strane, potrebno je da bitumen bude dovoljno elastičan na niskim temperaturama, da ima dovoljnu plastičnost te da bude otporan na starenje. Slika 1. Prirodni bitumen [4] 4

6 Hidroizolacioni materijali na bazi organskih rastvarača za hladni postupak Ovi proizvodi su bitumeni odreďenih standardnih kvaliteta otopljeni u odgovarajućim rastvaračima. Primjenjuju se u vidu premaza i namaza, s tim da debljina premaznog sloja nije veća od 1 mm, dok se u slučaju namaza radi o sloju debljine 1-5 mm. Prethodni premazi i tečni namazi sadrže najmanje 30 %, odnosno najmanje 50 % bitumena, dok namazi ( paste ) pored bitumena najmanje 40 % i rastvarača sadrže još i neko mineralno punilo ( najmanje 10 % ). Slika 2. Bitumenski premaz [14] Hidroizolacioni materijali za topli postupak U ove proizvode ubrajamo puhani bitumen kao i neke vrste bitumena sa ili bez dodatka mineralnog punila (50 % do 0 % ). Postoje namazi za podzemne radove ( sa tačkom razmekšanja po PK najmanje 55 C ) i namazi za nadzemne radove ( sa tačkom razmekšanja po PK najmanje 75 C ). Kod višeslojnih hidroizolacija ovi namazi služe za meďusobno lijepljenje slojeva u debljini sloja oko 5 mm. Slika 3. Puhani bitumen [15] 5

7 Hidroizolacioni materijali na bazi bitumenskih emulzija za hladni postupak Bitumenska emulzija je mješavina sastavljena od bitumena, vode i emulgirajućeg sredstva. Svrstava se meďu tečne bitumene jer za razliku od bitumena, pri okolnoj temperaturi ostaju u tečnom stanju. Prema količini vode i emulgatora prizvode se prethodni premazi ( sa najmanje 30 % bitumena ), tečni namazi ( sa najmanje 45 % bitumena i najviše 55 % vode i emulgatora ) i namazi u obliku pasta ( sa najmanje 30 % bitumena i najviše 20 % filera ). Slika 4. Bitumenska emulzija [16] Hidroizolacioni materijali od mastiksa Bitumenski mastiks je proizvod nastao industrijskom obradom mješavine bitumena za kolovoze, filera i pijeska standardnih kvaliteta. Ovaj proizvod posjeduje odličnu adheziju i elastičnost. Postoje dvije vrste bitumenskih mastiksa: izolacioni sa najmanje 22 % bitumena i najviše 78 % filera i zaštitni sa najmanje 15 % bitumena, najviše 50 % filera, sa 3-13 % pijeska i kamene sitnježi sa najvećim zrnom do 5 mm u količini do 35 %. Slika 5. Bitumenski mastiks [17] 6

8 Hidroizolacioni materijali u rolnama ( bitumenske trake ) Bitumenske trake su izraďene sa kvalitetnim bitumenom, dodacima i ulošcima koji im daju izuzetna fizička i mehanička svojstva. Trake su standardne širine 100 cm i dužine 7,5; 10; 20 ili 25 m. Namotane su u rolne koje se skladište u vertikalnom položaju, u natkrivenom prostoru obavezno zaštićenom od neposrednog uticaja sunčevih zraka. Odmotavanje rolni kod izuzetno niskih temperatura nije dozvoljeno. Slika 6. Bitumenske trake [37] Neposuti bitumenom impregnisani krovni karton Ovaj proizvod sastoji se od sirovog krovnog kartona i bitumena za impregnaciju bez posipa mineralnim materijalom. Ukupna masa za impregnaciju treba da iznosi najmanje 100 % mase krovnog kartona. Prema kvalitetu sirovog krovnog kartona razlikujemo četiri tipa ovog materijala, označenog kao kvalitet 333, 417, 500 i 625 g/m 2. Bitumenizirani krovni karton Ovaj proizvod predstavlja sirovi karton koji je impregnisan bitumenom za kolovoze sa obe strane obložen bitumenskom masom za oblaganje na bazi puhanog bitumena i koji je zaštićen pogodnim mineralnim nasipom. Količina bitumena treba da iznosi 150% u odnosu na masu upotrebljenog kartona. Mineralnog punila u masi za oblaganje treba da bude najviše 30 %. 7

9 Prekidna sila ovog materijala zavisno od uloška treba da iznosi 150, 200, 250 i 300 N/5 cm, a izduženje pri kidanju najmanje 2 %. Impregnisana jutena tkanina Ovaj proizvod sastoji se od sirove jutene tkanine površinske mase 300 g/m 2 sa oko 45 niti na dužini od 100 mm osnove i od bitumena za impregnisanje u količini najmanje 100 % u odnosu na masu upotrebljene tkanine. Natopljena jutena tkanina sa obostranom prevlakom Ovaj hidroizolacioni proizvod sastoji se od natopljene jutene tkanine sa obe strane prevučene masom za oblaganje. Debljina trake iznosi najmanje 3 mm. Prekidna sila treba da bude najmanje 500 N/5 cm, a izduženje pri kidanju 5 %. Bitumenizirani perforirani stakleni voal Perforirani stakleni voal obložen je masom i posut sa jedne strane sitnim mineralnim posipom, a sa druge strane mineralnim zrnima sa minimalnom krupnoćom 1,5 mm. Sadrži najmanje 800 g/m 2 bitumena. Bitumenska traka sa uloškom od sirovog krovnog kartona Sastoji se od sirovog krovnog kartona impregnisanog bitumenom za kolovoz i sa obe strane obloženog bitumenskom masom na bazi puhanog bitumena. Ovaj proizvod zaštićuje se mineralnim posipom koji sa jedne strane može da bude krupnozrn i oboje. Na osnovu količine bitumena, razlikuju se tri kategorije bitumenskih traka ovog tipa koje se označavaju sa 3, 4 i 5 pri čemu minimalan sadržaj bitumena iznosi 1500, 2300 i 3000 g/m 2. Bitumenska traka sa uloškom od staklenog voala Sastoji se od staklenog voala najmanje mase 50 g/m 2 obloženog bitumenskom masom na bazi puhanog bitumena ili bitumena za kolovoz sa dodatkom polimera. Zaštićuje se mineralnim posipom ili drugim pogodnim materijalom. Na osnovu količine bitumena razlikuju se četiri kategorije bitumenskih traka ove vrste koje se označavaju sa 2, 3, 4 i 5 a kojima odgovaraju najmanji sadržaji bizumena od 1200, 2000, 2800 i 3400 g/m 2. 8

10 Bitumenska traka sa uloškom od staklene tkanine Ova traka se izraďuje se tkanina sa oznakama 50, 100 i 150. Ove oznake predstavljaju površinske mase i to g/m 2, g/m 2 i g/m 2. Tkanina se oblaže sa obe strane bitumenskom masom na bazi puhanog bitumena ili bitumenom za kolovoz sa dodatkom polimera. Zaštićuje se mineralnim posipom ili drugim pogodnim materijalom. S obzirom na količinu bitumena proizvode se četiri kategorije ovih traka trake 2, 3, 4 i 5. Ovim trakama odgovaraju najmanji sadržaji bitumena od 1600, 2000, 2800 i 3400 g/m 2. Bitumenska traka sa uloškom od aluminijske folije Ova traka je dezenirana aluminijska folija debljine 0,08 do 0,20 mm sa obe strane obložena masom na bazi puhanog bitumena ili bitumenom za kolovoz sa dodatkom polimera. Potrebno je zaštititi traku posipom ili drugim pogodnim materijalom. S obzirom na količinu bitumena razlikujemo kaegorije 1, 2, 3, 4 i 5. Ovim oznakama odgovaraju količine bitumena 700, 1000, 1800, 2600 i 3200 g/m 2. Bitumenska traka za varenje Bitumenska traka za varenje izraďuje se sa uloškom od staklene tkanine, staklenog voala i poliestarskog filca sa oznakama 4 i 5 ( debljine 3,6 i 4,5 mm i površinske mase 3200 g/m 2 i 4200 g/m 2 ) Sintetički hidroizolacioni materijali Pri odabiru hidroizolacijskih sistema, u većini slučajeva kao pravilan izbor nameće se ugradnja sintetičkih hidroizolacija zbog brzine ugradnje, zahtijevanje trajnosti te konačne cijene. U hidroizolacione materijale ovog tipa ubrajamo materijale u rolnama trake ( membrane ) debljine 1-3 mm i folije debljine do 1 mm, kao i razni premazi, namazi i paste. Svi ovi materijali predstavljaju fleksibalne fabričke prizvode za čiju se proizvodnju koriste sljedeće grupe sintetičkih materijala, elastomera i termoplastičnih elastomera. sintetički materijali: CSM hlorosulfatni polietilen EEA etilen-etilacetat-kopolimer EBA etilen-butilacetat EVAC etilen-vinilacetat-kopolimer FPP meki-polipropilen 9

11 PVC polivinilhlorid PP polipropilen ECB etilen-kopolimer-bitumen PIB - poliizobutilen PE polietilen elastomeri BR butadien kaučuk CR hloropen kaučuk NBR nitril kaučuk IIR butil kaučuk CSM hlorosulfonirani polietilen EPDM etilen-propilen-dien-terplolimer termoplastični elastomeri EA elastomerna mješavina MPR elastomeri koji se obraďuju topljenjem TPE termoplastični neumreženi elastomeri TPE-V - termoplastični umreženi elastomeri TPV termoplastični kaučukvulkanizati Od ovih proizvoda najširu primjenu imaju polimerne trake i folije na bazi poliizobutilena ( PIB ), polivinilhlorida ( PVC ) i etilenkopolimerbitumena ( ECB ), a takoďer i elastomerne trake proizvedene na bazi butila ( IIR ), polihloroprena ( CR ) i etilen propilena ( EPDM ). Ove folije i trake mogu biti nearmirane i armirane, pri čemu se za armiranje koriste krovni karton, staklena vlakna, stakleni filc, staklene tkanine, tkanine od najlona, metalne niti i drugo. Armaturu je moguće postaviti u sredini trake, rasporeďenu u masi te sa vanjske strane. Sintetički materijali imaju izrazitu zateznu čvrstoću ( 3-20 Mpa ) kao i veliku žilavost, relativno izduženje pri prekidu nije manje od 200 %. Pri usporedbi osobina termoplastičnih sintetičkih traka sa elastomernim proizvodima od meke vulkanizirane gume vidne su vrlo bitne razlike. Zbog mrežaste strukture molekula nastalih vulkanizacijom elastomerne trake se teže vare ''na hladno'' te zahtjevaju posebna ljepila i tehniku toplog varenja. Termoplastične trake mogu se vrlo lako oblikovati i '' na hladno '' i '' na toplo '' zavisno od uslova primjene. Sintetičke hidroizolacije trebaju zadovoljavati trenutno važeće norme i propise zavisno od namjene. Neke od ključnih osobina sintetičkih folija na koje treba obratiti pažnju su: sirovina, 10

12 boja, debljina, širina, dužina i masa po jedinici površine, čvrstoća na zatezanje pri slomu, izduženje pri slomu, vodonepropusnost i otpornost na difuziju vodene pare, otpornost na paranje, progibljivost na niskoj temperaturi, otpornost na oksidaciju, reakcija na požar, otpornost na UV zrake, mikrobiološka otpornost i drugo. Primjena ove vrste izolacije najčešća je kod hidroizolacije krovova, tunela, podzemnih graďevina, ribnjaka, kanala te kao zaštita od vlage i vode iz tla. Bitno je spomenuti da kod izvoďenja hidroizolacije podzemnih dijelova objekta sintetičke trake i folije moraju zadovoljiti uslove eksploatacije u temperaturnom intervalu od -30 do 40 C. Prednosti raznih vrsta sintetičkih folija u usporedbi s klasičnim bitumenskim hidroizolacijama: jedna sintetička folija zamjenjuje dva sloja bitumenske trake sintetička folija je pet puta lakša od tradicionalnog višeslojnog sistema sintetičke folije se ugraďuju vrućim zrakom, nema upotrebe otvorenog plamena samogasive su, tj. u slučaju otvorenog plamena na njihovoj površini ne može se proširiti vatra mogućnost reciklaže, stare sintetičke folije na kraju životnog vijeka mogu se reciklirati u nove sirovine sintetičke folije su paropropusne, što im omogućava da ''dišu'' oko petnaest puta više od bitumenskih hidroizolacija u estetskom pogledu, mogu se prilagoditi većini krovnih površina, dostupne su u velikom izboru boja, a preklopi su praktički nevidljivi Slika 7. Sintetička folija [26] 11

13 S obzirom na bazne sirovine premazi, namazi i paste mogu biti jedno, dvo i trokomponentni sistemi. Proizvodnja ovih sistema bazira se na kaučuku, polihloroprenu, poliizobutilenu, PVC-u, lateksu, polietilenu, silikonu i drugo. Kombinuju se sa raznim hemijskim i mineralnim dodacima. Isporučuju se zajedno sa očvršćivačima, koji se prije upotrebe mješaju sa osnovnom masom. Zavisno od sistema koji želimo mogu se koristiti u dva ili više slojeva. Slojevi se povezuju staklenim ili sintetičkim vlaknima u vidu filca. Ovi hidroizolacioni proizvodi prema fizičkomehaničkim osobinama odgovaraju sintetičkim trakama, odnosno folijama, te se odlikuju čvrstoćom na zatezanje od oko 4,5 Mpa, i relativnom izduženju pri kidanju 100%. Slika 8. Sintetički premaz [26] 2.3. Hidroizolacioni materijali u vidu metalnih traka ( folija ) U ovu grupu materijala spadaju dezenirane bakarne i aluminijske folije koje nisu fabrički obraďene bitumenskom masom. Mogu se primjenjivati u kombinaciji sa bitumenskim trakama koje se lijepe bitumenom. Folije imaju debljinu do 0,2 mm. Aluminijsku foliju možemo polagati isključivo preko betonske podloge premazane bitumenskim premazom. Bakarne folije najčešće koristimo kod hidroizolacija dilatacionih razdjelnica i tada su debljine veće od 0,1 mm. Slika 9. Aluminijska folija [7] 12

14 2.4. Vodonepropusni malteri ( šljeme ) kao hidroizolacioni materijal Pod vodonepropusnim malterima podrazumjevamo one proizvode koji pored cementa kao osnovnog hidroizolacionog veziva sadrže i razne aditive za obezbjeďivanje vodonepropustljivosti. Ovi aditivi nazivaju se hidrofobni aditivi, a mogu se dodavati u vidu praha, tečnosti i paste. Vodonepropusni malteri mogu se izvoditi u uobičajnim debljinama ili u obliku tankih slojeva. Prema načinu ostvarivanja veze izmeďu prvog sloja hidroizolacije i podloge razlikujemo tri tipa ove vrste hidroizolacije: vodonepropusni malteri, zaštitni hidroizolacioni premazi i posebni penetrirajući hidroizolacioni premazi. Vodonepropusni malteri se izvode u nekoliko slojeva i najčešće su debljine 2 4 cm. Za podlogu se vezuju isključivo površinski. Za spravljanje ovih maltera preporučuju se cementi viših klasa sa manjim sadržajem dodataka zgure, dok cementi sa dodacima pucolana nisu pogodni za ove maltere. Omjer mješanja cementa i pijeska je 1:1 do 1:3 s tim da pijesak koji koristimo mora biti čist, granulisan, sa zrnima veličine do 3 mm. Zaštitni hidroizolacioni premazi se takoďer vezuju površinski za podlogu, ali za razliku od maltera kod premaza slojevi su debljine 2 do 5 cm. Ovakvi proizvodi javljaju se kao gotovi fabrički materijali, a to su najčešće tzv. ''suhi malteri'' koji se proizvode od cementa, kvarcnog pijeska, aditiva i specijalnih organskih veziva koji se mogu miješati s vodom ( lateksi, akulati, polivinilacetati ). Premazi se nanonose u nekoliko slojeva, s tim da prvi sloj tzv. šljeme treba da sadrži veću količinu vode radi boljeg povezivanja sa podlogom. Ovakve hidroizolacije primjenjujemo protiv vlage, vode koja nije pod hidrostatskim pritiskom. Penetrirajući hidroizolacioni premazi se penetriraju u podlogu 10 do 15 cm i koji nakon vezivanja, zaptivaju sistem kapilarnih pora u podlozi. U kontaktu s vodom ovi materijali povećavaju zapreminu i tako obezbjeďuju još veću nepropustljivost za vodu. Ovi proizvodi na tržištu su prisutni pod raznim fabričkim nazivima. Spravljaju se mješanjem cementa, kvarcnog pijeska i vode te mogu biti različite konzistencije. Moguće ih je primjenjivati u svim slučajevima, uključujući i djelovanje vode pod hidrostatskim pritiskom. Slika 10. Vodoneprousni malteri [20] 13

15 3. PRIMJENA HIDROIZOLACIJE Zaštita graďevinskih objekata od štetnih uticaja vode i vlage jedan je od presudnih faktora koji utiču na dugotrajnost graďevinskih konstrukcija i samih objekata, ali i na zdravlje ljudi. Hidroizolacija ima sve širu primjenu i kod izgradnje objekata infrastrukture, saobraćajnica, deponija otpada, itd. Zato je podjednako važna primjena hidroizolacija u visoko i niskogradnji. Po mjestu primjene u graďevinarstvu hidrozilacija se može podijeliti: hidroizolacija podzemnih dijelova objekata visokogradnje ( temelja, podruma ) hidroizolacija dijelova objekata direktno izloženih atmosferskim vodama ( krovova, fasada, terasa ) hidroizolacija pojedinih prostorija, dijelova objekata ili posebnih objekata ( kuhinja, kupatila, bazena ) hidroizolacija u niskogradnji ( tunela, mostova, itd ) Hidroizolacija se primjenjuje samo na onim mjestima, i samo na onaj način koji garantuje ispunjenje funkcije. Da bi projektant izabrao najoptimalniji materijal potrebno je poznavanje različitih sistema, načina ugradnje, prednosti i nedostataka i naravno cijene pojedinih hidroizolacionih materijala Hidroizolacija podzemnih dijelova objekta Da bi podzemni dijelovi objekata bili korisni za razne namjene potrebno ih je zaštititi od prodora vlage i vode, i na taj način povećati trajnost ukopanih dijelova konstrukcije. Dijelovi objekta ispod nivoa tla izloženi su višestrukom uticaju vode ( vlage iz zemlje, procjednih i podzemnih voda ). Osnovna namjena hidroizolacije podzemnih dijelova je spriječavanje prodora vode i vlage u unutrašnjost podzemnih dijelova objekta, ali i zaštita konstruktivnih elemenata graďevine od štetnog uticaja vode, sa ciljem održavanja funkcionalnosti i trajnosti samog objekta. Hidroizolacija podzemnih dijelova objekta mora zadovoljavati visoka fizičko-mehanička svojstva uz minimalno potrebno održavanje. Hidroizolacija podzemnih objekata obuhvata horizontalnu hidroizolaciju temeljne ploče, kao i vertikalnu hidroizolaciju podzemnih zidova. Horizontalna izolacija se izvodi iznad temelja i iznad podloga izloženih vlazi kako bi se spriječilo širenje vlage iz tih konstruktivnih dijelova u one iznad njih ( zidove i podove ). Ako objekat nema podrum horizontalna izolacija ispod zidova se stavlja odmah nakon betoniranja temelja. Horizontalna izolacija postavlja se iznad nivoa terena podignuta cm. Vertikalna izolacija postavlja se s vanjske strane podrumskog zida do dna zida i postavlja se samo na objekte sa podrumom ili suterenom. Podloga na koju se postavlja mora biti prethodno izravnata. Izvana se mora zaštititi od mehaničkih oštećenja folijom ili geotekstilom. 14

16 Za hidroizolaciju podzemnih dijelova objekta mogu se primjeniti sljedeći sistemi: bitumenske trake za zavarivanje ili samoljepljive trake bitumenske emulzije sintetičke folije hidroizolacione cementne mase bentonit barijere čepaste folije bijele kade Ako uzmemo u obzir projektno-graďevinsku praksu onda je moguća i primjena bitumenskih traka koje se ugraďuju lijepljenjem vrućim bitumenskim premazima. Bitumenske trake za zavarivanje sastoje se od polietarskog filca odreďene površinske mase na koju se nanosi modifikovana bitumenska masa. Ove trake moraju biti debljine 4 ili 5 mm. Na osnovu toga koliko su trake za zavarivanje tehnički zahtijevne njihova ugradnja se može opisati na sljedeći način: - manje zahtijevne trake ugraďuju se jednoslojno na podložnom betonu na kojeg se zavaruju tačkasto na prethodno nanesen hladni bitumenski premaz - tehnički zahtijevne trake za zavarivanje ugraďuju se u najmanje dva sloja obavezno na podložnom betonu. Slika 11. Spoj temelja i zida bitumenskom trakom [5] 15

17 Bitumenske emulzije nanose se na podlogu hladnim postupkom. Najčešće se ojačavaju mrežicom od staklenih vlakana. Slika 12. Podrumski zid premazan bitumenskom emulzijom [25] Sintetičke folije se spajaju zavarivanjem ( vrućim vazduhom ). Na horizontalne površine se ugraďuju obično polaganjem, a na vertikalnu ( zidove ) lijepe se posebnim kontaktnim ljepilima. Slika 13. Podrumski zid zaštićen sintetičkom folijom [5] 16

18 Hidroizolacione cementne mase posebno su korisne kod svih spojeva ( temelj-zid, podna ploča-zid, itd.). Za njihovu ugradnju potrebno je dobro očistiti betonske podloge. TakoĎer, cementno mlijeko se treba u potpunosti ukloniti. Kod primjene ovih hidroizolacija često se u masu utiskuju mrežice od alkalno otpornih staklenih vulkana, radi povećanja njihove elastičnosti. Slika 14. Podrumski zid premazan cementnom masom [28] Bentonit se primjenjuje isključivo u slučajevima kada je objekat izložen pritisku vode. Bentonitske trake u slučaju temeljnih AB ploča polažu se na prethodno ugraďen podložni beton, dok se u slučaju podrumskih zidova polažu tako što se mehanički pričvršćuju na zid. Slika 15. Bentonitske trake [25] 17

19 Čepaste folije su folije profilisane u obliku šupljih čepića. Prednost ovih folija je u tome jer im nije potreban podložni beton. Podloga za njih se izraďujr isključivo od zbijenog tampon sloja čiju je površinu potrebno obraditi tankim slojem uvaljanog pijeska. Folija se polaže tako da čepiću ulegnu u pijesak, a zatim se preklopi lijepe samoljepljivom trakom, dok neki proizvodi imaju ljepljive ivice. Kod podrumskih zidova čepaste folije se mehanički pričvršćuju na zidove putem tačkastih učvršćivača. Za završetak folije potrebno je prethodno zid izolirati bitumenskom trakom za zavarivanje. Slika 16. Čepaste folije [27] Bijela kada je armirano betonska konstrukcija koja pored nosivosti ima i funkciju hidroizolacije. Betoniranje podne ploče izvodi se u slojevima debljine 40 cm, dok gornji sloj ne smije biti deblji od 10 cm. Najčešće se za hidroizolaciju spojeva koriste trake od PVC-a i lima. Zidovi se betoniraju betonom sa granulacijom od 8 mm i većom količinom cementa. Beton se rasporeďuje na prethodno izvedenu podlogu u sloju od oko 30 cm. Zatim se betoniranje zidova nastavlja u slojevima najviše 35 cm visine. Nakon 3 dana skida se oplata, te se najmanje 7 dana beton njeguje prekrivanjem polietilenskom folijom. Slika 17. Bijela kada [5] 18

20 3.2. Hidroizolacija dijelova objekata direktno izloženih vodama Hidroizolacija ravnih krovova Ravni krovovi su savremene konstrukcije koje zaštićuju zgrade od prodiranja atmosferske vode i vlage, te da štite prostorije od pregrijavanja i gubitka toplote. U smislu projektovanja pod ravnim krovovima podrazumjevaju se krovovi nagiba do 22. Ravni krovovi često mogu služiti i kao terase, balkoni, parking prostori, vrtovi, itd. Krovni pokrivač ravnog krova čine konstruktivna ploča, funkcionalni slojevi, hidroizolacija i zaštitni sloj. Hidroizolacija ravnih krovova, zbog direktne izloženosti vodi, predstavlja najčešći vid hidroizolacija koje obavljamo. U ovom slučaju imamo širok spektar radova, materijala, izvoďenja i problema. Za hidroizolacijske slojeve ravnih krovova najčešće koristimo: Bitumenske trake ( kondor ) predstavljaju najpovoljniji sistem izolacije trenutno na tržištu. Podloga na koju se polažu bitumenske trake mora biti nosiva, glatka, bez prašine i čista. Bitumenske trake se za podlogu lijepe sa hladnim bitumenskim lijepkom ili vrućom bitumenskom masom, a mogu se po potrebi mehanički pričvrstiti za podlogu ( ekseri, spojnice-klameri ). Podloga na koju se postavljaju se mora, prije lijepljenja, premazati sa bitumenskim premazom bitulitom, da bi trake mogle da se zalijepe za beton. Sa lijepljenjem se počinje kada je premaz bitulita potpuno suh. Da bi se bitumenske trake zalijepile za podlogu potrebno je zagrijati plinskim plamenikom i trake i podlogu. Kod ugradnje, trake se u poprečnom smjeru preklapaju za 10 cm, a u uzdužnom smjeru za 15 cm. U višeslojnim sistemima traka gornji slojevi se polažu tako da se preklopi ne poklapaju sa preklopima u donjem sloju. Slika 18. Ugradnja bitumenskih traka [38] 19

21 Jednoslojne hidroizolacione membrane sa ojačanjem na bazi polivinil hlorida ( PVC-a ) takoďer se koriste za hidroizolaciju ravnih krovova. To su termozavarive membrane napravljene od sintetičke gume, koja je diznajnirana za trajnu zaštitu od svih postojećih vremenskim uticaja. Na ravne krovove se ugraďuje kao završni sloj i postavlja se od ruba do ruba krova. Najčešće je bijele boje, da se na suncu ne bi zagrijavala. Armirana je čvrstom mrežicom što joj daje otpornost na pritisak i vjetar. UgraĎuje se tako što se na očišćenu podlogu postave membranske trake jedna pored drge, koje se meďusobno zavaruju variomatom. Slika 19. Jednoslojne hidroizolacione membrane položene na ravni krov [7] Poliuretanski premazi predstavljaju elastičnu vodonepropusnu membranu, koja očvršćava u kontaktu s vodom. Za ovu hidroizolaciju raširen je naziv ''tečna guma'' jer se nalazi u tečnom stanju, a u dodiru s vodom postaje elastična te izvrsno prijanja na sve podloge. Nanosi se vrlo jednostavno četkom ili valjkom na očišćenu podlogu. Nakon što se osuši prvi sloj, nanosi se naredni sloj. Ukoliko ovi premazani slojevi ostaju direktno izloženi potrebno ga je zaštititi pigmentiranim premazom kojim se postiže bolja UV otpornost i mehaničke osobine. Slika 20. Poliuretanski premazi na ravnom krovu [26] 20

22 Za zaštitu hidroizolacije često se koristi deblji nasip šljunka: 8-10 cm, dolje sitne granulacije, a gore krupnije, ili kulir ploče postavljene na gumene ili plastične čepove. Slika 21. Ravni krov posut slojem šljunka [30] Hidroizolacija kosih krovova U zavisnosti od tipa krova ( da li se ipod pokrivača nalazi kosa betonska ploča ili samo drvena konstrukcija ) kao hidroizolaciolaciju koristimo ili elastični cementni premaz ili PVC membrane. Elastične cementne premaze koristimo ispod crijepa na kosini betonske ploče, dok crijep osiguravamo ili kvalitetnim ekserima ili zalivanjem specijalnim malterom sa visokim hidroizolacionim svojstvom. Ovaj cementni premaz nanosi se po gornjoj površini krovne betonske ploče sa četkom što olakšava obradu teških dijelova na krovu, kao što su slivnici, oluci, krovni prozori, itd. Slika 22. Cementni premaz na kosom krovu [31] 21

23 Hidroizolacione PVC membrane ( folije ) su najčešći izbor hidroizolacije ispod crijepa na drvenoj konstrukciji. Folije se postavljaju preko cijele krovne površine, s tim da se ušvršćuju heftaricom za rogove. Dodatno se učvršćuju drvenim letvama koje predstavljaju nosače za crijep. PVC folija mora da bude dugotrajna bez opasnosti da doďe do pucanja, vodonepropusna, paropropusna i mehanički čvrsta. Slika 23. Sintetička folija na kosom krovu [39] Hidroizolacija fasada Fasada kao vertikalni nadzemni dio omotača objekta treba da bude projektovana tako da štiti objekat od atmosferskih i mehaničkih uticaja. Fasade objekata većinom su napravljene od poroznih materijala kao što su kamen, malter i beton koji upijaju vodu. Fasade je potrebno zaštititi da ne bi došlo do prodora vode u unutrašnjost objekta. Zaštita graďevina od vode postiže se upotrebom impregnacijskih premaza na bazi vode. Premazi se nanose četkom, valjkom ili pumpom niskog pritiska u dva sloja mokro na mokro do zasićenja poroznih podloga. Premazi prodiru duboko u fasadni materijal i nakon 7 dana od nanošenja formiraju vodootpornu površinu. Slika 24. Nanošenje hidroizolacionog premaza na fasadu [7] 22

24 Hidroizolacija terasa i balkona Budući da su sve terase i balkoni gazivi, potrebno je voditi računa o materijalu koji koristimo u svrhu hidroizolacije. Potrebno je da hidroizolacioni materijal odgovara svim vremenskim i temperaturnim uslovima, kao i da ne narušava estetski izgled balkona i terase. Izolacije se postavlja u tri sistema. 1. Ukoliko balkon ima lijepo uraďenu keramiku sa slabim hidroizolacionim svojstvom koriste se providni poliuretanski premazi sa visokim stepenom hidroizolacije. UV su postojani i zadržavaju sjaj dugo godina. 2. Na betonsku podlogu postavlja se hidroizolacioni dvo ili jednokomponentni premaz, na koji kasnije ide ljepilo za pločice sa pojačanim svojstvom i pločice. 3. Ukoliko na balkon ne idu keramičke nego betonske ploče koristi se visokokvalitetni, jednokomponentni fleksibilni malter sa ojačanjem vlaknima na bazi modifikovanog cementa, sa dodatkom polimera otpornih na alkalije. Slika 25. Hidroizolacioni premaz na terasi [5] 23

25 3.3. Hidroizolacija prostorija objekta ili posebnih objekata Hidroizolacija kuhinja i kupatila Na unutrašnjim površinama izloženim direktnom prskanju vodom kao što su kupatila i kuhinje potrebno je prije lijepljenje keramike izvesti hidroizolaciju. Hidroizolacija će spriječiti prodiranje vode u podove i zidove, a time i oštećenje same keramike, kao i podložnih maltera i očuvanje estetskog izgleda prostora. Najučinkovitije spriječavanje prodora vode u podove i zidove, postiže se izvedbom polimercementne hidroizolacije prije oblaganja keramikom. Slika 26. Hidroizolacija kupatila [7] Slika 27. Hidroizolacija kuhinje [7] 24

26 Hidroizolacija bazena Bazenska školjka, kao osnovna konstrukcija većinom se izvodi od armiranog betona. Prije završne obloge keramičkim pločicama, mozaikom ili premazom, potrebno je unutrašnjost bazena kvalitetno hidroizolirati. Ukoliko će završna obloga biti od keramičkih pločica potrebno je nanijeti dva sloja fleksibilnog polimercementnog hidroizolacionog premaza. Premazuju se zidovi i dno bazena. Ako se neće postavljati završna obloga od keramičkih pločica preporučuje se objedinjavanje hidroizolacije i završnog sloja bazena. Na pripremljenu betonsku podlogu nanosi se odgovarajući prajmer, a nakon sušenja prajmera i dva sloja epoksidnog premaza plave boje, koji je namijenjen direktnom kontaktu s vodom. Slika 28. Polimercementi premaz bazena [7] Slika 29. Epoksidni premaz bazena [33] 3.4. Hidroizolacija u niskogradnji Hidroizolacija saobraćajnica i mostova Osnovni cilj kvalitetnog izoliranja objekta jeste da se obezbjedi odvajanje površinske i procjedne vode od objekta. Izbor postupaka za izvedbu hidroizolacije zavisi od: - vrste i namjene objekta na putu - specifičnih lokalnih uticaja: saobraćaja, klime, oblikovanja puta i održavanja objekte 25

27 Svi materijali koji se upotrebljavaju za izolaciju objekta moraju se proizvesti sa bitumenskim vezivima. Prije ugraďivanja hidroizolacije, beton mora biti star 21 dan. Podlogu, odnosno površinu betona potrebno je osušiti i očistiti te eventualne pukotine zapuniti epoksidnom smolom i kvarcnim pijeskom. Pripremljenu podlogu treba zasititi sa jednim ili više premaza od epoksidne smole. Nakon toga na površini od svježe smole posipa se kvarcni pijesak krupnoće zrna 0,5 / 1,2 mm. Na ovako pripremljenu podlogu nanosi se osnovni premaz sa bitumenskim vezivom na koji se ugraďuje jedan od sljedećih izolacijskih slojeva: jednoslojne i dvoslojne bitumenske trake, kao i bitumen modificiran polimerom. Prije ugradnje bitumenske trake treba prvo razmotati i poravnati, po pravilu uzdužno u smjeru objekta. Poprečni preklop traka mora biti najmanje 50 cm. Trake je potrebno namotati na valjak odreďene mase te ih prilikom razmotavanja zagrijati po čitavoj širini ( uz pomoć odgovarajućeg izvora toplote ). Neposredno nakon razmotavanja potrebno je trake pritisnuti uz podlogu da se po čitavoj širini prilijepe, a iz spoja odstrani zrak. Ukoliko na rubovima isteče bitumenska masa, potrebno ju je izravnati uz sam spoj. Slika 30. UgraĎianje bitumenskih traka na saoraćajnici [5] Kod mostova pored ove horizontalne hidroizolacije potrebno je izvesti i vertikalnu hidroizolaciju, tj. temelja objekta. Najčešći sistemi koje koristimo za vertikalnu hidroizolaciju su: bitumenski prethodni namaz i plastomerne bitumenske trake za varenje. 26

28 Hidroizolacija tunela Kod hidroizolacije tunela najintezivniju primjenu ima sintetička folija. Nakon što se podloga izravna torkret betonom polaže se sloj geotekstila koji se mehanički pričvršćuje. Na taj način dobijamo podlogu spremnu za ugradnju hidroizolacije. Hidroizolacija se obično polaže okomito na smijer tunela. Spojevi se izvode dvostrukim varom, nakon čega se kontroliše pritisak u prostoru izmeďu varova ( treba iznositi minimalno 2 bara ). Debljina folije treba iznositi minimalno 2 mm. Ponekad se postavlja i sigurnosni sistem u vidu dvostrukog sloja hidroizolacije i niza cjevčica kroz koje se injektira poliuretanska masa koja brtvi hidroizolaciju u slučaju opterećenja. Postavljaju se 3-4 cjevčice na svaki 100 m 2 hidroizolacije. Prije izvedbe sekundarne obloge hidroizolaciju je potrebno zaštititi slojem geotekstila. Slika 31. Hidroizolacija tunela [34] 27

29 4. ZAKLJUČAK Radeći ovaj rad na samom početku smo kazali da hidroizolacija predstavlja zaštitu objekata od vode i vlage. TakoĎer smo objasnili koje sve uslove mora ispunjavati da bi se mogla primjenjivati u svrhu zaštite od vode i vlage. Pored najbitnijih osobina hidroizolacije naveli smo i tipove hidroizolacija koji se najčešće primjenjuju. Radi boljeg razumijevanja podjelu hidroizolacionih materijala uradili smo na osnovu sirovina od kojih se dobijaju. Na kraju rada obraďeno je primjena hidroizolacija, koja je vrlo široka kod svih objekata visokogradnje, ali i niskogradnje. Da bi se razmatrana oblast što bolje razumjela za većinu hidroizolacionih materijala, kao i njihovu primjenu priložili smo slike. Nadamo se da smo uspjeli prikazati hidroizolaciju objekata na vrlo jednostavan i učinkovit način. 28

30 5. LITERATURA 1. Maja Todorović, Martin Bogner, Nada Demić, O izolaciji 2. Mihailo Muravljov, GraĎevinski materijali 3. Smjernice za projektovanje, graďenje, održavanje i nadzor na putevima

31

32 UNIVERZITET DŢEMAL BIJEDIĆ GRAĐEVINSKI FAKULTET MOSTAR SEMINARSKI RAD MATERIJALI ZA TOPLOTNU ZAŠTITU I ZAŠTITU OD POŽARA MENTOR: Doc.dr. Merima Šahinagić-Isović,d.i.g. Šaćirović STUDENT: Mirna Mostar, april godine

33 SADRŽAJ UVOD... 2 Opći uslovi za termoizolacione materijale... 2 VRSTE I SVOJSTVA TERMOIZOLACIONIH MATERIJALA... 7 Podjela termoizolacionih materijala prema porijeklu... 7 Specijalni termoizolacioni materijali Termoizolacioni Sendvič sistemi ETICS (external thermal insulation composite system) Povezani sistem za vanjsku toplinsku izolaciju Toplinski mostovi MATERIJALI ZA ZAŠTITU OD POŽARA Uvodna razmatranja Protivpožarni materijali- obloge ZAKLJUČAK LITERATURA

34 UVOD Opći uslovi za termoizolacione materijale Kada kaţemo termoizolacija najĉešće mislimo u stvari na termoizolacioni materijal, ĉija je funkcija da zaštiti objekat od spoljašnjih toplotnih promjena i odrţi konstantno prijatnu temperaturu u unutrašnjosti objekta. Da bi se jedan materijal mogao nazvati termoizolacionim, mora da ima nisku vrednost koeficijenta toplotne provodljivosti koja se obiljleţava grĉkim slovom λ (toplotna provodljivost izolacionog materijala λ mora da bude manja od 1 W/mK i što je niţa, to je materijal bolji toplotni izolator). Termoizolacioni materijali treba da imaju visoku poroznost i da po mogućnosti predstavljaju supstance amforne strukture. Ovo je posljedica ĉinjenice da kristalna tijela veoma dobro provode toplotu (npr. Toplotna provodljivost materijala se smanjuje i preko 10 puta ako se mineralni rastopi naglo hlade i time utiĉe na dobijanje amofrne strukture oĉvrsle supstance). Kao karakteristiĉni primjeri mogu da posluţe staklena i mineralna vuna koji se baš dobijaju na ovakav naĉin. Osnovni uslov visoke poroznosti kod termoizolacionih materijala podrazumijeva prisustvo pora u vidu sitnih vazdušastih ćelija ili tankih slojeva vazduha, pošto se pri većim praznim prostorima ispunjenim vazduhom toplotna provodljivost materijala povećava uslijed prenosa toplote konvekcijom i zraĉenjem. U praksi se primjenjuje više naĉina za ostvarivanje visokoporozne strukture termoizolacionih materijala: Postupci za dobijanje materijala tzv. ćelijaste strukture (gas-betoni, pjeno-betoni, pjenostaklo, porozne plastiĉne mase) primjenjuju se tehnologije u okviru kojih dolazi do oslobaċanja odreċenih gasova i do nadimanja mase materijala u fazi proizvodnje, te postupci dovoċenja još neoĉvrslih materijala u pjenasto stanje. Postupci kojima se u fazi proizvodnje spravljaju mješavine komponenata sa većim koliĉinama vode, kojima se kasnije kroz postupke sušenja i peĉenja (kada se višak vode izgubi) dobija finalni produkt povećane poroznosti (materijali na bazi elektrofilterskog pepela, dijatomejske zemlje i sliĉno). Postupci za formiranje vlaknastog skeleta (staklena vuna, mineralna vuna i sl.). U ovakvim sluĉajevima termoizolacioni materijali se dobijaju ili postupkom izvlaĉenja rastopa u vrlo tanke niti, ili putem 2

35 raspršivanja mlaza rastopa u relativno kratka, ali vrlo tanka vlakna. U prvom sluĉaju dobijaju se vlakna i tzv. voali, dok se u drugom sluĉaju dobijaju materijali tipa vune. Pored navedenog, i zapreminska masa igra znaĉajnu ulogu za svojstva termoizolacionih materijala. Na slici 1.0. prikazana je zavisnost izmeċu zapreminske mase i koefeicjenta toplotne provodljivosti materijala λ. Kao što se vidi, vrijednost λ se povećava u funkciji povećanja zapreminske mase Treba samo napomenuti da prikazane vrijednosti koeficijenta λ odgovaraju samo potpuno suhim materijalima (u sluĉaju vlaţnih materijala toplotna provodljivost se znaĉajno mijenja, što utiĉe na pogoršavanje termoiolacionih karakteristika materijala). Pored zapreminske mase, odnosno toplotne provodljivosti, kao još jedna karakteristika termoizolacionih materijala javlja se ĉvrstoća. Ona je u poreċenju sa drugim materijalima vrlo mala (npr. Ĉvrstoća pri pritisku termoizolacionih materijala kreće se najĉešće od 0,2 do 2,5 Mpa, a ĉvrstoća pri savijanju-kod materijala u obliku ploĉa, od 0,15 do 2,0 Mpa). Bez obzira na male vrijednosti, ĉvrstoće o kojima je rijeĉ imaju odreċeni znaĉaj, i to prilikom prevoza materijala, skladištenja, montaţe i pri ekspolataciji. Slika 1.Zavisnost toplotne provodljivosti od zapreminske mase termoizolacionih materijala[3] 3

36 Termoizolacioni materijali treba da zadovoljavaju i sljedeće dodatne uslove: I. Paropropusnost (potrebno je da termoizolacioni materijali budu paro i gasodifuzni, ali u sluĉajevima kada je sa jedne strane termoizolacionog sloja prisutna izuzetno vlaţna sredina, termoizolaciju treba štititi hidroizolacijom koja se postavlja sa tople strane) II. Protivpoţarnost (da su otporni na dejstvo poţara, a ako do njega ipak doċe,da sprjeĉavaju njegovo širenje. Idealno je da termoizolacija pripada klasi reakcije na poţar A1, tj. da je materijal nezapaljiv, kao npr, kamena i staklena vuna) III. Da imaju malo upijanje vode (zbog ovog se mnogi materijali za termoizolacione svrhe obraċuju razliĉitim hidrofobnim dodacima) IV. Da budu postojani na povišenim temepraturama V. Da su otporni na dejstvo mraza VI. Da imaju zadovoljavajuću hemijsku i biološku postojanost (ne smiju ispuštati štetne sastojke, kao što su plinovi,vlakna i sl. koji bi mogli prouzroĉiti trovanje ljudi ili širenje poţara; danas se u ekološki osviještenom svijetu posebno istiĉe i mogućnost recikliranja i opasnost pri uklanjanju pojedinih vrsta toplinskih izolacija) VII. Dugotrajnost (da traju sve dok traje i objekat) Slika 2. Otpornost materijala na dodatne uslove: vodopropusnost,dugotrajnost,paropropusnost,hemijska i biološka postojanost[3] 4

37 Neki od sluĉajeva kada termoizolacioni materijali ne zadovoljavaju dodatne uslove: Slika 2.. Mokra izolacija, dekohezija vlakana i truljenje rogova[3] Slika 3. Vodena jezera i klobuci na hidroizolaciji-izvedba ravnog krova bez parne brane ispod termoiolacije[3] 5

38 Slika 4.. Difuzno navlaženje termoizolacije kod izvedbe prohodnog inverznog krova kod nedovoljnog parorasterećivanja vlage ljeti [3] Slika 5.. Potreba korištenja zaštitnih odijela i maski za disanje prilikom uklanjanja starijih mineralnih vuna [3] 6

39 VRSTE I SVOJSTVA TERMOIZOLACIONIH MATERIJALA Podjela termoizolacionih materijala prema porijeklu Toplinsko izolacijske materijale prema porijeklu moţemo podijeliti u dvije osnovne grupe i to: Organski termoizolacioni materijali -prirodni -umjetni Anorganski termoizolacioni materijali Organski termoizolacioni materijali Prirodni: Ploče od plute se dobijaju postupkom presovanja granulise plute (komadića plute), ili postupkom presovanja mješavine komadića plute i nekog veziva. U takvim sluĉajevima dobijaju se materijali sa zapreminskim masama kg/m 3 i sa koeficijentima toplotne provodljivosti izmeċu 0,02 i 0,04 W/(m C). Osim u ploĉama, pluto se isporuĉuje i u ĉesticama ili ekspandiranim granulama u rastresitom stanju ili zaljepljenim na neku traku (obiĉno bitumensku). Ploĉe se zbog svog lijepog izgleda mogu upotrebljavati i za oblaganje zidova, pa ĉak i podova (jako presane ploĉe) u trostrukoj funkciji: kao toplinski i zvuĉni izolator i kao ukrasna površina. Slika 6. Ekspandirano pluto- ploča [3] Prirodni: Drvena vuna proizvodi se tako da se vlakna spajaju cementom. Ploĉe su lagane jer sadrţe šupljine. Gustoća im je od 200 do 500 kg/m 3 (ali i do

40 kg/m 3, kod tvrdih ploĉa). Danas se ĉesto upotrebljavaju u kombinaciji s nekom, još boljom toplinskom izolacijom kao tanka, tvrda kora (kombi ploĉe). Za toplinsku izolaciju mogu se upotrebljavati i mješavine drvnih ĉestica (piljevine) i nekog veziva ili u vidu presanih ploĉa ili lijevane na mjestu ugradnje. Slika 7. Drvena vuna (drvolit, heraklit) [3] Umjetni: Polistiren (tvrde pjene) ima dobra izolacijska svojstva s koeficijentom toplinske vodljivosti k izmeċu 0,035 i 0,040 W/mK, te je niske cijene i jednostavne ugradnje, danas je to jedan od najpopularnijih izolacijskih materijala. Koristi se najviše kao toplinska zaštita, u svim vanjskim konstrukcijama, te kao plivajući pod u podnim meċuspratnim konstrukcijama. Nije otporan na temperature veće od 80 C. Ĉesto se koristi za toplinsku zaštitu podrumskih zidova ekstrudirani polistiren.u prvom mjesecu nakon izrade još se izluĉuje ekspandirno sredstvo (plin pentan), kasnije je materijal u potpunosti stabiliziran. Kad ishlapi sredstvo za ekspandiranje, proizvodi se dimenzijski stabiliziraju, pa se govori o starenju, odnosno odleţavanju. Polistirenske ploĉe trebaju odleţati 60 dana i više, da su kvalitetno sposobne za ugradnju u fasade i ravne krovove. Paropropusnost ekspandiranog polistirena ovisi o zapreminskoj masi ekspandiranog polistirena i iznosi od 40 do 100 m (ekvivalent debljine zraĉnog 8

41 sloja difuzije vodne pare s d je vrijednost, koja znaĉi za koliko puta je neki materijal više paronepropusan od sloja zraka 1 m i oznaĉava se u m). Gustoća polistirena je od kg/m 3. Slika 8. EPS-ekspandirani polistiren [3] Slika 9. XPS-ekstrudirani polistiren[3] Anorganski termoizolacioni materijali Mineralna vuna je dobar toplinski izolator s koeficijentom toplinske provodljivosti k izmeċu 0,035 i 0,045 W/mK, što je uvrštava meċu najbolje toplinske izolatore. Kamena vuna ima visoku otpornost na poţar, paropropusna je i djelomiĉno vodootporna. Otporna je na starenje i raspadanje, te na mikroorganizme i insekte. Koristi se u svim vanjskim konstrukcijama za toplinsku zaštitu, te u pregradnim zidovima za zvuĉnu zaštitu. Jedino mjesto gdje se ne preporuĉuje je za izolaciju podrumskih zidova pod zemljom. Vlakna se formiraju tako što se na mlaz rastopa djeluje parom ili vazduhom pod pritiskom, ili tako što se rastop izliva na valjke ili diskove centrifugalnih ureċaja. Dobijena mineralna vlakna se sakupljaju u posebnim komorama i tu se od njih formiraju komadasti, ploĉasti, trakasti (u rolnama) ili konopasti proizvodi, kao i materijali nevezane strukture vata. Oblikovanje proizvoda izvodi se potupkom lakog presovanja uz eventualno dodavanje odreċenih organskih ili anorganskih veziva. Materijali na bazi mineralne vune mogu se primjenjivati do temperature od cca 700 C. 9

42 Pod mineralnom vunom se podrazumevaju i staklena vuna i kamena vuna. Razlika izmeċu njih je u sirovini od koje se dobijaju, tehnološkom postupku i krajnjim osobinama materijala. Glavna sirovina od koje se dobija staklena vuna je kvarcni pijesak s dodatkom recikliranog stakla. Kamena vuna se dobija od kamenih minerala, dolomita, bazalta i diabaza s dodatkom koksa. Slika 10. Staklena vuna-filc [3] Slika 11. Kamena vuna- ploče[3] Ekspandirani perlit- Perlit je eruptivni aluminijsko-silikatni kamen, koji se mehaniĉki usitnjava i kratko zagrijava na 1000 C. Pri tome se voda sadrţana u stijeni pretvara u vodenu paru i napuhuje materijal i povećava njegov obim za 15 do 20 puta. Nastali proizvod je bijeli granulat veliĉine zrna i do 6 mm. Pojedinaĉna zrna se sastoje od ćelija, koje su odgovorne za termoizolacijska svojstva. Perlit izolacijski materijali koriste se uglavnom kao izolacijski materijal za zasipavanje, rijetko u obliku ploĉa. Ekspandirani perlit nije zapaljiv, ali je osjetljiv na vlagu. Zato se, ukoliko je u upotrebi kao izolacija jezgre hidrofobira i to silikonima u disperzijama, bez sadrţaja otapala ili pomoću umjetnih smola. Perlit izolacijske ploĉe se sastoje od ekspandiranog perlita, koji je obraċen s organskim i/ili neorganskim vlaknima i vezivima. Vlakna se pripreme te se oblikuju zajedno s ekspandiranim perlitom vlaţnim postupkom u izolacijske ploĉe. Gotove ploĉe su osjetljive na vlagu i smiju se ugraċivati samo tamo gdje su prema graċevinsko-nadzornim propisima dopušteni normalno zapaljivi materijali. 10

43 Slika 12. Ekspandirani perlit- nasip[3] Specijalni termoizolacioni materijali Specijalni termoizolacioni materijali mogu biti alternativni, refleksni i kombinacije ova dva: transparentne toplinske izolacije za solarne upijaĉe refleksne folije za izolaciju zraĉenja topline (IC radijaciju) vakuumske izolacijske ploĉe nano izolacijski materijali (NIM) Transparentne toplinske izolacije - toplinska izolacija vanjskih transparentnih (prozori) i netransparentnih ploha (zidovi); - primaju i prenose topline na unutarnji dio konstrukcije ili na sisteme za dodatno zagrijavanje; - veliki broj horizontalno smještenih uskih cjevĉica, obostrano zatvorenih staklenom ili polikarbonatnom plohom; - horizontalni poloţaj cjevĉica, zbog niskog nagiba sunĉevih zraka zimi omogućava propust toplinskog zraĉenja, a ljeti je zbog strmih sunĉevih zraka sprjeĉava; 11

44 Slika 13. Transparentne kapilarne ploče za upijače topline[3] Refleksne folije i ploče za izolaciju zračenja topline (IC radijaciju) - radijacijom (zraĉenjem) se gubi najviše topline iz zgrada; - reflektira se toplina nazad u prostor zimi, zadrţava van prostora ljeti; - aluminijske folije ne smiju biti u kontaktu s podlogom, a meċusobno su razmaknute; kako bi se postigao efekt refleksije IC zraĉenja - najpogodnija primjena u kosom krovu; - VIP - izolacija na principu termos boce (vacuum insulation panels); - vakuumske ploĉe su vrlo osjetljive na oštećenja, problematiĉne za uĉvršćenje i prilagoċavanje; - folije i ploĉe su jake parne brane, te ih je potrebno na spojevima dobro brtviti s unutrašnje strane; 12

45 Slika 14. Vakuumske izolacijske ploče VIP [3] Slika 15. Dvoslojne folije za refleksiju IC zračenja [3] 13

46 Nano izolacijski materijali NIM aerogel Aerogel je umjetno tvorivo s najniţom gustoćom od bilo koje poznate porozne krutine. Izveden je iz gela u kojem je tekući sastojak gela zamijenjen s plinom. Rezultat je krutina s nekoliko izvanrednih svojstava, a kao najznaĉajnije su uĉinkovitost kao toplinski izolator i iznimno niska gustoća. Naziva se još i smrznuti dim, kruti dim ili plavi dim zbog svoje prozirne prirode i naĉina rasipanja svjetlosti u tvorivu. Prvi aerogelovi su se izraċivali od silicijskog gela. Aerogelovi su dobri toplinski izolatori jer se gotovo u potpunosti sastoje od plina, a plinovi su vrlo slabi provodnici topline. Gustoća aerogela iznosi samo 0,3-3 g/dm 3 a gustoća nekih aerogelova je samo za nekoliko postotaka veća od gustoće zraka. Iako naizgled imaju krhku graċu, mnogi aerogelovi imaju vrlo dobra mehaniĉka svojstva, a posebno su otporni na pritisak i zatezanje. Sposobni su izdrţati pritisak na glatku površinu mase do i 2000 puta veće od njihove. Ipak, vrlo su lomljivi i nisu otporni na savijanje i rezanje. Silicijski aerogelovi su postojani do temperature topljenja silicija koja iznosi 1200 C. Slika 16. Aerogel [3] Slika 17. Transparentna toplinska izolacija sa nanogel filcevima (aerogel) [3] 14

47 Termoizolacioni Sendvič sistemi U graċevinskoj praksi termoizolacioni materijali se najĉešće koriste u sklopu razliĉitih sendviĉ sistema, odnosno u formi, odreċenih slojevitih kompozita. U ovakvim sluĉajevima pojedini slojevi sistema imaju taĉno odreċene funkcije i to: uvijek imaju površinske (zaštitne) slojeve, zatim sami termoizolacioni sloj, a ponekad i tzv. noseći sloj koji je prisutan u onim sluĉajevima kada dati sistem ima funkciju pregrade, ili funkciju konstruktivnog nosećeg elementa. Ovakvi kompoziti su ĉesto odreċeni fabriĉki proizvodi koji nose posebne komercijalne nazive. Slika 18. Sandwich zid [3] ETICS (external thermal insulation composite system) Povezani sistem za vanjsku toplinsku izolaciju Definicija ETICS-a: Na gradilištu izveden sistem koji se sastoji iz tvorniĉki proizvedenih komponenti. Isporuĉuje se od proizvoċaĉa kao potpuni sistem i sadrţava komponente prilagoċene sistemu. Sve se komponente sistema odabiru ovisno o specifiĉnosti sistema i podloge. Komponente ETICS-a: mort za lijepljenje, i/ili mehaniĉko priĉvršćenje toplinsko-izolacijski materijal mort za armaturni sloj 15

48 tekstilno-staklenu mreţicu završno-dekorativni malter pribor za kvalitetniju izvedbu Ugradnja/postavljanje ploĉa: Slika 19. ETICS struktura sistema [3] - Ljepilo ne smije nikako doći u fuge izmeċu ploĉa - Otvorene fuge moraju se ispuniti izolacijskim materijalom - Ugradnja na krajevima (pruga širine 5 cm) taĉkasto (taĉke cca 15 cm) - Min. 40% kontakta sa podlogom - Priĉvrsnica mora biti izabrana prema podlozi i vrsti termoizolacione ploĉe - Φ 8 mm/> 60 mm - Minimalan broj priĉvrsnica je 6 kom/m2 + dodatno ojaĉanje uz rubove, odnosno ovisno o brzini vjetrova 16

49 Slika 20. Ugradnja ploče na krajevima i tačkasto [3] Slika 21. Shema postavljanja pričvrsnica [3] Slika 22. Rezultat ugradnje ETICS ploče [3] 17

50 Toplinski mostovi Toplinski most jest manje podruĉje u omotaĉu grijanog dijela zgrade kroz koje je toplinski tok povećan radi promjene materijala, debljine ili geometrije graċevnog dijela. Drugim rjeĉima, radi se o ograniĉenim mjestima na kojima se, u poreċenju sa neprekinutim dijelovima konstrukcije, pojavljuje veća gustoća toplinskog toka, odnosno to su mjesta smanjenog otpora prolasku topline. Slika 23. Posljedice toplinskog mosta [3] U zavisnosti od uzorka povećane toplinske propusnosti, toplinski se mostovi mogu podijeliti na sljedeće vrste: konstrukcijski toplinski mostovi, s promjenom toplinske propusnosti unutar konstrukcije; geometrijski toplinski mostovi, s povećanjem plohe za preuzimanje ili odavanje topline; konvektivni toplinski mostovi, kroz koje se toplina prenosi strujanjem zbog propusnosti spojeva; toplinski mostovi uslovljavani okolinom, s razliĉitom temperaturnom površinom elemenata u prostoriji; 18

51 Konstrukcijski toplotni mostovi su uslovljeni razliĉitošću materijala pojedinih konstrukcijsih dijelova. U praksi su to toplinski mostovi nastali kao posljedica izvedbe stuba ili serklaţa u zidanoj konstrukciji, spojevi zidanih zidova fasade sa meċuspratnim konstrukcijama, prekidi toplinsko izolacijskih materijala radi konstrukcijskog povezivanja i sliĉno. Slika 24. Konstrukcijski toplinski most [3] Geometrijski toplinski mostovi nastaju zbog promjene oblika istovrsne konstrukcije. Kao najĉešći geometrijski toplinski most moţe se navesti ugao zidanog zida, bez vertikalnog serklaţa. U uslovima normizacije u našim potresnim podruĉjima takav je oblik geometrijskog mosta danas u našim novogradnjama vrlo rijedak, a nalazimo ga u niţim potresnim zonama i na nenosivim vanjskim zidanim ispunama u zgradama s armiranobetonskom nosivom konstrukcijom te na svim starijim zgradama. Djelovanje geometrijskoga toplinskog mosta temelji se na divergenciji toplinskog toka, ĉemu je uzrok povećanje vanjske konstrukcijske plohe kroz koju se gubi toplina. 19

52 Slika 25. Geometrijski toplinski most [3] Konstrukcijsko-geometrijski oblici toplinskih mostova u praksi su najĉešći, i to na mjestima gdje se pojavljuju konstrukcijski spojevi od razliĉitih materijala, uz promjenu geometrije. To su spojevi istaknutih armiranobetonskih stubova sa zidanim zidovima, te uglovi, sudari i kriţanja konstrukcija od razliĉitog materijala. Kod njih se osim promjene materijala povećava ili smanjuje vanjska površina toplinskog mosta u odnosu prema unutrašnjoj površini. Slika 25. Primjer konstrukcijsko-geometrijskog oblika toplinskog mosta [3] Konvektivni toplinski mostovi Posljedica konvektivnih toplinskih mostova je povećan gubitak topline zbog ventilacije unutrašnjeg prostora ili propusnosti kroz nezabrtvljene dijelove zgrade. Najlakše ih je detektovati graċevinskom termografijom. 20

53 Toplinski mostovi uslovljeni okolinom jesu oni koji imaju povećan gubitak topline zbog povišene temperature okoline, npr. u nišama za grijaća tijela. 21

54 Eliminacija toplinskih mostova: prepoznavanje potencijalnih toplinskih mostova na zgradi u ranoj fazi projektovanja; najbolji naĉin izbjegavanja toplinskih mostova je postavljanje toplinske izolacije s vanjske strane cijele vanjske ovojnice, bez prekida, te dobro brtvljenje reški i spojeva; toplinski mostovi se u pravilu saniraju s unutrašnje strane; u projektu posebnu paţnju treba obratiti na detalje koji mogu biti toplinski mostovi, ukoliko nisu pravilno toplinski izolirani, npr. postava prozora u odnosu na toplinsku izolaciju u vanjskom zidu, spojevi konstrukcija, prodori stropnih ploĉa i sl. Slika 26. Umanjenje negativnog uticaja toplinskih mostova (prikaz gotovog,tipskog, elementa za uklanjanje/ublažavanje djelovanja toplinskog mosta Schock Isokorb tip A-D za izlaciju balkonskih ploča koje ulaze u stropna polja) [3] 22

55 Slika 27. Primjer umanjenja negativnog uticaja toplinskog mosta toplinska izolacija ravnog krova [3] 23

56 MATERIJALI ZA ZAŠTITU OD POŽARA Uvodna razmatranja Otpornost na dejstvo poţara predstavlja sposobnost materijala da se suprotstavi relativno kratkom djelovanju visokih temperatura koje se razvijaju u uslovima poţara.faze razvoja poţara su sljedeće: Faza 1 poĉetna faza: Ukljuĉuje pred-zapaljenje (tinjanje) i stadij kada se vatra poĉinje širiti i kada je produkcija topline relativno niska. Faza završava kada dolazi do zapaljenja materijala (gorivog). Vrlo vaţna faza za razvoj poţara Faza 2 razvoj (rast): Poĉinje s flashoverom (razbuktavanjem) gdje dolazi do ukljuĉenja svih goriva i naglog porasta prijenosa i temperature koja moţe prijeći i 1000 C. U ovoj fazi materijali s većom otpornošću na poţar imaju manji doprinos razvoju poţara. Najopasnija faza poţara kako za korisnike tako i za gasitelje. Faza 3 potpuno razvijen poţar: Gotovo stacionarna faza koja traje do nedostatka goriva. Faza 4 faza opadanja: Nestajanje goriva i opadanje temperature. Slika 28. Faze razvoja požara [3] 24

57 Logiĉno, mnogi od materijala koji se danas široko primjenjuju u graċevinarstvu neće biti u stanju da obezbijede potreban nivo otpornosti na poţar odreċenih konstrukcija,pa će u takvim sluĉajevima biti potrebno da se konstrukcije primjenom razliĉitih dodatnih materijala posebno zaštite od djelovanja vatre. Takvi materijali će u suštini predstavljati prave materijale za zaštitu od poţara, pa je u tabeli 1. data kasifikacija graċevinskih materijala s obzirom na reakciju na poţar (Euroklase): Tabela 1: Klasifikacija graċevinskih materijala s obzirom na reakciju na poţar (Euroklase) [3] 25

58 Protivpožarni materijali- obloge Ukoliko odreċena konstrukcija nema potrebnu otpornost na dejstvo poţara, neophodno je da se osnovni materijal takve konstrukcije obezbijedi od uticaja vatre primjenom razliĉitih zaštitnih materijala. Ovi materijali se na konstrukcije najĉešće apliciraju u vidu dodatnih obloga. Naprimjer, pošto je stiropor (ekspandirani polistiren) neotporan na djelovanje vatre, jedina ispravna mogućnost korištenja ovog termoizolacionog materijala je njegova primjena u sendviĉ elementima. U takvim sluĉajevima ploĉe od stiropora će sa obe strane biti obloţene malterom, betonom, opekom ili nekim drugim materijalom, pa će time biti oteţano njegovo paljenje. Najrasprostranjenije obloge kojima se štite konstrukcijski elementi od dejstva poţara su slojevi razliĉitih maltera (malteri na bazi aluminatnog cementa, kreĉni malter u mjerilu 1:3 uz dodatak 10% gipsa). Gips, bilo u obliku maltera ili u obliku gotovih ploĉa za oblaganje, vrlo efikasno moţe da se upotrijebi kao protivpoţarna zaštita konstrukcijskih elemenata. Kao takav on se ĉesto upotrebljava za zaštitu drvenih i metalnih konstrukcija, pri ĉemu, ukoliko se njegovo nanošenje vrši u tanjim slojevima (košuljicama), ovakve slojeve treba armirati ţiĉanom mreţom. Malteri na bazi lakih agregata i cementnog veziva predstavljaju vrlo dobre materijale za zaštitu od poţara, pošto su takvi malteri slabi provodnici toplote. Kao agregati u ovakvim sluĉajevima mogu da se upotrijebe loţišna zgura, drobljena opeka, azbestna vlakna, i dr. Pošto je azbest nezapaljiv i veoma otporan na vatru, on se na podruĉju protivpoţarne zaštite koristi u obliku naroĉito tankih ploĉa ili u obliku maltera (mješavina sa cementom) koji se prskanjem nanose na konstrukcijske elemente. Malteri ovakvog tipa ĉesto su gotovi fabriĉki proizovodi, pri ĉemu se ovakav naĉin zaštite primjenjuje najviše kod ĉeliĉnih konstrukcija. Kao materijal za oblaganje radi zaštite konstrukcijskih elemenata od dejstva vatre mogu se upotijebiti i obiĉne pune opeke od gline. MeĊutim, znatno veću protivpoţarnu otpornost imaju tzv. vatrostalne opeke koje se dobijaju od gline i šamotnog brašna. U tabeli 2 vide se preporuke za korištenje protivpoţarnih materijala za izgradnju spoljašnjih zidova: 26

59 Tabela 2: Preporuke za korištenje protivpoţarnih materijala za izgradnju spoljašnjih zidova [3] 27

60 ZAKLJUČAK Iz svega gore navedenog moţe se zakljuĉiti da izolacija vanjske ovojnice zgrade nije samo problematika kako zalijepiti nekakav toplinsko izolacijski materijal o vanjsku površinu zida, ili postaviti unutar konstrukcije, već je to jedan vrlo kompleksan zahvat koji zahtijeva znanje i vještinu. Svakodnevno smo svjedoci propadanja, otpadanja i apsolutne nefunkcionalnosti toplinskih sistema već nakon nekoliko godina upotrebe. Naime, vrlo je bitno da toplinska i protupoţarna zaštita vanjskih zidova ima podjednaka svojstva izolativnosti kroz dugi niz godina, a ne da dolazi do opadanja svojstava vrlo brzo nakon izvedbe, a sve po principu drţi vodu dok majstori odu... Jednako tako, ako se primjeni i kvalitetna izolacija, a ne riješe kvalitetno spojevi, efekt kvalitetne toplinske zaštite vanjskih zidova bit će bitno umanjen. Svakom graċevinskom zahvatu, a tako i rekonstrukciji treba pristupiti struĉno, poštujući svu potrebnu graċevinsku i tehniĉku regulativu! Ukratko, cilj toplinske zaštite je : Osiguranje povoljne mikroklime Sprjeĉavanje graċevinskih šteta kao posljedice procesa uslijed temperatura i vlaţnosti zraka Produţen vijek trajanja graċevine oĉuvanje neobnovljivih izvora energije kao strateškog pitanja svake drţave zaštita okoliša (smanjenje efekta staklenika) 28

61 LITERATURA 1. Mihajlo Muravljov, Dragica Jevtić GraĊevinski materijali 2,Akademska misao, Hegger M., Fuchs M., Stark T., Zeumer M., Energy Manual Sustainable Architecture, Detail, Maja Todorović, Martin Bogner, Nada Denić O izolaciji, AGM knjiga,

62 UNIVERZITET DŽEMAL BIJEDIĆ U MOSTARU GRAĐEVINSKI FAKULTET SEMINARSKI RAD Materijali za zvučnu izolaciju PREDMET: GRAĐEVINSKI MATERIJALI II Aldina Abaza GM Doc.dr. Merima Šahinagić-Isović Mostar,

63 Sadržaj 1. Uvod Fizikalna svojstva zvuka Pojavni oblici zvuka Apsorpcija zvuka Zvučna izolacija Materijali za zvučnu izolaciju i za apsorpciju zvuka Mineralna vuna Staklena vuna Kamena vuna Ploče na bazi drvene vune Ploče na bazi drvenih vlakana Pluto Akustički betoni i malteri Sintetički ćelijasti materijali Građevinske folije-thermosilent Literatura

64 1. Uvod Napredak tehnike i tehnologije u arhitekturi stvorio je nove mogućnosti u građenju zgrada. Upotreba novih materijala omogućuje izvedbu bolje zaštite od buke koja je efikasnija nego prije, a različite funkcije zgrada postavljaju nove zahtjeve u postizanju kvalitetne akustike prostorija. Zvuk kao mehanička oscilacija-val koji se od mjesta nastanka širi kroz elastičnu sredinu sve do mjesta prijema, predstavlja uobičajeno sredstvo ljudske komunikacije. U savremenom životu gotovo da nema trenutka u kojem zvuk možemo isključiti iz životnih funkcija. Gotovo sve pojave i procesi u životnoj sredini stvaraju neki zvuk. Neke pojave stvaraju vrlo visoke razine zvuka a druge jedva čujne. Neki uređaji pri radu proizvode jedva čujan zvuk npr. kucanje sata, dok drugi veoma glasan, kao što su razne vrste motora. Ubrzan razvoj gređevinarstva uveo je novi način građenja i uvođenje novih građevinskih materijala. Naročit napredak dogodio se u području materijala sa cementnim vezivom, među koje spadaju nove vrste betona i maltera. Također imamo i različite vrste opeke i druge sintetičke materijale i sve to u svrhu bržeg, jeftinijeg i kvalitetnijeg građenja. Buka (iznad stanovite razine) je za čovjeka neugodna i zdravstveno štetna. Intenzivnijom bukom smanjuje se radni učinak, onemogućava odmor i san, povećava dekoncentracija i nervna napetost. Kada govorimo o buci, govorimo o željenom i neželjenom zvuku. Tako na primjer zvuk vode koja kaplje iz slavine, iako je niske razine, predstavlja buku ako nekog ometa. Takođe za zvuk na koncertima ne možemo reći da je buka iako je ekstremno visoke razine. Ova dva primjera predstavljaju suštinu problema s kojim se susreće građevinska akustika, koja treba osigurati da zvuk koji nastaje nikog ne ometa, osigurati komfor i udobnost boravka čovjeka u stambenim prostorima. 3

65 2. Fizikalna svojstva zvuka Zvuk je titranje čestica u plinovitim, tekućim i krutim tvarima. To je mahnička oscilacija val koji se od mjesta nastanka (zvučnog izvora) širi kroz elastičnu sredinu, sve do mjesta prijema. Zvuk ima više komponenti: frekvenciju, valnu duljinu, brzinu širenja kroz elastičnu sredinu, amplitudu, jačinu. Frekvencija (učestalost) zvuka predstavlja broj oscilacija zvučnog vala u jedinici vremena i izražava se u hercima Hz. Frekvencije koje može registrovati ljudsko uho kreću se u relativno širokim granicama 16 Hz do Hz, mada se većina uobičajenih zvukova koje svakodnevno registrujemo kreće od Hz. Amplituda zvučnog vala izražava se u decibelima db. Ljudsko uho može registrovati zvuk intenziteta između 0 db tzv. prag čujnosti i 140 db odnosno granica boli. Tihi zvukovi u životnoj sredini su reda veličine db, normalan govor je nivoa db, a glasni zvukovi (npr. glasna glazba) ima razine db, pa i više. Procjena vrijednosti zvučne izolacije R W iskazuje se u db a u zavisnosti je od frekvencije. Na primer, usisivač koji emituje buku od 70 db čuće se na drugoj strani na 20 db (mala buka) kroz zid koji ima Rw od 50 db. Slika 2.1 Približna razina zvukova u okruženju. [4] 4

66 3. Pojavni oblici zvuka Problem vanjske buke, koja je kao opasnost objektivnija od buke u zgradi, najjeftinije se može riješiti adekvatnom urbanističkom relacijom zgrada i prometnica ili drugih izvora buke. Također se i orijentacijom prostora ili drugim arhitektonskim intervencijama može utjecati na stepen zvučne zaštite prostora u zgradama. U krajnjoj liniji treba obodne konstrukcije akustički adekvatno tretirati i dimenzionirati ih u tom smislu. Slika 3.1 izvori zvuka. [5] Prije razmatranja tehničkih sredstava za zvučnu zaštitu potrebno je u grubo sistematizirati vrste buke, odnosno načine njenog prenošenja. Razlikujemo dva tipa buke: - udarna buka ili topot prenosi se konstrukcijom (krutim medijem) - prostorna buka prenosi se zrakom (putem zračnih valova) Slika 1.2 Zračni i udarni zvuk. [5] 5

67 Da bi se spriječilo prenošenje topota konstrukcijom potrebno je na odgovarajućim mjestima izvesti dilatacije, odnosno interpolirati sloj za prigušenje tako da se kruta veza prekine. U slučaju tvrdih podova, ispod podloga se postavlja sloj nekog mekog materijala (također i između podloge i zida), kod strojeva se koriste razni podlošci, elastične veze ili plivajuća postolja itd. Način zaštite je najjednostavnije izraziti negacijom: ne smije se dopustiti kruta veza između izvora buke ili dijela konstrukcije po kojemu se vrši udaranje i ostalih dijelova konstrukcije. Slika 3.3 Izolacija od prijenosa udarnog zvuka. [5] Slika 3.4 Izolacija od prijenosa zračnog zvuka. [5] 6

68 4. Apsorpcija zvuka Akustički kvalitet svake površine ili predmeta u prostoriji karakteriše se njegovom sposobnošću da apsorbuje zvuk. Osnovna akustička karakteristika materijala za apsorpciju zvuka je koeficijent apsorpcije a koji predstavlja odnos apsorbovane i upadne zvučne energije koja dolazi do materijala u jedinici vremena. Ispitivanja su pokazala da svi građevinski materijali imaju određenu sposobnost apsorpcije zvuka, međutim kao pravi materijali za apsorpciju zvuka smatraju se samo materijali kod kojih je pri srednjim frekvencijama zvučnih talasa (interval Hz) vrijednost koeficijenta apsorpcije α > 0,2. Svrha materijala za apsorpciju zvuka u praksi je da: Skrate vrijeme odjeka Otklone pojavu jeke Priguše buku Zvuk se u nekom materijalu apsorbira na taj način da se pretvori u drugi oblik energije, tj. u toplotu. Kada zvučni val udari u neku plohu jedan se dio zvučne energije reflektira a ostatak se apsorbira i propusti. Slika 4.1 Princip rasprostiranja zvuka. [6] U praktičnoj graditejskoj akustici susreću se tri vrste apsorpcijskih materijala i elemenata: Porozni Membranski Rezonatorski 7

69 Slika 4.2 Vrijednosti koeficijenta apsorpcije. [6] a. Porozni materijali Porozni apsorpcijski materijali su tekstilni proizvodi od vune, pamuka, svile, stugotine od drveta te staklena i kamena vuna. U njima se zvuk apsorbira na taj način što on potakne zrak u porama na titranje pa se trenjem zraka o stjenke pora zvučna energija poništava odnosno pretvara u toplotu. Koeficijent apsorpcije poroznih materijala ovisi o: Debljini sloja Frekvenciji Otporu strujanju Poroznosti Faktoru strukture b. Membranski apsorberi U praksi se obično izvode kako je prikazano na slici 8. Preko rešetke od letvi pričvrsti se tanka ploča ili membrana od drveta, ljepenke, kože, uljnog platna i sl. Apsorpcija nastaje tako da dio ploče koji pokriva pojedino polje rešetke pod djelovanjem zvučnih valova titra na što se troši energija zvuka. Koeficijent apsorpcije membranskih apsorbera može se znatno povećati stave li se porozni apsorpcijski materijali, na primjer staklena vuna, u prostor zračnog jastuka. Pritom nije potrebno ispuniti cijeli prostor, dovoljno je da se materijal stavi samo uz okvir. Mjenjanjem debljine ploče, debljine zračnog jastuka i načinom akustičke obrade prostora iza ploče može se znatno utjecati na vrijednost koeficijenta apsorpcije zvuka. U građevinama i unutrašnjoj opremi prostorija ima mnoštvo nehotimičnih membranskih apsorbera. Obješeni strop od gipsa, drvene obloge, ormari, prozori vrata i sl., sve su to apsorberi koji povoljno djeluju na niskim frekvencijama jer smanjuju vrijeme odjeka. 8

70 c. Rezonatorski apsorberi Slika 4.3 Membranski apsorber. [6] Panelni rezonatori grade se najčešće tako da se čvrsta tanka panelna ploča s izbušenim okruglim ili duguljastim rupama učvrsti na stanovitoj udaljenosti od zida. Ako su rupe okrugle, obično im je promjer 3-5 mm, a međusobni razmak mm. Slika 4.4 Rezonatorski apsorber. [6] Slika 4.5 Perforirane ploče za apsorpciju zvuka. [7] 9

71 5. Zvučna izolacija Zvučna izolacija u izvjesnoj mjeri zavisi od materijala od kojeg je građevni dio izveden. Brojna istraživanja pokazala su da zvučna izolacijska moć pregrade raste sa povećanjem njene mase, odnosno da će teži elementi u principu bolje prigušiti zvuk od lakših. Međutim takvi materijali dobro reflektiraju zvuk, slabije apsorbuju zvuk i općenito predstavljaju lošu zaštitu od zvuka udara. Takođe takvi materijali višestruko povećavaju opterećenje od vlastite težine te je jasno da njihova primjena ne može naći širu upotrebu u građevinarstvu. Značajno poboljšanje zvučne izolacijske moći postižemo ugradnjom mineralne vune, koja kako smo već naveli dobro apsorbira zvuk i predstavlja rješenje kojim se prilikom projektovanja zidova i međuspratnih konstrukcija može značajno smanjiti opterećenje od vlastite težine. Pored materijala na bazi mineralne vune, za zvučnu izolaciju koriste se i ploče na bazi drvenih vlakana te sintetički ćelijasti materijali. Slika 5.1 Zvučna izolacija u kombinaciji mineralne vune i gipsanih ploča. [7] 10

72 6. Materijali za zvučnu izolaciju i za apsorpciju zvuka. 6.1 Mineralna vuna Mineralna vuna podrazumjeva nekoliko proizvoda od mineralnih ili čeličnih vlakana. Zavisno od sirovine od koje se proizvodi mineralna vuna može biti kamena, staklena i čelična Staklena vuna Najzastupljeniji i najjeftiniji materijal koji se koristi za zvučnu izolaciju i apsorpciju zvuka je staklena vuna, a sastoji se od elastičnih i tankih staklenih niti. Sirovine za proizvodnju staklene vune i staklenih vlakana su osnovne sirovine za proizvodnju stakla (kvarcni pijesak, vapnenac, soda). U novije vrijeme se za proizvodnju staklene vune sve više koristi stakleni otpad ( prozorska stakla, staklena ambalaža i sl.). Slika 6.1 Stakleni otpad za proizvodnju staklene vune. [2] Tehnološki postupak proizvodnje staklene vune sastoji se od: Pripreme smjese za taljenje Taljenje smjese u peći Proizvodnja vlakana iz stakla Formiranje mreže Polimeriziranje prolaskom kroz peć za stvrdnjavanje Rezanje u konačni proizvod (role, ploče) 11

73 Slika 6.2 Proces proizvodnje staklene vune. Staklena smjesa se sastoji od osnovnih čestica koje su dobivene preciznim sijanjem a taljenje se obavlja na temperaturi od 1450 o C u električnim ili plinskim pećima. Tokom faze taljenja, produkti isparavanja i prašina filtriraju se kako bi se smanjio utjecaj na okoliš. Taljeno staklo zatim ulazi u kanal koji vodi u područje u kojem se staklo pretvara u vlakna. Staklenoj vuni se dodaju male količine vezivnih aditiva odmah po proizvodnji radi poboljšanja kohezije i mehaničkih svojstava. Vezivo se dodaje na svakom presjeku vlakna. Struktura i gustoća se mogu prilagođavati ovisno o zahtjevima. Staklena vuna dobiva svoj konačni oblik, snagu i stabilnost prolaskom kroz peć za stvrdnjavanje na 200 o C gdje se formiraju listovi i materijal se polimerizira. Na kraju se reže na zadanu duljinu i širinu pomoću reznih pila i noževa, te konačni proizvod može biti u obliku rola ili ploča. Slika 6.3 Staklena vuna. 12

74 Kao rezultat dobivamo duga, fleksibilna i otporna vlakna čija mreža posjeduje sljedeće karakteristike: Zvučno izolacijaska svojstva u pogledu zaštite od zračnog zvuka i zaštite od zvuka udara U potpunosti negoriv materijal Odlična toplotno izolacijska svojstva Paropropusnost Vodoodbojnost Hemijska neutralnost Otporna na eventualna mehanička oštećenja prilikom rukovanja Staklena mineralna vuna nije štetna po zdravlje ljudi, a mnogi proizvođači garantuju da proizvodi od mineralne vune zadovoljavaju kriterije za nekancerogene materijale Kamena vuna Kamena vuna sastoji se od puno vlakana pa ima otvorenu strukturu koja je čini idealnim materijalom za upijanje i regulisanje buke. Energija zvuka se u vlaknastoj strukturi kamene vune razbija i pretvara u druge oblike energije, najćešće u toplotnu. Kao sirovine za proizvodnju kamene vune upotrebljavaju se prirodni i umjetni silikatni materijali. Od poroznih materijala koristi se kamen vulkanskog porijekla kao što su dijabaz i dolomit, u manjoj mjeri i bazalt. Od umjetnih materijala koriste se briketi, koji se dobivaju preradom otpada iz tehnološkpg procesa uz dodatak cementa. Slika 6.4 Dolomit i dijabaz za proizvodnju kamene vune. Tehnološki proces proizvodnje kamene vune može se podijeliti u nekoliko glavnih faza: Skladištenje sirovina i punjenje silosa Proces taljenja sirovina u kupolnoj peći Taloženje nastalih vlakana u taložnoj komori Polimerizacija fenolformaldehidne smole u sušionoj komori Formiranje proizvoda Pakiranje proizvoda 13

75 Vodeći proizvođači koriste isključivo prirodne stijene, što omogućava visok kvalitet i dugotrajnost. Kamen se topi na 1600 o C, magma se raspršava u vlakna od kojih se formiraju tvrde ili savitljive ploče i rolne materijala, debljine 3-6 cm i zapreminske mase kg/m 3. Vlakna mogu da se presuju u tvrde ploče uz impregnaciju fenolnom smolom. Prilikom izvlačenja vlakana jedan dio taline (12 %) ne razvuče se kvalitetno, te se od te nekvalitetne taline izrađuju briketi koji se ponovo koriste u procesu taljenja. Radi povezivanja vlakana kamene vune i postizanja različitih svojstava proizvoda iz kamena, kroz kotače centrifuge ubacuje se vezivo koje ovlažuje vlakna vune. Vezivo je smjesa fenolformaldehidne smole, protuprašnog ulja, amonijačne vode i vode u određenim omjerima. Karakteristike kamene vune i njena primjena u građevinarstvu ne razlikuju se mnogo od svojstava staklene vune. Slika 6.5 Kamena vuna. [2] 14

76 Uporedne karakteristike materijala Kamena mineralna vuna kratka vlakna veće gustine proizvoda od 30 do 200kg/m3 visoka čvrstoća na pritisak λ u granicma od do 0.039w/mK odličan apsorber zvučne energije negoriv materijal, klasa negorivosti A1 maksimalna radna temperatura 750 C veća otpornost na požar visoka temperatura topljenja, preko 1000 C niža elastičnost materijala niska zatezna čvrstoća veoma otporna na eventualna mehanička oštećenja prilikom rukovanja Staklena mineralna vuna dugačka vlakna manje gustine proizvoda od 11 do 45kg/m3 niža čvrstoća na pritisak λ u granicma od do 0.044w/mK odličan apsorber zvučne energije negoriv materijal, klasa negorivosti A1 maksimalna radna temperatura 230 C otpornost na požar niža tačka topljenja, oko 700 C visoka elastičnost materijala visoka zatezna čvrstoća otporna na eventualna mehanička oštećenja prilikom rukovanja Tabela 6.1 uporedne karakteristike staklene i kamene vune. [2] Primjena mineralne vune: Udarni zvuk koji je karakterističan za podove može se riješiti kombinacijom plivajućeg poda i kamene vune. Plivajući podovi su podovi koji se na noseću konstrukciju ne oslanjaju direktno već su od nje odvojeni zvučno-apsorbujućom izolacijom koja prigušuje zvuk. Vlaknasta struktura kamene mineralne vune, posebnim rasporedom vlakana omogućava odgovarajuću pritisnu čvrstoću (kako bi se izbjegla neželjena slijeganja i pucanje uslijed pritisnog opterećenja) i potrebnu elastičnost (djeluje kao amortizirajući sloj između estriha i nosive konstrukcije). 15

77 Ugradnja se obavlja na sljedeći način: Po obodu zidova se postavljaju rubne trake od kamene vune koje sprečavaju prenošenje udarnog zvuka sa podne konstrukcije na zd i dalje u ostale prostorije. Nakon toga se ploče od kamene vune polažu tijesno jedna uz drugu. Preko zvučno-apsorbcione izoalcije postavlja se parna brana sa preklopom od cm. Preko parne brane se nanosi sloj mokrog estriha, minimalne debljine 4 cm, a zatim završna obloga po želji (parket, laminat, keramičke pločice i drugo). Slika 6.6 Izolacija poda od udarne buke. [2] Mineralna vuna se primjenjuje kod izrade pregradnih zidova. Pregradni zidovi predstavljaju osnovni način zaštite od vazdušnog zvuka u zgradama, ali moraju biti projektovani da obezbijede i funkcionalno razdvajanje prostora, uz osiguravanje potrebne zaštite od požara kao i toplotne zaštite. Izolaciona svojstva suhomontažnog pregradnog zida u osnovi određuju: Težina obloge. Međusobno rastojanje obloga kao i sama potkonstrukcija. Kvalitet spojeva suhomontažnog pregradnog zida sa plafonom, bočnim zidovima i podom. 16

78 Apsorpcioni materijal koji ispunjava prostor između obloga tj. izolacioni materijal vlaknaste strukture. Procenat zvučne energije koji će se apsorbovat u izolacionom materijalu zavisi od: Debljine sloja ugrađenog izolacionog materijala Gustine ugrađenog izolacionog materijala Izrada pregradnog zida vrši se u sljedećih nekoliko koraka: Postavljanje horizontalnih i vertikalnih profila potkonstrukcije na osnom rastojanju od 60-62,5 cm, a zatim se postavljaju gipskartonske ploče sa jedne strane pregradnog zida. Debljina izolacije zavisi od širine izabranih profila potkonstrukcije. Između profila potkonstrukcije pregradnog zida postavlja se mineralna vuna, kao i sve potrebne instalacije. Mineralna vuna se ugrađuje tijesno zbijena jedna uz drugu. Druga strana zida takođe se obloži gipskartonskim pločama i na taj način zatvori zid. Slika 6.7 Izrada pregradnog zida. [2] Ovaj pregradni zid može biti i sa dvostrukom potkonstrukcijom kao što je prikazano na slici a vrijednost zvučne zaštite koja se može njime postići je R W > 52 db. 17

79 Slika 6.8 Dvostruka potkostrukcija pregradnog zida. [5] Za izolaciju stambenih prostora od vanjske buke, mineralna vuna se ugrađuje na fasadne zidove objekta. Izrada fasada od mineralne vune sastoji se od sljedećih koraka: Postavljanje donje nosive letve, koja mora biti udaljena barem 40 cm od tla, pričvrsti se vodoravno oko cijelog objekta. Nanosi se ljepilo na izolacijsku ploču po rubovima i tačkasto po unutrašnjoj strani ploče. Ploče se polažu jedna uz drugu, zbijajući se uz prethodno zaljepljene ploče. Tiplama se vrši pričvršćivanje ploča za zid. Nanese se prvi sloj ljepila, tanka armaturna mrežica i završni sloj ljepila. Na osušeno ljepilo se nanese završni sloj mineralne ili silikatne fasade. Slika 6.9 Ugradnja mineralne vune na fasadu objekta. [8] 18

80 Slika 6.10 Presjek slojeva kod izolacije mineralnom vunom. [2] Izolacija koja štiti od buke je primjenjiva na podove, zidove, plafone, krovove, praktično na cijeli zidani prostor. Međutim dijelovi stambenih tehničkih instalacija takođe proizvode buku, te nebi trebali biti ugrađeni u zidove mirnih prostorija (dnevni boravak ili spavaća soba). To u većini slučajeva ne može biti ispoštovano, tako da se cijevi vodovoda, kanalizacije, plinovoda, koji mogu biti provodnici zvukova sa jednog kraja zgrade na drugi oblože cijevima od kamene mineralne vune velike gustine. Slika 6.11 Cijevi za izolaciju od kamene vune. [2] 19

81 6.2 Ploče na bazi drvene vune Ploče na bazi drvene vune su svestran, ekološki prihvatljiv i siguran građevinski materijal, koji ispunjava sve kriterije za ugodan i siguran enterijer. Heraklit je proizvod drvene vune i cementa. Visok udio drveta u Heraklit pločama daje ekološke osobine drvene mase, dok u isto vrijeme cement pruža izdržljivost i dugi vijek trajanja, što u kombinaciji predstavlja odličan građevinski materijal. Heraklit ploča se proizvodi od zdravog i suhog drveta, četinarskog porijekla. Osnovne sirovine u proizvodnji Heraklit ploča su kvalitetno suho četinarsko drvo, cement i dodaci. Drvena vlakna se najprije impregniraju, zatim se međusobno povežu cementom i u kontinuiranom tehnološkom procesu, presanjem formiraju ploče. Vlakna postaju otporna na bubrenje, insekte, trulenje, upijanje vode i dr. Slika 6.12 Heraklit. [9] Heraklit ima dobra svojstva zvučne izolacije, budući da otvorena porozna struktura omogućuje visoku razinu zvučne apsorpcije. Zato se često koriste za apsorpciju zvuka u tvornicama, javnim mjestima, sportskim i koncertnim dvoranama i sl. Materijal ima veliku trajnost, otpornost na vatru, dobro tolerira vlagu i nije podložan plijesni i truleži. Također je jako dobar materijal za termoizolaciju. Heraklit sendvič ploča je sastavljena od kombinacije stiropor ploče i herklit ploče te predstavlja jako dobru kombinaciju koja je postojana na zvukove i vibracije, atmosferske uticaje, ima veliku sposobnost toplotne izolacije, lagana je lahko se lijepi ili mehanički. 20

82 pričvršćuje na beton i zidove različitih sistema. Ožbukane ploče doprinose poboljšanju zvučne izolacije do R W = 10 db 6.3 Ploče na bazi drvenih vlakana Slika 6.13 Heraklit sendvič ploča. [9] Proizvode se suhim postupkom od mljevenog crnogoričnog drveta, bez formaldehida. Pojedinačna drvena vlakna se prskaju PUR-vezivima, te se pritišću u jednoslojne ploče sa asimetričnim profilom gustoće. Ploče na bazi drvenih vlakana su potpuno prirodan proizvod. Slika 1.14 Ploče od dvenih valakana. [10] 21

83 Prednosti ovog materijala su sljedeće: Odlična zvučna i toplotna zaštita. Izjednačuje fluktaciju vlage u prostoru. Zračno-propusna i difuzijski otvorena. Ekološka, napravljena od drveta kao obnovljivog prirodnog resursa. Odlična izolacija koja štiti od hladnoće zimi a ljeti od vrućine. Jednostavna za ugradnju. 6.4 Pluto Pluto je materijal koji se dobija skidanjem slojeva kore hrasta plutnjaka na način da se ne uništava samo stablo. Može se reći da je to ekološki prihvatljiv materijal, budući da se prikupljanje pluta na istom stablu može obaviti više od dvije stotine puta tokom njegovog životnog vijeka. Granulisano pluto se termički obrađuje pod pritiskom da bi otpustilo prirodni vezivni materijal i proizvelo plutene ploče koje se zatim režu na odgovarajuće veličine. Pluto je prirodan zvučni i toplotni izolator, vatrootporan, izuzetno zdrav tj. ima antialergenska svojstva. Mana je što su ploče pluta dvostruko skuplje od ploča ekspandiranog polistrena odnosno stiropora. Slika 6.15 Pluto. [11] Ukoliko su unutrašnji zidovi, koji razdvajaju stanove, ozidani opekom ili nekim drugim građevinskim materijalom, koji ne zadovoljava vrijednost R W, jedno od rješenja za poboljšanje ove vrijenosti je postavljanje pluto obloga. Debljine im se kreću od 1cm do 5 cm pa je tako gubitak prostora minimalan. 22

84 Postavljanje plutanih obloga je jednostavno: Građevinsko ljepilo se nanosi na jednu stranu obloge, koja se potom pozicionira na zid. Kada se zid oblijepi plutanim oblogama, nanese se prvi sloj građevinskog ljepila i dok je ljepilo još svježe standardna armaturna mrežica se utopi u njega. Nanese se drugi sloj ljepila. 6.5 Akustički betoni i malteri Slika 6.16 Postavljanje plutanih obloga. [12] Odlikuju se malom zapreminskom masom. Za rješavanje pitanja zvučne apsorpcije mogu se koristiti sve vrste lakih betona i lakih maltera. Najćešće su to ćelijasti betonski blokovi od kojih je najviše primjenjivan siporeks beton odnosno Ytong. Ytong blok je savremeni građevinski materijal za zidanje iz grupe porobetona, koji svojom poroćelijastom strukturom daje optimalnu zvučnu izolaciju. Pored toga omogućavaju odličnu toplotnu izolaciju, otpornost na požar, jednostavno se obrađuju i oblikuju te se ubrajaju u ekološki zdrav materijal. Osnovne sirovine za proizvodnju Ytong-a su kvarcni pijesak, kreč, cement, gips, voda i aluminijski prah. Pripremljena masa se uliva u kalup do polovine njegove visine. Poslije reakcije osnovnih sirovina sa aluminijskim prahom oslobađa se plin vodik, koji masi omogućuje rast do vrha kalupa, što kasnije ovom materijalu daje specifičnu poroćelijastu strukturu. Naliveni kalup se prenosi u komoru za zagrijavanje gdje ostaje oko 2,5 sata na temperaturi od 40 o C. Poslije toga materijal je dovoljno tvrd i spreman za sječenje. Zračne šupljine u unutrašnjosti bloka raspoređene su ravnomjerno i izoliraju zvuk u svakom smjeru. Takođe Ytong prigušuje zvuk i daje bolju zaštitu u odnosu na ostale približno teške građevinske materijale. 23

85 Slika 6.17 Siporeks blok. [13] 6.6 Sintetički ćelijasti materijali To su materijali dobiveni na bazi gume ili nekih dovoljno elastičnih sintetičkih polimera (poliuretana, polistirola, polihlorvinila), sunđeraste strukture a zapremisnaka masa im se kreće u širokim granicama od 50 do 700kg/m 3. Stiropor je jako dobar materijal za zvučnu i toplotnu izolaciju. Poznat je pod nazivom bijela izolacija a koristi se u građevinarstvu već preko 35 godina. Tajna dobrih izolacionih svojstava stiropora krije se u njegovoj ćelijastoj strukturi. Sirovina polistiren dobija se kao jedan od proizvoda prerade nafte i kao takav se isporučuje proizvođačima stiropora. Proizvodnja stiropora se odvija kroz sljedeće faze: U predekspanderu granule sirovine, pomoću pare, ekspandiraju povećavajući svoj volumen puta. Iz predekspandera izlaze granule stiropora koje su određene prostorne težine i veličine. Granule stiropora zračnim cjevovodima odlaze u silose gdje se skladište daljnjih 6-24 sata radi stabilizacije. Granule se dalje transportuju u stroj za izradu blokova-blok forma. Što se više kuglica stavi po kubnom metru to će proizvod biti gušći. Kuglice se parom spajaju u blokove duge pet metara i široke metar. Nakon proizvodnje u blok formi blokovi stiropora se transportuju u skladište gdje moraju odležati 7-65 dana, ovisno o vrsti proizvoda. Nakon što su blokovi odležali transportuju se u halu gdje se nalaze strojevi za rezanje stiropora. Stiropor nije štetan za ljude i okolinu, nije otrovan a u slučaju ako se zapali ne razvija štetne plinove. Pored toga lahko se reciklira što je bitan faktor u zaštiti okoliša. Otporan je u kontaktu sa većinom građevinskih materijala, ali postoje neki organski materijali i razrjeđivači na koje treba obratiti pažnju. Nije topiv u vodi, ne bubri i predstavlja jako dobru toplotnu izolaciju. 24

86 Slika 6.19 Granule polistrena. [14] Slika 6.20 Stiropor ploče. [14] Primjena stiropora: Postavljanjem stiropor ploča koje se ugrađuju u podnu konstrukciju praktično se postiže sljedeće: Stvara se u objektu kvalitetna zaštita od udarne buke. Ostvaruje se izvjesno umanjenje vazdušne buke. Ostvaruje se dobar termoizolacioni efekat. Obrada i ugradnja vrši se u sljedećih nekoliko koraka: Na ploči izrađenoj u grubim radovima treba da se, prije postavljanja zvučne izolacije od udarne buke, temeljito odstrane sve nečistoće. Postaviti ivične trake duž svih spojeva zidova i ploče a njihova uloga je da spriječe nastajanje takozvanog zvučnog mosta, odnosno prenošenje zvuka iz jedne u drugu prostoriju. Minimalna debljina im je 10 mm. Postavljati siporeks ploče gusto jednu uz drugu i to neizmjenično sa cijelim odnosno prepolovljenim pločama. Postavljene izolacione ploče prekriti razdvajajućim slojem (folija). Trake razdvojnog sloja moraju međusobno biti preklopljene oko 10 cm. Nanošenje betonske košuljice-estriha. 25

87 Slika 6.21 Postavljanje stiropora kod izolacije poda. [15] Stiropor se koristi i za izradu fasada, za sprečavanje vanjske buke, a postavlja se na skoro isti način kao i mineralna vuna. Slika 6.22 Postavljanje stiropora na vanjski zid objekta. [15] 26

88 6.7 Građevinske folije-thermosilent Materijali ćelijaste strukture napravljeni od ekspandiranog polietilena. Osnovne karakteristike ovog materijala su sljedeće: Elastična podloga za prigušivanje vibracija i zaštita od udarnog zvuka. Toplotna izolacija. Vodonepropusnost. Jednostavna obrada i montaža. Otpornost na različite hemikalije. Povećana otpornost na požar. Mala težina. Ekološku prihvatljiv. Slika 6.23 Presjek slijeva kod izolacije poda od udarnog zvuka. [16] Slika 6.24 Postavljanje folije Thermosilent. [16] 27

89 7. Literatura [1] Mihailo Muravljov: Građevinski materijali, Beograd, [2] [3] [4] [5] A2_MBilus_Poboljsanja zvucne izolacije_tema 2 [6] [7] [8] [9] [10] Veljko Milisavljević dia. Varaždin, oktobar 2013, Ekološki građevinski materijali. [11] [12] [13] [14] [15] [16] 28

90 UNIVERZITET DŢEMAL BIJEDIĆ GRAĐEVINSKI FAKULTET MOSTAR PREDMET: GRAĐEVINSKI MATERIJALI II Školska 2014/2015. godina SEMINARSKI RAD MATERIJALI ZA ANTIKOROZIVNU ZAŠTITU STUDENTI: Ajla Memić Adi Obad PREDMETNI NASTAVNIK: Doc. dr. Merima Šahinagić- Isović asistent Marko Ćećez, dipl. ing. graċ. Mostar, maj 2015.

91 SADRŢAJ : 1. UVOD METODE ZAŠTITE OD KOROZIJE Racionalni izbor konstrukcijskog materijala Zaštitno prevlaĉenje Metalne prevlake Anorganske nemetalne prevlake Organske prevlake Konstrukcijsko - tehnološke mjere Smanjenje agresivnosti medija Elektriĉne metode OSNOVNA SVOJSTVA ANTIKOROZIVNIH MATERIJALA PODJELA MATERIJALA ZA ANTIKOROZIVNU ZAŠTITU Organski zaštitni premazi Materijali na bazi sintetiĉkih polimera Materijali na bazi prirodnih polimera Lakovi i emajli Firnajs i uljane boje Ostali antikorozijski materijali organskog i neorganskog sastava KOMPONENTE ZAŠTITNIH PREMAZA Vezivna sredstva Otapala Pigmenti Punila i aditivi NANOŠENJE ORGANSKIH PREMAZA ZAKLJUĈAK LITERATURA

92 1. UVOD GraĊevine su tokom eksloatacije izloţene razliĉitim destruktivnim utjecajima koji djelujući na graċevinske materijale bitno utiĉu na njihovu trajnost. To znaĉi da se pojedine sredine u kojima se graċevina nalazi ponašaju prema njima agresivno te kao rezultat interakcije sredina - graċevina dolazi do pojave znaĉajnih oštećenja pa i potpunog razaranja konstrukcije. Mehanizmi raznih tipova razaranja konstrukcija, bez obzira na uzroke njihovog nastanka, nazivaju se jedinstvenim nazivom korozija. Korozija (od lat. corrodere: nagrizati) je trošenje konstrukcijskih materijala hemijskim djelovanjem fluida (plinova ili kapljevina). Korozija razara metale i anorganske nemetale (npr.beton), a sudjeluje i u oštećivanju (degradaciji) organskih materijala (polimernih materijala, drva). U geologiji je korozija opći naziv za hemijsko trošenje stijena. U tehnici valja razlikovati hemijsku i elektrohemijsku koroziju. Hemijskoj koroziji podloţni su metali i vodljivi nemetali (na primjer grafit) u neelektrolitima, to jest u suhim plinovima i u nevodljivim kapljevinama (na primjer u mazivim uljima), te nevodljivi nemetali (beton,keramika, staklo, kamen,polimerni materijali, drvo) u plinovima i kapljevinama. Elektrohemijskoj koroziji podlijeţu metali i vodljivi nemetali u elektrolitima, to jest u vodi i vodenim otopinama, u vlaţnom tlu, u otopinama soli i hidroksida, te u vodi koja potiĉe iz vlaţnoga zraka ili drugih plinova u obliku filma ili kapljica. Korozija se u tehnici ĉesto javlja istodobno ili uzastopno s mehaniĉkim oblicima smanjivanja upotrebne vrijednosti metalnih izradaka. Postoje dvije grupe takvih pojava. U prvoj grupi, kao i prilikom korozije, metal gubi masu (abrazija i erozija, to jest trošenje metala trenjem zbog relativnog gibanja prema ĉvrstim ili fluidnim tvarima). U drugoj grupi tih pojava masa materijala se ne smanjuje, ali mu se pogoršavaju svojstva ili mijenjaju oblik. Tako prilikom zamora opada ĉvrstoća metala pod utjecajem dinamiĉkih naprezanja, a puzanjem nastaje trajna deformacija metala dugotrajnim djelovanjem naprezanja. Zamor nastaje na primjer, na dijelovima vozila i na strojevima koji rade periodiĉki, a puzanje u konstrukcijama koje su na povišenim temperaturama izloţene mehaniĉkom opterećenju. 3

93 Korozija uzrokuje goleme materijalne štete, a ĉesto i nesreće s katastrofalnim posljedicama. Zaštita od korozije provodi se nanošenjem prevlaka i promjenom okolnosti. Nanošenje metalnih prevlaka (metalizacija) obuhvaća uranjanje u talinu (na primjer u talinu cinka ili vruće cinĉanje), vruće prskanje, platiranje, navarivanje, difuzijsku metalizaciju, naparivanje, galvanizaciju ili elektroplatiranje, hemijsku redukciju i tako dalje. Anorganske nemetalne prevlake postiţu se emajliranjem, oksidacijom, na primjer bruniranjem ĉelika i anodizacijom ili eloksiranjem aluminija (anodiĉka oksidacija), zatim fosfatiranjem, kromatiranjem, platiniranjem i sliĉno, dok se organske prevlake nanose liĉenjem bojama i lakovima, plastifikacijom, gumiranjem, bitumenizacijom, postavljanjem folija i drugo. Korozijske pojave se na konstrukcijama i postrojenjima nerijetko javljaju i u kombinaciji s drugim oblicima smanjivanja upotrebne vrijednosti. Javljaju se u kombinaciji istovremenog djelovanja mehaniĉkih, bioloških i elektriĉnih faktora. Specifiĉne korozijske pojave javljaju se istovremeno s djelovanjem mehaniĉkih, bioloških i elektriĉnih faktora. Uz statiĉka naprezanja nastaje napetosna korozija (eng. stress corrosion), a uz dinamiĉka naprezanja korozijski zamor (eng. corrosion fatigue). Uz eroziju ili uz kavitaciju nastaje erozijska, odnosno kavitacijska korozija. Tarna korozija (eng. fretting corrosion) pojavljuje se na dodirnim plohama dvaju dijelova koji su u eksploataciji izloţeni smicanju, i to najĉešće uz vibracije. Biološka korozija ili biokorozija nastaje uz djelovanje metabolizma ţivih bića na proces (npr. korozija u tlu u prisutnosti anaerobnih bakterija). Posebnu vrstu korozije uzrokuju i lutajuće struje u tlu i u vodi. Prema geometriji, tj.prema obliku razaranja materijala korozija moţe biti: -opća, -lokalna, -selektivna i -interkristalna. Opća korozija zahvaća ĉitavu izloţenu površinu metala, a moţe biti ravnomjerna ili neravnomjerna (slika 1.1). Mikroskopski gledano nije ni ravnomjerna korozija svuda jednako brza, pa obiĉno uzrokuje ohrapavljenje glatke metalne površine. Ipak je takva korozija u praksi najmanje opasna jer se lahko moţe pratiti proces i predvidjeti kad valja metalni predmet zamijeniti novim.opasnija je, naravno, neravnomjerna opća korozija. 4

94 Slika 1.1 Opća korozija: a) ravnomjerna b) neravnomjerna [1] Lokalna korozija (slika 1.2) moţe biti pjegasta (školjkasta), tj.ograniĉena na pojedine veće dijelove metalne površine, ili taĉkasta (jamiĉasta), tj. usko lokalizirana na ţarišta pribliţno kruţnog presjeka, pri ĉemu je dubina korozijskog oštećenja nekoliko puta veća od poĉetnog promjera. Razumije se da je pjegasta korozija, a pogotovo taĉkasta korozija, mnogo opasnija od opće korozije, jer je korozijski proces teţe kontrolirati. Stoga su moguće havarije, posebno u mehaniĉki opterećenim konstrukcijama.taĉkasta korozija ĉesto se naziva piting (eng. pitting, stvaranje udubina). Ona se katkad širi ispod površine metala (potpovršinska korozija), pri ĉemu konaĉno nastaje korozijsko mjehuranje ili raslojavanje. Poseban oblik pjegaste i taĉkaste korozije javlja se na kontaktu dvaju elemenata u elektrolitu. Ako su ti elementi od razliĉitih metala, nastaje galvanska kontaktna korozija neplemenitijeg metala, a ako se radi o dva elementa od istog metala, odnosno od metala i nemetala, pojavljuje se kontaktna korozija u procijepu. Slika 1.2 Lokalna korozija: a) pjegasta, b) jamiĉasta (taĉkasta), c) potpovršinska, d) kontaktna [1] 5

95 Selektivna korozija legura (slika 1.3) moţe uništavati jednu fazu višefazne legure (npr. grafitizacija sivog lijeva), ili jednu komponentu dvofazne legure (npr.decinkacija mjedi). Slika 1.3 Selektivna korozija: a) fazna b) komponentna [1] Interkristalna (intergranularna) korozija (slika 1.4) širi se uzduţ granica metalnog zrna u dubinu. Ta vrsta korozije moţe dugo ostati nevidljiva, pa je najopasnija, pogotovo s obzirom na naglo smanjenje ĉvrstoće elemenata. Konaĉna posljedica interkristalne korozije jest lom ili ĉak raspad metala u prah. Interkristalne pukotine mogu nastati kao posljedica napetosne korozije, premda se pri tom pukotine šire i transkristalno. U praksi se ĉesto istovremeno pojavljuju razliĉiti oblici korozije. Tako npr. taĉkasta korozija moţe biti prikrivena općom korozijom. Slika 1.4 Interkristalna korozija [1] 6

96 2. METODE ZAŠTITE OD KOROZIJE Materijali za antikorozijsku zaštitu koriste se u okviru odreċenih sistema zaštite.postoje sistemi za zaštitu metala, betona, drveta i drugih graċevinskih materijala. Uspješnost antikorozijske zaštite zavisi o mnogim faktorima: odabiru materijala, odnosno broja slojeva premaza; ukupnoj debljini slojeva i pripremi površina na koje se zaštita nanosi. Jedan od vrlo bitnih koraka u izradi sistema zaštite je priprema površine. Ona se sastoji od odstranjivanja svih dijelova koji ne pripadaju osnovnom materijalu koji se štiti ( tragovi korozije, masnoće, tanki slojevi oĉvrsle cementne paste kod betonskih povšina i dr. ) Metode zaštite od korozije temelje se na teoriji korozijskih procesa. Izmjenama unutrašnjih (karakteristike konstrukcijskog materijala) i vanjskih (karakteristike okoline) faktora utjeĉe se na usporavanje ili zaustavljanje korozijskih procesa. U tehnici se metode zaštite od korozije obiĉno ne klasificiraju prema primijenjenom teorijskom principu, nego prema naĉinu provoċenja. Prema takvoj klasifikaciji borba protiv korozije materijala moţe se provesti: Racionalnim izborom konstrukcijskog materijala Zaštitnim prevlaĉenjem, tj. Nanošenjem - metalnih prevlaka - anorganskih nemetalnih prevlaka - organskih prevlaka Konstrukcijsko - tehnološkim mjerama Smanjenjem agresivnosti medija Elektriĉnim metodama. 2.1 Racionalni izbor konstrukcijskog materijala Racionalan izbor konstrukcijskog materijala nije moguć bez poznavanja njegovog korozijskog ponašanja.ono naravno ovisi o unutrašnjim i vanjskim korozijskim faktorima. Stoga se odreċeni materijal korozijski ponaša vrlo razliĉito, već prema mediju u kojemu se nalazi te fiziĉkim 7

97 uslovima. Upotrebljivost konstrukcijskog materijala za neku svrhu definirana je njegovom cijenom te mehaniĉkim, tehnološkim i korozijskim svojstvima. U tehnici se brzina korozije najĉešće izraţava u mm/god., tj. kao prosjeĉna dubina godišnjeg prodiranja korozije u materijal. Ta veliĉina mjerodavna je za ocjenu nekog konstrukcijskog materijala samo ako korozija pribliţno ravnomjerno napada ĉitavu izloţenu površinu i ako se njen tok moţe odrediti pribliţno pravcem. Tada je metal obiĉno upotrebljiv kad je brzina korozijskog prodiranja manja od 0.1mm/god. Ako navedeni uvjeti nisu ostvareni, što je u praksi ĉešće, ne moţe se upotrebljivost nekog metala za odreċenu svrhu egzaktno odrediti bez dubljeg uvida u njegovo korozijsko ponašanje pod datim okolostima.takav se uvid stjeĉe svrsishodnim korozijskim ispitivanjima. 2.2 Zaštitno prevlačenje Korozija metala moţe se zakoĉiti ili sprijeĉiti nanošenjem prevlaka koje u prvom redu sluţe kao barijera prema agresivnom mediju. Razumije se da materijal prevlake mora biti što postojaniji prema tom mediju.prevlake mogu biti metalne i nemetalne, a nemetalne organske i anorganske.zaštitno djelovanje prevlaka ovisi o vrsti prevlake, o njenoj debljini, o stepenu kompaktnosti i o ĉvrstoći prianjanja. S obzirom na to, na kvalitetu prevlake znatno utjeĉe postupak nanošenja, koji ukljuĉuje predobradu metalne površine za prevlaĉenje, nanošenje u uţem smislu i završnu obradu prevlake, koja nije potrebna u svim postupcima prevlaĉenja Metalne prevlake Metalne se prevlake nanose kada je uz antikorozivnu zaštitu vaţan metalni karakter površine, npr. radi ĉvrstoće i tvrdoće, otpornosti prema habanju, sjaja, toplinske ili elektriĉne vodljivosti itd. MeĊu postupcima nanošenja metalnih prevlaka tehniĉko znaĉenje imaju metode vrućeg uranjanja, difuzijske metalizacije, metalizacije prskanjem, fizikalne i hemijske metalizacije iz parne faze, metode oblaganja ( platiranja, navarivanja), galvanotehnike, jonske izmjene i katalitiĉke redukcije. Metalne se prevlake mogu nanositi uranjanjem osnovnog metala u talinu pokrivnog metala. Pritom moraju biti ostvarena dva uslova: da osnovni metal ima mnogo više talište od pokrivnoga i da se oba metala legiraju, bilo meċusobnim otapanjem bilo tvorbom 8

98 intermetalnih spojeva. Na površini podloge tokom obrade nastaje legura na kojoj pri varenju zaostaje film taline. On se hlaċenjem skrućuje tako da se prevlaka sastoji od površinskog sloja prema sastavu istovjetnog talini i od meċusloja legure u kojoj se udio osnovnog metala povećava s udaljenošću od površine prevuĉenog predmeta. MeĊusloj osigurava vrlo ĉvrsto prianjanje prevlake uz podlogu, ali je nastala legura obiĉno krhka pa je, u pravilu, poţeljno da njezina debljina bude što manja. Dobivanje kvalitetne prevlake vrućim uranjanjem moguće je samo onda ako talina potpuno kvasi sve obraċivane plohe.da bi se to postiglo, predobradom se mora osigurati potpuna ĉistoća površine podloge i taline. Vrućim se uranjanjem najĉešće nanose prevlake cinka, kositra, olova, Pb-legura i aluminija, i to obiĉno na ugljiĉni ĉelik ili lijevano ţeljezo, a rjeċe na bakar, Cu-legure i druge metale. Priprema predmeta za vruće uranjanje redovito se izvodi uobiĉajenim metodama(npr. odmašćivanjem i nagrizanjem uz ispiranje), nakon ĉega slijedi fluksiranje (obrada fluksom), tj.završna predobrada koja osigurava kvašenje osnovnog metala talinom. Samo prevlaĉenje metala izvodi se uranjanjem u talinu pri ĉemu je potrebno voditi raĉuna o temperaturi, trajanju obrade, brzini uranjanja i vaċenja te o sastavu taline i o drugim faktorima. Nanošenje metalnih prevlaka postupkom vrućeg uranjanja primjenjuje se kod razliĉitih proizvoda (od podloţnih ploĉica do stubova dalekovoda) te za poluproizvode (limene ploĉe, trake, ţice, cijevi i profili) Anorganske nemetalne prevlake Nemetalne anorganske prevlake nanose se mehaniĉki i hemijski.najvaţniji postupak mehaniĉkog nanošenja jest emajliranje, tj.stvaranje sloja alkalnog borosilikatnog stakla na metalnoj površini. Nemetalne anorganske prevlake (npr. oksidi) mogu se nanositi i prskanjem u rastaljenom stanju (metalizacija prskanjem). Mehaniĉki se ĉesto nanose slojevi cementa ili betona, a dobivaju se prskanjem, premazivanjem ili oblaganjem. Primjenjuju se i premazi na temelju silikatnih veziva. Pri hemijskom nanošenju anorganskih prevlaka osnovni metal obiĉno sudjeluje u stvaranju prevlake, ĉime se osigurava dobro prianjanje. Hemijskim procesima u kojima sudjeluje metal podloge dobivaju se razliĉite oksidne, fosfatne, hromatne i druge prevlake. 9

99 2.2.3 Organske prevlake Nanošenje organskih prevlaka obuhvaća gumiranje, bitumenizaciju, nanošenje poliplasta (plastiĉnih masa), završnu obradu (bojenje i lakiranje), te nanošenje sredstava za konzerviranje. Nanošenje metalnih prevlaka općenito obuhvaća završnu obradu (bojenje i lakiranje), bitumenizaciju, nanošenje poliplasta (plastiĉnih masa), te gumiranje. Za ukopane konstrukcije, gdje je odrţavanje oteţano ili ĉak nemoguće, i gdje je stepen mehaniĉke zaštite vrlo znaĉajan, neophodni su zaštitni filmovi veće debljine. Najĉešće metalne ukopane konstrukcije su cjevovodi, razni nosivi stubovi, rezervoari, naponski i telefonski kablovi. Naponski kablovi moraju obiĉno imati i metalnu zaštitu na koju se nanosi i zaštitna organska prevlaka. Najĉešće zaštićivane ukopane konstrukcije su vodovodni i naftni cjevovodi, te plinovodi. Unatoĉ stalnom napretku u poboljšanju kvalitete i primjene zaštitnih prevlaka, izvoċenje dugotrajno kvalitetne i jeftine zaštite još uvijek predstavlja problem. Oštećenja prilikom proizvodnje, rukovanja, te tokom upotrebe (starenje prevlake, deformacije i oštećenja uslijed promjena vlaţnosti i temperature tla, penetracija kamenja i sl.) smanjuju zaštitnu sposobnost prevlaka, odnosno povećavaju brzinu korozije vanjske površine metalne konstrukcije. Da bi se korozija na oštećenim mjestima prevlake smanjila, zaštita ukopanih konstrukcija prevlakama ĉesto se provodi i uz dodatnu katodnu zaštitu. Kombinacija zaštite prevlakama i katodnom zaštitom danas je najekonomiĉniji naĉin zaštite ukopanih metalnih konstrukcija. Više tipova prevlaka je u upotrebi, od najstarijih bitumenskih, obiĉno pojaĉanih armiranjem do raznih vrsta plastiĉnih materijala kao polietilen, polivinilhlorid, razne vrste epoksi smola, najlona, poliuretana itd. Prevlaĉenje gumom je takoċer jedan od naĉina zaštite ukopanih metalnih konstrukcija. Kako zaštitno djelovanje prevlaka ovisi o vrsti prevlake, o njenoj debljini, o stepenu kompaktnosti i o ĉvrstoći prianjanja, te o svojstvima okolnog medija, za specifiĉne potrebe zaštite odabire se i odgovarajući tip prevlake i naĉin njezinog korištenja. 10

100 2.3 Konstrukcijsko - tehnološke mjere Mnoge konstrukcijske i tehnološke mjere mogu znatno usporiti korozijski proces i produţiti vijek trajanja opreme. Osnovna pravila u tom smislu su: - za toplinske ureċaje predvidjeti djelotvoran sistem za hlaċenje konstrukcijskog materijala, - što jednostavnije oblikovati konstrukciju kako bi se mogla lako ĉistiti i kvalitetno zaštititi prevlakama, - onemogućiti nagomilavanje vode ili agresivnih tekućina u ureċaju tako da tekućine mogu lako otjecati pri eksploataciji i pranju ureċaja, - pri proraĉunu uzeti u obzir predvidivo smanjenje dimenzija zbog korozije, - izbjegavati visoke temperature, pritisak, naprezanja i brzine gibanja medija ako to nije funkcionalno potrebno, - provoditi plansko i preventivno odrţavanje, - racionalno kombinirati konstrukcijske materijale (metale i nemetale) i - zaštitne metode (npr. bruniranje s uljenjem, fosfatiranje s liĉenjem, katodnu zaštitu s bitumenizacijom), - potrebno je voditi raĉuna da prilikom zavarivanja ili temeljenja ne doċe do nastanka pukotina u kojima bi se mogla nakupljati vlaga uzrokujući pojavu korozije u procijepu. - Izbjegavati kontakt s agresivnim ĉesticama kad god je to moguće. - Izbjegavati oštre zavoje u cjevovodnim sistemima radi smanjenja opasnosti od erozijske korozije. 2.4 Smanjenje agresivnosti medija Agresivnost okoline prema konstrukcijama moţe se smanjiti uklanjanjem agresivne komponente iz nje, dodavanjem antikorozivne komponente (inhibicijom) i zamjenom okoline. Te se metode mogu primijeniti na plinovite i tekuće medije. Agresivnost zraka prema konstrukcijama izvan eksploatacije, a katkad i u eksploataciji, moţe se smanjiti slabo propusnim ili nepropusnim omotom ili kućištem. Tada je konstrukcija u kontaktu s malim volumenom zraka koji sadrţi ograniĉenu koliĉinu agresivnih tvari (vodene pare, kisika, sumpornih oksida). Neznatnom poĉetnom korozijom agresivne tvari se troše, pa se agresivnost atmosfere u omotu ili kućištu 11

101 smanjuje. Ta se metoda primjenjuje pri ambalaţiranju metalne robe i pri konstruisanju kućišta mnogih instrumenata. Zaštitni omoti razlikuju se od prevlaka time što ne moraju biti u kontaktu s površinom koju zaštićuju. Primjenjuju se navošteni, parafinirani i bitumenizirani papiri, folije od celofana, polietilena, polivinilhlorida, aluminija itd., te kaširane folije (polietilen s papirom, s polipropilenom ili s aluminijem i sl.). Omoti se spajaju lijepljenjem.termoplastiĉne folije mogu se zavarivati. Posebna vrsta zaštite jest kokonizacija (franc. cocon, ĉahura dudova svilca) kojom se konzerviraju konstrukcije. Predmeti se stavljaju na drvenu ploĉu obloţenu limom, a izboĉeni dijelovi obloţe se materijalom za jastuĉenje. Tada se oko predmeta izradi mreţa od ljepljive trake na koju se višeslojno prska otopina pigmentiranog vinilnog kopolimera u lakohlapljivom otapalu. Zaštita od korozije u zraku i u drugim plinovima na niskoj temperaturi provodi se i sušenjem (odvlaţivanjem, dehumidifikacijom). Plinovi se suše pomoću higroskopnih tvari (desikansa) te hlaċenjem i kompresijom, pri ĉemu se vlaga kondenzira. Za antikorozivnu zaštitu u plinovima sluţe i inhibitori u parnoj fazi, tzv. VCI (od engl. Vapour Corrosion Inhibitor). To su hlapljive ĉvrste organske tvari (npr. dicikloheksilaminnitrit) ĉijim se parama zasićuje atmosfera ili drugi plin. Stavljaju se u zaštitne omote u praškastom obliku ili se upotrebljava papir odnosno spuţvasti materijal impregniran alkoholnom otopinom tih tvari. Njihova se para otapa u filmu vlage, odnosno u kondenzatu eventualno nastalom na metalu. Time se film vlage, odnosno kondenzat inhibira. Inhibitori u parnoj fazi slabije štite obojene metale, a koroziju olova, kositra, cinka, kadmija i srebra katkad ĉak ubrzavaju, pa se dijelovi graċeni od tih metala unutar omota moraju štititi lakom za privremenu zaštitu. Ti inhibitori sluţe i za zaštitu od korozivnog djelovanja plinovitih goriva. 2.5 Električne metode Metode se temelje na tome da se metal odrţava ili u pasivnom stanju (u podruĉju potencijala pasivacije) ili u imunom stanju (pri potencijalima niţim od stacionarnih) kada ne korodira. Elektrohemijske metode zaštite se upotrebljavaju kao antikorozivna zaštita ĉeliĉnih konstrukcija prvenstveno u konstrukcijama koje su ukopane i uronjene (cjevovodi, brodovi, luĉka postrojenja, rezervoari, kondenzatori, izmjenjivaĉi topline i dr.). Ovisno o naĉinu polarizacije elektrohemijska zaštita moţe biti katodna i anodna. 12

102 Katodna zaštita je jedna od najznaĉajnijih metoda zaštite od korozije u elektrolitima. Temelji se na usporavanju korozije katodnom polarizacijom metala tj. pomakom elektrohemijskog potencijala metala u negativnom smjeru. U praksi se upotrebljavaju dva naĉina katodne zaštite: - katodna zaštita u kojoj je zaštićeni predmet katodno polariziran djelovanjem vanjskog izvora istosmjerne struje. - katodna zaštita u kojoj se katodna polarizacija ostvaruje kontaktom zaštićenog metala s neplemenitijim metalom ţrtvovanom anodom (protektorom). Anodna zaštita temelji se na usporavanju korozije anodnom polarizacijom metala tj. pomakom elektrohemijskog potencijala metala u pozitivnom smjeru. U praksi se upotrebljavaju dva naĉina anodne zaštite : - izvorom istosmjerne struje (spajanjem sa pozitivnim polom istosmjerne struje), - protektorom (spajanjem sa elektropozitivnijim metalom). Čelične konstrukcije najĉešće se od korozije štite sistemima koji se sastoje od dva osnovna i dva pokrivena premaza.osnovni premazi obavezno sadrţe inhibitore korozije(olovni minijum, cinkohromat, titandioksid, i dr.) i nanose se najĉešće u debljinama mm.u zavisnosti od stepena agresivnosti sredine, osnovni premazi mogu da budu na razliĉitim osnovama uljanoj, alkidnoj, hlorkauĉukovoj, epoksidnoj, epoksiestarskoj i dr.ukoliko funkciju prvog, osnovnog premaza imaju prevlake od cinka, aluminija i drugih metala, drugi osnovni premaz je najĉešće tzv. Wash Primer polivinilbutiralna smola koja se nanosi u debljini od 5-10 nm.pokrivni premazi takoċe se nanose najĉešće u debljinama mm, pri ĉemu i njihov izbor zavisi od uslova sredine; oni mogu da budu alkidni, epokslestarski, hlorkauĉukovi, vinilni i dr.u pojedinim sluĉajevima kad pokrivena premazna sredstva koriste se sredstva sa bitumenom. Pri njihovoj primjeni najmanja debljina suhog filma treba da bude 100 mm, a u koliko se koriste sredstva na bazi tera sa puniocem, debljina premaza treba da iznosi najmanje 1000 mm.oblast antikorozione zaštite konstrukcija od ĉelika detaljno je regulisana Pravilnikom o tehniĉkim mjerama i uslovima za zaštitu ĉeliĉnih kontrukcija od korozije. Za zaštitu površina od lakih i obojenih metala koriste se takoċer sistemi od dva osnovna i dva pokrivena premaza.ukoliko se radi o elementima koji su izloţeni normalnim atmosferskim 13

103 uticajima i uobiĉajenim mahaniĉkim i termiĉkim dejstvima (graċevinske konstrukcije od aluminija i njegovih legura, pocinkovani limovi, graċevinska bravarija i sl.), kao univerzalni osnovni premaz koristi se Wash Primer, dok se preko njega moţe nanijeti i neki drugi tip osnovnog premaza.završni premazi, mogu da budu na bazi alkidnih, epoksidnih, poliuretetanskih, epoksiestarskih, hlorkauĉukovih, polivinilnih i drugih smola. Betonske konstrukcije se od korozije štite sistemima koji se uvijek sastoje od jednog osnovnogpenetracionog premaza i od 2-3 pokrivena premaza.u okviru prvog pokrivenog premaza moţe da bude prisutna armatura od staklene tkanine koja se u ovaj sloj utapa.ovakvi sistemi mogu da imaju i završne premaze u obliku lakova ili emajla. Prema osnovnoj supstanci sistemi za zaštitu betonskih konstrukcija mogu da budu na bazi: -bitumena (bez punilaca ili sa puniocima), -epoksida i njihovih mješavina sa katranom kamenog uglja (EP, EP/T), -nezasićenih poliestarskih smola (NP), -vinilestarskih smola i njihovih mješavina sa katranom kamenog uglja (PUR, PUR/T), -furanskih smola (FU), -fenolnih smola (PF). Sintetiĉki polimeri koji se koriste za zaštitu betona dijele se u grupe sa tipiĉnim svojstvima saglasno tabeli 1. Grupa 1 Grupa 2 Grupa 3 Tvrdi jako umreţni sistemi (NP, VER, EP, FU, PF) Srednje tvrdi elastiĉni sistemi (EP/T, PUR/T) Koţi sliĉni, kao guma elastiĉni sistemi ( teĉne folije, na bazi PUR) Tabela 1. Podjela sistema na bazi sintetiĉkih polimera na grupe s tipiĉnim svojstvima [6] Koji će se od navedenih sistema primjeniti zavisi od stepena agresivnosti sredine u kojima se eksploatišu konkretni objekti.na primjer, sistemi prema tabeli 1.uglavnom se primjenjuju kod industrijskih objekata tipa rezervoara za lagerovanje procesnih materija, zatvorenih i otvorenih 14

104 bazena, kanala i sliĉnih konstrukcija koje su izloţene vrlo intenzivnim agresivnim djelovanjima.meċutim na isti naĉin moţe se izvršiti i zaštita betonskih konstrukcija drugih tipova, koje takoċer mogu da budu izloţene štetnim uticajima okoline, naroĉito ako su locirane u industrijskim, gradskim i primorskim zonama (mostovi, dokovi, betonske fasade i dr.). Kao što se moţe zakljuĉiti na bazi prethodnih razmatranja, za razliku od industrijskih objekata, ovi objekti su uglavnom izloţeni dejstvu spoljašnje-relativno nezagaċene atmosfere; temperaturnim promjenama, ultravioletnim zracima, mrazu, eroziji, kvašenju i štetnim gasovima sadrţanim u vazduhu.meċutim, ovi objekti mogu da budu izloţeni i djelovanjima agresivnijih medijuma; takav sluĉaj, na primjer, javlja se kod pomorskih objekata, zatim kod kanalizacionih kolektora, raznih deponija i dr. Za ove, neindustrijeske objekte, prvenstveno se primjenjuju kao zaštita sistema sa manjim brojem premaza.pored ĉisto antikorozione funkcije, neki od ovih premaza mogu da imaju i funkciju vodoodbojnosti.takvi su, na primjer, silikonski premazi koji se primjenjuju kao hidrofobne zašite fasada od betona. Drvo i konstrukcije od drveta se štite sa premazima koji se naĉelno mogu podijeliti na dvije grupe: na pigmentirane, neprozirne premaze i na nepigmentirane, prozraĉne premaze. Pigmentirana zaštita sredstava obiĉno se izraċuju na bazi ulja, nitroceluloze i sintetiĉkih smola.osim dekorativne funkcije, ova sredstva imaju i funkciju zaštite drveta od biotiĉkih faktora, kao i funkciju zaštite od atmosferilija.u neprozirna zaštitna sredstva spadaju i razliĉiti namazi paste.ovi materijali su obiĉno na bazi bitumena, silikata (vodenog stakla) i dr.primjenjuju se za premazivanje drvenih konstrukcija u uslovima povišene vlaţnosti vazduha, a takoċer i za premazivanje elemenata koji su u tlu. Prozraĉni (nepigmentirani) premazi ne skrivaju teksturu drveta, već je ĉesto, šta više, i potenciraju.u ovu grupu zaštitnih sredstava spadaju, na primjer, sredstva na bazi silikonske smole sa razliĉitim hemijskim dodacima za fungicidnost i insekticidnost.ovakvi silikonski premazi na prvom mjestu, meċutim, obezbjeċuju hidrofobnost površina drvenih elemenata.u nepigmentirana sredstva za zaštitu drveta spadaju i lakovi bezbojni premazi na bazi odreċenih tipova alkidnih smola. Najĉešće primjenjivana sredstva za zaštitu drveta su lazure transparentno obojeni lakovi na bazi sintetiĉkih smola i razliĉitih smola.lazure sadrţe posebne pigmente koji imaju sposobnost da odbijaju ultravioletne zrake i time štite drvo od fotohemijske razgradnje.pored toga, sadrţe i 15

105 razna biološka sredstva (insecticide, bactericide, fungicide) koja štite drvo od biološke razgradnje (truljenja) i napada mikroorganizama i insekata.treba samo istaći da lazure ne trpe niske temperature i pri takvim temperaturama se degradiraju prelaze u praškasto stanje. Fasadne površine se takoċer u opštem sluĉaju moraju štititi od štetnih uticaja spoljašne sredine.ukoliko se radi o fasadama koje su izvedene primjenom fasadnih opeka, ovakve površine se, kao i u sluĉaju betonskih površina, mogu štititi silikonskim premazima, a ako je rijeĉ o omalterisanim površinama, izbor materijala za zaštitu je nešto širi. Mada malteri već sami po sebi predstavljaju odreċene sisteme zaštite, i oni u opštem sluĉaju moraju da budu zaštićeni, u prvom redu od atmosferskih uticaja.ovo se naroĉito odnosi na tzv. fasadne maltere koji, ukoliko sami po sebi nisu dovoljno otporni na spoljašnje agresivne uticaje, obavezno moraju biti zaštićeni odgovarajućim zaštitnim premazima. Za zaštitu maltera koriste se u prvom redu kreĉna, sa tutkalom, kazeinsko-emulziona i silikatna premazna sredstva (vodeno staklo).meċutim, koriste se i vodeni tipovi premazih sredstava, u prvom redu sintetiĉke smole rastvorljive u vodi (akrilne i polivinilacetne vodene disperzije).koriste se i specijalna polivintilna premazna sredstava koja zbog velikog sadrţaja pigmenta daju premaze propusne za vodenu paru. Posebnu grupu premaza za maltere predstavljaju premazi na bazi silicona.oni nanijeti na omalterisane površine proizvode efekat hidrofobnosti. 16

106 3. OSNOVNA SVOJSTVA ANTIKOROZIVNIH MATERIJALA Bez obzira na mnogobrojne vrste korozijskih procesa, zaštite se najĉešće provode postupkom površinske zaštite, što znaĉi da se antikorozijski materijali apliciraju preko osnovnih materijala od kojih je naĉinjena konstrukcija. Vrlo se ĉesto pojedine vrste graċevinskih radova smatraju dekorativnim, a ustvari predstavljaju i antikorozijsku zaštitu. To su, primjerice, radovi kao: farbanje stolarije, malterisanje, bojenje zidova (posebno fasadnih površina). Spomenute vrste radova osim estetske funkcije imaju i funkciju zaštite od propadanja, odnosno od raznih vrsta korozije. Antikorozijska zaštita provodi se u mnogim podruĉjima graċevinske prakse.ona se primjenjuje kao zaštita zidova i fasadnih površina malterima, a kod ĉeliĉnih konstrukcija raznim antikorozijskim premazima. Ova zaštita je osobito vaţna u agresivnim uvjetima sredine u kojoj se konstrukcija nalazi: blizina mora, agresivna industrijska mikroklima i sliĉno. Danas je i vrlo aktualna zaštita armiranobetonskih konstrukcija zbog saznanja da armirani beton nije korozijski otporan materijal, odnosno apsolutno trajan. Ova napomena se posebno odnosi na armiranobetonske konstrukcije u procesnoj industriji (industrijski podovi, kanali, bazeni, vodospreme i drugo), gdje su prisutne visoke koncentracije vlage i razliĉite vrste agresivnih tekućina i plinova. Antikorozijsku zaštitu potrebno je provoditi i kod drvenih konstrukcija, gdje uzroĉnici degradacije materijala nisu hemijski nego biološki utjecaji, kao razliĉiti mikroorganizmi i insekti. Osnovna svojstva antikorozijskih materijala znaĉajna za njihovu primjenu su: - gustoća (zapreminska masa); - porozitet i upijanje vode; - vodonepropusnost; - otpornost na difuziju plinova; - mehaniĉke otpornosti ĉvrstoće na pritisak, zatezanje, savijanje i udar; - dimenzijska stabilnost (skupljanje ili bubrenje); - postojanost na niskim i povišenim temperaturama; - termiĉki rad (dilatiranje); - duktilitet (ţilavost); 17

107 - otpornost na habanje; - prionljivost za razne podloge; - korozijska otpornost prema agresivnim medijima (plinovi, kiseline, baze, soli i drugo). Prethodno je reĉeno da je vrlo bitna osobina antikorozijskih materijala njihova vodonepropusnost. Kada se ovaj uvjet ne moţe zadovoljiti u okviru sistema antikorozijske zaštite koriste se u svrhu postizanja vodonepropusnosti posebne bitumenske ili polimerne hidroizolacije, tzv. vodonepropusne membrane. Ove membrane treba da su : - potpuna nepropusnost za plinove i tekućine; - hemijska otpornost i otpornost difuziji agresivnih medija; - termiĉka stabilnost; - dobra adhezija za podlogu; - sposobnost preuzimanja plastiĉnih i elastiĉnih deformacija uslijed 'rada' (dilatiranja) podloge. Boje i lakovi se ispituju kako bi im se ustanovila svojstva i ponašanje pri nanošenju i upotrebi kao i svojstva i osobine njihovog zaštitnog filma. Ispitivanje se vrši raznim postupcima i tako se utvrċuju debljina sloja, tvrdoća, otpornost prema UV zrakama, otpornost prema habanju, prianjanje, propusnost, apsorpcija. Ispitivanje premaza se standardizira, te se nakon ispitivanja rezultati mogu usporeċivati.prilikom ispitivanja vodi se raĉuna i o naĉinu nanošenja i sušenja. Koženje je svojstvo premaza da stvara koţicu. Ovo svojstvo ovisi o premazu, te se regulira raznim aditivima, sikativima i razrjeċivaĉima. Taloženje je osobina da se krute ĉestice premaza taloţe tokom stajanja.kod uljnih boja ova osobina je izraţena, dok je kod lakova zanemariva. Taloţenje je neţeljena osobina jer premaz taloţenjem gubi svoje sastojke i osobine, i vaţno je da li se talog moţe ponovno umiješati u premaz, te da li je to lako izvodivo ili ne. Ton boje i izgled boje se utvrċuje na uzorcima na danjem svijetlu. Kod lakova se utvrċuje da li su bistri ili mutni, sjajni. 18

108 Postojanost prema svijetlu je osobina da boja izdrţi izlaganje svijetlu bez izbjeljivanja. Ispituje se tako da se podloga izloţi djelovanju prirodnog ili umjetnog svijetla odreċeno vrijeme, te se zatim usporedi sa bojom koja nije bila izloţena svijetlu. Debljina sloja je jedan od osnovnih parametara premaza. Debljina suhog sloja premaza vrlo je vaţan parametar za odreċivanje kvalitete izolacije metalne površine.pri ocjenjivanju premaza treba mjeriti njegovu lokalnu debljinu i to na onim mjestima mjerodavne plohe gdje se oĉekuje najmanja debljina, s obzirom da je kvaliteta premaza definisana upravo tom minimalnom debljinom. Takvo mjesto je lako odrediti mjerenjem debljine prevlake na nekoliko mjesta, pri ĉemu pomaţe i naĉelno poznavanje raspodjele debljina koje ovisi o profilu predmeta i o naĉinu nanošenja premaza. Korozijska otpornost raste kod većine premaza povećanjem debljine, ali takoċer rastu i proizvodni troškovi, pa je pouzdano poznavanje minimalne vrijednosti debljine premaza potrebno iz ekonomskih razloga. Debljina sloja se mjeri na više naĉina, npr.vaganjem prije i poslije nanošenja, skidanjem prevlake i mjerenjem mikrometrom.pri izboru metode za mjerenja debljine premaza treba voditi raĉuna o tome da svaka metoda daje dovoljno taĉne rezultate samo u odreċenom intervalu, koji se moţe ustanoviti eksperimentalno, a ĉesto ga navode i proizvoċaĉi mjernih ureċaja. Tvrdoća je osobina premaza da bude otporan prema mehaniĉkim oštećenjima.mjeri se posebnim aparatima ili olovkama za mjerenje tvrdoće. Sposobnost nanošenja se utvrċuje ispitivanjem u praksi.time se odreċuje viskozitet (koliĉina otapala) i propisuju dozvoljene granice viskoznosti za odreċeni premaz i odreċen naĉin nanošenja.za mjerenje viskoziteta se koriste razni ureċaji kao Stormerov ureċaj, turboviskozimetar, mobilometar, HopplerovureĊaj. Sposobnost sušenja zavisi o debljini premaza, njihovom broju, vlaţnosti i temperaturi atmosfere, svijetlu.ova sposobnost se moţe odrediti laiĉki''prstom'', a postoje i metode taĉnog odreċivanja ove sposobnosti. 19

109 Sposobnost pokrivanja je sposobnost premaza da prekrije površinu i da se ne vide premazi ili površine ispod njega. Premazi koji bolje prekrivaju trebat će manje slojeva da bi prekrili površinu. Otpornost prema habanju je osobina materijala da bude otporan na dinamiĉka ponavljajuća opterećenja. Ova osobina je vaţna pri ispitivanju prevlake, pri brusnim lakovima i emajlima.ispituje se pomoću pijeska koji se iz lijevka ispušta na premaz pod uglom 45 sa visine 1m, te se mjeri vrijeme potrebno da se premaz probije. Osim ovog naĉina moţe se otpornost mjeriti i raznim brusnim aparatima. Otpornost na udar je osobina da premaz izdrţi udar bez pucanja. Ispituje se ispuštanjem kalibriranih kugli sa odreċene visine. Prianjanje je sposobnost premaza da prianja na površine, odnosno da se lijepi na površine. Prianjanje je jedno od najvaţnijih svojstava premaza, a ovisi o kvaliteti pripreme površine i o kompatibilnosti premaznih sredstava. U sluĉaju dvokomponentnih premaza ovisi o odnosu korištenih komponenti. Ispitivanjem prianjanja se mjeri sila potrebna da se premaz skine sa neke površine. Jedna od metoda za odreċivanje adhezije je mjerenje sile koja je potrebna za odvajanje metalnog valjĉića koji se specijalnim ljepilom zalijepi za površinu na kojoj se nalazi premaz kojem ţelimo odrediti adheziju. Valjak na površini ostaje zalijepljen odreċeno vrijeme, a zatim se primjenjuje sila kako bi se odvojio od površine. U trenutku odvajanja valjka s površine moguće je oĉitati numeriĉku vrijednost adhezije izraţenu kao vrijednost sile u N/ mm 2 potrebne za uklanjanje valjka.što je sila veća to je i prianjanje bolje. Na osnovu ove osobine imamo premaze koji dobro, srednje i loše prijanjaju.druga metoda koja se koristi za odreċivanje prionjivosti premaza sastoji se u zarezivanju mreţice pomoću specijalnog ureċaja koji sadrţi više usporednih noţeva meċusobno podjednako udaljenih jedan od drugog. Njihova udaljenost zavisi o debljini suhog sloja premaza, tako da se za debljine premaza do 60 Wm koriste noţevi ĉija je meċusobna udaljenost 1 mm; za premaze debljine do 120 Wm meċusobna udaljenost je 2 mm, dok je za premaze preko 120 Wm udaljenost noţeva je 3 mm. 20

110 Elastičnost premaza je sposobnost premaza da se odrezane vrpce premaza mogu saviti u smotak i razviti.ukoliko to ne mogu, govorimo o krtosti premaza. Deformacija je osobina premaza da izdrţi naprezanja bez stvaranja pukotina.deformacija se ispituje savijanjem premaza na za to predviċenim kalupima. Propusnost je osobina premaza da propušta odreċene plinove ili tekućine.ispituje se tako da se film premaza izloţi plinu ili tekućini sa jedne strane i da se mjeri prolaz tog plina ili tekućine kroz film. Poroznost bitno utjeĉe na zaštitno djelovanje premaza, pogotovo kada se radi o agresivnim sredinama ili uslovima visoke vlaţnosti. Graniĉna vrijednost poroznosti premaza odreċena je kao maksimalni broj pora po jedinici površine i to bez obzira na veliĉinu pora, što, bez sumnje, nedovoljno karakterizira poroznost.propisani broj pora mora biti to niţi, što su agresivniji uvjeti kojima će biti izloţeni prevuĉeni predmeti. Oštećenja premaza moguće je otkriti ispitivanjem poroznosti. Instrument pogodan za odreċivanje poroznosti naziva se Holiday detector (engl.holiday = oštećenje, rupa u izolacijskoj prevlaci, kod nas takoċer prihvaćen naziv holidej detektor - HD). Općenito se koriste dva tipa detektora: visokonaponski, koji baca iskru na mjestu oštećenja i niskonaponski, koji mjeri otpor izmjenu elektrode i metalne konstrukcije kad je površina izolacije natopljena dobro vodljivim elektrolitom. Poroznost do debljine premaza od 300 Wm se mjeri niskonaponskim detektorom, dok se za veće debljine koristi visokonaponski iskreći detektor. Ovaj ureċaj koristi metodu mokre spuţve za odreċivanje poroznosti premaza. Prije samog mjerenja spuţva ureċaja namoĉi se vodom ili nekim vodljivim elektrolitom te se sa spuţvom prelazi preko površine s premazom ĉiju poroznost ţelimo ispitati. Kada mokra spuţva preċe preko šupljine ili oštećenja u premazu, dolazi do toka struje iz detektora u šupljinu, zatvara se strujni krug i struja preko vodiĉa, koji je spojen na konstrukciju koja se ispituje i s ureċajem preko konektora, dolazi do detektora što izaziva zvuĉni i svjetlosni signal na detektoru. Adsorpcija je osobina da se na površini premaza nakuplja vodena para ukoncentraciji većoj nego što je u atmosferi. Mjeri se prirastom teţine premaza na kojeg djeluje vlaţni zrak. 21

111 Apsorpcija je osobina da premaz upija tvari iz svoje okoline. Mjeri se prirastom teţine premaza na kojeg djeluje voda. Vremenska postojanost je vrlo vaţna osobina svih prevlaka. Njom se iskazuje otpornost prevlake na vremenske utjecaje. Kako se vremenski utjecaji ne mogu jednoznaĉno odrediti, postojanost se mjeri i raĉuna na osnovu serije ispitivanja tokom kojih će prevlaka biti izloţena utjecaju raznih plinova i tekućina, pod razliĉitim pritiscima i temperaturama, zatim utjecaju svijetla,i tako redom. Po završenom ispitivanju uzorak se pregledava da bi se ustanovio stepen korodiranosti koji se kreće od 10 do 0. 22

112 4. PODJELA MATERIJALA ZA ANTIKOROZIVNU ZAŠTITU Sve materijale za antikorozivnu zaštitu moţe se podijeliti u dvije osnovne grupe: organski zaštitni premazi, ostali antikorozijski materijali organskog i neorganskog sastava. U okviru prve grupe osvrnut ćemo se na polimerne materijale, sintetiĉke i prirodne, dok ćemo u okviru druge grupe govoriti o kiselootpornoj keramici, grafitnoj opeci, organskim i anorganskim malterima, premazima, membranama i sliĉno. Danas osnovne materijale za antikorozijsku zaštitu predstavljaju organski premazi. Oni mogu biti naĉinjeni na raznim osnovama, ali kod svih je bitno svojstvo sušenje i oĉvršćavanje. U tabeli 2 prikazan je pregled raznih tipova antikorozijskih premaza u zavisnosti o naĉinu njihovog sušenja. Pojam 'premaz' koristi se za materijale niţeg viskoziteta, a debljine sloja iznose do 1 mm. Za slojeve veće debljine od 1 mm koriste se tzv. paste, koje se nanose u sloju debljine veće od 1 mm, a izraċuju se od materijala niţih viskoziteta (konzistencija paste). Tabela 2. Tipovi antikorozivnih organskih premaza u zavisnosti od naĉina sušenja [6] 4.1 Organski zaštitni premazi Organski premazi su najzastupljeniji naĉin zaštite i nanose se na metalne površine u više slojeva koji ĉine sistem premaza. Premazi su tekući ili praškasti proizvodi u kojima su sadrţani pigmenti, 23

113 a naneseni u vrlo tankim slojevima na podlogu prelaze u tvrd, dobro prianjajući film, koji sluţi u zaštitne i/ili dekorativne svrhe. Premazi djeluju na površinu na dva naĉina i to : aktivno i pasivno. Samim svojim prisustvom izmeċu površine i okoline stvaraju zonu koja odvaja površinu od utjecaja okoline. Pigmenti i vezivo će uvjetovati prianjanje premaza za površinu i pasivnu ulogu premaza. Aktivna uloga premaza je u osobinama koje premazi imaju. Tako aktivno djelovanje moţe biti: pasivizirajuće (stvaranje dodatnog pasivnog zaštitnog filma oksida), inhibitorsko (stvaranje inhibitora korozije reakcijom izmenu pigmenta i veziva ili okoline), neutralizirajuće (pigment posjeduje bazna svojstva i neutrališe kiseline), katodno (spreĉavanje korozije galvanskih struja). Do kraja 19.st. premaz je predstavljao jednostavnu fiziĉku smjesu lanenog ulja i praha olovnog tetraoksida (Pb3O4 ili minija), ili lanenog ulja i cinkovog oksida (cinkovo bjelilo). Takvi premazi već davno nisu u upotrebi.formulacija današnjih premaza kompleksnog je sastava tako da i male varijacije mogu znatno poremetiti svojstva premaza. Kontrola korozije postiţe se: - kombinacijom fiziĉke barijere samog premaza i inherentnog mu svojstva visoke elektriĉne otpornosti, - uvoċenjem anorganskih pigmenata, inhibitora korozije. Organski se premazi razvrstavaju po namjeni i vezivu, a ponekad po pigmentima. Djelovanje pigmenata temelji se na spreĉavanju korozije sniţavanjem elektropotencijala. Ti anorganski pigmenti su obiĉno olovni i cinkovi hromati.osim hromata moţe se upotrijebiti sam cinkov prah, koji tada ima ulogu ţrtvovane elektrode.dodatni je problem takve zaštite što se u reakciji elektrolize oslobaċa molekula vodika, posljedica ĉega je otapanje metala i bubrenje filma. Prema primjeni razlikuju se premazi za unutarašnju i vanjsku primjenu. Prema sloţenosti, premaze dijelimo na: konvencionalne (standardne), i sloţene ili sofisticirane. 24

114 Konvencionalni premazi zasnivaju se na lanenom ulju ili njegovom poboljšanom izdanju na bazi sintetiĉkog alkidnog veziva. Lako se apliciraju, ali su im svojstva znatno slabija od sloţenijih premaza. Prema djelovanju veziva, premaze dijelimo u tri glavne grupe: oksidirajući, fiziĉki sušivi ili jednokomponentni, hemijski sušivi ili dvokomponentni. Svi konvencionalni premazi pripadaju oksidirajućim premazima, dok sloţeni premazi mogu biti ili fiziĉki, ili hemijski sušivi premazi. Oksidirajući ili premazi sušivi na zraku su uljni i alkidni premazi, relativno kratkih molekularnih lanaca otopljenih u vrlo viskoznom vezivu. Prodorom kisika u film premaza lanci se povezuju. Hlapljenjem otapala, najĉešće white spirit, kisik nastavlja prodirati u premaz, vezujući se za molekule i produljujući lance do veliĉine kad ih imobilizira. Tim premazima limitirana je debljina filma budući da moţe doći do istovremenog površinskog hlapljenja otapala i zaustavljanja prodiranja kisika u unutrašnjost premaza. Tada otapalo iz unutrašnjih slojeva ostaje unutar premaza ĉime se zaustavlja proces oksidacije. Predstavnici: uljni premazi, alkidni premazi, uretanska ulja, epoksi esteri, fenolni premazi. Upotreba: palube, nadgrana, strojarnice. Fizički sušivi su skupina sloţenih premaza s duţim molekularnim lancima ĉije otapanje zahtijeva velike koliĉine otapala.tokom hlapljenja otapala lanci se povezuju i imobiliziraju. Nedostatak fiziĉki sušivih premaza jest da se oni ponovno mogu otopiti djelovanjem otapala. S druge strane to biva prednost jer se mogu nanositi na prethodne premaze, lako se povezujući s tim slojevima. Otapala otope površinski sloj filma tako da se novim premazom dobije homogeni sloj koji stari i novi premaz stopi u jedinstvenu cjelinu. Ta se skupina uglavnom sastoji od asfalta i katrana, odnosno bitumenskih premaza. Pogodni su za primjenu jer nisu bazirani na hemijskoj reakciji, i stoga što okolišna temperatura, osim u ekstremnim uslovima ne utjeĉe na kvalitetu aplikacije. Brzina sušenja otapala i strujanje zraka dva su parametra koja odreċuju brzinu sušenja.ne smiju se premazivati drugim premazima osim antivegetativnim, zbog opasnosti curenja bitumena kroz film. Dobro podnose vlagu pa se kao primjer mogu primijeniti na podvodnim dijelovima broda pigmentirani s aluminijem. Ne zahtijevaju specijalne postupke pripreme. 25

115 Premazi s hemijskom vezom (dvokomponentni) su sloţeni premazi.imaju vezivo i uĉvršĉivaĉ s tako formiranim molekularnim lancima da iskljuĉivo pridrţavanjem taĉno propisanih omjera miješanja postiţu ciljani efekt. Njihova iznimna mehaniĉka ĉvrstoća, otpornost na abraziju te otpornost na djelovanje agresivnih hemikalija rezultat su hemijske veze. Nedostatak im je potreba savršeno pripremljene podloge (pjeskarenje je obvezano) budući da otapala iz završnog sloja, primjerice kod epoksidnih premaza, ne mogu difundirati u prethodne meċupremaze.to je razlog što je za postizanje adhezije nuţno hrapavljenje, odnosno pjeskarenje podloge Materijali na bazi sintetičkih polimera Antikorozijski materijali na bazi sintetiĉkih polimera su višekomponentni sistemi. Sintetiĉka veziva sastoje se od nekoliko supstanci, pri ĉemu je osnovna supstanca polimer tipa: alkida, akrila, hlorkauĉuka, vinilkauĉuka, epoksida, poliestera, poliuretana, fenolformaldehida, silikona i sliĉno. Bitan uslov koji ovi materijali moraju zadovoljiti je njihova hemijska otpornost na djelovanje pojedinih agresivnih utjecaja. U tabeli 3. prikazana je hemijska otpornost nekih sintetiĉkih polimera. Tabela 3. Hemijske otpornosti nekih sintetiĉkih polimera [6] 26

116 Predstavnici materijala na bazi sintetiĉkih polimera : - Poliuretanski premazi. Minimalna temperatura aplikacije iznosi 0oC. Iziskuju specijalna otapala. Unatoĉ dobrom vezivanju za prethodni film premaza postoji mogućnost otapanja, odnosno pojava ljuštenja prethodnih slojeva. Ima vrlo dobra mehaniĉka svojstva. Primjena: nadgraċa. - Epoksidni premazi. Ovisni o temperaturi aplikacije (min +10oC), zahtijevaju specijalna otapala. Pri nanašanju na staru podlogu postoji mogućnost otapanja prethodnih premaza. Intervali izmeċu aplikacija taĉno su odreċeni. Vrlo su otporni na vodu, otapala, ulja i hemikalije. Iziskuju dobru prethodnu pripremu (pjeskarenje). - Epoksi-katranski premazi kombinacija su epoksi spojeva i katrana, ovisni o temperaturi aplikacije (min +10oC), visoki sadrţaj krutih tvari. Javljaju se problemi adhezije s prethodnim filmom premaza: vrijeme izmeċu aplikacija taĉno je odreċeno. Iziskuju dobru pripremu površine (pjeskarenje). Vrlo su otporni na vodu, hemikalije, ulja, te mehaniĉka oštećenja. Primjena: primjer za podvodne graċevine. - Cink-epoksidni premazi - sadrţe 92-94% suhog cinĉanog praha. Iziskuju specijalna otapala, ovise o temperaturi aplikacije (+10oC min), vrlo im je kratko vrijeme sušenja, otporni su na mehaniĉka oštećenja. - Cink-silikatni premazi sliĉnih su svojstava cink-epoksidnih premaza.primjena: zaštitni premazi za offshore konstrukcije ( konstrukcije u blizini obale), te dijelove broda koji su izloţeni mehaniĉkim oštećenjima. Specijalna vrsta sluţi i kao temeljni premaz Materijali na bazi prirodnih polimera U ovu grupu antikorozijskih materijala pripadaju zaštitna sredstva na bazi bitumena, ali u kombinaciji sa sintetiĉkim polimerima. Bitumen sam za sebe se ne koristi za antikorozijsku zaštitu, nego s epoksidnim smolama, kao tzv. bituepoksi. Spomenuti premaz je otporan na djelovanje vode, većinu organskih kiselina, alkalija, otopina soli i anorganske kiseline manjih koncentracija. Ovaj materijal se ĉesto koristi za zaštitu konstruktivnih elemenata graċevine koji se nalaze u tlu. 27

117 Bitumeni i katranske smole potiĉu iz nafte (bitumeni), odnosno iz ugljenog katrana (katranske smole). Sve su te tvari crne ili smeċe boje pa nisu primjenjive za svijetle premaze. Suše se isparavanjem, ĉvrsto prianjaju za metale, vremenski su i vodootporni, a takoċer su postojani i u slabo kiselim i u slabo baznim otopinama.nedostatak im je što su postojani u uskom temperaturnom rasponu izmeċu 10 i 40 ºC i nepostojani su u organskim otapalima.treba reći da su pri niţim temperaturama krhki, a pri višim meki i ljepljivi.primjenjuju se zbog niske cijene za zaštitu podova, krovova, silosa itd. Bitumen nije otporan na naftu, benzin, alkohole, estere, ketone, ulja mineralnog, biljnog i ţivotinjskog porijekla. Bituepoksi se koristi kao premaz ili pasta u kombinaciji s kremenim punilom, a sluţi kao zaštita ĉeliĉnih vodovodnih cijevi ukopanih u tlo, ukopanih ĉeliĉnih ili armiranobetonskih vodosprema i sliĉno Lakovi i emajli Lakovi su bezbojne formulacije koje se dobiju miješanjem jedne ili više sintetiĉkih smola s lako isparljivim organskim otapalima. Osim navedenih komponenti u lakove se dodaju plastifikatori, oĉvršĉivaći i drugi dodaci za poboljšanje kvalitete premaza.s obzirom da lakovi ne sadrţe punila, oni su prozirni - transparentni - s razliĉitom vrstom sjaja. Impregnacije su posebni bezbojni lakovi koji lako penetriraju u poroznu površinu.viskozitet penetracijskog sredstva je vrlo nizak da bi se postigla ĉim veća dubina penetracije impregnacijskog sredstva.navedeni materijali se koriste za zaštitu poroznih podloga kao što je beton, malter, kamen, opeka i drvo.emajl je mješavina laka i pigmenta. Površine premazane emajlom karakterizira povećan sjaj u odnosu na druge zaštitne premaze Firnajs i uljane boje Kao premazna zaštitna sredstva mogu se koristiti razna ulja biljnog porijekla poput lanenog, konopljinog, orahovog i suncokretovog ulja.no, s obzirom da se prirodna ulja sporo suše, ona se stoga preraċuju u tzv.firnajs, koji suši brţe od ulja u izvornom obliku. 'Firnajs' je baza za 28

118 proizvodnju uljanih boja. Uljane boje su, dakle, smjesa firnajsa i odreċenih pigmenata te predstavljaju aktivnu zaštitu premazanih površina. 4.2 Ostali antikorozijski materijali organskog i neorganskog sastava Osim organskih materijala koji se na podruĉju antikorozione zaštite koriste u vidu sistema premaza, postoje i drugi materijali i sistemi koji se mogu koristiti u antikorozione svrhe. To su uglavnom sistemi u okviru kojih su prisutni sljedeći materijali: - Silikatni materijali i šljeme, - Sintetiĉki malteri, - Kiselootporne keramike (opeke i ploĉe, ploĉice i dr), - Grafitne opeke, - Plastiĉne mase u vidu traka (membrana) i folija, - Kiselootporni asfalti i dr. Silikatni i sintetiĉki materi, koji se još nazivaju i kiselootpornim malterima, imaju visoku otpornost u odnosu na djelovanje pojedinih agresivnih agenasa. Silikatni malteri se dobijaju na bazi vodenog stakla, pri ĉemu se kao punioci koriste kvarcni pijesak, andezitno brašno, dijabazno brašno i dr, a kao ubrzivaĉ vezivanja i oĉvršćavanja- natrijumflaut Na 2 SiF 6. U tabeli 4.prikazani su orjentacioni sastavi ovakvih maltera. Komponente Natrij-ovo staklo Kalij-ovo staklo Varijanta 1 Varijanta 2 Vodeno staklo Na 2 SiF Kameno brašno Kvarcni pijesak Tabela 4. Sastavi maltera na bazi vodenog stakla _ koliĉine komponentih materijala (kg) za 1 m 3 maltera [6] 29

119 Koliĉina vode koja se primjenjuje pri spravljanju ovakvih mješavina zavisi od zahtjevane konzistencije, odnosno od naĉina apliciranja materijala. Ako se predviċa nanošenje putem ĉetki, kod ovakvih mješavina primjenjuju se veće koliĉine vode, da se u takvim sluĉajevima dobivaju tzv.šljeme. Kao antikorozioni materijali ĉesto se koriste malteri šljeme na bazi mineralnih veziva (prvenstveno cementa) modifikovani razliĉitim polimerima rastvorljivim u vodi (lateks, polivinilacetat, akrilna smola i dr). Kiselootporna keramika i grafitne opeke sami po sebi imaju visoku hemijsku otpornost. MeĊutim, kako se ovi proizvodi uvijek primjenjuju u sklopu odreċenih sistema antikorozivne zaštite, potrebno je da i ostali elementi ovakvih sistema imaju odgovarajuće otpornosti. To znaĉi da ovakve materijale uvijek treba ugraċivati u slojeve kiselootpornih maltera ili kiselootpornih kitova. Spojnice izmeċu pojedinih elemenata takoċe treba zatvarati odgovarajućim hemijski otpornim materijalima, npr. Kiselootpornim kitovima. Kao antikorozivni materijali koriste se i razne hemijski otporne plastiĉne (sintetiĉke) mase proizvedene u vidu traka (membrana) i folija. Ovakvi prozivodi se primjenjuju ili kao meċuslojevi ili kao završni (spoljašnji) slojevi u okviru pojedinih sistema zaštite. Njihova primjena podrazumjeva i ispunjavanje uslova dobre povezanosti sa ostalim elementima sistema, tj. primjenu odgovarajućih hemijski otpornih ljepkova. Na sl.4.1 je prikazan jedan sistem antikorozione zaštite koji je sastavljen od većeg broja razliĉitih komponenata pri ĉemu se on moţe primjeniti u uslovima djelovanja vrlo agresivnih medijuma. Kiselootporni asfalti izraċuju se od bitumena koji su putem raznih dodataka tako kodifikovani da im je povećana hemijska otpornost, naroĉito otpornost u odnosu na djelovanje razblaţenih kiselina. 30

120 Slika 4.1 Sistem antikorozivne zaštite [11] 5. KOMPONENTE ZAŠTITNIH PREMAZA U premaznim sredstvima, osim osnovnih sastojaka, prisutni su i razliĉiti razrjeċivaĉi i otapala. Otapala modificiraju koncentraciju osnovne tvari, a razrjeċivaĉi podešavaju viskozitet materijala podobnog za aplikaciju na odreċene podloge. Voda takoċer moţe biti razrjeċivaĉ kod pojedinih polimera koji se miješaju s vodom, dajući pritom polimernu emulziju.u spomenutu vrstu polimera pripadaju polivinilacetat, akril, butadienstirol i drugo. Kompozicija antikorozivnog premaza za zaštitu sadrţi pet komponenata: Vezivna sredstva (jedno ili više njih). Vezivo je smjesa jednostavnih ili sloţenih prirodnih ili sintetiĉkih smola i drugih hemijskih komponenata. Funkcija dodanih sastojaka jest poboljšanje performansi premaza, odnosno postizanja trajnih i ĉvrstih, ujedno i fleksibilnih filmova dobre adhezije. 31

121 Otapala ili razrjeďivači (voda ili organska otapala). Otapala daju viskozitet premazu te omogućavaju postizanje taĉne debljine suhog filma premaza. Otapala su jedini faktor odnosa debljine mokrog i suhog filma premaza. Pigmenti. Pigment je bitni sastojak premaza koji daje pokrivnu moć, pojaĉava film premaza, daje mu boju, utjeĉe na postojanost filma i štiti od UV zraĉenja. Punila.Ekstender je uobiĉajeni termin za punilo. To mogu biti i specijalni pigmenti razliĉitog oblika i veliĉine koji u taĉnim omjerima premazu daju sjaj i pospješuju aplikaciju na substrat, omogućavajući i nanošenje debljih premaza, te poboljšavajući i mehaniĉka svojstva filma premaza. Aditivi: sikativi (sušila), omekšavala i ostali aditivi imaju funkciju kontroliranja sušenja premaza. Funkcija sušila jest intervencija u intermedijarnim reakcijama vezanja kisika iz zraka na reaktivne molekule premaza (oksidacija ili površinsko sušenje), nakon ĉega slijedi polimerizacija premaza (proces unutrašnjeg sušenja filma). 5.1 Vezivna sredstva - su organske tvari koje povezuju druge komponente, - ĉine nehlapivi organski dio premaznih sredstava, - osiguravaju prianjanje na površinu, - najpoznatija veziva su na bazi alkidnih smola, bitumena, hlorkauĉuka, silikonskih smola, epoksidnih i poliuretanskih smola, celulozni derivati, voskovi, gumene smjese, silikoni, cement, emajl, metali i dr., - najpoznatija veziva su sušivo ulje, uljni firnis, obraċena celuloza, - daju na metalnoj površini kontinuirani film. Velik i vaţan dio veziva ĉine i uljna veziva. To su veziva izraċena na bazi ulja, prirodnih ili sintetskih, te voska ili smole, kod kojih pri sušenju dolazi do hemijskih reakcija (oksidacije). Uljna veziva se dijele na uljne firnise i uljne lakove Otapala Otapala i razrjeċivaĉi otapaju veziva premaznih sredstava te smanjuju viskoznost premaza. Osim na viskoznost, otapalo utjeĉe i na viskoznost premaza, brzinu sušenja, karakteristike nanošenja 32

122 premaza te sjaj. Ukoliko je viskoznost premaza viša od one koja je prikladna za nanošenje premaza na podlogu, premazu se neposredno prije nanošenja dodaju razrjeċivaĉi. RazrjeĊivaĉi su smjese razliĉitih otapala i organskih kapljevina pomoću kojih se podešava ţeljena viskoznost premaza.nije rijedak sluĉaj da se jedan spoj u nekim sluĉajevima primjenjuje kao otapalo, a u drugim kao razrjeċivaĉ.osim osnovne primjene, otapala se koriste za skidanje starih premaza.dodaci su tvari koje se dodaju premazima u cilju poboljšanja nekih njihovih svojstava. To su razni omekšivaĉi (homogeniziraju film premaza), sikativi (ubrzavaju sušenje veziva), sredstva za sprjeĉavanje sedimentiranja te sredstva za kvašenje. Pod pojmom otapala ili razrjeċivaĉa se podrazumijeva isparavajuća tekućina, koja se dodaje premazima, lakovima, umjetnim smolama i bojama, kako bi se njihove osobine prilagodile upotrebi. Kao razrjeċivaĉ za uljne i lak-boje koristi se terpentinsko ulje ili zamjena za terpentin, a za razrjeċivanje lakova na bazi umjetnih smola se koriste organska otapala na bazi alkohola i aromata. Razliĉiti razrjeċivaĉi se koriste i za ĉišćenje već osušenih pomoćnih sredstava za rad npr. ĉetki, valjaka i lopatica. RazrjeĊivaĉ je istovremeno i otapalo. Terpentinsko ulje je eteriĉno ulje, bez boje ili svijetloţute boje, ugodnog mirisa proizvedeno iz ţivog ili posjeĉenog drveta odnosno iz smola razliĉitih vrsta borovine. Kao prirodni proizvod u prednosti je sa stanovišta ekologije, u ĉistom obliku je meċutim otrovno. Zamjena za terpentim se sastoji od ispitnog benzina, sintetskog proizvoda koji se dobije iz nafte i koji se u pogledu taĉke vrelišta i osobina otapanja ponaša jednako kao terpentin. Za pokrivanje neugodnog mirisa benzina i petroleja miješaju se terpeni, koji imaju ugodan miris.aromati predstavljaju zbirni pojam za dijelom vrlo otrovne sastavne supstance nafte.alkoholi su hemijski srodnici poznatim etanolima. 5.3 Pigmenti - su prirodni i sintetski organski spojevi, - mogu biti i prirodni anorganski spojevi, - se ne otapaju se u vezivu, - djeluju inhibirajuće (fosfati) i neinhibirajuće (aluminij, Fe2O3,itd.), - premaz ĉine obojenim i neprovidnim, - povećavaju premazima zaštitna svojstva, hemijsku postojanost, toplinsku stabilnost. Pigment je materijal koji izgleda obojeno zbog selektivne apsorpcije i refleksije svjetlosti.osnovna svrha pigmenta je da zaštitnom filmu daju boju.aktivni pigmenti su tvari koje 33

123 smanjuju brzinu korozijskih procesa, a ĉesto djeluju kao inhibitori korozije.zbog spomenutog, aktivni pigmenti mogu biti osnovni faktor antikorozijske zaštite.to je posebno sluĉaj kod antikorozijske zaštite metala, gdje premazi s aktivnim pigmentom djeluje kao pasivizator korozije jer su onemogućeni elektrohemijski procesi koji su osnovni uzrok korozije metala u agresivnoj sredini. Dakle, premazi s aktivnim pigmentom stavljaju se u sistem zaštite metala na sam kontakt metala i premaza (kao temeljni sloj). Obiĉni pigmenti su tvari koje premazu daju izgled i boju.oni u nekom smislu povećavaju trajnost premaza jer usporavaju proces starenja uzrokovan UV zraĉenjem i atmosferskim utjecajima.postoje i pigmenti koji su aktivni i estetski tj.imaju ulogu pigmenta-boje i ulogu pigmenta-inhibitora korozije. Najvaţniji pigmenti su: Olovni pigmenti koji se danas izbacuju iz upotrebe zbog svoje toksiĉnosti bili su vaţni pigmenti u bojenju premaza. Danas se koriste samo kao industrijski premazi, za premaze koji će biti izloţeni posebnim uvjetima. Nekoliko raznih vrsta olovnih pigmenata se upotrebljava a to su: - olovni minij Pb3O4 ili olovo ortoplumbat je prah intenzivno crvene boje koji nastaje zagrijavanjem olovnog oksida u struji zraka pri 500 C. Olovni miniji se razlikuju po koliĉini olovnog ortoplumbata. Tako razlikujemo npr. crveni minij sa oko 26 % olovoortoplumbata, naranĉasti minij sa oko 27 % olovo-ortoplumbata, obogaćeni minij sa oko 31,5 %olovo-ortoplumbata,...minij ima neutralizirajuće djelovanje, sposobnost da pasivizira ţeljezo, te djeluje kao inhibitor. Zbog svojih karakteristika se danas upotrebljava kao temeljna boja za ţeljezo. - olovni sulfat - PbSO4 je pigment koji je takoċer vrlo otrovan. To je bijeli kristalni prah, netopiv je u vodi, ima inhibitorsko djelovanje jer stvara olovne sapune. Ima i neutralizirajuće djelovanje ali manje od minija. Upotrebom ovog pigmenta dobivaju se plave olovne temeljne boje. - olovni karbonat - PbCO3 ili olovno bijelilo je bio najĉešće upotrebljavan pigment na bazi olova, a danas se ne koristi za razliku od prethodna dva. Ima vrlo dobra svojstva, pa se je upotrebljavao vrlo ĉesto u auto industriji. Danas je zamijenjen pigmentima kao što su titanij-oksid ili kombinacije spojeva barij-cink-sumpor. 34

124 - olovni hromat - PbCrO4 ili hromovo ţuto je uz prethodna tri pigmenta najĉešće upotrebljivan pigment u prošlosti. Netopiv je u vodi i vrlo otrovan. Dobiva se reakcijom olovnih soli ( npr olovo-2-nitrata ) sa kalijevim kromatom. Reakcijom sa kalij dikromatom dobiva se hromovo crveno. Ovi pigmenti se upotrebljavaju u temeljnim bojama za zaštitu metala. Olovni hromati se upotrebljavaju za proizvodnju ţutih, naranĉastih, crvenih i zelenih boja. - olovni cijanamid - PbNCN je pigment koji se upotrebljava u temeljnim premazima zbog svojstva da sa uljnim vezivima tvori olovne sapune koji imaju inhibitorsko djelovanje. - olovna gleċa - PbO ili massicot je teški ţuto-smeni, ţuti ili crveni prah slabo topljiv u vodi, topljiv u nitratnoj sirćetnoj i vrućoj hloridnoj kiselini, dobiva se oksidacijom olova i ţarenjem olovo-hidroksida i karbonata. Upotrebljava se kao pokrivni dekorativni pigment - olovni suboksid - PbO2, u vodi i nitratnoj kiselini netopljiv prah, jako oksidacijsko sredstvo, pri upotrebi se raspada na Pb i PbO. Upotrebljava se u završnim premazima, a ponekad i temeljnim. Cinkovi pigmenti nisu otrovni i imaju široku primjenu u premazima danas. Postoji više cinkovih pigmenata: - cinkov prah - se upotrebljava kao katodna zaštita ĉeliĉnih površina. Reagira sa vodom pa u vlaţnoj sredini stvara karbonate koji izoliraju metalnu podlogu od okoline i tako je dodatno štite. Djeluje i kao bazni pigment, neutralizirajući produkte razgradnje uljnih veziva. Upotrebljava se u premazima površina izloţenima atmosferilijama. - cinkov oksid - ZnO ili cinkovo bjelilo dobiva se sagorijevanjem elementarnog cinka, gotovo je netopiv u vodi, ali se topi u kiselinama i bazama. Ima oblik bijelog praha ili bijelih heksagonalnih kristala. Prekrivna moć cinkovog bijelila je relativno slaba, te se treba poboljšati upotrebom posebno prireċenih ulja. Kada je u smjesi pigmenata manje od 90 % ZnO tada pigment prelazi iz bijele u ţutu i sivu boju. Upotrebljava se pomiješan sa % ulja u meċupremazima i završnim premazima, a u temeljnim premazima samo u kombinaciji sa drugim pigmentima. Zajedno sa cinkom u prahu upotrebljava se kao temelj za bojenje vruće pocinĉanog lima. Naroĉito se koristi za nitrocelulozne emajle i uljene lak boje. - cinkov sulfid - ZnS, dobiva se taloţenjem otopine cink-sulfata topljivim sulfitima. Ako se otopini barij-sulfida BaS doda cink-sulfat, taloţi se smjesa barij-sulfata BaSO4 i cink- 35

125 sulfida: bijela boja litopon. Sadrţaj cink sulfida u smjesi se kreće od %. Litopon je bijeli pigment koji se upotrebljava u bojama za unutarnje površine i u enamelima. Vaţno je napomenuti da se litoponima ne zaštićuju metalne površine, već uglavnom drvene. - bijela galica - ZnSO4 nastaje pri otapanju cinka ili cink oksida u sulfatnoj kiselini, takoċer sluţi za dobivanje litopona. - cinkov kromat - ZnCrO4 se upotrebljava sve više kao zamjena za olovni minij, mada se i on zamjenjuje sa manje toksiĉnim trivalentnim cinkovim hromatima sliĉnog sastava. Posjeduje pasivizirajuće djelovanje na aluminij, cink, kadmij, bakar, magnezij, kositar, te ţeljezo, kao i na legure ovih elemenata, te se upotrebljava da uspori koroziju tih materijala. Kako su ţute boje još se zovu i cinkovo ţuto. Kao i olovni minij upotrebljava se u temeljnim premazima koji su izloţeni morskoj vodi i atmosferi. Ovi premazi su mekani i ţelatinozni kada ih nanesemo, ali sušenjem postaju tvrdi i otporni na vodu. Sušenje hromata se vrši prirodnim putem, ali se moţe ubrzati zagrijavanjem do 70 C. Veće temperature mogu oštetiti premaz, što bi postalo vidljivo nakon nekog vremena. Željezni pigmenti se upotrebljavaju u bojama od pamtivijeka. Danas ţeljezni pigmenti imaju vrlo široku primjenu: - Ţeljezo-trioksid Fe2O3 - se upotrebljava pod imenom crveni ţeljezni oksid, ali se moţe naći kao glavni sastojak pigmenata pod imenima Crni pigment 11, SmeĊi pigment 7, Crveni pigment 101, SmeĊi pigment 6. Posljednja dva pigmenta se upotrebljavaju i u prehrambenoj industriji. Ovaj pigment je priliĉno otporan prema kiselinama i bazama, te prema agresivnoj sredini. Upotrebljava se u temeljnim premazima u kombinaciji sa drugim pigmentima. - Ţeljezo tri-cijanid ili feri-fero-cijanid ili ţeljezo tri heksacijanoferat. U našoj literaturi se moţe naći kao pariško plava boja, a u engleskoj literaturi kao Prussian blue ili PB. Formula ovog spoja nije taĉno definisana ali se smatra da je Fe7(CN)18(H2O)x. Ovaj pigment je postojan prema kiselinama i vodi, a topiv u bazama. Titanovo bijelilo ili titanov dioksid ili titania (TiO2 ) ili bijeli pigment 6 - je spoj koji se moţe naći u prirodi kao takav. Ima vrlo široku primjenu, najĉešće je upotrebljavan bijeli pigment. Ima 36

126 vrlo dobru pokrivnu moć, odliĉan indeks refrakcije, a upotrebljava se sam ili u kombinaciji sa drugim pigmentima i punilima. Inertan je prema hemijskim, termiĉkim i atmosferskim utjecajima. Ima vrlo dobru postojanost na UV zrake i zato se upotrebljava kao vanjski premaz, ali i kao reflektirajuća boja. Kako nije toksiĉan upotrebljava se i u industriji hrane. Aluminijski spojevi i aluminijski prah se takoċer upotrebljavaju kao pigmenti za zaštitne premaze. Pigmenti na bazi aluminija se upotrebljavaju za podvodne boje jer ĉeliku pruţa djelomiĉnu katodnu zaštitu. Kako pigmenti na bazi aluminija imaju takoċer vrlo dobru refrakciju, i oni se upotrebljavaju za refleksne premaze. Silumin boje su boje gdje je većina pigmenata u njima na bazi legura aluminija i silicija. Crni pigmenti su pigmenti kod kojih crnu boju daje ugljik u obliku grafita ili ĉaċe. Ovi pigmenti mogu biti prirodni i umjetni, a upotrebljavaju se za završne premaze. 5.4 Punila i aditivi Punila su minerali koji se ĉesto dodaju vezivu umjesto jednog dijela pigmenata u cilju poboljšanja mehaniĉkih i termiĉkih svojstava premaza te sniţenja njegove cijene. Punila, takoċer, poboljšavaju hemijsku i korozijsku otpornost premaza te pojaĉavaju otpornost na abraziju i udarce i sl. Kod nekih premaza pigmenti su ujedno i punila, a ima primjera gdje je jedna tvar jednom pigment a drugi put punilo. Postoje tri grupe dodataka.to su kreda, barit i silikati.u olovnim bojama kao punilo se upotrebljava samo barit, a u ostalim se mogu naći svi dodaci. Kreda se naroĉito upotrebljava u prirodnim bojama za kućnu upotrebu, gdje sluţi kao pigment i kao punilo. Aditivi su dodaci koji poboljšavaju svojstva premaza, neki pigmenti i punila mogu biti aditivi u pojedinim sluĉajevima. Kreda moţe biti aditiv koji premazu daje veću tvrdoću, ZnO povećava otpornost na UV, AlO sluţi za ubijanje nametnika, neki drugi spojevi sluţe kao baktericidi. Aditivi su tvari koje u premaznom sredstvu imaju razne uloge. Oni se primjenjuju u svrhu regulisanja pojedinih svojstava polimerne formulacije kao što su: - vrijeme sušenja; - spreĉavanje sedimentacije pigmenta; - povećanja ţilavosti (duktiliteta) suhog premaza; - osiguranje povoljne tiksotropije materijala (spreĉavanje slijevanja niz vertikalne površine); 37

127 - mogućnost nanošenja premaza u formi tankog homogenog filma. Za modifikaciju viskoziteta premaza i smanjenje skupljanja koriste se razna punila poput mljevene krede, vapnenaĉkog brašna (filer), kaolina i sliĉno. Spomenute mase imaju takav viskozitet da izgledaju kao paste pa se koriste za izravnavanje površina ili kao kitovi (za razna brtvljenja ili popravak lokalnih oštećenja). 6. NANOŠENJE ORGANSKIH PREMAZA Nanošenje organskih prevlaka obuhvaća farbanje, bitumeniziranje, nanošenje razliĉitih plastiĉnih masa, te gumiranje. Farbanje se najĉešće izvodi ĉetkama, valjcima, uranjanjem, prskanjem komprimiranim zrakom ili hidrauliĉkim pritiskom itd. Premazi se suše isparavanjem otapala ili razrjeċivaĉa, te hemijskim procesima (oksidacijom, polikondenzacijom, poliadicijom). Izvodi se i višeslojno. Debljina zaštitnih filmova je do 150 μm. Bitumenizacija je prevlaĉenje metala slojevima bituminoznih tvari kao što su naftni bitumen i katran kamenog ugljena.prevlake redovito sadrţe i praškasta punila koja mogu biti kiselostalna i baznostalna.primjenjuje se za zaštitu metala, najĉešće cjevovoda. Prevlake se dobivaju lijevanjem sirovine u rastaljenom stanju (oko 200 C) na metalnu podlogu uz ĉetkanje. Debljina prevlaka moţe iznositi od 0.5 do 10 mm. Deblje se prevlake armiraju. Armiranje se izvodi jutenim ili pamuĉnim platnom, vunenim pustom ili sintetskom tkaninom, no najbolje prevlake dobivaju se armiranjem staklenom vunom ili azbestnim tkanjem. Savremeni naĉin zaštite izvodi se korištenjem tvorniĉki proizvedenih traka od bitumena armiranog staklenim tkanjem. Debljine su oko 0.5 mm. Trake se namotaju na obiĉno predgrijane cijevi pomoću mehaniĉkih ureċaja. Nanošenje plastiĉnih masa na metalnu površinu provodi se najĉešće oblaganjem, omotavanjem, vrućim prskanjem, fluidizacijom i elektrostatskim naprašivanjem. Za nanošenje sluţe plastiĉne mase koje sadrţe punila i pigmente. Prevlake su debljine 0.1 do 5 mm. Osnovne karakteristike pojedinih metoda su navedene u daljnjem tekstu. 38

128 Oblaganje se najĉešće koristi za zaštitu unutarnjih površina rezervoara, a izvodi se plastiĉnim folijama, listovima ili ploĉama koje se lijepe na metalnu površinu. Obiĉno se metali oblaţu poliplastima kao što su polivinilhlorid, a dijelovi obloge spajaju se zavarivanjem pomoću meke ţice od iste plastiĉne mase. Pakovanje se obiĉno koristi za zaštitu vanjske površine cjevovoda i izvodi se plastiĉnim trakama koje mogu biti samoljepljive ili se nanose u toplom stanju,odnosno pomoću ljepila. Trake su najĉešće od polivinilhlorida i polietilena debljine25 μm do 0.5 mm. Samoljepljive trake su sa unutrašnje strane presvuĉene slojem ljepila na bazi gume, debljine 25 do 100 μm. Ako se pojaĉaju slojem butilne gume znatno im se povećava mehaniĉka otpornost. Ovakve su debljine do 0.75 mm, a nanose se na metalnu površinu lijepljenjem s primarnim slojem butilne gume (engl.butyl rubber primer). Vruće prskanje plastiĉna masa se privodi pištolju za vruće prskanje, tali i raspršuje na prethodno zagrijanu metalnu površinu. Vrućim prskanjem zaštićuju se najĉešće posude i limovi. Prevlake su debele 0.3 do 1.2 mm. Deblje prevlake mogu se dobiti nanošenjem u više slojeva. Vrućim prskanjem najĉešće se nanose polietilen,polifluoretilen, polipropilen, poliamidi, poliakrilati, epoksidi i sl. Fluidizacija je prevlaĉenje predgrijanog metala u smjesi zraka i plastiĉne mase.uranjanjem vrućeg predmeta u tu smjesu rastali se plastiĉna masa uz metalnu površinu predmeta, te nastaje prevlaka. Debljina prevlake ovisi od temperature predgrijanog metala i o vremenu kontakta s fluidom. Za fluidizaciju primjenjuju se iste plastiĉne mase kao i za vruće prskanje. Elektrostatsko naprašivanje provodi se u ureċajima u kojima se prah plastiĉne mase naelektrizira u elektriĉnom polju visokog napona. Naelektrizirani prah taloţi se na metalnu površinu predmeta spojenu sa suprotnim polom izvora napona, a prevlaka nastaje naknadnim grijanjem. Gumiranje metala je nanošenje prirodne ili sintetske gume u obliku folija ili ploĉa koje se gumenim lijepkom nalijepe na mlazom oĉišćenu površinu metala, a zatim vulkaniziraju. Pri vulkanizaciji, koja se provodi na 100 do 140 C, znatno se poboljšavaju zaštitna svojstva gume 39

129 umreţenjem molekula. Dodavanje ubrzivaĉa i aktivatora sintetskoj gumi omogućuje vulkanizaciju na sobnoj temperaturi. Za prevlaĉenje primjenjuje se obiĉno guma na bazi modificiranog prirodnog kauĉuka ili na bazi sintetskih kauĉuka, kao što su butilni, poliklorpropenski (neopren) i drugi.prevlake su debele 2 mm i više i otporne su prema udaru i habanju.zaštitne prevlake cijevi nanose se tvorniĉki u industrijskom pogonu ili na mjestu primjene. Prednost tvorniĉkog nanošenja prevlaka je bolja kontrola uvjeta rada, no nedostatak je mogućnost oštećenja prevlake tokom uskladištenja i transporta od industrijskog pogona do mjesta primjene. Naknadna zaštita zavarenih spojeva cjevovoda izvodi se na mjestu primjene. Nanošenje zaštitnih prevlaka na mjestu primjene uveliko je automatizirano, posebno kada se izvodi omotavanjem bitumeniziranih ili plastiĉnih traka. Kapacitet takvih automatiziranih ureċaja (pipeline travelling machines) je zaštita nekoliko kilometara cjevovoda na dan. 40

130 7. ZAKLJUČAK Zaštita od korozije je osobito vaţna u agresivnim uvjetima sredine u kojoj se konstrukcija nalazi: blizina mora, agresivna industrijska mikroklima i sliĉno. Antikorozijsku zaštitu potrebno je provoditi i kod drvenih konstrukcija, gdje uzroĉnici degradacije materijala nisu hemijski nego biološki utjecaji, kao razliĉiti mikroorganizmi i insekti. Danas osnovne materijale za antikorozijsku zaštitu predstavljaju organski premazi. Bitumen sam za sebe se ne koristi za antikorozijsku zaštitu, nego s epoksidnim smolama, kao tzv. bituepoksi. Lakovi su bezbojne formulacije koje se dobiju miješanjem jedne ili više sintetiĉkih smola sa lakoisparljivim organskim otapalima. Uspješnost antikorozijske zaštite zavisi o mnogim faktorima: odabiru materijala, odnosno broja slojeva premaza; ukupnoj debljini slojeva i pripremi površina na koje se zaštita nanosi. 41

131 8. LITERATURA [1]I.Esih, Z.Dugi; Tehnologija zaštite od korozije, Školska knjiga, Zagreb, [2]I.Esih,Z.Dugi; Tehnologija zaštite od korozije II, FSB, Zagreb,1992. [3]I.Esih; Osnove površinske zaštite, FSB, Zagreb, [4]E.D.D. During; Corrosion Atlas, Elsevier, [5]E. Stupnišek-Lisac Korozija i zaštita konstrukcijskih materijala. [6] M. Muravljov; GraĊevinski materijali, Beograd [7]P.R. Roberge; Handbook of corrosion engineering, McGraw-Hill, Inc., New York, [8]D.A. Jones; Principles and Prevention of Corrosion, Prentice-Hall, Inc., USA, [9]S.Martinez, I.Štern; Korozija i zaštita eksperimentane metode, HINUS, Zagreb, [10] P.Marcus, J.Oudar; Corrosion Mechanisms in Theory and Practice, Marcel Dekker, Inc., New York,1995. [11]Pravilnik o tehniĉkim merama i uslovima za zaštitu ĉeliĉnih konstrukcija od korozije, [12] 42

132 UNIVERZITET DŽEMAL BIJEDIĆ U MOSTARU GRAĐEVINSKI FAKULTET SEMINARSKI RAD OBOJENI METALI I LEGURE PREDMET: GRAĐEVINSKI MATERIJALI II Studenti: Emir Muratović GM Predmetni nastavnik: Doc.dr. Merima Šahinagić-Isović Amra Šantić GM Mostar, maj 2015.

133 SADRŽAJ: 1.0 UVOD... Error! Bookmark not defined. 2.0 STRUKTURA METALA... Error! Bookmark not defined. 3.0 PODJELA METALA TEŠKI OBOJENI METALI Olovo (Pb) Bakar (Cu) Cink(Zn) i njegove legure Nikl (Ni) i njegove legure Kobalt (Co) LAHKI OBOJENI METALI Aluminijum (Al) Magnezijum (Mg) Berilijum (Be) Titanij (Ti) PLEMENITI METALI Zlato (Au) Srebro (Ag) Platina (Pt) RIJETKI METALI ZAKLJUČAK LITERATURA:... 37

134 1.0 Uvod Metali i legure su materijali koji se odlikuju nizom karakterističnih osobina, zbog kojih su postali osnova savremene tehnike. Metali se sastoje od čistog hemijskog elementa sa neznatnom količinom primjesa drugih elemenata. Odlikuju se karakterističnim metalnim sjajem, povećanom elektro i toplotnom provodljivošću, dobrim mehaničkim osobinama, otpornošću prema elektrohemijskim utjecajima i povišenoj temperaturi, mogućnošću obrade na različite načine u hladnom i zagrijanom stanju. Sve nabrojane osobine uslovljene su osobinama unutrašnje graďe atoma i njihovim meďusobnim vezama. Tehnologija dobijanja metala zavisi od karakteristika ishodne sirovine rude. Najćešće se radi prema sljedećoj šemi: vaďenje rude, obogaćivanje rude, topljenje poluproizvoda, rafinacija ili prerada poluproizvoda. Pored toga, za dobijanje metala često se primjenjuje i postupak elektrolize. Legure su sloţeni materijali koji predstavljaju smjesu nekog osnovnog elementa sa drugim metalima i nemetalima. Elementi koji čine legure nazivaju se komponente legure, od čijeg broja zavisi sloţenost legure i njene karakteristike. Na ovaj način dobijaju se materijali koji su u odnosu na čiste metale u prednosti u pogledu mehaničkih, hemijskih, tehnoloških i drugih tehničkih svojstava, a koji su pored toga i u ekonomskom pogledu povoljniji. Najveći broj legura se dobija topljenjem komponenti, ali postoje i drugi načini dobijanja legura. 2.0 Struktura metala Čisti metali i njihove legure imaju kristalnu strukturu. Kristalno stanje karaktezira pravilan, ponavljajući raspored atoma u prostoru u obliku trodimenzionalne rešetke, koja tvori kristalnu strukturu. Najrasprostranjeniji su metali sa kubnom zapreminski centriranom rešetkom (gvoţďe, hrom, volfram, molibden sl. 2.1.), sa kubnom površinski centriranom rešetkom (aluminijum, bakar, nikl, olovo sl. 2.2.), i sa heksagonalnom rešetkom (cink, magnezijum, kadmijum sl. 2.3.). Svaka forma kristalne rešetke odgovara odreďenom nivou slobodne energije atoma. Pojava promjene kristalne strukture metala naziva se ALOTROPIJA ili POLIMORFIZAM. 2 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

135 Slika 2.1. Kubična zapreminsko centrirana kristalna rešetka [1] Slika 2.2. Kubična površinski centrirana kristalna rešetka [1] Slika 2.3. Heksagonalno gusto sloţena kristalna rešetka [1] 3 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

136 3.0 Podjela metala Osnovne karakteristike metala su: metalni sjaj, provodljivost električne energije i toplote, kovnost, čvrstoća, lahka pokretljivost elektorna itd. Osnovna podjela metala je na: -plemenite ; -poluplemenite ; -neplemenite. Uobičajena podjela metala jeste na CRNE (gvoţďe i njegove legure) i OBOJENE (aluminijum, bakar, cink, olovo, nikl, kalaj, bronza, mesing i dr.). Dakle, obojeni metali su svi metali koji u sebi ne sadrţe gvoţďe. Slika 3.1. Crni metal [6] Slika 3.2. Obojeni metal [4] Obojeni metali se dijele u nekoliko grupa, kao što su: - TEŠKI OBOJENI METALI, gdje spadaju oni metali čija je gustina veća od 5 [kg/dm 3 ]. Neki autori smatraju da je ta granica 3,8 [kg/dm 3 ]. To su: Olovo (Pb), Bakar (Cu), Cink (Zn), Nikal (Ni), Kobalt (Co) i drugi; - LAKI OBOJENI METALI - čija je gustina manja od 5 [kg/dm 3 ], a tu spadaju: Aluminijum (Al), Magnezijum (Mg), Berilijum (Be), Titan (Ti) i drugi; - PLEMENITI METALI, u koje spadaju: Zlato (Au), Srebro (Ag), Platina (Pt); - RIJETKI METALI, gdje se ubrajaju. Indijum (In), Galijum (Ga), Selen (Se), Telur (Te), Volfram (W) Vanadijum (V), Molibden (Mo), Cirkonijum (Zr), Renijum (Re), Uran (U) i drugi. Ova grupa metala moţe da se podjeli na: rasijane, teško topljive, radioaktivne itd. 4 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

137 Osnovne karakteristike obojenih metala u odnosu na čelik su: - slabije mehaničke karakteristike, - bolja otpornost na koroziju, - veća istegljivost, -veća električna i toplotna provodljivost, -nemagnetični su, - niske specifične teţine, -posjeduju antifrikciona svojstva... S obzirom da postoji čitav niz legura obojenih metala, navedene karakteristike obojenih metala u odnosu na čelik treba uzeti uslovno, jer neke legure obojenih metala mogu imati zateznu čvrstoću kao najkvalitetniji čelici. Najvaţniji obojeni metali su : bakar, aluminijum, cink, olovo, nikl, magnezijum, kalaj, bronza, mesing, titan i legure bakra, aluminijuma i magnezijuma. 5 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

138 4.0 Teški obojeni metali 4.1 OLOVO (Pb) Olovo je dobilo ime od latinske riječi plumbum što znači tekuće srebro, hemijski je element koji u periodnom sistemu elemenata nosi simbol (Pb). Mekani je mutno sivi metal koji potamni na zraku zbog stvorenog zaštitnog sloja oksida i karbonata. Olovo je sjajan, mekan i slab metal, lako se izvalja u obliku folije (olovne folije) ili ispresa u oblik cijevi (olovne cijevi). Talište mu je dosta nisko na 327 C, a ključa na 1500 C i prilikom toga ispušta otrovne pare, smatra se slabim tehničkim metalom, mekan je i loše provodi struju. Otporan je na koroziju, nije topiv u vodi, i topiv je samo u oksidirajućim kiselinama. Vrlo je otrovan metal i njegovi su spojevi takoďer otrovni ako se kojim slučajem unesu u organizam. Slika 4.1. Olovne trake [4] Olovo je najjeftiniji tehnički metal odmah poslije željeza i cinka. Od olova se izraďuju crpke, cijevi, kablovi, plaštevi, akomulatori,električni osigurači itd. Olovne cijevi su jako dobre za izradu vodovodnih instalacija. Olovna legura sa sadrţajem nešto kalcija, natrija i litija se koristi za izradu leţajeva ţeljezničkih vagona. Upotrebljava se za izradu cijevi za kanalizaciju, oblaganje kablova i izradu olovnih akumulatora. 6 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

139 Slika 4.2. Olovne cijevi [4] Olovo se takoďer koristi u medicini kao štit protiv zračenja, zatim u vojnoj industriji za proizvodnju zrna municije te u ribarstvu kao neizbjeţan pomaţući element. Olovo ima vaţnu primjenu zbog svoje kovnosti, niske točke topljenja i dobroj otpornosti prema atmosferskoj koroziji. Slika 4.3. Pribor ra ribolov od olova [6] Slika 4.4. Olovna zrna za izradu municije [6] 7 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

140 4.2 Bakar (Cu) Kao čist metal, ima široku primenu u elektrotehnici za izradu provodnika zbog izvanrednih fizičkih svojstava električne i toplotne provodljivosti. Odlikuje se velikom plastičnošću i sposobnošću obrazovanja velikog broja tehničkih legura sa dobrim mehaničkim i tehnološkim svojstvima. Osobine Bakar pripada prvoj grupi Periodnog sistema sa atomskim brojem 29 i atomskom masom od 63,54. Gustina čistog bakra iznosi 8,93 g/cm3. Kristališe po površinski centriranoj kubnoj rešetki. Poslije zlata i srebra ima najveću električnu provodljivost ( = 58 m/mm 2 ) u odnosu na ostale metale. Toplotna provodljivost bakra je šest puta veća u odnosu na ţeljezo, odnosno, dva puta veća od toplotne provodljivosti aluminijuma.veoma dobro se obraďuje plastičnom deformacijom što podrazumjeva da se moţe valjati u veoma tanke limove i izvlačiti u vrlo tanke ţice. Dobro se spaja lemljenjem,ali relativno teško zavarivanjem zbog brze oksidacije i prenošenja toplote po dubini materijala. Primjenjuje se u elektrotehnici kao provodnik, zatim u mašinskoj odnosno termo-tehničkoj instalaciji za ureďaje gdje se zahtjeva dobra provodljivost toplote (izmjenjivači toplote, hladnjaci, grijači, cijevi itd.). Temperatura topljenja čistog bakra je 1083 C. Slika 4.5. Bakrena ţica [6] Slika 4.6. Bakar u elektroinstalacijama [6] 8 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

141 Tabela 4.1. Prikaz mehaničkih svojstva bakra, u zavisnosti od stanja prerade [7] Osobine Stanje prerade Liveno Ţareno Hladno deformisano Zatezna čvrstoća, R m (MPa) Napon tečenja, R eh (MPa) Izduţenje, A 5 (%) Tvrdoća po Brinelu, HB Bakar ima dobru otpornost prema koroziji, u atmosferskim uslovima tokom vremena obrazuje se na površini ţuto-zelena zaštitna prevlaka, jedinjenje CuCO3 Cu(OH). Dobivanje bakra Bakar se uglavnom dobija iz sulfidnih ruda (~80% svjetske proizvodnje), prije svega halkopirita, CuFeS 2, zatim halkozina, CuS, bornita 5Cu 2 S Fe 2 S 3, i pirita, FeS 2. Drugi, po značaju, izvor za dobijanje bakra su oksidne rude bakra, kuprit, azurit i malahit. Sadrţaj bakra u rudama nije visok, često svega 1 2%, pa je i postupak prerade i dobijanja bakra kompleksan. Slika 4.7. Bakrena ruda za dobivanje gotovog bakra [4] 9 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

142 Uprošćena šema dobijanja bakra iz sulfidnih ruda se sastoji iz sljedećih glavnih operacija: 1. Obogaćivanja rude flotacijom u cilju dobijanja koncentrata koji sadrţi 20 25% bakra ; 2. Djelimičnog prţenja i topljenja u plamenim pećima pri čemu se dobija bakrenac sa oko 30 40% bakra ; 3. Produvavanja bakrenca u konvertoru u cilju dobijanja bakra čistoće 97 98,5% nizom hemijskih reakcija ; i 4. Rafinacije u plamenim pećima (rafinisani bakar) oksidacionim postupkom (topionički bakar) ili elektrolizom (elektrolitički bakar). Rafinisani bakar sadrţi 99,0 99,9% bakra i u zavisnosti od sadrţaja primjesa (1,0 0,1%), odnosno čistoće, se dijeli na pet kvaliteta. Uticaj pratećih elemenata Osobine tehnički čistog bakra zavise od njegove čistoće i sadrţaja gasova. Štetnim primjesama se smatraju Sb, S, Se, Te, Bi i O čiji se sadrţaj za elektrotehnički bakar ograničava na 0,005%. Prisustvo kiseonika utiče na povećanje tvrdoće i čvrstoće, ali zato značajno sniţava električnu provodljivost. Nepoţeljno je i prisustvo vodonika, ne samo zbog smanjenja električne provodljivosti, već i zbog pojave poroznosti, a u prisustvu kiseonika i pojave šupljina po granicama zrna koje su uzrok krtosti bakra. Legure bakra Kao konstrukcioni materijal čist bakar nema zadovoljavajuće osobine (max Rm, poslije ojačavanja hladnim deformisanjem, do 440 MPa), za razliku od njegovih legura. Najvaţniji legirajući elementi u legurama bakra su Zn, Sn, Al, Be, Ni, Mn, Si, Ag i Au. Prema bivšem jugoslovenskom standardu, legure bakra se označavaju slovnim i brojčanim simbolima. Prva slovna oznaka pripada hemijskom simbolu bakra, kao osnovnom metalu, poslije koje se u nizu navode hemijski simboli legirajućih elemenata po utjecajnosti i brojčane oznake koje pokazuju njihov procentualni sadrţaj. Primjer: CuAl 8 Fe 3 označava leguru bakra 10 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

143 sa aluminijumom do 8% i ţeljezom do 3%. Legure bakra se dijele na legure Cu za gnječenje i legure Cu za livenje. Tabela 4.2. Prikaz najznačajnijih legura bakra [7] Legure Naziv Oznaka Cu-Zn mesing CuZn37 CuZn38Pb CuZn36Pb1 Specijalni mesing CuZn20Al CuZn28Sn CuZn40Al1 Cu-Sn Kalajna bronza CuSn6 CuSn6Zn Cu-Ni-Zn alpak CuNi10Zn45Pb CuNi25Zn15 Cu-Ni CuNi5 CuNi30Fe Cu-Al Aluminijumska bronza CuAl8 CuAl8Fe Najpoznatije legure bakra su mesing i bronza. Mesing (CuZn) je legura bakra (najmanje 50% Cu) i cinka ( % Zn). Najbolja mehanička svojstva mesing ima pri sadrţaju cinka oko 40%. Povećanje sadrţaja cinka preko 50% nema nikakvog korisnog dejstva jer čvrstoća i plastičnost naglo opadaju. Mesing je zlatnoţute do crvenkaste boje zavisno od sadrţaja bakra. Prema vrsti i načinu obrade mesinge dijelimo na mesing za gnječenje i mesing za livenje. Kovne vrste mesinga se odlikuju većom čvrstoćom, tvrdoćom i otpornošću prema hemijskim utjecajima. Upotrebljava se za : armature, mašinske dijelove, lim, ţicu, trake, za leţajeve, elemente otporne na morsku vodu itd. Slika 4.8. Mesing cijevi [4] Slika 4.9. Ventili od mesinga [6] 11 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

144 Tabela 4.3. Pregled sastava i primjene najvaţnijih vrsta mesinga [7] Naziv Oznaka Legure bakra sa Primjena Crveni tombak CuZn % Zn Elektrotehnika, ukrasni predmeti Svjetlocrveni tombak CuZn % Zn Elektrotehnika, ukrasni predmeti, metalna crijeva Ţuti tombak CuZn % Zn Kondenzatorske i druge cijevi za izmjenjivače toplote, za duboko izvlačenje čaure Mesing za obradu gnječenjem CuZn % Zn Mesing za kovanje CuZn % Zn Tvrdi mesing CuZn40Pb % Zn + 2%Pb Osnovna legura za hladnu deformaciju: cijevi, limovi, opruge, zavrtnji Za deformaciju u toplom i hladnom stanju: ţice, okovi, brave, zavrtnji Osnovna legura za obradu skidanjem strugotine: mesing za graviranje, za zupčanike satova, zavrtnje, profile Specijalni mesinzi su legure Cu sa Zn kod kojih su, radi poboljšanja odreďenih osobina (čvrstoća, otpornost prema koroziji, otpornost prema habanju), dodate i manje količine drugih metala (Ni, Mn, Fe, Pb). Količina dodatnih legirajućih elemenata je takva da oni utiču na poboljšanje osobina, ali ne utiču na promenu strukturnog stanja mesinga. Bronza (CuSn) je legura bakra sa kalajem (5-20% Sn) i drugim metalima. Prema vrsti metala koji ulaze u ovu leguru razlikuju se: kalajne, aluminijeve, olovne, silicijumove i manganske bronze. Bronze se odlikuju znatnom čvrstoćom, otpornošću prema koroziji, dobrom livkošću i znatnom tvrdoćom. Upotrebljavaju se za livenje armatura, leţišnih posteljica, cijevi, ţice zatim u mašinogradnji zbog izuzetne otpornosti prema koroziji, visoke tvrdoće i čvrstoće, kao i velike otpornosti prema habanju (zavrtnjevi, zupčanici, fina sita, propeleri). Kao i kod mesinga, osobine kalajnih bronzi zavise od njihove strukture, odnosno sadrţaja Sn. 12 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

145 Slika Gotovi proizvodi od bronze [6] Bakar sa kalajem obrazuje dijagram stanja legura sa delimičnom rastvorljivošću u čvrstom stanju. Prema dijagramu stanja postoji čitav niz jednofaznih i dvofaznih oblasti, ali su od interesa samo legure sa najviše do 22% Sn. Slika 4.11 : Promjena mehaničkih osobina legura Cu-Sn Crveni liv je legura sa najmanje 84% Cu, dok su ostali elementi Sn i Zn, a ponekada i Pb. Upotrebljavaju se za izradu: armature za vodovodne i parovodne instalacije koje su pri radu izloţene povišenim temperaturama, do 325 C, puţastih točkova, cijevnih prirubnica. Novo srebro je legura Cu, Ni i Zn, koja ima dobra svojstva plastičnog deformisanja valjanjem, kovanjem i presovanjem u toplom stanju, kada je sadrţaj Cu manji. Pri većim sadrţajima Cu, moţe da se plastično deformiše u hladnom stanju kovanjem i presovanjem. Koristi se za izradu raznih dekorativnih predmeta, delova u preciznoj mehanici i optici, za izradu ključeva, opruga i limova namjenjenih za duboko izvlačenje. 13 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

146 4.3 CINK (Zn) I NJEGOVE LEGURE Cink je hemijski element koji u periodnom sistemu elemenata nosi oznaku (Zn). Spada u skupinu neplemenitih metala. Čisti cink je srebrnobijele boje dok je cink (komercijalni) sjajni metal koji je plavkastobijele boje. Presvlači se slojem oksida ili karbonata i dobar je vodić električne struje, na zraku je tvrd, a pri sobnoj temperaturi dosta krhak i lomljiv. Iznad 200 C je toliko krhak da se moţe mrviti u prah. Vrelište cinka je kod 908,5 C. Cink (Zn) se dobija iz ruda cinka : Sfalerit (ZnS) i Smitsonit (ZnCO 3 ). Postupak dobijanja se svodi na prečišćavanje rude, prţenje (sagorijevanje sumpora) i destilacije ( isparenja), odnosno elektrolize. Cink lako reagira sa sumporom, otapa se u jakim luţinama i burno reagira sa metalnim oksidom. U metalurgiji se koristi za izlučivanje drugih metala iz otopina (obzirom da izlučuje večinu teških metala). Koristi se kao sastojak legure bakra, aluminija i magnezija. Nalazi se na prvom mjestu u obojenim metalima po raznovrsnosti upotrebe. Cink se koristi prilikom izrade dijelova motornih vozila, u izradi kućanskih aparata, u proizvodnji strojeva kao i u elektrotehnici. U graďevinskoj industriji koriste se velike količine cinka za zaštitu metala od korozije. Na pocinčanim površinama cink sluţi kao anodna zaštita (cink manje plemenit metal, i zato se otapa umjesto ţeljeza). Cinkov oksid (ZnO) je najznačajniji spoj cinka. Najviše se koristi u kozmetičkoj industriji. Cinkov klorid (ZcC1 2 ) se koristi u metalurgiji kao sastojak smjese za otapanje metalnih oksida, za pocinčavanje, konzerviranje ţeljezničkih pragova, kao i sastavni dio paste za lemljenje metala. Postoji još puno oblika upotrebe cinka a neki od njih su: za izradu igračaka, u pirotehnici, za laboratorijsku proizvodnju vodika, za ambalaţu itd. Slika Proizvodi od cinka [2] 14 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

147 4.4 NIKL (Ni) I NJEGOVE LEGURE Nikl je hemijski element koji je u periodnom sistemu elemenata obiljeţen sa Ni. Ima srebrnobijelu boju, blistavo sjajan je, tvrd, plastičan, ţilav i teško topljiv metal. Nikl kristališe po površinski centriranoj kubnoj rešetki, izuzetno je otporan na koroziju, ima dobru vatrootpornost i magnetičan je do 360 C. Ova dva svojstva su osnovni razlozi primjene Ni i njegovih legura u mašinstvu, a osnovna prepreka za širu primenu je visoka cijena. Dobija se iz minerala (jedinjenja nikla,bakra i kobalta). Postupak dobijanja svodi se na pripremanje sirovine, prečišćavanje, mrvljenje, flotaciju, prţenje i pretapanje. Fizičko-mehnička svojstva su: gustina ρ = 8,89 g/cm3 temperatura topljenja Tt = 1453 C koeficijent linearnog širenja α = 13, C 1 toplotna provodljivost λ = 92 W/mK modul elastičnosti E = 205 GPa zatezna čvrstoća Rm 500 MPa (u ţarenom stanju) napon tečenja Rp0,2 150 MPa (u ţarenom stanju) procentualno izduţenje A 50% (u ţarenom stanju) tvrdoća 75 HB Postupcima plastične deformacije moţe se obraďivati u tanke folije, cijevi i trake. Veoma je otporan na koroziju i zbog toga se koristi za galvansko presvlačenje drugim metala radi zaštite. Upotrebljava se prije svega za legure te kao osnovini element u vatrootpornim legurama. Najčešće korištene legure Ni su monel, inkonel i hasteloj. Moneli se koriste kao antikorozivne legure i prehrambenoj i hemijskoj industriji, inkoneli kao vatrootporne legure za dijelove gasnih motora i turbina, opremu u prehrambenoj, hemijskoj i petrohemijskoj industriji a hasteloj se koristi za dijelove mlaznih motora. TakoĎer, široka upotreba nikla jeste u vojnoj industriji u svrhu ţaštite oruţja od korozije. Slika Proizvodi od nikla [6] 15 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

148 4.5 KOBALT (Co) Kobalt je kemijski element koji u periodnom sistemuu elemenata nosi simbol Co. Kobalt je čeličnosive boje, vrlo tvrd, ţilav, feromagnetičan i otrovan metal. Godine švedski kemičar Georg Brandt otkrio je do tada nepoznati element i dao mu ime kobalt. Simbol "Co" je izveden od dva početna slova latinskog naziva za kobalt Cobaltum. Kobalt se nalazi u mnogim rudama. Koristi se za legure koje trebaju biti magnetične, otporne i jako čvrste. Vaţan je sastojak u industriji boja, tintova i lakova. Slika Ruda kobalta [2] 16 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

149 5.1 Aluminijum (Al) 5.0 Lahki obojeni metali Osobine Aluminijum je jedan od najrasprostranjenijih metala u prirodi (3. Element po rasprostranjenosti u Zemljinoj kori). U periodnom sistemu elemenata obiljeţen je simbolom Al. Aluminijum je srebrnastobijele boje sa gustinom od 2,7 g/cm 3 i temperaturom topljenja 658 C. Zatezna čvrstoća livenog aluminija iznosi MPa, istezanje %, tvrdoća oko 300 HB. Aluminijum je vrlo mekan i plastičan,ali dodavanjem male količine drugih legirajućih elemenata kao što su Mn,Si,Cu i Mg njegova čvrstoća se povećava. Aluminijum se dobro kuje i valja u hladnom stanju. Zavarivanje i lemljenje je oteţano usljed stvaralja oksidne skrame. Na vazduhu aluminijum se brzo zaštićuje oksidnom skramom Al 2 O 3. Uzrok postojanosti aluminija na zraku je stvaranje tankog oksidnog sloja koji je strukturno vezan na površinu metala, ne ljušti se i na taj način štiti metal od daljnje oksidacije. Sloj oksida debljine samo nekoliko tisućinki milimetra je toliko gust da vlaga i zrak ne mogu doprijeti do aluminija. 4 Al + 3 O 2 --> 2 Al 2 O 3 Vrlo je otporan je na djelovanje atmosferskih plinova, kiselina (osim sone) i koroziju ali je slabo otporan na dejstvo baza. U morskoj vodi aluminijum se vrlo brzo razara. Dobar je vodič topline i elektriciteta. Dobivanje aluminijuma Najvaţnija sirovina za dobijanje aluminijuma jeste boksit, a najviše se dobija iz crvenih boksita. Slika 5.1. Ruda boksita [2] 17 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

150 Proces dobivanja aluminija dijeli se na dvije faze: Dobivanje glinice (aluminijev oksid Al ) Elektroliza aluminija / glinice Bayer-ov pustupak dobivanja glinice U prvom koraku se boksit raščinjava natrijevom luţinom na oko 170 C pri povišenom pritisku (oko 3,5 MPa) u čeličnom autoklavu. Pri tome aluminij iz spojeva prelazi u topljivi aluminat, a silicijev dioksid (troši NaOH) prelazi u netopljivi alumosilikat. Otopina aluminata razrijedi se vodom uz uvoďenje CO 2 i ohladi uz dodatak kristalića hidrargilita, Al(OH) 3 (cijepljenje) pa dolazi do izlučenja taloga Al(OH) 3 koji se odfiltrira, suši i ţari u rotacijskim pećima (na 1200 C) čime se dobije glinica Al 2 O 3. Al C Al + CO 2 + CO. Hall Heroultov postupak : elektroliza Al 2 O 3 U drugom koraku provodi se elektroliza eutektičke smjese glinice ( t=2050 C) u talini krolita (Na 3 AlF 6 ; t = 1000 C) koja ima talište t = 950 C. Reakcije na elektrodama: Reakcija na katodi: Al e Al Reakcija na anodi: 2 O 2 O e. Slika 5.2. Proizvodnja aluminijuma [6] 18 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

151 Legure aluminijuma i njihova primjena Budući da je čist aluminij mekan, gotovo polovina proizvedenog metala preraďuje se dalje u legure. Legure aluminijuma obuhvataju vrste sa najmanje 87 % aluminijuma i dodatkom lahkih i teških metala. Proizvodi se velik broj legura koje obično uključuju bakar, mangan, silicij, cink i magnezij. Odlikuju se malom masom, znatnom čvrstoćom i tvrdoćom a pojedine vrste znatnom otpornošću prema koroziji. Najpoznatije su: duraluminijum, silumin i hidronalijum. Duraluminij Cu 2,5 5,5 % ; Mg 0,5 2 % ; Mn 0,5 1,2 % ; Si 0,2 1 %. Duraluminijum je najpoznatija kovna legura aluminijuma iz grupe Al-Cu-Mg.Vrlo tvrda legura (tri puta tvrďa od običnoga čelika, a lakša od njega), otporna na udarce, pa se koristi u graďevinarstvu, za izradu prijevoznih sredstava, za oplatu aviona i okvire trkaćih bicikala. TakoĎer se upotrebljava za izradu mašinskih dijelova, dijelove vagoneta, podgradnih stubaca, jako napregnutih konstrukcija i zakivke. Ne moţe se zavarivati. Od korozije se štiti prevlačenjem tankim slojem aluminijuma. Slika 5.3. Duraluminij [6] Silumin je karakteristična livna legura aluminijuma iz grupe Al-Si sa 5-13 % silicijuma. Silumim ima odlično svojstvo livkosti. On je najotpornija aluminijeva legura na koroziju. Nedostatak im je što su porozni. Dobro se zavaruju. Upotrebljavaju se u avio i auto industriji. Slika 5.4. Silumin [6] 19 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

152 Aluminij i mangan - 1,2 % Mn. Ne gubi boju i upotrebljava se za prozore i kuhinjske folije. Aluminij i bor - ima veću električnu vodljivost, a upotrebljava se za električne kabeli. Magnalij Mg %. Otporan na morsku vodu, pa se upotrebljava u brodogradnji. Primjena Zbog niske specifične gustoće (posebice u usporedbi sa ţeljezom), prirodne otpornosti na koroziju, i fizikalnih svojstava pogodnih za kalupljenje aluminij ima široke primjene u: industriji pakiranja (aluminijska folija, limenke...), avioindustriji, brodogradnji, svemirskoj industriji (udio aluminija u svemirskim letjelicama je preko 80%), prenosu električne struje (dalekovodi), automobilskoj industriji (motor i drugi dijelovi), informatičkoj industriji (prijenosnici, mobiteli...), bojama i lakovima, graďevinarstvu (instalacije, graďevinski elementi...) itd. pirotehnici i hemiji, tehnologiji. Slika 5.5. Gotovi proizvodi od aluminija [4] 20 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

153 5.2 Magnezijum (Mg) Magnezij (latinski magnesium) je hemijski element koji je u periodnom sistemu elemenata označen simbolom Mg. Magnezijum se dobiva iz ruda karnalit (MgCl), magnezit (MgCO 3 ), dolomit (CaCO 3 x MgCO 3 ), kao i iz morske vode. Slika 5.6. Karnalit [6] Slika 5.7. Magnezit [6] Slika 5.8. Dolomit [6] Magnezij je najlakši tehnički metal sa gustinom 1,74 g/cm 3. Ima najniţu temperaturu topljenja u grupi zemnoalkalnih metala koja iznosi 650 C, a zatezna čvrstoća MPa. Na vazduhu je nepostojan uslijed oksidacije, stvarajući oksidnu skramu koja je porozna i ne predstavlja zaštitu magnezijuma od dalje oksidacije. Magnezijum je prema djelovanju baza dosta otporan, ali ga zato kiseline i soli lako razaraju uz razvijanje vodonika. Gori pri povišenoj temperaturi (pali se na 700 C) oslobaďajući veliku količinu toplote. Tehnički čist magnezijum ne upotrebljava se kao konstrukcioni materijal jer su mu mehanička svojstva vrlo mala, dok obraďen deformacijom ima nešto bolja mehanička svojstva. Legure magnezijuma i njihova primjena Legure magnezijuma sadrţe najmanje 89 % magnezijuma i imaju dodatak aluminijuma, cinka, mangana i drugih elemenata. Najpoznatija legura se naziva elektron. Elektroni se ne mogu upotrijebiti u konstrukcione svrhe zbog svoje male čvrstoće. Veliki nedostatak elektrona je mala otpornost na koroziju. Dobro se obraďuju rezanjem. Magnezij je treći najčešće upotrebljavani strukturalni metal, nakon ţeljeza i aluminija. Zovu ga i "najlakši korisni metal". Magnezij, u svom čistom obliku, moţe se porediti sa aluminijem po čvrstoći i lahkoći, tako da se koristi na nekoliko načina naročito pri proizvodnji brojnih automobilskih i kamionskih dijelova. Posebno se to odnosi na automobilske točkove visokog kvaliteta koji se izraďuju od magnezijevih legura, poznati i kao mag točkovi. 21 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

154 TakoĎer, znatnu primjenu magnezijum ima u vazduhoplovstvu, metalurgiji (vatrostalni materijali) za izradu legura i dr. Potrošnja legura magnezija je u prosjeku manja od milion tona na godišnjem nivou, za razliku od 50 miliona tona potrošenih legura aluminija. U prošlosti, upotreba njegovih legura je bila ograničena zbog njihovih osobina da korodiraju, izdrţljivosti na visokim temperaturama i zapaljivosti.istraţivanjem i razvojem nauke o materijalima smanjena je tendencija magnezija da izdrţi visoke temperature uključivanjem u njegove legure skandija i gadolinija, dok je zapaljivost magnezija smanjena dodavanje malehnih količina kalcija u legure. Slika 5.9. Gotovi proizvodi od magnezijuma [2] 22 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

155 5.3 Berilijum (Be) Berilij ( latinski- beryllium) - hemijski element, metal označen simbolom Be u periodnom sistemu elemenata. Njegova rasprostranjenost u gornjim slojevima Zemlje iznosi 0,0002%. Dobivanje elementarnog berilija prilično je teško. Za industrijsko dobivanje koristi se više metoda: redukcija berilijevog fluorida magnezijem (Veazy g.), elektroliza njegovog rastaljenog bezvodnog klorida (Stock i Goldschmidt, g.) i redukcija njegova oksida u električnim pećima s ugljikom uz dodatak kroma. Kod dobivanja redukcijom fluorida (BeF2) magnezijem (Mg) reakcija se provodi u pećima s grafitnim loncem, a počinje pri temperaturi taljenja magnezija (620 C) prema jednačini: BeF2 + Mg -> Be + MgF2. Berilij se izlučuje u finim česticama dispergiranim u troski iz koje se izdvaja zagrijavanjem na temperaturu 1284 C kada troska postaje tekuća, a rastaljeni metal pliva na njoj. Metal se ili odlije u grafitni lonac, ili se peć hladi na temperaturu C pri čemu se berilij skupi u kuglice koje se lako odijele. Dobiveni sirovi metal sadrţi 96,97% Be, a rafinacijom u vakuumu moţe se postići čistoća od 99,5%. Kod elektrolitičkog postupka kao sirovina sluţi bezvodni berilijev klorid (BeCl2) koji se pomiješa s natrijevim kloridom (NaCl) radi povećanja vodljivosti. Elektroliza se vrši u niklenom loncu koji sluţi kao katoda, a u talinu se spušta grafitna anoda. Na stijenkama posude izlučuje se berilij u listićima. Ovim se postupkom moţe dobiti metal berilija čistoće 99,6-99,7%. 23 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

156 Slika Ruda berilijuma [2] Slika Gotovi proizvod od berilijuma [5] Samostalni berilij je čelično sive boje, jak, lagan i krt zemnoalkalni metal. Prvenstveno se koristi kao dodatak za otvdnjavanje legura, posebno za berilij-bakar, koji ima visoku čvrstoću, nemagnetičan je i ne iskri. Berilij ima vrlo malu gustoću (1,85 puta teţi od vode), visoku točku taljenja, visoku toplinsku stabilnost i mali koeficijent topliskog širenja. Legure berilija i njihova primjena Najvaţnije su legure bakra s berilijem (berilijske bronce). Dodatak berilija bakru već u malom postotku povećava tvrdoću, čvrstoću i kemijsku postojanost bakra. Legura bakra s 3% berilija ima četiri puta veći otpor prema kidanju, tvrďa je od nehrďajućeg čelika, vrlo je otporna prema mehaničkim i kemijskim utjecajima, a dobro provodi toplinu i elektricitet. Upotrebljava se za izradu dijelova zrakoplovnih motora, leţajeva, fotografskih zatvarača, brodskih propelera, elektroda za zavarivanje itd. Legure nikla s berilijem sadrţe oko 2% Be i koriste se za izradu preciznih odljeva, injekcijskih igala, kiruških instrumenata i dijelova crpki za dovod goriva zrakoplovima. Berilij se dodaje kao legirajući element i ţeljezu. Tako legirano ţeljezo koristi se za izradu specijalnih opruga, kirurških instrumenata i zubnih proteza.. Poznato drago kamenje koje sadrţi berilij su beril(zeleni beril nazivamo smaragd, a plavi akvamarin) i krisoberil. Slika Plavi akvamarin [6] Slika Smaragd [6] Trţišna primjena berilija je veliki izazov zbog otrovnosti (posebno udisanjem) prašine koja sadrţi berilij. On nagriza tkiva i uzrokuje alergičnu bolest, koja moţe biti opasna po ţivot, zove se berilioza. 24 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

157 5.4 Titanij (Ti) U elementarnom stanju je crn ili siv metalni prah ili masivan metal sličan čeliku, obično zbog onečišćenja krt, u čistom stanju rastezljiv. Titan je tvrd poput čelika, postojan na zraku i u morskoj vodi, topljiv u fluoridnoj i vrućoj kloridnoj kiselini, inače otporan prema hemikalijama. Titan ima svojstvo polimorfije jer iz tečnog stanja (na 1665 C) kristališe u prostorno centriranu kubnu rešetku (β), a daljim hlaďenjem na 882 C prelazi u heksagonalnu gusto pakovanu rešetku (α). Titan je metal male gustine (4,5 g/cm3), što u kombinaciji sa dobrim mehaničkim svojstvima (velika čvrstoća i tvrdoća) daje veliku specifičnu čvrstoću. Osim toga je izuzetno otporan na koroziju i ima dobru vatrootpornost. Slično Ni, primjena Ti i njegovih legura je ograničena zbog visoke cijene, i svodi se na konstrukcione dijelove gasnih motora i turbina, kao i opremu u prehrambenoj, hemijskoj i petrohemijskoj industriji. Mehnička svojstva (u ţarenom stanju) su: modul elastičnosti E = 126 GPa zatezna čvrstoća Rm 330 MPa napon tečenja Rp0,2 240 MPa procentualno izduţenje A 30% Slika Ruda titana [5] 25 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

158 Legure Ti se dijele prema strukturi na α, β i α+β, od kojih se ove poslednje najviše koriste. Tipični primjer je legura Ti sa 6% Al i 4% V, zatezne čvrstoće preko 1000 MPa, koja se koristi za delove mlaznih i raketnih motora. Slika Mlazni motor od titanija [2] 26 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

159 6.0 Plemeniti metali 6.1 Zlato (Au) Zlato, simbol Au (lat. aurum), u elementarnom stanju plemenit metal ţute boje i jaka sjaja, mekan (tvrdoća po Mohsu 2,5 do 3), vrlo rastezljiv, teţak (relativna gustoća 19,3), te ima plošno centriranu kubičnu strukturu. Zlato je jedan od samo tri obojena metala; uz bakar i cezij. Talište zlata je 1064,76 C, jedna je od fiksnih tačaka za baţdarenje termometara. Čisto zlato izvanredno je otporno prema zraku, vodi, kisiku, sumporu, sumporovodiku, rastaljenim alkalijama, kiselinama i većini solnih otopina; otapa se u hlornoj vodi i u smjesama solne kiseline s jakim oksidacijskim sredstvima (nitratnom kiselinom, natrij-peroksidom, kromatnom kiselinom, kalij-permanganatom itd.), dajući zlato(ii)-klorid. Slika 6.1. Ruda zlata [5] Zlato je prijelazni metal, i jedan od najrjeďih elemenata zastupljenih u Zemljinoj kori s udjelom od 1,1 x 10-9, tj. računa se da ga ima nekoliko miligrama po toni. Često se nalazi na sekundarnim leţištima, aluvionima, naplavinama ili pijescima, koji potječu od trošenja zlatonosnih stijena i nakupljanja zlatnih zrnaca taloţenjem iz vode u rijekama i na obalama mora. Pojavljuje se u prirodi redovito samorodno, ponekad kao kristal, ali više kao zrnje i listići i u komadićima u drugim stijenama, pa je bilo poznato već u prethistorijsko doba. Najveće nalazište zlata je na Witwatersrandu u Juţnoafričkoj Republici, 1000 do 3000 m ispod površine Zemlje, iz kojega potječe polovica ukupno u svijetu dobivenog zlata. Druga značajna nalazišta su u SAD-u. 27 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

160 Dobivanje zlata Najstariji postupak u staro vrijeme - od prahistorije do dvadesetog stoljeća, je bilo dobivanje zlata ispiranjem prirodnim vodama zlatonosno kamenje i pijesak nastalo raspadanjem zlatonosnih stijena, pri čemu se zlatne ljuščice i sitna zlatna zrnca iz riječnoga pijeska, zbog svoje velike specifične teţine brţe istaloţe od lakših popratnih tvari. Zatim kroz historiju pojavljuje se postupak dobijanja zlata sa ţivom (amalgamacija/amalgamiranje) : Stariji industrijski postupak sa ţivom se zasniva na odvajanju zlata od jalovine s pomoću ţive. Kod ovog postupka prethodno se rude podvrgavaju drobljenju i mljevenju, a zatim smrvljena ruda temeljito se obradi vodom i ţivom pri čemu se velik dio zlata pri miješanju amalgamira ţivom uz stvaranje amalgama zlata u vodi otopljene rude, uz istovremeno nastajanje grubozrnatog zlatonosnog mulja. Amalgam se zatim podvrgava destilaciji, pri čemu iz nastalog zlatnog amalgama se ţiva oddestilira zagrijavanjem i predestilira (regenerira kondenziranjem u hladioniku), a prestalo sirovo zlato ostane u ureďaju za destilaciju, koje se kasnije tali u grafitnim loncima. Osim izrazite otrovnosti, najveći nedostatak rada sa ţivom jest nepotpuno izdvajanja zlata, jer se njegovi najsitniji djelići slabo otapaju u ţivi, te ne dolazi do potpunog iskorištenja rude. Cijanidni postupak : U novo vrijeme, u posljednjih 120 godina, zlato se dobiva cijanizacijom, tj. izluţivanjem zlata iz rude otopinama cijanida. Taj je postupak omogućio brz porast proizvodnje zlata u posljednjih 50 godina. Suprotno ţivinom postupku, cijanidni postupak omogućava izdvajanje zlata gotovo u potpunosti, čak i iz najsiromašnijih stijena. U cijanidnom postupku ruda/stijena se prvo usitni do finoće mulja, a zatim se zgusne u dekantatorima do sadrţaja 50-60% vode i obradi vrlo razblaţenom 0,03-0,25%-tnom otopinom kalijeva ili natrijeva cijanida uz snaţno miješanje i provjetravanje komprimiranim zrakom, a kisik oksidira zlato koje odlazi u otopinu kao kompleksni cijanid. Zlato prelazi u otopinu po reakciji: 4Au + 8NaCN + 2H 2 O + O 2 --> 4Na[Au(CN) 2 ] + 4NaOH ili 4Au (s) + 8CN - + O 2(g) <-> 4Au(CN) OH - 28 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

161 Iz dobivene luţnate otopine zlato se moţe izdvojiti dodavanjem cinkovog (ili aluminijevog praha), tj. istaloţi se redukcijom pomoću cinka: 2Na[Au(CN) 2 ] + Zn --> Na 2 [Zn(CN) 4 ] + 2Au ili 2Au(CN) Zn (s) + 3OH - <-> 2Au (s) + 4CN - + Zn(OH) 3 - Rafinacija zlata najčešće se vrši vrelom i koncentriranom sumpornom kiselinom ili elektrolizom. Slika 6.2. Dobivanje zlata [6] Slika 6.3. Finalni oblik zlata [6] Upotreba zlata Zlato se obično koristi za izradu luksuznih predmeta - nakita, te je podloga za nacionalne valute.upotrebljava se za lemljenje legura i pravljenje i pozlaćivanje nakita, za bojanje stakla (Cassiusov zlatni purpur) i pripravu porculanskih glazura (zlatno rubinsko staklo), u slikarstvu, kao reflektor topline, u zubarstvu i zubarskoj protetici. Slika 6.4. Nakit zlatni nakit [6] 29 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

162 6.2 Srebro (Ag) Srebro jeste hemijski element metal, koji u periodnom sistemu elemenata ima simbol Ag. Elementarno srebro jest bijel, sjajan, kovak, lako obradiv i mekan plemenit metal, sa karakterističnim srebrnim sjajem. Vrlo je rastezljiv, pa se moţe rastezati u listiće i izvlačiti u ţicu (poslije zlata, najlakše se oblikuje i obraďuje plastičnim deformacijama). Srebro je stabilno u vodi, kemijski relativno inertno i mnogo reaktivnije od zlata. Zbog prilično visokog standardnog potencijala srebro se ne otapa u neoksidirajućim kiselinama. Otapa se u dušičnoj i vrućoj koncentriranoj sumpornoj kiselini. Njegovo otapanje u zlatotopci brzo se zaustavlja jer se na površini metala stvara zaštitni sloj srebrovog(i) hlorida. Vrelište mu je na 2162 C. Pri sobnoj temperaturi na zraku je postojano i ne oksidira se, ali ulašteno srebro zbog izlaganja vremenskim prilikama, prvenstveno sumporovodika (H 2 S) sadrţanoga u nečistu zraku, polako utječu na njega, te nakon duljeg vremena, moţe izgubiti sjaj i potamnjeti od svoje svijetle sivobijele kovinaste boje do sivobijelog traga, koji moţe doći do crnog sulfidnog sloja srebrovog sulfida (Ag 2 S). Otporan je prema alkalijama u rastaljenom stanju. Slika 6.5. Ruda srebra [2] Udjel je srebra u Zemljinoj kori oko 1g/t, što znači da ga ima 20 puta više nego zlata i platine. Najveći proizvoďači, a ujedno i njegova najveća nalazišta su mu u: Meksiku, Peruu, Norveškoj, Njemačkoj, Čileu, Kanadi, Kini, Australiji, SAD-u, Sardiniji i Poljskoj. 30 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

163 Najviše srebra odlazi u: zapadnoeuropske zemlje, SAD, Japan i industrijski razvijene zemlje jugoistočne Azije. Gotovo je cjelokupna količina srebra koja se danas vadi odvojena od ostalih minerala, osobito široke rudne naslage sulfida. U prirodi se nalazi samorodno, najčešće u društvu sa zlatom i bakrom. Srebro, kao i zlato, je rijedak i vrijedan mineral koji se u prirodi javlja najčešće kao kompaktna masa u obliku grumenja, u zrnu i čekinjasto razgranatim izraslinama u hidrotermalnim ţilama kao kristal. Dobivanje srebra Danas se glavnina srebra (oko 80%) dobiva pri eksploataciji i metalurškoj preradi olovocinkovih i bakrenih ruda, a ostatak iz samorodnog srebra (odnosno njegovih ruda) te iz sekundarnih sirovina. No bez obzira na postupak dobivanja, sirovo srebro uvijek se rafinira elektrolitskim postupkom do čistoće 99,99 % Ag. Tehnički se najveće količine srebra dobivaju iz sirovog olova suhim ili mokrim načinom. Po Pattinsonovu postupku pušta se rastaljeno srebronosno olovo da se polako hladi; izmeďu 326 i 303 C izlučuje se iz taline čisto olovo koje se skida s površine, a zaostala legura olova sa 2% srebra podvrgne se kupelaciji, tj. olovo se oksidira zrakom na olovni oksid, a čisto srebro zaostaje. Parkerov postupak osniva se na činjenici da se srebro u čvrstom stanju otapa u cinku, a olovo ne. Ako se rastaljenoj leguri olova i srebra na pogodnoj temperaturi doda 1-2% cinka, ispliva na površinu u obliku pjene čvrsta legura srebra i cinka; destiliranjem cinka iz nje se dobiva srebro. Iz ruda se već u starom vijeku dobivalo amalgamacijom; u vodi razmuljena samljevena ruda pri tom se pušta preko bakrenih ploča prevučenih ţivom; ţiva veţe srebro u obliku amalgama, iz koga se ono moţe dobiti destiliranjem ţive. Danas se srebro iz rude većinom dobiva mokrim načinom, izluţivanjem, većinom s pomoću otopine natrijeva cijanida (cijanizacija). Iz otopine se srebro moţe taloţiti el. strujom (elektrolizom) ili dodatkom cinka. Znatne količine srebra dobivaju se i pri elektrolitskoj rafinaciji bakra. Budući da se srebro dobiva kao sporedni proizvod pri dobivanju drugih metala kojima je inače proizvodnja u toku posljednjih stoljeća stalno rasla, njegova je cijena za to vrijeme stalno padala: odnos vrijednosti srebra i zlata bio je u srednjem vijeku 1:13, potkraj XIX st. 1:28, god. 1:77. Slika 6.6. Srebrna poluga [2] 31 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

164 Upotreba srebra Najveća količina proizvedenoga srebra (oko jedne trećine svj. proizvodnje srebra) rabi se za kovanje novca (slitina s 5 do 50% bakra), u proizvodnji nakita (slitina do 20% bakra) i pribora za jelo. Osim toga, srebro sluţi i za dobivanje srebrnih soli, za tvrdo lemljenje, u zubarstvu (zubnoj protetici i konzervativnom liječenju zubi) kao amalgam srebra (slitina srebra sa ţivom i kositrom), u kemijskoj industriji za posuďe otporno prema alkalijama i koroziji te kao katalizator, itd.. Elementarno srebro se koristi i za galvanske prevlake, upotrebljava se za posrebrivanje manje plemenitih metala ili legura i stakla (za izradu ogledala) i raznih legura sa zlatom i bakrom. Metalno srebro, odnosno ioni Ag +, imaju antibakterijsko djelovanje, pa se koristi za izradbu posuda, spremnika, cijevi, armature i preparata u kemijskoj, farmaceutskoj i prehrambenoj industriji, za dezinfekciju i sterilizaciju vode za piće i izradu posuďa za jelo. Zrcala (ogledala) se proizvode prevlačenjem stakla tankim slojem metalnoga srebra (posrebrivanjem), što se postiţe redukcijom srebrnih soli na staklenoj površini postupkom koji je 1835.g. razvio njemački kemičar J.Liebig. Slika 6.7. Razni predmeti od srebra [6] 32 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

165 6.3 Platina (Pt) Platina je hemijski element-metal, koji u periodnom sistemu elemenata ima simbol Pt. U elementarnom stanju sivkasto bijel ili siv, sjajan, ne osobito tvrd, dosta ţilav metal, koji se, uţaren, moţe kovati i zavarivati. Relativna gustoća joj je 21,45. Rasprostranjena je u zemaljskoj kori više nego drugi metali platinske grupe i više nego jod, kadmij, srebro, bizmut i ţiva, ali se na rijetkim leţištima nalazi u većoj koncentraciji; na Uralu, Aljasci i u Kolumbiji dolazi samorodna u naplavinama, u smjesi s paladijem, iridijem, rodijem, osmijem i rutenijem, u Kanadi u sulfidnim nikalno-bakrenim rudama, iz kojih se dobiva kao sporedan proizvod pri proizvodnji nikla; u Juţnoj Africi rude se kopaju samo radi dobivanja platine. Platina je otporna na habanje i gubitak boje i kao takva je vrlo pogodna za izradu finog nakita. Platina je skupocjeniji element od zlata ili srebra. Platina je plemenit metal, tj. otporan je prema većini hemikalija: prema svim kiselinama, halogenima na običnoj temperaturi, rastaljenim solima i ţivi. Nagrizaju je vruća zlatotopka, hlor iznad 500 C, rastaljene alkalije, otopine cijanida u nazočnosti zraka i sumpor na povišenoj temperaturi. S fosforom daje lako taljive legure. Posjeduje otpornost na hemijske utjecaje, odlične visoko-temperaturne karakteristike i stabilna električna svojstva. Sva navedena svojstva iskorištena su za industrijske primjene. Ima jako katalitičko djelovanje, osobito kad je u finom razdjeljenju: u obliku tzv. platinskog crnila, koje se dobiva taloţenjem platine iz otopine reduktivnim sredstvima, ili u obliku spuţvaste platine dobivene ţarenjem amonij-kloroplatinata. Slika 6.8. Ruda platine [2] 33 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

166 Dobivanje platine Čista platina dobiva se iz ruda koje sadrţe platinu korištenjem više različitih tehnika uklanjanja nečistoća. Budući je platina znatno gušća od većine prisutnih nečistoća, lakše nečistoće mogu se ukloniti jednostavno plutanjem u vodenom mediju. Kako je platina nemagnetična, a magnetični elementi nikal i ţeljezo su prisutni u rudi, njih se uklanja pomicanjem elektromagneta preko smjese. Platina ima višu temperaturu tališta od većine drugih tvari, pa se mnoge nečistoće mogu ukloniti spaljivanjem ili taljenjem bez taljenja platine. Konačno, platina je, za razliku od većine drugih tvari, otporna na djelovanje klorovodične i sumporne kiseline. Metalne nečistoće mogu se ukloniti miješanjem smjese u jednoj od ovih kiselina, pri čemu platina zaostaje kao netopljivi dio. Sirova platina, koja sadrţi platinu, zlato i druge platinske metale, obraďuje se u zlatotopci, u kojoj se platina,zlato i paladij otapaju, dok osmij, iridij, rutenij i rodij zaostaju kao netopljivi dio. Zlato se taloţi pomoću ţeljezovog(iii)-hlorida i nakon filtracije zlata, platina se taloţi dodatkom amonijevog klorida kao amonijev kloroplatinat. Amonijev hloroplatinat prevodi se u metalnu platinu zagrijavanjem u struji vodika. Najveći svjetski proizvoďač platine je Juţna Afrika, zatim slijede Rusija i Kanada. Slika 6.9. Poluge od platine [5] Upotreba platine Upotrebljava se ponajviše kao katalizator u hemijskoj sintezi i pri preraďivanju nafte. Njezine legure upotrebljavaju se za katalitičku oksidaciju amonijaka, za izradu netopljivih anoda, nakita, sapnica za ispredanje umjetnih vlakana, termoelemenata i električnih kontakata, u zubnoj protetici, za izradbu laboratorijskog posuďa i ureďaja, otpornika električnih peći i mreţa nekih elektronskih cijevi posebne namjene. Od ukupno 239 tona platine koja je prodana godine, 130 tona upotrijebljeno je u proizvodnji katalitičkih pretvornika, ureďaja za kontrolu emisije ispušnih plinova automobila, 49 tona utrošeno je u izradi nakita, 13,3 tona u elektronici, a 11,2 tona u hemijskoj industriji kao katalizatora. Preostalih 35,5 tona utrošeno je za elektrode, lijekove protiv raka, senzore za kisik, svjećice, turbine, izradu satova, itd. TakoĎer, platina je sastavni dio jednog od najkorištenijih citostatika - cisplatina, korišten u liječenju mnogih vrsta karcinoma. 34 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

167 7.0 Rijetki metali Rijetki zemni metali ili rijetki zemni elementi čine skup od sedamnaest hemijskih elemenata u periodnom sistemu elemenata. Neki od najbitnijih su: Indijum (In), Galijum (Ga), Selen (Se), Telur (Te), Volfram (W), Vanadijum (V), Molibden (Mo), Cirkonijum (Zr), Remijum (Re), Uran (U) i drugi. Ova grupa se moţe podijeliti na : rasijane, teško topljive, radioaktive. Nose naziv rijetkih zemalja (rijetke zemlje) jer su prvo bili izolirani u Engleskoj kao oksidirani minerali, a u to vrijeme (druga polovica 18. stoljeća) engleska riječ za "mineral" bila je "Earth" (zemlja). Neki od najbitnijih sa svojim osobina i upotrebama prikazani su sljedećom tabelom: 35 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

168 8.0 Zaključak Iz prethodno prilţenog moţemo zaključiti da su mašinski (obojeni) materijali vrlo vaţna grana privrede, te da bez napretka mašinskih materijala ne bi bilo ni napretka drugih tehnologija. U novije vrijeme su se pojavili polimeri i kompozitni materijali koji polahko zamjenjuju klasične metale. Ono što je vaţno naučiti iz ovog rada jeste da su obojeni metali, svi oni metali koji u sebi ne sadrţe čelik, te da su legure smjese osnovnog elementa sa nekim drugim metalima i nemetalima, od kojih zavisi sloţenost i karakteristike same legure. 36 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

169 LITERATURA: [1] Mihailo Muravljov GraĎevinski materijali, 2007god. [2] [3] [4] [5] [6] [7] 37 O b o j e n i m e t a l i i l e g u r e

170 Univerzitet "Džemal Bijedić" Mostar GraĎevinski fakultet Školska 2014/15 godina Studij: Master Semestar: II SEMINARSKI RAD Tema: Staklo kao građevinski materijal Predmet: GraĎevinski materijali II Studenti: Đonko Belma Topić Jasmina Predmetni nastavnik: doc. dr. Merima Šahinagić - Isović Mostar, maj 2015.

171 Đonko Belma 1. HISTORIJSKI RAZVOJ STAKLA 2. SIROVINE ZA PROIZVODNJU STAKLA 3. PROIZVODNJA STAKLA 4. OSOBINE STAKLA Topić Jasmina 5. VRSTE GRAĐEVINSKOG STAKLA 6. PRIMJENA STAKLA U GRAĐEVINARSTVU

172 SADRŽAJ 1. HISTORIJSKI RAZVOJ STAKLA Pronalazak stakla SIROVINE ZA PRIZVODNJU STAKLA Silicijev dioksid Borov ( III ) oksid Fosforov (V) oksid Oksidi alkalijskih metala Litijev oksid Oksidi zemno alkalijskih metala Aluminijev oksid Olovni (II) oksid Cinkov oksid Sredstvo za bojenje Sredstvo za zamućivanje Stakleni krš PROIZVODNJA STAKLA Procesi dobijanja stakla Postupci dobijanja stakla Tehnika pješčanog grumena Metoda lijevanja i rastezanja Cilindrično rastezanje Fourcaultov postupak proizvodnje stakla Colburnov (Libbey Owens ) postupak Pittsburški postupak Float postupak OSOBINE STAKLA Fizičke osobine stakla Termičke osobine... 16

173 Otpornost u požaru Akustične osobine Poroznost stakla Mehaničke osobine stakla Čvrstoća stakla Tvrdoća stakla Otpornost na habanje Hemijske osobine stakla Hemijska postojanost stakla Vizuelne karakteristike stakla Boja stakla Prozirnost Tražene osobine stakla VRSTE GRAĐEVINSKOG STAKLA Osnovni proizvodi od stakla Ravno staklo Valjano staklo Plutajuće (float) staklo Ornament staklo Armirano staklo Profilirano staklo Presovano staklo Šuplji stakleni blokovi (opeka) Gusto presovano staklo Složeni proizvodi od stakla Sigurnosna stakla Kaljeno staklo Laminirano staklo Protuprojektilna stakla Protuprovalno staklo Neprobojna (antibalistička) stakla... 29

174 Vatrootporno staklo Višeslojna stakla specijalnih akustičnih osobina Stakla sa kontrolisanom transmisijom toplotnog zračenja Toplotno apsorbujuće staklo Reflektivno staklo Anti reflektivno (mat) staklo Izolaciono staklo Dekorativna stakla Satinirano staklo Pjeskareno staklo Vitraž (vitraj) staklo Ogledalo Specijalna stakla Samočistivo staklo Pametno staklo PRIMJENA STAKLA U GRAĐEVINARSTVU Staklene fasade Stakleni stubovi Staklene grede Staklene podne konstrukcije Stakleni zidovi Stakleni krovovi Staklena ograda Stakleno stepenište Staklena vrata Prozori LITERATURA... 64

175 1. HISTORIJSKI RAZVOJ STAKLA Čak i danas proizvodi od stakla uspijevaju da zadive oči posmatrača. U prošlosti, proizvodi od stakla bili su mnogo više cijenjeni i vrijedniji u odnosu na današnjicu, te su ga mogli posjedovati samo oni najimućniji u to vrijeme Pronalazak stakla Prije 3500 godina u Mezopotamiji i Egiptu pomoću tehnike pješčane jezgre bila je poznata izrada stakla, ovaj način izrade stakla svoj procvat će doživjeti u helenističkom razdoblju klasične Grčke. Ovom tehnikom rastaljena staklena masa lijevala se u mramorni, željezni ili drveni kalup, nakon čega bi se presovanjem i rezanjem odredio željeni oblik šoljice, zdjelice, tanjiri, ogrlice, privjesci, prstenje, ukrasi, itd. Tadašnje staklo bilo je najčešće plave boje. Nakon Egipta, centar proizvodnje stakla postaje Rimsko Carstvo. Staklo počinje da se širi po rimskim provincijama i zamijenjuju predmete od keramike i metala (tanjire, čaše, ukrasne predmete, itd.). Seobom naroda ovaj zanat se proširio i u ostale krajeve svijeta. Slika 1.1. Antičko staklo [18] Staklare su se gradile uz riječne tokove i na predjelima koji su bili šumoviti. Šume su im trebale zbog drveta koje su koristili kao energiju, a voda za rashlaďivanje stakla kao i prevoz pijeska. MeĎutim, ovdje se javlja problem uništavanja šuma, zbog ovog problema kao sirovina za energiju počinje se koristiti ugalj. Svoj novi procvat staklo je doživjelo tek krajem 10. stoljeća, kada su proizvedene prve staklene ploče za crkvene prozore. Male pločice puhane su staklarskom lulom i uokvirene olovom. Ovo doba predstavlja doba renesanse stakla gdje bogati sloj društva kroz eleganciju stakla ističu svoj status. 1

176 U ovom vremenu glavnu ulogu u proizvodnji stakla ima Venecija koja proizvodi staklo visokeumjetničke vrijednosti-ukrasno staklo, bojeno i slikano staklo za prozore, staklo za ogledala i lustere, itd. Proizvodnja dobro poznatog venecijskog stakla proizvodila se u samoj Veneciji, meďutim javlja se problem, staklare u to vrijeme bile su sagraďene od drveta, a zbog visokih temperatura koje se moraju razvijati prilikom izrade stakla predstavljale su opasnost od požara. Zbog ovog problema Venecija sve svoje staklarske radnje premješta na otok Murano, sjeverno od Venecije. Gotovo 8000 radnika konstantno je boravilo na Muranu, kako ne bi slučajno otkrili tajnu staklarske umjetnosti. Staklari iz Murana imali su velike prednosti poput: imuniteta od kaznenih progona kao što su to imali plemići, a njihove kćeri mogle su se udavati u najbolje plemićke kuće u Veneciji. S druge pak strane nisu smijeli napuštati otok Murano. Na taj način Mletačka republika željela je zaštititi tajnu proizvodnje stakla, što je u to doba bila izuzetno skupa i cijenjena roba. MeĎutim vremenom su mnogi staklari iz Murana, riskirajući svoje živote i imovine otišli iz Murana u duge gradove po Italiji, pa naposlijetku i u druge države poput Engleske i Nizozemske. Slika 1.2. Proizvodi od Murano stakla [40] 2

177 Bitan korak u proizvodnji ravnog stakla bio je razvoj postupka lijevanja stakla u Francuskoj u 19. vijeku pomoću kadne peći, koja omogućava racionalniji tok izrade i što je jako bitno smanjenje potrebne mase goriva. Ovakav način proizvodnje dovodi do smanjenja cijena stakla te na taj način staklo i staklarski proizvodi postaju dostupniji i nižim klasama društva. Engleski arhitekta Joseph Paxton godine stvara preokret u historiji stakla. Za svjetsku izložbu u Londonu, projektovao je stakleni paviljon pod imenom Crystal Palace. Njegova revolucionarna graďevina podstakla je arhitekte da staklo počnu upotrebljavati kao graďevinski materijal. Slika 1.3. Objekat Crystal Palace u Londonu [90] U dvadesetom stoljeću, proizvodnja stakla se obavlja mašinskim putem, gdje se staklene ploče proizvode direktnim izvlačenjem iz kadnih peći. Od godine staklo se najčešće proizvodi u valjaonicama. Godine Sir Alastair Pilkington izumio je revolucionaran postupak proizvodnje stakla pod nazivom FLOAT. Od godine počinje automatizovana proizvodnja plivajućeg stakla prema float postupku, ova metoda proizvodnje je ostala sve do danas. 3

178 2. SIROVINE ZA PRIZVODNJU STAKLA Staklo se uglavnom sastoji od amorfnog silicijevog dioksida. Čisti silicijev dioksid ima talište na oko 2000 C, te bi bilo jako neekonomično taliti ga na toj temperaturi. Prilikom proizvodnje stakla dodaju se sljedeće dvije tvari koje olakšavaju izradu stakla: a) soda (natrijev karbonat Na 2 CO3), b) vapnenac (kalcijev karbonat - CaCO3). Dodavanjem sode snižava se talište na oko 1000 C, no time staklo postaje topljivo u vodi (vodeno staklo), pa se to spriječava dodavanjem vapnenca (koji otpuštanjem ugljikovog dioksida prelazi u kalcijev oksid - CaO). Osim osnovnih sirovina u proizvodnji stakla često se koriste i sredstva za bojenje, poput oksida i karbonata drugih metala. Sirovine za proizvodnju stakla odabiru se na osnovu tehnologije izrade stakla i željenog svojstva budućeg stakla ili proizvoda od stakla. Osim tehnologije izrade bitno utiču ekonomski i ekološki parametri Silicijev dioksid SiO 2 je glavni sastojak silikatnih stakala jer tvori njihovu trodimenzijsku strukturnu mrežu. Maseni udio silicijevog dioksida je u staklima obično 55-80%. S povećanjem njegova udjela povećava se i temperatura taljenja, prerade i transformacije, te viskoznost, mehanička čvrstoća, hemijska otpornost i težnja prema kristalizaciji, a smanjuje se gustoća, toplinsko rastezanje i vodljivost, električna provodljivost, indeks loma i apsorpcija ultraljubičastih zraka. Glavni izvor silicijevog dioksida je kvarcni pijesak, koji predstavlja najvažniju sirovinu u proizvodnji stakla. O njegovom hemijskom sastavu ovisi boja stakla. Kvarcni pijesak za proizvodnju raznovrsnog bezbojnog stakla ne smije sadržavati primjese koje staklu daju boju, a to su oksidi željeza, hroma i titana. Slika 2.1. Kvarcni pijesak [60] 4

179 2.2. Borov ( III ) oksid B 2 O 3 je vrlo važna komponenta stakla, naročito specijalnih stakala. Atomi bora mogu biti i mrežotvorci pa stoga može zamijeniti silicijev oksid pri proizvodnji stakla. Borov (III)-oksid, takoďer, poboljšava i neka optička svojstva stakla, npr. povećava sjaj i propusnost svjetlosti u dugovalnom spektralnom području, a smanjuje u kratkovalnom. Stakla koja sadrže više od 15 % B 2 O3 imaju povećanu tvrdoću, otpornost na udar i kidanje Fosforov (V) oksid P 2 O 5, kao i borov (III) oksid, može biti mrežotvoran oksid i u potpunosti zamjenjuje silicijev dioksid u strukturnoj mreži stakla. Fosforov (V) oksid se rijetko upotrebljava kao mrežotvorni oksid, najčešće služi za zamućivanje Oksidi alkalijskih metala Oksidi natrija i kalija, sastavni su dio skoro svakog stakla. Natrijev oksid, Na 2 O, djelotvoran je u snižavanju viskoznosti i omogućavanju lakšeg taljenja i prerade stakla, dok kalijev oksid, K 2 O, ima drugu prednost. Ona stakla koja u svom sastavu imaju više kalijevog oksida otpornija su na temperaturne promjene, površine su im zntno glaďe, lakše se obezboje i mogu se ljepše obojiti, a i sjajnija su zbog većeg loma svjetlosti Litijev oksid Li 2 O je rjeďi sastojak stakla. Litijev oksid povećava lom svjetlosti, tvrdoću i otpornost prema kiselinama i bazama, pa smanjuje viskoznost i linearno toplinsko rastezanje. Sastavni je dio mnogih vrsta staklokeramike, te stakala koja služe za prozore rendgenskih ureďaja za taljenje Oksidi zemno alkalijskih metala Oksidi kalcija, magnezija i barija strukturni su modifikatori stakla. Kalcijev oksid (CaO) najviše povećava čvrstoću na savijanje stakla, njegov modul elastičnosti i otpornost na temperaturne promjene. Magnezijev oksid (MgO) najviše meďu oksidima potiskuje tendenciju stakla prema kristalizaciji, povećava gustoću, a s masenim udjelom do 8% skraćuje trajanje bistrenja i smanjuje viskoznost na srednjim temperaturama, što omogućuje preradu stakla i na nižim temperaturama bez opasnosti od kristalizacije. 5

180 Stakla koja u svom sastavu imaju barijev oksid (BaO) hemijski su nešto manje otporna, a ako sadrže više od 12 % BaO, postaju krta i teže se tale Aluminijev oksid Al 2 O 3, već s udjelom od 1% poboljšava većinu svojstava stakla u kojem zamjenjuje okside alkalijskih metala. S udjelom do 4% povećava udarnu, zatežuću i pritiskujuću čvrstoću, te hemijsku otpornost, a smanjuje toplinsko rastezanje i težnju prema kristalizaciji. U proizvodnji nekih specijalnih vrsta stakla, gdje je zahtjevana izuzetna čistoća, upotrebljavaju se tehnički proizvedeni aluminijevi spojevi: aluminij- hidroksid (Al(OH) 3 ) i glinica (Al 2 O 3 ) Olovni (II) oksid PbO se dodaje u sirovinsku smjesu najčešće kao olovni (II) ortoplumbat ( Pb 2 PbO 4 ). Stakla bogata olovom odlikuju se većom gustoćom. Dodatak olova smanjuje viskoznost staklene taline na visokim temperaturama što proširuje područje prerade i omogućuje proizvodnju većih i kompliciranijih staklenih predmeta presovanjem. Olovni (II) oksid najviše od svih oksidnih komponenata stakla povećava lom svjetlosti pa se takvi proizvodi upotrebljavaju kao vrlo kvalitetna stakla u optičke svrhe Cinkov oksid Cinkov oksid poboljšava postojanost stakla prema vodi i kiselinama, ali smanjuje otpornost prema lužinama. Poboljšava staklo kad su u pitanju temperaturna dejstva. Stakla koja u svom sastavu sadrže cinkov oksid jače lome svijetlost, ali su podložna kristalizaciji Sredstvo za bojenje Kako se danas staklo ima široku primjenu, to ga susrećemo u raznim oblicima, veličinama i bojama. Da bismo dobili staklo u boji njegovoj smjesi se prije samog taljenja dodaju različiti oksidi. U prvom redu dodaju se oksidi teških metala, a boja ovisi o koncentraciji kationa. U zavisnosti od željene boje dodaju se različiti oksidi sljedećih metala: 1. željezo: FeO zeleno do plavozeleno, Fe 2 O 3 žutosmeďe do žuto, 2. mangan: Mn 2 O 3 ljubičasto, 6

181 3. bakar: CuO plavo uz zelenkasti ton, 4. nikal: NiO sivocrveno, plavocrveno, boja dima s dodatkom smjese oksida (NiO + CuO + CoO) 5. kobalt: CoO plavoljubičasto, crvenoljubičasto, ružičasto, mijenjanjem omjera osnovnih sirovina postižu se različiti tonovi intenzivno plave boje, 6. hrom: Cr 2 O 3 zeleno, CrO 3 žuto, 7. lantanidi: različite boje npr. žuta, zlatnožuta, narančastožuta, žutozelena Sredstvo za zamućivanje Staklo je podložno razdvajanju faza, što uslovljava naknadnu tehničku obradu kako bi se dobila željena svojstva. Što su faze više razdvojene to dolazi do većeg zamućivanja uz dodavanje raznih zamućivača kao što su : SnO 2 (selen (II) oksid), TiO 2 (titan (II) oksid), ZrO 2 (cirkonij (II) oksid), CeO 2 (cezij (II) oksid), ZnO (cink oksid). Zamućenje stakla može se postići i dodatkom fosfata, arsenata i spojeva fluora Stakleni krš Stakleni krš predstavlja vrlo korisnu sirovinu pri proizvodnji stakla, jer ne samo da smanjuje gubitke, već i olakšava taljenje, što direktno utiče na uštedu enegrije koja je potrebna pri proizvodnji. Maseni udio krša je znatno velik u smjesi za taljenje i iznosi %, u talini lahko taljivog stakla čak %. Upotrijebljeno i odbačeno staklo, nastoji se, nakon temeljitog čišćenja i homogeniziranja, ponovno uključiti u proizvodnju. To se zasad uspješno provodi samo u proizvodnji obojenog stakla za boce. 3. PROIZVODNJA STAKLA Staklo se proizvodi od tri osnovne komponente: pijeska, natrijum-karbonata (snižava tačku topljenja) i krečnjaka (za povećanje tvrdoće). Smjesa za proizvodnju stakla se dobija topljenjem pijeska i dodataka (60 % kvarcni pijesak, 19 % natrijum, 15 % krečnjak, 6 % ostalo) 7

182 3.1. Procesi dobijanja stakla Prva faza pri proizvodnji stakla podrazumijeva njegovu pripremu, a to je: drobljenje, mljevenje i miješanje sirovine. Ova faza tehnološkog procesa svodi se na usitnjavanje sirovine i doziranje, te miješanje u cilju dobijanja homogene staklarske mase u praškastom stanju. Da bi se smjesa što lakše i bolje homogenizirala svaka se sirovina prethodno očisti, nakon toga obogaćuje, drobi i melje, te se rasporeďuje prema potrebnoj granulaciji i čistoći. Druga faza podrazumijeva topljenje sirovine pri temperaturama od C. Postupak topljenja može se vršiti na dva načina, i to zavisno od upotrijebljene peći, pa tako za specijalna stakla (optička stakla) koriste se peći sa loncima, a za topljenje stakla koje se koristi u širokoj upotrebi, koriste se koritaste peći. Peći sa loncima ubrajaju se u peći koje rade sa prekidima (šaržna peć). Danas se mnogo češće primjenjuju peći sa kontinuiranim radom, a posebno tzv. kadne peći. Proces topljenja se odvija u tri faze : - stapanje, sinterovanje sirovina i nastajenje silikata, - bistrenje i homogenizacija staklene mase, - odležavanje staklene mase prije oblikovanja. Od navedenih faza najbitnija je druga, jer dolazi do bistrenja i potpune homogenizacije staklene mase. U trećoj fazi staklena masa odmara, snižava se temperatura i povećava viskoznost, što je jako bitno kako bi smjesa postala obradljiva. Slika 3.1. Šema procesa topljenja sirovine u kadnoj peći [74] 8

183 Treća faza proizvodnje predstavlja oblikovanje stakla, koje se vrši pri temperaturi od C. Najčešće primjenjivani postupci oblikovanja stakla su: - puhanje stakla, - izvlačenje stakla, - presovanje stakla, - livanje stakla, - brušenje, - graviranje, - matiranje, - slikanje. Puhanje stakla je jedan od najstarijih, najpoznatijih procesa. Čovek ili mašina uduvava vazduh u staklenu masu, cijevčicom, stvaraju se šupljine, prave se sijalice, baloni, ručno se prave npr. posuďe, čaše. Pri ručnom postupku, okretanjem lule oko svoje osovine i puhanjem zraka kroz nju, dobija se masa kruškastog oblika, a željeni oblik se dobija stavljanjem mase u kalup. Ovaj postupak se najčešće primjenjuje za dobijanje šupljeg stakla. Mašinsko puhanje vrši se pomoću specijalnih ureďaja sa komprimovanim vazduhom, čija konstrukcija ovisi od oblika proizvoda. Slika 3.2. Puhač stakla [77] 9

184 Izvlačenje stakla masa se putem valjaka izvlači, valja i dobijaju se ploče odreďenih debljina i dimenzija. Od ovih ploča se prave prozorska, sigurnosna i neprobojna stakla. Debljina staklenih ploča reguliše se meďusobnim rastojanjem vatrostalnih valjaka od azbesta. Slika 3.3. Postupak izvlačenja stakla [76] Presovanje stakla masa se sipa u kalup i putem pritiska se dobija odreďen oblik stakla za televizore, monitore, itd. Kalupi se izraďuju od mesinga, a unutrašnjost prije presovanja se premazuje voskom. Slika 3.4. Postavljanje staklene mase u kalup (1), Presovanje (2), Gotov proizvod (3) [76] Lijevanje stakla ovim postupkom se dobijaju predmeti manjih veličina, a većih debljina. Lijevanje u kalupima i presovanje je davanje željenog oblika staklu pod dejstvom pritiska u specijalnim presama, pri čemu se na ovaj način, uglavnom, proizvode predmeti manjih dimenzija i sa oblicima koji su potpuno otvoreni sa jedne strane. 10

185 Brušenje, graviranje, matiranje, slikanje pripadaju naknadnoj obradi stakla. Brušenje se vrši kod neravnih površina, postupak se izvodi smjesom kvarcnog pijeska i vode. Graviranje se koristi u dekorativne svrhe. Radi se uz pomoć dijamanta ili malih rotirajućih ploča ili točkića, koji su većinom od bakra, uz upotrebu nekog brusnog praha pomiješanog sa prikladnim uljem. Graviranje je izuzetno skupo. Matiranje se radi se da bi se dobilo neprovidno staklo. Vrši se na dva načina, abrazivnim sredstvom ili hemijskim putem (nagrizanjem) fluorovodoničnom kiselinom. Mehaničko erodiranje podrazumijeva postupak pjeskarenja (djelovanje mlaza kvarcnog pijeska pod pritiskom). Slikanje se radi zbog estetike proizvoda. Da bi se boja zadržala na staklu, ona se oslikava, pa se žari na 700 C. Za oslikana stakla koriste se silikati, oksidi, i sl. Slika 3.5. Graviranje stakla [75] Slika 3.6. Slikanje na staklu [50] Četvrta i posljednja faza jeste hlaďenje proizvoda u posebnim komorama za postepeno hlaďenje. Prilikom hlaďenja staklo se steže i postaje gušće, jer mu se meďuatomni razmaci smanjuju sve dok se ne uspostavi stabilno, ravnotežno stanje koje odgovara novoj, nižoj temperaturi. HlaĎenjem stakla pokretljivost atoma je sve manja, viskoznost postaje veća, što povećava vrijeme uspostavljanja stabilnog stanja. Ono se može postići samo ako je hlaďenje dovoljno sporo. Ukoliko se staklo brzo ohladi, neće se stezati ravnomjerno te će doći do nehomogenosti strukture i pojave trajnih mehaničkih naprezanja. Kao posljedica trajnih naprezanja pogoršavaju se mehanička svojstva stakla, smanjuje se kvaliteta gotovih prozivoda, što se naročito ispoljava u njihovim optičkim svojstvima, čvrstoći, gustoći i sposobnosti zadržavanja stalnih dimenzija, pa se, prilikom proizvodnje 11

186 stakla, nastoje smanjiti trajna naprezanja. Što se portiže kontrolisanim hlaďenjem proizvoda Postupci dobijanja stakla Tehnika pješčanog grumena Princip izrade stakla ovom tehnikom, sastojao se u tome da se pješčani grumen, na štapu, uroni u rastopljeni materijal, a zatim okreće oko vastite osovine, kako bi se uhvatila staklena nit koja se valja na jednoj ploči do željenog oblika, sve dok se grumen nakon hlaďenja ponovno ne odstrani Metoda lijevanja i rastezanja Na pijeskom posutu i ivicama ograďenu ploču izlijevana je tečna pasta koja se potom razvlačila željeznom kukom Cilindrično rastezanje Staklena masa se pomoću lule puhala u jedno ošupljeno okruglo tijelo. Da bi se sačuvala rastezljivost, odnosno mekoća, za oblikovanje, kalup se stalno nanovo zagrijavao. Kugla je puhanjem, zaokretanjem i valjanjem oblikovana u što duži valjak tankih zidova, koji se nakon hlaďenja ponovno žario u peći i razvijao u ravnu tablu. Veličina valjka, odnosno te table, bila je ograničena jačinom pluća puhača Fourcaultov postupak proizvodnje stakla Za ovaj postupak proizvodnje stakla zaslužan je belgijanac Emile Fourcault, koji ga je uveo godine. Iz kadne peći izvlačile su se staklene trake, vertikalno kroz dugačku sapnicu, izraďenu od vatrostalnog materijala u obliku uskog razreza, koja pliva po rastaljenom staklu. Prvobitno se u staklo utiskivala sapnica, tako duboko da kroz njen otvor nahrupi rastop koji se prihvata u okvir koji se spušta u stroj sa gornje strane. Izvlačenjem stakla prema gore počinjalo je oblikovanje staklene trake. U oknu za hlaďenje, visine 5 do 8 m, nalazilo se 16 do 18 pari čeličnih valjaka, obloženih azbestom, izmeďu kojih se provlačila staklena traka. Nakon nastanka, staklena traka se intenzivno hladila na oba ruba, tako da je dobivala potrebnu mehaničku čvrstoću. Prilikom napuštanja okna za hlaďenje traka se automatski rezala na željenu dužinu, a istovremeno su se rezali i zadebljani rubovi. 12

187 Ovim postupkom su nastajale staklene trake debljine 1,5 do 7,0 mm, pri čemu je postrojenje omogućavalo proizvodnju 60 do 90 m/h trake sa debljinom 3,0 mm. Na osnovu viskoznosti stakla odreďivala se brzina izvlačenja tj. neposredno prije formiranja trake viskoznost mora biti što veća, a temperatura izvlačenja relativno niska. Sapnica za vertikalno izvlačenje stakla je najčešće bila široka 2 m. Kvalitet stakla dobivenog ovim postupkom zavisio je od hemijske homogenosti stakla. Slika 3.7. Forcaultov postupak [74] Colburnov (Libbey Owens ) postupak Razvio ga je amerikanac Irving Colburn 1905.godine. Kod ovog postupka staklena traka se izvlačila sa slobodne površine rastaljenog stakla bez upotrebe sapnice za izvlačenje. Veoma bitnu ulogu je igralo hlaďenje rubova trake pomoću, vodom hlaďenih, rotirajućih valjaka koji su se nalazili na 3 do 5 cm od staklenog rastopa. Temperatura trake se smanjivala pomoću dva hladila toliko da joj se smjer može promijeniti u horizontalni. Osnovni nedostaci ovog postupka su bili komplikovanost komore za izvlačenje i potreba za mijenjanjem istrošenih valjaka za promjenu smjera izvlačenja. 13

188 Slika 3.8. Colburnov postupak [74] Pittsburški postupak Kod ovog postupka, blok od vatrostalnog materijala, širine 30 do 80 cm, uranjan je nekoliko centimetara u stakleni rastop, ispod mjesta gdje se traka izvlači. Prilikom izvlačenja stakla, njegova temperatura je bila stabilizirana uz pomoć bloka i strujanjem rastopa. održavao hladnim, te bio stabiliziran strujanjem rastopa. Izvlačenje trake je potpomognuto vodom ohlaďenim valjcima, koji hlade rubove. Staklene trake se izvlače vertikalno uz pomoć stroja koji je identičan Fourcaultovom stroju. Širina staklenih traka se kretala od 220 do 320 cm, a bilo je moguće, ovim postupkom, izvući 70 do 110 m/h stakla debljine 3 mm. Slika 3.9. Pittsburški postupak [74] Float postupak Tehnološki postupak proizvodnje stakla float razvijen je godine. Razvijen je od strane Sir Alastair Pilkington. Od godine počinje automatizovana proizvodnja plivajućeg stakla prema float postupku. Staklo prema ovom postupku se dobija tako što široka traka rastopljene mase klizi po tečnom metalu u komori i sa kontrolisanom atmosferom. Masa se postepeno hladi i nastaje staklo 14

189 idealno ravne površine. Mogućnost dodavanja raznih primjesa u osnovnu smjesu omogućuje proizvodnju stakla različitih boja, namjena, osobina. Osobitost osnovnog proizvoda - bezbojnog, ravnog stakla dobivenog "float" postupkom je prozirnost i bistrina staklene mase, ujednačenost debljine i paralelnost površina. Upravo zbog svih opisanih mogućnosti, stakla iz ove grupe svrstavaju se u osnovne ili bazne proizvode za dobijanje drugih vrsta stakla. Ovo staklo je najviše korišteno staklo u graďevinarstvu i koristi za dobivanje gotovo svih staklarskih proizvoda. Dostupan je gotovo u debljinama od 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 19 te 25 mm. Najveće proizvodne dimenzije stakla (600 x 321 cm), dimenzije su prilagoďene transportu. Danas je proizvodnja stakla prema float postupku standardna metoda za proizvodnju stakla i preko 90% svjetske proizvodnje ravnog stakla je float staklo. Slika Float postupak : ulaz sirovine (1), kadna peć (2), staklena talina (3), rastaljeni kositar(4), grijači (5), hlađenje (6), kontrola (7), rezanje (8), skladištenje (9) [74] 4. OSOBINE STAKLA Staklo je istopljeni proizvod anorganske prirode koji pri hlaďenju na sobnoj temperaturi postaje krt i tvrd, a pri tome se ne kristalizira. U zavisnosti od sirovine koja se koristi i postupka proizvodnje, dobija se staklo sa osobinama prikladnim u različite svrhe. Prema hemijskom sastavu uobičajnih vrsta stakla razlikujemo sljedeće vrste: a) staklo koje u svom sastavu sadrži natrij-karbonat, vapnenac i silikata, b) staklo koje u svom sastavu sadrži kalij, vapnenac i silikate. 15

190 Natrijkarbonatno staklo se koristi za proizvodnju običnog stakla, koje se primjenjuje u domaćinstvu, kao ambalaža i za proizvodnju prozorskog stakla. Ova vrsta je najjeftinija i najčešće primjenjivana u svakodnevnoj upotrebi. Borisilikatno staklo se primjenjuje pri izradi laboratorijskog i vatrostalnog posuďa, kao i za pakiranje nekih farmaceutskih proizvoda. Olovni kristal ili kristalno staklo se primjenjuje za izradu stolnih stakala i umjetničkih elemenata (vazne, ukrasne figurice, itd.) 4.1. Fizičke osobine stakla Pod fizičkim svojstvima materijala podrazumevaju se ona svojstva koja se ne mijenjaju, odnosno koja se menjaju samo dok traju uzroci koji izazivaju promijene. Fizičke osobine stakla, pored hemijske obrade direktno zavise i od načina termičke obrade i stabilizacije pri hlaďenju. Za arhitekturu propuštanje svijetlosti je od velikog značaja kad se uzme u obzir značaj svjetlosti kao fenomena za percepciju u prostoru. Propustljivost svijetlosti definiše se slijedećim izrazom: Gdje je : LT propusnost svijetlosti, LR refleksija svijetlosti, A apsorbcija svijetlosti. LT + LR + A = 100 % Termičke osobine Kao što je poznato, proces omekšavanja (ostakljivanja) amorfnih materijala odvija se u odreďenom temperaturnom intervalu, a početak procesa označava se kao temperatura ostakljivanja. Za svaki materijal je vlo značajno odrediti početak procesa, odnosno temperaturu. Za arhitektonske objekte, najbitnije su sljedeće termičke osobine: - Koeficijent toplotnog širenja (α) ovisi od hemijskog stastava stakla, odreďuje ponašanje materijala pri temperaturnim promjenama. 16

191 - Specifični toplotni kapacitet (C) predstavlja brzinu zagrijavanja ili hlaďenja, odnosno količina toplote koju je potrebno dovesti jedinici mase da bi se temperatura promijenila za 1 K. - Koeficijent prolaza toplote (k) označava količinu toplote koja proďe u jedinici vremena, kroz jediničnu površinu, pri razlici temperature od 1 K. - Koeficijent toplotne provodljivosti (ʎ) označava količinu toplote koja proďe u jedinici vremena, kroz sloj debljine 1 m, okomito na njegovu površinu, pri razlici temperatura 1 K, njegovih graničnih površina. Promjena dužine staklenog elementa usljed dejstva toplote data je izrazom: Gdje je : α koeficijent linearnog izduženja, ΔT promjena temperature, L početna dužina elementa. ΔL = α ΔT L Bitno je naglasiti da je staklo pri promijeni temperature otpornije pri naglom zagrijavanju u odnosu na naglo hlaďenje. Sa povećanjem debljine stakla smanjuje se vrijednost temperaturne razlike koju staklo može da podnese. Temeperaturni šok koji nastaje uslijed naglih promjena temperature (npr. požar), bitno utiče pri izboru vrste stakla za elemente konstrukcije Otpornost u požaru Otpornost u požaru je vremenski interval u kojem su elementi sposobni obavljati svoju funkciju pri standardnim požarima. Klase otpornosti za staklo su : 30, 60, 90, 120 i 180 minuta. Kod običnog stakla, iako ono spada u nezapaljive materijale klase A1, prilikom požara uslijed termičkog šoka dolazi do pucanja, te se s toga ne može smatrati protupožarnim materijalom. MeĎutim primjenom višeslojnog stakla sa meďuslojevima ili borosilikatnog stakla, otpornost pri visokim temperaturama i pri požarima je znatno poboljšana Akustične osobine Iako staklo ima izraženu gustoću, zbog male debljine stakla, ne može zadovoljiti zvučnu zaštitu. Jedino višeslojna stakla mogu obezbjediti odreďeni nivo slabljenja zvuka, jer se sa 17

192 povećanjem meďuprostora izmeďu stakala dobijaju dobri rezultati kad je riječ o smanjivanju nivoa buke Poroznost stakla Staklo je u potpunosti antiporozan materijal, što znači da ne propušta ni tečnost ni gasove Mehaničke osobine stakla Čvrstoća stakla Čvrstoća materijala se definiše kao sposobnost materijala da se suprotstavi deformacijama i slomu. Ova osobina obuhvata nekoliko aspekata ponašanja stakla i to: sposobnost da podnosi pritisak, zatezanje i savijanje. Staklo je materijal koji dobro podnosi napone pritiska, ali sa druge strane slabo podnosi napone zatezanja. Čvrstoća stakla pod pritiskom kreće se u širokim granicama, a zavisi od oblika ispitivanog uzorka i uslova pri kojima se ipitivanje vrši. Za obično graďevinsko staklo ona se kreće u granicama od N/cm 2 do N/cm 2. Mjera kojom se indirektno izražava čvrstoća materijala na pritisak je Youngov modul elastičnosti. Čvrstoća pri zatezanju je i do deset puta manje od čvrtoće stakla na pritisak. Za obično staklo iznosi 4000 N/cm 2. Pošto je staklo materijal amforne strukture, njegove mehaničke karakteristike su jednake u svim pravcima Tvrdoća stakla Tvrdoća materijala u općem smislu predstavlja njegovu otpornost pod dejstvom lokalnih sila, a podrazumijeva otpornost materijala prema: paranju, zarezivanju i prodiranju drugog materijala. Tvrdoća stakla zavisi od njegovog sastava i načina prerade. Staklo je jako tvrd materijal, toliko da je uporediv sa čelikom Otpornost na habanje Otpornost na habanje je karakteristika koja je najviše bitna za vizuelni izgled proizvoda i elemenata od stakla. Za homogene materijale kao što je staklo, habanje je ravnomjerno i ispoljava se gubljenjem sjaja, te postaje poluprozračno i matirano. 18

193 4.3. Hemijske osobine stakla Hemijska postojanost stakla Staklo je otporno na kiseline, soli i njihove rastvore i kratkotrajno dejstvo baza pri nižim temperaturama. Trajnost stakla direktno zavisi od hemijske postojanosti i velike tvrdoće. Prilikom neprikladnog skladištenja stakla i njegovom izlaganju vodi i vlazi dolazi do nastajanja korozije, površine postaju zamagljene i grube. Površina postaje sivkasta, a potom sloj bijele boje, koji se teško uklanja Vizuelne karakteristike stakla Boja stakla Zbog atraktivnosti izgleda i raznovrsnosti u izboru nijansi, stakla u boji sve više postaju dio enterijera. Dodavanjem aditiva u rastopljenu masu stakla dobijaju se stakla različitih boja. Obojena stakla koristimo kao dekorativne elemente ili kao specifične vrste stakla u pogledu propuštanja vidljivog ili infracrvenog zračenja. 19

194 Slika 4.1. Obojena stakla [33] Prozirnost Kod primjene stakla u arhitekturi, veliki značaj ima prozirnost stakla u pogledu vizuelnog komfora. Prozirnost stakla je u direktnoj vezi sa transmisijom svijetlosti. Razlikujemo : prozirna, poluprozirna i neprozirna stakla Tražene osobine stakla Staklo koje se koristi u svakodnevnoj upotrebi mora ispuniti slijedeće uslove: - kontrolu gubitka toplote, - zaštitu od vanjske buke, - kontrolisan ulazak topline sunčeve energije i svjetla, - sigurnost od razbijanja stakla izazvane vandalizmom, provalom, - atraktivan i moderan izgled. 20

195 5. VRSTE GRAĐEVINSKOG STAKLA Razvojem tehnologija proizvodnje i obrade stakla, danas imamo veliki izbor različitih vrsta stakla, što nam omogućava njegovu široku primjenu u arhitekturi i graďevinarstvu. Osnovna podjela graďevinskog stakla najčešće se vrši na osnovu stepena prerade, pa razlikujemo: a) osnovne proizvode od stakla, koji se mogu odmah koristiti kao konačni proizvodi, b) složene proizvode od stakla, koji se dobijaju obradom osnovnih proizvoda Osnovni proizvodi od stakla Ravno staklo Ravno vučeno staklo je osnovni proizvod od stakla. Razlikujemo dva osnovna procesa za dobijanje ovog stakla: 1. kontinurinao horizontalno izvlačenje staklene mase u pravougaone ploče ravnomjerne debljine, 2. kontinuirano vertikalno izvlačenje staklene mase u pravougaone ploče ravnomjerne debljine. Proizvodi se u pločama maksimalnih dimenzija 3200 x 6000 mm, debljine 2 19 (25) mm. Ovo staklo nema potpuno ravne i paralelne ivice. Bojenje stakla se može izvršiti u toku procesa proizvodnje Valjano staklo Valjano staklo se dobija propuštanjem sirovog stakla, pri temperaturi od cca 950 C, izmeďu jednog ili više parova valjaka, pod čijim pritiskom se formiraju ploče različitih debljina. Pri tome brzina provlačenja ima bitnu ulogu, jer od njega ovisi debljina staklenih ploča. što se brže izvlači, staklo će biti tanje. Zbog pojave grešaka kao što su mjehurići zraka, valovitost, razlike u debljini stakla, ovaj postupak izrade se sve više zamjenjuje float postupkom dobijanja stakla Plutajuće (float) staklo Float staklo je danas najviše korišteno staklo u graďevinarstvu i arhitekturi. Dobija se float postupkom po kojem je i dobilo ime. Kao rezultat se dobije staklo idealno ravne površine, kojeg odlikuju prozirnost, bistrina, ujednačenost debljine i paralelnost površina. Obično staklo je bezbojno, ali se proizvodi i u bojama dodavanjem raznih supstanci npr. metalnih oksida, u 21

196 masu stakla u toku proizvodnje. Boje u kojima se proizvodi su: bronza, zalena, siva, azur, tamnoplavo. Dostupno je u debljinama od 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 19, te 25 mm, sa maksimalnim dimenzijama 3200 x 6000 mm. TakoĎer je moguće naknadno obraďivanje float stakla, jednostrano ili obostrano, mijenjajući mu svojstva što se najčešće odnosi na kontrolu prolaza sunčeve svjetlosti, toplote, UV-zraka, povećanje sigurnosti, itd. Upotrebljava se za ostakljivanje prozora, vrata, fasada zgrada, krovova, ograda, itd. Slika 5.1. Float staklo [101] Ornament staklo Ova stakla ubrajamo u dekorativna stakla. Mogu se dobiti na dva načina: a) izlijevanjem staklene taline na kalupe sa odreďenom reljefnom površinom koja ostaje oslikana na staklu, b) na još toplu masu stakla tokom prolaska kroz valjke, vrši se mehaničko utiskivanje reljefnog uzorka ili šare. Proizvodi se kao bezbojni, u bronzanoj ili žutoj boji. Debljina ornament stakala se kreće od 3 do 19 mm, najčešće 4 mm. Providnost stakla zavisi od gustine i strukture ornamenta. Ornament stakla se najčešće primenjuju na mjestima gde je poželjno neprovidno staklo koje ipak propušta dovoljno svetlosti. Većinom se koriste za zastakljivanje ulaznih vrata, pregradnih sobnih vrata, vrata kuhinjskih elemenata, radionica, garaža, kupatilskih prozora, i sl. 22

197 Slika 5.2. Ornament stakla [94] Armirano staklo Armirano staklo je float staklo sa umetnutom žičanom mrežom u sredini stakla, čija se ugradnja vrši u toku procesa proizvodnje. U slučaju razbijanja stakla žica zadržava staklo da se ne rasipa i poboljšava protuprovalne karakteristike, ali ga ipak ne smatramo sigurnosnim staklom jer dijelovi puknutog stakla imaju oštre ivice. Standardna debljina je 6 mm, a proizvodi se najčešće kao bezbojan, mat ili smeďoj boji. Primjenjuje se za garaže, krovove, balkonske ograde, itd. Slika 5.3. Armirano staklo [80] 23

198 Profilirano staklo Postupak proizvodnje profiliranog je kao i kod valjanog stakla, pri čemu se pri sekundarnom prolazu, još uvijek vrele staklene mase, kroz valjke vrši savijanje mase u U oblik, koji povećava nosivost stakla. Dostupno je u širinama 22, 25, 32 i 52 cm sa maksimalnom dužinom do 6 metara. Profilirano staklo se može proizvoditi i kao armirano. Ugradnja profiliranog stakla može biti jednostruka i dvostruka. Primjena ove vrste stakla naročito je izražena kod zastakljivanja sportskih i industrijskih objekata, raznih unutrašnjih i vanjskih pregrada, svjetlarnika, liftovskih ograda, krovova i sl. Slika 5.4. Profilirano staklo U oblika [38] Presovano staklo Šuplji stakleni blokovi (opeka) Proizvode se presovanjem dvije polovine bloka dok su još vrele, poslije čega se te dvije polovine spoje. HlaĎenje zraka u zatvorenoj šupljini dovodi do djelimičnog vakumisanja, što poboljšava termoizolaciona svojstva bloka i spriječava nastanak kondezovane vode. Bitno je napomenuti da staklena opeka pruža istu termoizolacionu izolaciji kao i dvostruko ostakljena vrata i prozori. Pored dobrih termoizolacionih osobina, staklena opeka ima i dobru zvučnu izolaciju, otporna je na pritisak, nagle promjene temperature i pripada u kategoriju nezapaljivih materijala. Proizvode se bezbojne i u boji, a najpostojanije su one gdje je boja u masi. TakoĎer se proizvode i LED svijetleće staklene opeke. Propusnost svijetla kod prozirne opeke je 75 %, a kod pjeskarene ili u boji %, zavisno o tipu opeke. Dimenzije standardnih prizmi su najčešće 19 x 19 x 8 (10) cm, 24 x 12 x 8 (10) cm, 24 x 24 x 8 (10) cm, 30 x 30 x 8 (10) cm. Proivode se u obliku kvadrata, pravougaonika, kruga, polukruga, ¼ 24

199 kruga, itd. Primjenjuju se kod zastakljivanja dijelova fasada, staklenika, pregradnih zidova, podova, krovova, itd. Slika 5.5. Staklena opeka [103] Gusto presovano staklo Gusto presovano staklo je čvrsti stakleni blok proizveden u procesu presovanja, i za razliku od šupljih staklenih blokova, može se koristiti kao nosivi element. Dostupni su u obliku kvadrata, pravougaonika ili kruga. Broj njihove primjene je ograničen zbog loših termoizolacionih sposobnosti. 25

200 Slika 5.6. Gusto presovano staklo [8] 5.2. Složeni proizvodi od stakla U zavisnosti od načina obrade, razlikujemo slijedeće vrste proizvoda od stakla: termički ili hemijski obraďeni proizvodi, stakla dobijena meďusobnim spajanjem više slojeva stakla i drugih materijala, stakla dobijena nanošenjem specijalnih prevlaka, stakla dobijena kao sklop dva ili više stakala kod kojih je meďuprostor ispunjen: vazduhom, gasom ili termoizolacionim materijalom, stakla dobijena kombinovanjem više postupaka obrade Sigurnosna stakla Sigurnosna stakla su stakla koja obezbjeďuju sigurnost ljudi i predmeta u slučaju loma stakla, kao posljedice slučajnih ili namjernih mehaničkih dejstava. Razlikujemo dvije kategorije sigurnosti u slučaju mehaničkih dejstava: 1. pasivna sigurnost zaštita od povreda u slučaju loma stakla, 2. aktivna sigurnost zaštita od provala, bačenih predmeta, oružja, pada Kaljeno staklo Kaljeno staklo se dobija termičkom obradom, koja se sastoji od zagrijavanja stakla na 600 C (granica plastičnosti) nakon čega se naglo hladi zrakom. Kaliti se mogu sve vrste stakla. Ovo staklo ima veću čvrstoću, otporno je na nagle promjene temperature, otpornije na udarce i pet 26

201 puta je čvršće od običnog stakla. U slučaju loma se raspada u sitna zrnca tupih rubova. Pošto se ovo staklo nakon termičke obrade ne može modificirati npr. bušiti, brusiti ili rezati, sve potrebne obrade se vrše prije procesa kaljenja. Primjenjuje se za izradu fasada, vrata, prozora, krovova, zidova, nadstrešnica, ograda, itd. Slika 5.7. Razlike pri udarcu između kaljenog i običnog stakla [82] Laminirano staklo Laminirano staklo se sastoji iz dva ili više slojeva stakla, istih ili različitih debljina, povezanih sigurnosnom folijom za laminiranje. Postupak se odvija pri visokoj temperaturi i pritisku. Kao sigurnosne folije se koriste PVB (polyvinil butyral), EVA (etilen vinyl acetat transparentna ili opal) i TPU (thermoplastic polyurethane) folije. Ovisno o namjeni, izmeďu stakala se može staviti jedan ili više slojeva folije. Folije i stakla mogu biti raznih boja i debljina. Laminirano staklo se odlikuje velikom čvstoćom, smanjuje prolazak buke kroz staklo, štiti od djelovanja UV zraka, a u slučaju sloma staklo ostaje priljepljeno za vezno sredstvo. Maksimalne dimenzije u kojima se proizvodi su 2500 x 4800 mm. Koristi se za izradu vrata, prozora, fasada, ograda, unutarnjih stijena, ostakljenih bazena, zimskih vrtova, itd. 27

202 Slika 5.8. Laminirano staklo [60] Protuprojektilna stakla Protuprojektilna stakla su namijenjena pružanju zaštite od odgovarajućeg vatrenog oružja. IzraĎuju se od laminiranog stakla debljine mm. Ispituju se u balističkom tunelu u skladu sa normama EN Najmanje proizvodne mjere su 300 x 300 mm, a najveće za klasu zaštite BR2S 2000 x 4000 mm. Dimenzije stakla za ostale klase zaštite su ograničene najviše težinom stakla. Slika 5.9. Protuprojektilno staklo [4] 28

203 Protuprovalno staklo Protuprovalno staklo se izraďuje od laminiranog stakla debljine 9 60 mm (prema EN 356). Ugradnja ovog stakla se preporučuje u svim objektima gdje je potrebna zaštita od vandalizma ili provale. Slika Protuprovalno staklo [87] Neprobojna (antibalistička) stakla Neprobojna (antibalistička) laminirana sigurnosna stakla su složeni proizvod koji se sastoji od više slojeva stakala i/ili polikarbonata koji služe za zaustavljanje različitih kalibara projektila ispaljenih iz različitih vatrenih oružja. Sama klasifikacija i način ispitivanja pružene balističke zaštite odreďenog seta neprobojnog stakla je definirana normom EN Primjenjuju se u svim novčarskim i javnim ustanovama. Slika Ispitivanje neprobojnog stakla sa različitinim oružjem [12] 29

204 Vatrootporno staklo Zadaci vatrootpornih stakala su: zaštita puta za evakuaciju, sprečavanje preskakanja požara, ograničavanje požarnih pojaseva, čuvanje života i imovine, itd. Standard EN odreďuje kriterije prema kojima vatrootporna stakla klasificiraju u slijedeće klase: Klasa E prepreka širenju plamena i zapaljivim ili otrovnim plinovima, Klasa EW prepreka širenju plamena i zapaljivim ili otrovnim plinovima, dodatno je dozvoljen i ograničen prijenos energije zračenja, Klasa EI prepreka širenju plamena i zapaljivim ili otrovnim plinovima i toplotna izolacija. Ostakljenje klase E Vrijeme požarne otpornosti ovih stakala je od minuta. U tom razdoblju staklo će zbog temperaturnog rastezanja omekšati i izbočiti, ali pri tome zbog slijeganja, kao posljedica vlastite težine, ne smije pasti iz okvira. Ne smiju se koristiti u slučajevima kada se sa strane koja nije izložena vatri nalaze zapaljivi materijali. Oni bi se zbog vrućine mogli brzo zapaliti i požar bi se mogao širiti dalje. U neposrednoj blizini takvog ostakljenja ne smiju teći evakuacijski putevi. Zbog ovih karakteristika ova stakla samo uvjetno uvrštajemo meďu požarno otporna stakla. Koriste se slijedeće vrste stakla: posebnim postupkom kaljeno float staklo, posebnim postupkom kaljeno borosilikatno staklo, žičano (polirano) staklo, obična stakla lijepljena posebnim vatrootpornim slojevima, kaljena stakla lijepljena posebnom folijom, staklene opeke, i sl. Slika Vatrootporno staklo E klase [69] 30

205 Ostakljenja klase EW Ova stakla su rješenje za pokrivanje područja izmeďu klasa E i EI. U pravilu su to stakla E kategorije koja moraju barem djelimično spriječavati i širenje vrućine. Prolaz vrućine kod ovih stakala mora biti manji od 15 kw/m 2. Ostakljenja klase EI Slika Vatrootporno staklo EW klase [69] Vatrootporno staklo klase EI, osim plamena i dimnih plinova, mora zaustaviti i toplinsko zračenje. Spriječavanje prolaza vrućine mora biti tako učinkovito da se površina stakla koja nije izložena neposrednom plamenu u prosjeku ne zagrije za više od 140 K. Zbog tog zahtjeva su ova stakla relativno debela i teška. IzraĎena su kao sendvič sastavljen od više stakala povezanih posebnim materijalom. Materijal je u obliku folije ili gela i ima visok sadržaj vezane vode koja pod uticajem vrućine isparava i time pjeni materijal, pri tome nastaje izolacijski sloj koji je sposoban apsorbirati toplinsko zračenje. Taj postupak može se nastaviti od sloja do sloja pa se vrlo debelim staklima vrućina i plamen mogu zadržati čak i do 120 minuta. 31

206 Slika Vatrootporno staklo EI klase [69] Višeslojna stakla specijalnih akustičnih osobina S obzirom na to da nije moguće izolirati sve izvore buke, a nije prirodno da se zaštitimo od primanja svih zvukova, moramo pronaći način da spriječimo dolazak samo neusklaďenih i složenih zvučnih valova. Najčešća korištena metoda za izražavanje zvučne izolacije je koeficijent zvučne izolacije (Rw) a brojčano se izražava u decibelima (db). Pri tome je važno upamtiti da parametar zvučne izolacije za neki materijal iskazan u db ne pokazuje koliko taj materijal buke propušta, već iskazuje za koliko db on nivo buke smanjuje. To znači da vanjsku ulaznu buku od 110 db jednostruko staklo d = 4 mm smanjuje za 30 db i u prostor nam ulazi buka od 80 db. Svaka prepreka smanjuje ili reducira zvučnu energiju koja kroz nju prolazi prema fiksnom odnosu koji je konstantan za konstrukciju, bez obzira na vrstu zvučne energije. To se smanjenje izražava nepromjenjivim brojem decibela. Kad se pregrada sudari sa zvučnim valom iste frekvencije, pojavljuje se fenomen rezonancije, koji značajno smanjuje moć zvučne izolacije te pregrade. Postoji pored toga za svaki tip pregrade i jedna kritična frekvencija vezana uz elastičnost pregrade za koju je moć zvučne izolacije izuzetno smanjena. Dvije su osnovne karakteristike svake pregrade o kojima ovisi moć zvučne izolacije, a to su: masa po jedinici površine i jednoličnost ili kompaktnost strukture. PotvrĎuje se to i činjenicom da je glavni faktor smanjenja buke pomoću stakla njegova masa, a ona se najlakše uočava kroz debljinu stakla. Što je staklo deblje, što ga više ima, veća je njegova masa i bolje mu je svojstvo zvučne izolacije. Zanimljivo je da po pitanju zvučne izolacije, dvoslojno izo staklo samo po sebi nema nikakvih posebnih prednosti, osim onih koje proizilaze iz zakona mase za dva stakla od kojih je sastavljeno. To ne vrijedi u slučaju kad je meďurazmak najmanje 20 mm, kad su dva stakla različitih debljina i kad se zrak u meďuprostoru zamjeni teškim plinovima kao naprimjer SF6. Pri takvim kombinacijama meďutim značajno gubi na svojstvima toplinske izolacije, i to iz razloga što koeficijent prolaza toplote (k) raste s povećanjem meďuprostora iznad mm, a plin SF6 ima svojstva toplinske izolacije lošija od zraka (kod većih meďurazmaka). Potpuno je suprotna situacija s laminiranim staklima. Moć izolacije zvuka povećana je u odnosu na jednostruko staklo iste debljine, uslijed smanjenja elastičnosti stakla kao posljedica umetanja plastične folije (PVB). Iz toga je razloga laminirano staklo uvijek i rješenje za povećanje moći zvučne izolacije nego što je to jednostruko float staklo. 32

207 Slika Uticaj PVB folije na koeficijent zvučne izolacije [20] Bitno je naglasiti da je vrlo važno da staklo bude pravilno ugraďeno i da sav prostor izmeďu stakla i okvira u koje je ono ugraďeno bude u cjelosti ispunjen, odnosno da se spriječi svako širenje zvučnih valova kroz taj prostor. Svojstvo zvučne zaštite jedne pregrade ipak ne zavisi samo o njenoj masi ili debljini već i o kompaktnosti pregrade. Ukoliko u njoj postoji rupa, kroz tu rupu usljed zvučnog pritiska prolaze zvučni valovi koji se ponašaju kao i komprimirani zrak koji prolazi kroz rupu u posudi koju ispunjava. U funkciji zaštite objekata od neželjene buke primjenjuju se: specijalna višeslojna stakla, termoizolaciona stakla. Specijalana višeslojna stakla sadrže kao meďusloj smolu ili specijalnu tihu PVB foliju sa modifikovanom jezgrom. Efikasan nivo zaštite se može ostvariti i kod termoizolacionih stakala sa specijalno konstruisanim sklopovima za ove namjene, i to: kombinovanjem dva stakla asimetričnih debljina (4 15 mm) sa šupljinom dodatno ispunjenom gasom, kombinovanjem dva stakla od kojih je jedno višeslojno (6,5 13 mm). Stakla za zvučnu izolaciju se korise u svim vrstama objekata, posebno kod onih koji su u blizini izvora velike buke npr. aerodromi, željezničke stanice, klubovi, industrijske zone, itd. 33

208 Stakla sa kontrolisanom transmisijom toplotnog zračenja Toplotno apsorbujuće staklo Toplotno apsorbujuće staklo je staklo kojem se u procesu proizvodnje u rastopljenu staklenu masu dodaju metalni oksidi koji povećavaju procenat apsorbcije toplotnog zračenja, ta daju staklu odreďenu boju. Rezultat je smanjena količina toplotne energije koja prodire u prostor, ali ne i znatno smanjenje procenta transmisije svjetlosti. Osnovni nedostatak ovih stakala je promjena kvaliteta boje u prostoru, odnosno predmeti imaju izmjenjenu boju. Za ova stakla se većinom koriste kaljena stakla Reflektivno staklo Reflektivno staklo je staklo sa jednim ili više slojeva neorganskih reflektivnih prevlaka za staklo, čime se smanjuje prodor sunčeve energije u unutrašnjost objekta bez promjene kvaliteta percepcije boje predmeta. Razdjeljuje sunčevu energiju na tri načina: dio svjetlosti reflektira, drugi dio apsorbira, a treći dio prolazi kroz staklo. Ovisno o količini reflektujućih premaza, ova stakla mogu biti polureflektirajuća ili reflektirajuća. Ovi premazi proizvode i efekat ogledala, pa time spriječava i vidljivost kroz staklo. Ukupna transmisija zračenja je oko 50 %. Koriste se kaljena, polukaljena, višeslojna ili termoizolaciona stakla. Proizvode se i u bojama: plava, zelena, siva, brončana, smeďa, itd. Primjenjuju se većinom kod staklenih fasada. Slika Reflektivno staklo [87] 34

209 Anti reflektivno (mat) staklo Anti reflektivno staklo je laminirano staklo koje se radi od dva ili više float stakala na koji se nanosi anti reflektivni premaz, koristeći pirolitičku tehnologiju, da bi se dobila čvrsta i dugotrajana prevlaka. Reduciranje refleksije vidljive svjetlosti kod ovog stakla je na manje od 2 %, a istovremeno omogućava veću vidljivost kroz staklo, čak i od običnog, bezbojnog float stakla. Ovo staklo spriječava i prolaz 99 % UV zraka, štiteći tako unutrašnjost prostorije i njen sadržaj. Istovremeno nudi i prednosti laminiranog stakla kao što su povećana zaštita i akustična kontrola. Rezultat je jedinstveno staklo visoke kvalitete koje objedinjuje snagu, sigurnost, redukciju buke i nisku reflektivnost. Pogodan je za ugradnju u fasade, muzeje, oglasne panele, izloge, izložbene salone, itd. Slika Anti reflektivno staklo [67] Izolaciono staklo Izolaciono staklo (IZO staklo) je stakleno tijelo sastavljeno od dvije ili više staklenih ploča odvojenih najmanje jednim hermetički zatvorenim meďuprostorom koji je ispunjen vazduhom ili gasom. Najvažniji zadaci izolacionog stakla su: zadržavanje jednake vrijednosti toplotne izolacije, zadržavanje zadane vrijednosti prolaza svjetlosti i energije, zadržavanje čistoće i bistrine unutrašnjih površina stakla, zadržavanje pravilnog odraza slike okoline, ne smije doći do urušavanja u meďuprostoru izmeďu dva stakla. 35

210 Izolaciono staklo se sastoji od: 1. Stakla Slika Sastav izolacionog stakla [102] Karakteristike izolacionog stakla će najviše ovisiti o odabiru stakla za njegovu proizvodnju. Od velike je važnosti da su stakla proizvedena ujednačene i pravilno odabrane debljine u zavisnosti od veličine i svojstava. Koristimo slijedeća stakla: float, kaljeno, laminirano, reflektivno, antireflektivno, ornament i niskoemisiono (LOW-E) staklo. MeĎutim najveće poboljšanje u pogledu smanjenja emisije topline dobija se upotrebom niskoemisionog stakla LOW-E stakla. LOW-E staklo je staklo presvučeno jednim ili više tankih slojeva metalnog oksida koji reflektira toplotno zračenje. Kroz stakla niske emisije se gubi manje topline jer se energija vraća u prostor iz kojeg dolazi. Dodatno poboljšanje djelovanja ovog stakla je primjena inertnih plinova, umjesto zraka, u meďuprostoru izmeďu stakala, čime se povećava toplotna izolacija i smanjuje koeficijent prolaza topline. Kombinacijom niskoemisionog stakla i inertnih plinova u kompoziciji izolacionog stakla dobijamo vrhunske performanse. Još neki od razloga za korištenje LOW-E stakla u izolacionom staklu su: ušteda na grijanju, smanjenje troškova života, smanjenje emisije zagaďenja, narušavanja prirode i klimatske ravnoteže, povećanje komfora prostora. 36

211 Studije Generalne direkcije za energiju pri Evropskoj komisiji su pokazale da, ako bi se sva jednostruka stakla u stanovima Evropske unije zamijenila sa izolacionim staklima s LOW-E staklom, uštedilo bi se oko 1 gigadžul energije godišnje, što je oko 11 milijardi eura. Kod običnog IZO stakla, ako upalimo upaljač plamen u odrazu na staklu će biti žut ili žućkast, a kod LOW-E stakla plamen će biti ljubičasto plavkast. Bitno je napomenuti da prilikom montaže stakla obično staklo dolazi sa vanjske strane, a sa unutarnje strane dolazi LOW-E staklo. 2. Distancera Za izradu okvira koji formiraju meďuprostor izolacijskog stakla najviše se koriste aluminijski profili iako su u upotrebi i profili od pocinčanog čelika i plastičnih materijala, kombinacije aluminija i PVC, a u najnovije se vrijeme pojavljuju i profili od inox-a. Kod profila je vrlo važno da su otporni na savijanje i uvijanje radi očuvanja oblika i pravilnosti okvira tokom njihove izrade i ugradnje u IZO staklo. 3. Međuprostora MeĎuprostor je uvijek napunjen zrakom ili inertnim plinovima kao što su argon, kripton, xenon ili SF6. O vrsti plina direkno ovisi i toplotna izolacija. Što je plin teži to je toplotna izolacija bolja, s time što moramo paziti na širinu meďuprostora. Optimalne širine meďuprostora u zavisnosti od vrste plina su: zrak ili argon plin debljina distancera 16 mm, kripton plin debljina distancera 10 mm, xenon plin debljina distancera 8 mm, SF6 plin debljina distancera 8 mm. 4. Molekulara Primarna funkcija molekulara je da isušuje vlagu koja bi se zatekla u prostoru izmeďu dva stakla tokom proizvodnje izolacijskog stakla. TakoĎer osigurava nizak nivo vlage, tokom vijeka izolacijskog stakla, koja bi mogla prodrijeti u meďuprostor zbog raznih uticaja. Za aluminijske ili inox distancere se koristi kugličasti molekular, a molekular u prahu se miješa sa polimerom da bi se napravio distancer od polimera. 5. Butila prvog zaptivača Služi za internu izolaciju (prvu barijeru) izolacijskog stakla. Butil osigurava nizak prolaz vlage, pare i plina, a ima i otpornost na starenje, pucanje i termičku stabilnost. Butil je skraćeni naziv za polyisobutylen, a mašina ga nanosi zagrijanog na distancer prije ljepljenja distancera na staklenu površinu. Ima izuzetnu vezivnu sposobnost za staklo, aluminij, inox, itd. 37

212 6. Drugog zaptivača Nanosi se na izolacijsko staklo nakon prolaska stakla kroz mašinu za pranje stakla i presovanja stakla sa okvirom. Kao zaptivač se koristi dvokomponentni kit (polisulfid) ili jednokomponentni kit (hot-melt, tiokol, silikon). Spriječava prodor vlage i plinova iz okoline. Tehnološki postupak izrade izolacijskog stakla je slijedeći: 1. pravilno rezanje i lomljenje stakla, 2. pranje stakla do potpune čistoće, 3. potpuno sušenje stakla, 4. pravilno i ravno rezanje distancera, 5. punjenje distancera molekularom, 6. spajanje uglova distancera, 7. ravnomjerno nanošenje butila po cijeloj dužini distancera, 8. ravnomjerno presovanje stakla sa distancerom (okvirom), 9. ravnomjerno nanošenje drugog kita po cijelom opsegu izolacijskog stakla Izolaciona sposobnost stakla se izražava preko koeficijenta prolaza toplote k, koji pokazuje količinu topline koja se prenosi kroz staklo izraženo u vatima kroz 1 m 2 staklene površine za 1 K temperaturne razlike izmeďu dva prostora. Taj podatak odreďuje veličinu toplinske izolacije izolacijskog stakla i što je k faktor niži, toplotna izolacija je veća. Na k faktor utiču: a) Debljina i broj meďuprostora k faktor smanjujemo većim brojem meďuprostora i većom širinom tih meďuprostora. Dakle manji k faktor dobili bismo upotrebom dvoslojnih ili troslojnih izolacijskih stakala. Npr što znači 3 stakla debljine 4 mm na razmacima od 10 mm. b) Punjenje meďuprostora napunimo li meďuprostor izolacijskog stakla nekim od već spomenutih plinova (argon, kripton, xenon ili SF 6 ) k faktor će se bitno smanjiti. k faktor W/m 2 K Potrebna debljina meďuprostora za zrak argon kripton xenon 0, , , ,

213 Tabela 5.1. Uticaj vrste ispune međuprostora na k faktor [68] c) Odabir stakla debljina stakla vrlo malo utiče na k faktor, ali ga zato upotreba stakla niske emisije (LOW-E staklo) drastično smanjuje. LOW-E stakla premazana su sa strane koja dolazi u meďuprostor izolacijskog stakla posebnim metalnim filmom koji propušta zračenja kratke talasne dužine (sunčeva svjetlost), dok zračenja dugih talasnih dužina (IC zračenja) reflektira Dekorativna stakla Satinirano staklo Satinirano staklo je float staklo kojemu je jedna strana obraďena visokokvalitetnim nagrizanjem kiseline. Satinirano staklo je više transparentno od pjeskarenog stakla. Na tako obraďenim površinama ne ostaju tragovi prstiju i vrlo se lahko održavaju. Takvo staklo se može laminirati, spajati u dupla stakla, očvršćivati, itd. Slika Satinirano staklo [36] Pjeskareno staklo Pjeskareno staklo se dobija postupkom obrade stakla nanošenjem kvarcnog pijeska pod visokim pritiskom. Primjenom ovog postupka staklo postaje poluprozirno do neprozirno i dobija bijelu boju. Pjeskarenjem se može obraditi čitava površina ili dio stakla, a ovim načinom obrade možemo postići razne geometrijeke oblike, uzorke, figure, dizajn, itd. 39

214 Staklo Pjeskareno staklo [25] Vitraž (vitraj) staklo Vitraž staklo je jednostruko staklo nastalo bočnim spajanjem različitih, obojenih ili ornamentnih, stakala koje služi u dekorativne svrhe. Postoje dvije tehnike izrade vitraž stakla: a) original vitraž tehnika je izvorna tehnika. Koriste se reljefna stakla u raznim bojama koja se stavljaju u gotove olovne H profile, b) Tiffany tehnika je jednostavnija i jeftinija tehnika. Koriste se glatka i tanja stakla u raznim bojama i nijansama. Ivice se oblažu bakrenom trakom koja je ljepljiva sa obje strane, te se komadi slažu u cjelinu. Slika Vitraž staklo [59] 40

215 Ogledalo Ogledalo je ravno i prozirno staklo sa reflektirajućim slojem (npr. srebrenim nitratom) sa zadnje strane zaštićenim sa dodatnim otpornim slojem boje. Proizvodi se u nekoliko boja, iako se najčešće koriste bezbojni. Moguće ga je obraďivati svim načinima obrade kao i bilo koje drugo staklo, osim kaljenja ili nekom drugom tehnikom koja zahtjeva termičku obradu. Slika Ogledalo [42] Specijalna stakla Samočistivo staklo Samočistivo staklo je specijalno staklo sa površinom koja sama sebe održava čistom. To je ustvari float staklo na koje se nanosi hidrofobni, hidrofilni ili fotokatalitični nanos. U zavisnosti od vrste nanosa razlikujemo slijedeće vrste samočistivog stakla: Hidrofobna stakla odbijaju vodu. Stvaraju se kuglaste kapljice, koje se mogu otkotrljati i pri tome sa sobom pokupiti i čestice prašine. Hidrofobna stakla se mogu proizvoditi nanošenjem tankog organskog sloja (npr. fluorirani silani) ili proizvodnjom definirane mikro-hrapavosti; Hidrofilna stakla privlače vodu. Kod ovog stakla se dogaďa suprotna radnja nego kod hidrofobnih, voda se širi u ravnomjerni film, koji otiče s površine i ne ostavlja nikakve ostatke uslijed sušenja; 41

216 Fotokatalitična stakla Za postizanje samočistivosti staklo koristi sunčevu svjetlost (UV zrake) i vodu (kišu). UV zrake aktiviraju nanos koji razgraďuje organske materije koje na staklo donosi prašina, kiša, smog i sl. Uz to je efekt fotokatalize povezan s hidrofilnim svojstvima, tako da se stvara vodeni film, koji usljed sile teže otiče bez da nastaju rubovi usljed sušenja. Sloj djeluje kao katalizator za reakciju razgradnje i pri tome se ne troši. Kod održavanja ovog stakla treba izbjegavati oštre predmete i prljave krpe kako ne bi oštetili film. Primjenjuju se kod staklenih fasada, prozora, nadstrešnica, krovova. Slika Razlika između običnog i samočistivog stakla [43] Pametno staklo Pametno staklo je posebna vrsta stakla koja pod uticajem električnog polja omogućuje kontrolu prozirnosti stakla. Sastoji se od dvije glavne komponente: a) staklo čiji parametri ovise o dimenzijama (dužina, širina i debljina), b) PDLC Film (Polymer Dispersed Liquid Crystal) se sastoji od tekućih kristala koji su raspršeni u čvrstoj polimernoj matrici. Nastali materijal je vrsta polimera s tekućim kristalnim kapljicama od nekoliko mikrona koje su odgovorne za jedinstvena svojstva ovog materijala. Uticajem električnog polja na polimernu matricu u kojoj se nalaze raspršeni tekući kristali, mijenjamo orijentaciju molekula tekućeg kristala. Molekule tekućeg kristala su odgovorne za provoďenje svjetlosti pa je tako njihova orijentacija bitna za količinu prenesenog svjetla tj. 42

217 pod utjecajem električnog polja molekule u kapljicama tekućeg kristala se orijentiraju u istom smjeru i tako propuštaju svjetlost s jedne na drugu stranu. Ako u jednom trenu isključimo djelovanje električnog polja, molekule u tekućem kristalu se izmješaju i više nisu orjentirane u istom smjeru. Takva izmješanost molekula ne propušta svjetlost pa je nemoguće vidjeti kroz PDLC film. Regulacijom električnog polja možemo tačno ugoditi količinu svjetla koja prolazi kroz PDLC film. Na ovakve prozore mogu se ugraditi i senzori, što bi omogućilo da podešavanje nivoa toplote i svjetlosti koji želimo, i sistem će automatski odraditi ono što smo mu zadali. Prednosti ovog stakla su: Slika Pametno staklo [65] lahko upravljanje, komfor i udobnost upravljanje na dugme, pomoću nekog drugog pametnog ureďaja (smartphone) ili automatski, zavjese i roletne više nisu potrebne manje prašine, manje stvari za održavanje, ušteda energije manji utrošak energije koja se koristi za hlaďenje ili grijanje prostorija. Pored toga, sunčevo zračenje koje ovakvi prozori odbijaju moglo bi da se poveže sa solarnim ćelijama, sakuplja u baterijama i koristi za funkcionisanje objekta. Preko dana, zatamnjeni prozori odbijaju svjetlost, preusmjeravaju je na solarne panele i pune baterije. Navečer, tu sakupljenu energiju možemo koristiti za osvetljenje objekta. Proizvod je idealan za poslovne prostore, bolnice, hotele, javne prostore, kao i za primjenu u stanovima i kućama. Najčešće se primjenjuje u kupaonicama i WC-ovima, vanjskim 43

218 prozorima, krovnim prozorima, balkonima, kancelarijskim prostorima kao pregrade, za projekcijske površine, te vratima i pregradnim zidovima. 6. PRIMJENA STAKLA U GRAĐEVINARSTVU Iz godine u godinu staklo uzima sve veći značaj u graďevinarstvu kao materijal budućnosti koji može da zamijeni dosadašnje materijale. UnapreĎenjem osnovnih osobina stakla kao što su mehanička čvrstoća, trajnost, sigurnost i smanjenjem ograničenja u dimenzijama, danas je staklo pretvorilo u neizostavan materijal za graďenje, kako nekonstruktivnih tako i raznih konstruktivnih elemenata konstrukcije, što je nazad 20 godina bilo skoro nezamislivo. Do tada mu je glavna primjena bila za ostakljivanje otvora ili staklenih fasada. Najveći uticaj na masovnije i raznolikije primjenjivanje stakla je imao izum procesa višeslojnog laminiranja stakla, čime su uklonjena dva glavna nedostatka stakla: krtost i neootpornost na udarce. Postoji niz prednosti stakla, kao konstruktivnog materijala, u odnosu na materijale koji se koriste u iste svrhe. Neke od tih prednosti su: male dimenzije konstruktivnih elemenata, dobre sposobnosti stakla u prijemu i prenošenju sila pritiska, trajnost konstrukcije, fleksibilnost u projektovanju arhitektonskih prostora, atraktivan izgled, visok stepen industrijalne proizvodnje, itd. Neki od najvažnijih aspekata koje je neophodno uzeti u obzir pri projektovanju konstrukcija od stakla su: poštivanje zakonske regulative, standarda i preporuka, konstruktivni aspekt (statička stabilnost, mogućnost prijema i prenosa opterećenja, sigurnost prilikom korištenja), tehnološki aspekt, fizički aspekt (otpornost na temperaturne promjene, otpornost u požaru), estetski aspekt, sociološki i politički aspekt (transparencija, otvorenost, demokratičnost), funkcionalni aspekt, ekonomičnost, kontrola, regulacija okruženja. 44

219 Danas se staklo koristi za izradu slijedećih elemenata i konstrukcija: staklenih fasada, meďuspratnih konstrukcija, podova, stepeništa, krovova, ograda, nosivih i pregradnih zidova, obloga za zidove, greda, stubova, vrata, ostakljivanje prozora, nadstrešnica, itd Staklene fasade Primjena staklenih fasada, posebno kod poslovnih objekata, je u posljednjih 5 godina ekspolzivno porasla. Kao najizloženiji dio objekta, fasada pored konstuktivnih i funkcionalnih, mora zadovoljiti i estetske zahtjeve, kako eksterijera tako i enterijera. Staklo je zahvaljujući prvenstveno svojoj prozirnosti, odnosno svojstvu propuštanja velike količine svjetlosti, jedan od najpogodnijih materijala za zadovoljenje ovih zahtjeva. UgraĎivanjem staklenih fasada na objektima možemo postići impresivan izgled objekta, i pri tome dobiti jako dobro osvijetljen, prozračan unurašnji prostor sa osjećajem prostranosti i lahkoće prostora. Svaka staklena fasada se sastoji od: a) nosača razni profili od aluminijuma, čelika, nehrďajućeg čelika ili inoxa, koji čine nosivu konstrukciju fasade i koji se dimenzioniraju statičkim proračunom, b) staklenih ploča (panela) koje čine ispunu fasade. Staklene ploče mogu biti izraďene od: običnog float stakla, kaljenog, laminiranog, reflektivnog, antireflektivnog, sigurnosnog, izolacijskog, samočistivog, dekorativnog stakla, itd. Prilikom izbora fasade, odnosno nosača i stakla, u cilju što bolje i pravilnije instalacije istih, potrebno je uzeti u obzir slijedeće faktore: namjena objekta, geografski položaj, prosječna brzina vjetrova na tom području, statički proračun nosivosti cijele konstrukcije, dilatacija objekta u radnim uslovima, godišnje slijeganje objekta, i sl. Uslijed nepoštovanja pravila proračuna fasade ili zanemarenja pomenutih faktora, može doći do pucanja, odnosno razdvajanja stakla od konstrukcije. Najdominantnije osobine prilikom izbora fasade su slijedeće: vrhunska zaštita od atmosferskih uticaja, odlična toplotna izolacija uz ugradnju profila sa termičkim prekidom u unutrašnje strukture kako bi se izbjegao gubitak toplote i stvaranje kondenzacije, 45

220 maksimalna zvučna izolacija, od posebne važnosti u gradskim sredinama, prometnim mjestima i blizu velikih uzročnika buke, potpuna vodootpornost u svim vremenskim neprilikama, vatrootpornost, potpuno zaptivanje, raznovrsnost tipova stakala u upotrebi, upotreba dekorativnog stakla za bolju estetiku, što veća ušteda pri potrošnji energije za grijanje i hlaďenje objekta. Razlikujemo slijedeće vrste staklenih fasada: a) Kontinualne klasične fasade Sistem kontiniranih (klasičnih) staklenih fasada formira se tako da staklene panele vidno razdvajaju horizontalni i vertikalni nosači najčešće aluminijumski profili, koji su u punoj veličini vidljivi na fasadi, pri čemu formiraju mrežu odnosno raster sa staklenim panelima. Otvarajući otvori (prozori) otvaraju se oko vertikalne i/ili oko donje horizontalne ose. Prednosti ovih fasada su: dobro zaptivanje, rasteri velikih razmera, klasično otvaranje, širok spektar primjena,od jednostavnih ravnih konstrukcija do složenih konstrukcija pod nagibom i atrijum konstrukcija (veliki holovi, dvorane), jednostavno održavanje, pristupačne cijene. 46

221 b) Polustrukturalne fasade Slika 6.1. Kontinualna staklena fasada [73] Kod sistema polustrukturalne fasade stakleni paneli dominiraju izgledom fasade, tako da su noseći aluminijumski profili skriveni ali se oko staklenih površina javlja aluminijumski držač u vidu rama minimalne vidljivosti na fasadi (~2,5 cm), vide se samo obodi od kojih je polustrukturalna fasada sastavljena. U zavisnosti od fasadnog sistema, postoji mogućnost integrisanja otvarajućih polja sa različitim tipovima otvaranja. Arhitekti mogu postići vrhunske estetske efekte kombinirajući različite tonove stakla, odnosno obodnih profila. Koriste se profili sa termičkim prekidom kako bi se obezbijedila maksimalna termo izolacija. Otvarajuća polja su identična fiksnim poljima i obezbjeďuju uniforman vanjski izgled fasade. 47

222 c) Strukturalne fasade Slika 6.2. Polustrukturalna staklena fasada [15] Strukturalna fasada je, za razliku od polustrukturalne i klasične fasade, sistem fasade bez vidljivih, najčešće aluminijskih, nosivih profila. Kod sistema strukturalne fasade, stakleni paneli dominiraju izgledom fasade, dok su aluminijumski profili koji nose konstrukciju skriveni iza staklenih površina. Izvode se tehnikom ljepljenja stakla na aluminijske profile koje u ovom slučaju preuzima glavnu konstruktivnu funkciju. Time se dobija fasada bez vidljivih aluminijskih profila, a uske fuge se najčešće zaptivaju silikonom. Kod strukturalnih fasada otvaranje prozora se vrši isključivo oko gornje horizontalne osovine prema vani (od objekta). Izgled na fasadi je potpuno isti kod otvarajućih, fiksnih i parapetnih dijelova fasade. Spoljašnje poklopne i ukrasne maske moguće je oblikovati, bojiti i naglašavati po željama. Tako izvedene staklene fasade odlikuju se modernim i atraktivnim izgledom. Strukturalna fasada obezbeďuje: maksimalnu zaštitu od atmosferskih uticaja, odličnu toplotnu zaštitu (ugodan boravak i ljeti i zimi), profili koji čine konstrukciju su s termoprekidom pa se izbjegavaju veliki gubici toplote i pojava kondezacije, maksimalna zvučna zaštita od gradske buke, apsolutnu vodonepropustljivost u ekstremnim vremenskim uslovima, mogućnost upotrebe različitih vrsta i debljina stakala, velika ušteda jer se neuporedivo manje energije troši na grijanje i hlaďenje objekta, 48

223 odlično zaptivanje i vatrootpornost. Slika 6.3. Strukturalna staklena fasada [52] d) Bezokvirne tačkasto pričvršćene fasade (Spider fasade) Bezokvirne tačkasto pričvršćene fasade, poznatije kao Spider fasade se mogu smatrati kao neka posebna vrsta strukturalnih fasada i predstavljaju najviše korištene fasade, prvenstveno iz estetskih razloga. Ovaj sistem se sastoji od staklenih ploča, odnosno panela koji su pričvršćeni za nosivu podkonstrukciju pomoću specijalnih nosača, znači staklo se podupire bez upotrebe okvirnih elemenata što objektu daje izgled staklenog plašta, tj. bez vidljivih prekida. Nosači se izraďuju od čelika, nehrďajućeg čelika ili inoxa, imaju jednu ili više ruka i osnovni zadatak im je prenošenje opterećenja sa staklenih panela na podkonstrukciju. Na kraju svake ruke se pomoću specijalnih šarafa pričvršćuje po jedan stakleni panel, obično u blizini uglova panela. Prostor izmeďu staklenih panela se zaptiva posebnim zaptivačima zbog ravnomjernog prenosa opterećenja, toplote i da bi se konstrukcija zaštitila od vremenskih uticaja. Stakleni paneli se izraďuju od laminiranog, kaljenog, izolacionog, reflektivnog, sigurnosnog stakla, itd. Podkonstrukcije kod ovih fasada mogu biti: čelični / nehrďajući čelični nosači, prednapregnuti čelični / nehrďajući čelični / inox kablovi, čelični / nehrďajući čelični / inox zatezni i pritiskajući štapovi, staklena rebra i grede, itd. 49

224 Slika 6.4. Spider staklena fasada [26] 6.2. Stakleni stubovi Interesovanje za upotrebom stakla kao materijala za izradu nosivih stubova je sve veća, prvenstveno zbog estetskih razloga. Iako se staklo najboloje ponaša u pritisku, jako je malo inženjera i arhitekata koji dizajniraju i dimenzioniraju nosive staklene stubove, najviše zbog straha da ne doďe do krtog loma. Principi dimenzioniranja ovih stubova su slični kao i kod neojačanih pregrada i zidova. Primjenjeno opterećenje mora biti vrlo pažljivo preneseno na stub kako bi se izbjegla mogućnost pojave lokalnih koncentrisanih naprezanja koja bi mogla dovesti do loma. Da bi se izbjegle koncentracije napona na ivicama stuba, neophodno je ivice staklenih panela učvrstiti žlijebovima. Za osiguranje konstruktivnosti svih slojeva stakla koriste se čelične papuče koje pridržavaju staklo i injektirana žbuka za zaptivanje prostora izmeďu staklenih ivica i čeličnih papuča. Od velike je važnosti minimizirati izloženost stuba iznenadnom udaru ili abraziji. Stakleni stubovi najčešće propadaju zbog nedostatka stabilnosti, što uključuje izvijanje i poprečno torzijsko savijanje. Osnovni faktori koji utiču na nosivost stuba su vrsta stakla, debljina stakla, inicijalne geometrijske deformacije i naprezanja koja dovode do sloma. Za izradu stubova se koriste isključivo laminirana, kaljena ili posebnim postupcima ojačana stakla. Jedan od sistema nosivih staklenih stubova razvijen od strane firme Hi-Tec-Glas Grünenplan GmbH. Ovaj sistem se sastoji od unutašnje cijevi, koja predstavlja jezgro stuba, koja je 50

225 specijalnim postupkom lijepljenja trajno povezana sa vanjskom (zaštitnom) staklenom cijevi. Staklene cijevi se izraďuju od su laminiranog, hemijski i toplotno otpornog borosilikatnog stakla. Zahvaljujući kombinaciji staklenih cijevi, u kojima je unutarnja cijev nosiva a vanjska zaštitna, nastaje stabilno povezana cjelina koja i kod masivnih oštećenja zadržava svoju nosivost. Ostali dijelovi ovih stubova su: prednapregnuti čelični kabl koji se nalazi unutar jezgra i čelični profili na krajevima preko kojih se uvodi sila i vrši pričvršćivanje za objekat. Ovakav stub sa vanjskim prečnikom od 200 mm i debljinom stakla od 9 mm može preuzeti teret od oko 33 tona. Slika 6.5. Stakleni nosivi stubovi [30] 6.3. Staklene grede Staklene grede se koriste kod raznih nosivih konstrukcija od stakla i vrše bočno podupiranje te konstrukcije. Izvode se od laminiranog ili kaljenog stakla, a od vrste stakla ovise i maksimalne dužine, odnosno rasponi staklenih greda. Za kaljeno staklo maksimalni raspon je oko 4 m, a za laminirano oko 5 m. Pošto staklo ima veliku čvrstoću na pritisak, dimenzioniranje ovih greda se vrši da izdrže minimalna vlačna naprezanja. Većina greda se dimenzionira sa znatnim rezervama ili sa čeličnim kablovima koji preuzimaju sile zatezanja, a staklo sile pritiska. Svaka imperfekcija u staklu znatno smanjuje njegovu čvrstoću na pritisak, 51

226 a posebno na zatezanje. Za pravilno funcionisanje staklenih greda od velike je važnosti pravilno učvšćivanje i povezivanje grede sa ostalim konstruktivnim elementima, što se vrši pomoću raznih čeličnih, aluminijskih, inox profila i/ili silikona i drugih ljepila. Slika 6.6. Nosiva konstrukcija od staklenih greda [99] 6.4. Staklene podne konstrukcije Stakleni podovi su vrlo efektno i atraktivno rešenje u modernim enterijerima ali i eksterijerima. Najčešće koriste za pokrivanje dijela poda, a rjeďe cijele podne površine. IzraĎuje se od: Staklene opeke - Za ploče koje se trebaju izgraditi obvezno je predvidjeti duž čitavog opsega jednostavan podupirač oslonac, a ne utor. Minimalna dimenzija prolaza (fuga) izmeďu podnih staklenih opeka kod vodoravnih konstrukcija (podnih podloga) je 3 cm. Staklenih ploča koje su izraďene od laminiranog ili kaljenog stakla većih debljina, posebno ojačanih da bi mogli izdržati opterćenje, otpornost na udarce i razna 52

227 mehanička opterećenja. Staklene ploče mogu biti raznih oblika (kvadratnog, pravougaonog, kružnog, trougaonog, itd.) i veličina. Da se stakleni pod ne bi deformisao i vitoperio pod težinom i pritiskom potrebno je adekvatno ga poduprijeti, što se radi pomoću sistema nosača i ramova koji se izraďuju od betona, čelika, nehrďajućeg čelika, aluminijuma, drveta i čak i od laminiranog stakla. Spajanje stakla sa nosačima se vrši pomoću silikona ili specijalnih ljepila. Vrsta i debljina staklenog poda se odreďuje u zavisnosti od njegove namjene i količine prometa, tako da se dimenzionianje poda vrši na opterećenje pješaka. Jedna od rijetkih negativnih osobina staklenog poda je da površina postaje izuzetno klizava kada je vlažna, meďutim ukoliko se odabere pjeskareno, matirano staklo koje daje translucentni efekat, ova osobina se može lahko izbjeći jer ovakvi podovi zbog načina obrade završne površine nisu klizavi. Slika 6.7. Pod od staklenih ploča [41] Možemo ih naći u različitim oblicima, bojama i nivoima transparentnosti ili translucentnosti. Kada se koristi potpuno providan, transparentni stakleni pod efekat je vizuelno veći prostor sa mnogo više svjetlosti. Na ovaj način, ne samo da je omogućeno da prirodna svjetlost dopire do prostora do kojih inače možda ne bi doprla, već i vizuelno otvaranje jednog prostora prema drugom. S druge strane, korištenjem translucentnog stakla se takoďe postiže osvjetljavanje zatvorenih prostora ali bez potpunog otvaranja ili otkrivanja pojedinih prostora. Stakleni pod ne mora predstavljati vizuelnu vezu izmeďu dvije prostorije, on može biti i pokrivač za nišu koja je izraďena u podu i u koju je smješten različit materijal kamenčići, pijesak, školjke, suha trava i cvijeće i slična dekoracija, stvarajući na ovaj način svojevrsni 53

228 izlog u podu. Kod ovakve upotrebe staklenog poda treba posebno voditi računa o tome da je pod dobro zaptiven i zaštićen od vlage i toplote. Ukoliko se u stakleni pod ugradi rasvjeta, koja može biti različitih boja i nijansi, podna površina će postati još upadljivija i efektnija. Ova mogućnost prilikom oblikovanja enterijera staklenim podovima je najpopularnija u javnim prostorima kao što su klubovi, kafei, diskoteke, restorani, hoteli, ali to ne ograničava upotrebu u drugim tipovima prostora. Ugradnjom osvjetljenja u stakleni pod, posebno ako se radi o podu koji pruža pogled izmeďu dva sprata, može se postići efekat privatnosti. Naime, ukoliko je osvjetljenje upaljeno, kroz stakleni pod će se nejasnije vidjeti šta se dešava u prostoriji na susjednom spratu. Česta upotreba staklenih podova je kod turističkih atrakcija, kako bi se pružio bolji i efektniji pogled na urbani ili prirodni pejzaž Stakleni zidovi Upotrebom staklenih zidova u objektima dobijamo otvorenije, osvjetljenije, vizuelno veće i prostranije prostore, kao i povezanost sa okolinom. Osnovna podjela zidova je na: 1. Nosive zidove Kao i sve ostale nosive konstrukcije, i stakleni nosivi zidovi se dimenzioniraju statičkim proračunom. Nosivi stakleni zidovi mogu biti i unutrašnji i vanjski. Kao i kod staklenih fasada, sastoje se od nosača i satklenih panela. Najčešće korišteni nosači su aluminijski ili čelični okvirovi i horizontalni nosača koji se nalaze sa gornje i donje strane staklenog panela, odnosno pričvršćeni su za plafon i pod. Stakleni paneli se izraďuju od laminiranog, kaljenog, izolacionog, sigurnosnog, antireflektivnog, reflektinog stakla, itd. 2. Nenosive (pregradne) zidove Pregradni stakleni zidovi su znatno više u upotrebi od nosivih zidova. IzraĎuju se od: a) Staklene opeke Različite dimenzije, načini ugradnje, vrste stakla i boje staklene opeke omogućuju nam da oblikujemo atraktivne zidove koji će propuštati svjetlost i ukrasiti prostor. Izvode se kao ravni, poligonalni ili radijalni. Staklena opeka se može ugraditi na više načina: 54

229 klasično zidanje staklenom opekom pomoću cementnog maltera, armature i distancera, suha ugradnja sa drvenim ili aluminijskom okvirom, silikonom, nosivim armaturnim profilima i distancerima, Blok lok sistem profiliranih staklenih letvica koje se polažu izmeďu staklenih opeka pomoću specijalnog ljepila. Nakon izvedbe zid treba fugirati masom za fugiranje, Lux prof sistem sastoji se slaganja u PVC okvir, a fuge se izvode PVC šinama (vodoravno) i okomitim razdjelnicama, koje se spajaju sistemom klik i vrlo su dekorativne. Iznutra se zapuni tekućim cementom, gotovi paneli sa alumijskim okvirom, drvenim okvirom ili bez okvira, itd. Staklena opeka se često koristi za izradu djelimične pregrade, kao pregradni zid u tuškabinama, izradu šankova, i sl. Slika 6.8. Pregradni zid od staklene opeke [58] b) Staklene ploče (paneli) Zidovi od staklenih panela kombinuju funkcionalnost i estetiku stakla, dajući prostoru prozračnost i dinamičnost. IzraĎuju se kao jednostruko ili dvostruko ostakljeni (izolacioni), koji mogu biti od laminiranog, kaljenog, antireflektivnog, reflektivnog, dekorativnog, sigurnosnog, samočistivog, pametnog stakla, itd., tako da se pomoću njih mogu postići svi izolacioni i zaštitni efekti. Veličina i debljina panela se odreďuje na osnovu visine pregrade i težine elemenata. Osnovna podjela ovih zidova je na: 55

230 1. Fiksne zidove Fiksni zidovi se sastoje od staklenih panela koji su učvršćeni, odnosno ugraďeni u aluminijske ili čelične profile, ojačane čelični nosačima, koji se nalaze sa svih strana pregrade, odnosno prostora koji se treba pregraditi. Primarnu nosivu funkciju imaju profili (nosači) koji se nalaze sa gornje i donje strane zida (na podu i plafonu), dok oni s bočne strane više služe kao ukrućenje. Spoj izmeďu staklenih panela i profila na podu i plafonu obraďujemo zaptivačem. Vertikalni spojevi izmeďu panela mogu se ostvariti na tri načina: a) pomoću aluminijskih profila koji se koriste i na uglovima i spojevima tri ili više panela u jednoj tačci, b) kao hermetički zatvoreni spoj ostvaren pomoću silikona, c) otvoren spoj ostavljen razmak od 3 5 mm izmeďu panela. Ukoliko se zidovi primjenjuju kao vanjski pregradni zidovi, odnosno ukoliko će biti izloženi atmosferskim uticajima, donji nosivi profil obavezno mora biti opremljen kanalom za odvod vode i kondenzata. 2. Pokretne zidove Slika 6.9. Fiksni pregradni zid od staklenih panela [31] Glavni i najviše korišteni su zidovi od kliznih staklenih panela. Klizni pokretni stakleni zidni sistemi su dostupni u raznim konfiguracijama kako bi ispunili raznovrsne zahtjeve. Osnovna prednost ovih zidova je što se mogu lahko skloniti na srazmjerno malom prostoru. Sastoje se od staklenih panela (sa ramom ili bez rama), aluminijumskog rama na vrhu i na dnu ili samo na vrhu, koji su opremljeni nosačima i kliznim mehanizmom za kretanje panela, pri čemu se u donjem profilu može i ne mora nalaziti klizni mehanizam, ali se nalaze jedan ili dva zaptivna klina. Zadatak rama je da ravnomjerno rasporeďuje i prenosi opterećenje i usmjerava panele. 56

231 Kretanje panela može se vršiti ručno ili automatski. Stakleni paneli mogu imati jednu ili dvije tačke vješanja od čega zavisi način pomjeranja, odnosno parkiranja (u glavnoj osi ili van glavne ose). Pored toga od broja tačaka vješanja zavisi i nosivost. Standardna širina panela se kreće od mm, a maksimalna visina je oko 4000 mm. Veliki broj konfiguracija klizne šine nudi raznolike linije zida: pravu liniju, ugaonu, iskrivljenu, kružnu, izlomljenu, itd. Klizni paneli se mogu podesiti da imaju funkciju vrata koja se otvaraju prema van ili unutra, a mogu biti i dvosmjerna automatska vrata. Slika Klizni stakleni pregradni zid [97] Zahvaljujući svojoj raznolikosti, efektivnosti, i nizu drugih pozitivnih osobina primjena ovih zidova je skoro neograničena, tako da se primjenjuju za konferencijske centre, hotele, škole, restorane, kancelarije, bolnice, sajamske hale, pozorišta, većinu javnih zgrada, privatne kuće, itd Stakleni krovovi Stakleni krovovi predstavljaju elegantno rješenje zaštite željenih površina od vanjskih uticaja, a da pri tome omogućuje prirodno osvjetljenje unurašnjosti. Primjenjuju se u privatnim objektima, hotelima, restoranima, šoping centrima, muzejima, poslovnim objektima, zatvorenim bazenima, terasama, itd. Neki od osnovnih zahtjeva koje krov treba da zadovolji su: vizuelni nesmetani prolazak dnevne svjetlosti, nesmetan pogled unutra napolje i obratno, spriječavanje pojave bljeska, visoko estetsko oblikovanje i konstruisanje, 57

232 termički smanjeni gubici toplote, minimalno pregrijavanje, konstruktivni trajnost stakla, čvrstoća stakla, prijem opterećenja vjetra, snijega i opreme za čišćenje, otpornost na temperaturne promjene, otpornost na udare vatrenog oružja, otpornost u požaru, akustični zahtjevi, dobro zaptivanje, pravilno odvoďenje vode i kondenza, itd. Ono što je najbitnije je ustvari da nam stakleni krov daje svjetlost i energiju, zimi propušta toplotne sunčeve zrake i grije prostorije, a ljeti spriječava prolaz štetnih UVA i UVB zraka, a propušta potrebnu svjetlost. Osnovna karakteristika ovih krovova je da se izvode kao i staklene fasade. Dakle, staklo, odnosno stakleni paneli su ugraďeni na aluminijske ili čelične profile, a u svemu prema statičkom izračunu i zahtjevu projektanta. MeĎutim, više se koriste aluminijski profili, zbog svoje nosivosti i modernog dizajna. Stakleni paneli se najčešće izraďuju od laminiranog, kaljenog, izolacionog, reflektivnog, antireflektivnog, vatrootpornog, sigurnosnog i samočistivog stakla (samočistivo je efektivno kod nagiba > 10 ). U područjima gdje se očekuju velike snježne padavine mogu se primjenjivati specijalna stakla sa električnim grijačima. Mogu biti prohodni i neprohodni krovovi. Ukoliko se radi o prohodnim krovovima prilikom statičkog proračuna i dimenzioniranja treba uzeti u obzir i opterećenje od ljudi. U zavisnosti od oblika krovovi mogu biti ravni, jednovodni, dvovodni, viševodni, trougaoni, trapezasti, piramidalni, heksagonalni, kupolasti, lučni i sl. Ravni krovovi se mogu raditi i od staklene opeke. Slika Stakleni krov [98] Posebno intersantni su pokretni krovovi čime dobijamo potpuni doživljaj otvorenog prostora. Pokretanje krovova, odnosno staklenih panela može biti ručno, puluautomatsko ili automatsko (senzori za kišu i vjetar), a otvorljivost, odnosno pomjeranje može biti djelimično ili potpuno. Pokretni krovovi najčešće se primjenjuju kod kafića, restorana, hotela, bašta, terasa, itd. Stakleni crijep proizveden od strane SolTech Systems je revolucionarna metoda integriranja solarne energije u bilo koje objekte. Stakleni crijep se proizvodi od visokotransparentnog stakla sa niskim sadržajem željeznog oksida. Zbog niskog sadržaja željeznog oksida stakleni 58

233 crijep je srebrno sive boje, na što utiče i boja podloge, kao i neba. Dimenzije crijepa su 334 x 420 mm, težina 3,8 kg, sa propustom svjetlosti oko 90 %. SolTech sistem funkcioniše tako što stakleni crijepovi omogućuju prolazak svjetlosti do specijalnog upijajućeg materijala koji se nalazi ispod crijepa i tako apsorbuje sunčeve zrake. Ispod apsorbujućeg materijala nalaze se specijalne cijevi koje formiraju stub gdje se vazduh zagrijava i cirkuliše kroz patentiranu tehnologiju, a tako sakupljena energija se zatim usmjerava u kuću i integriše sa već postojećim sistemom za grijanje, što je još jedna velika prednost. Osnovna prednost SolTech sistema je da on ne treba vedro i sunčano nebo da bi radio, što znači da stvara energiju i kada je tmurno. Zahvaljujući svom obliku (duplo ispupčenje) stakleni crijep se lahko kombinuje sa običnim crijepom ili nekom drugom oblogom, i koristi se kao obični krovni pokrivač. Slika Stakleni crijep [24] Staklena nadstrešnica je svojevrstan podtip krova. Sastoji se od jednog ili više staklenih panela i oslanjaju se na čelične ili aluminijske profile linijski ili u kombinaciji sa zategama. Jedna stranica uvijek je fiksirana u zid. IzraĎuju se najčešće od laminiranog, kaljenog, dekorativnog, antireflektivnog, samočistećeg stakla, itd. Koristi se za natkrivanje automobila, terasa, ulaza u objekat, itd. 59

234 Slika Staklena nadstrešnica [14] 6.7. Staklena ograda Staklene ograde danas su gotovo neizostavni dio savremenog objekta. Njihova primjena počela je u eksterijeru, ali danas se vrlo često koristi i u interijeru. Mogu biti od staklene opeke iili staklenih ploča. Staklene ograde od staklenih ploča izraďuju se u kombinaciji sa inoxom ili nehrďajućim čelikom od kojeg se izraďuju stubići i rukohvat koji čine nosivu konstrukciju ograde. U posljednje vrijeme se zbog vizaulnog efekta otvorenosti prostora sve više izraďuju samostojeće staklene ograde koje se fiksiraju u podnu čeličnu konstrukciju ili tačkasto spajaju spider nosačima. Proizvodi se u gotovo svim bojama i sa raznim motivima. Slika Ograda od staklenih ploča [93] 60

235 Važno je napomenuti da staklene ograde moraju zadovoljavati odreďene sigurnosne kriterije zavisno o položaju i funkciji na objektu. Za osiguranje sigurnosti upotrebljavamo laminirana ili kaljena sigurnosna stakla, tako da ukoliko doďe do loma ne doďe do povreda i većih oštećenja Stakleno stepenište Zbog velikog estetskog utiska stakleno stepenište sve više zamjenjuje stepeništa od drugih materijala. Sastoji se od nosive podkonstrukcije koja može biti od drveta, čelika, inoxa, aluminija, i sl., i gazišta od stakla (tzv. hodna stakla). TakoĎer može imati i ogradu od stakla, aluminija, inoxa, čelika, itd. Kao hodna stakla označavaju se konstrukcije koje se mogu opteretiti prometom ljudi. Za izradu gazišta se koristi laminirano ili kaljeno sigurnosno staklo (min. tri sloja), ali se preporučuje kombinaciju od tri stakla koja u procesu laminiranja čine jedinstven graďevinski element, a gornje staklo treba radi sigurnosti i zaštite od ozljeda biti kaljeno. Pri definiranju ukupne debljine staklenog gazišta potrebno je izraditi statički proračun. Kod staklenih stepenica potrebno je dodatno izraditi i izračun progiba po sredini. Zanimljivost iz svijeta stakla jest i ta da se stakleno stepenište mogu izvesti u potpunosti od stakla bez drvene, čelične ili aluminijske potkonstrukcije. Naime, od stakla je moguće izvesti nosivi dio na koji se vežu gazišta i ograde. Sve zajedno predstavlja stakleno stepenište izvedeno 100% od stakla, materijala koji do sada nije bi upotrebljavan u nosive svrhe. Slika Stakleno stepenište [86] 61

236 6.9. Staklena vrata Još jedan od načina za poboljšanje osvjetljenja prostora i postizanje elegantnijeg izgleda je primjena staklenih vrata. Staklena vrata se izraďuju sa cijelim krilom od stakla ili u kombinaciji sa drvenim, pvc, aluminijskim ili nekim drugim okvirom. Razlikujemo mimokretna i klizna staklena vrata. Mimokretna vrata mogu biti sa dovratnikom ili bez dovratnika. Vrata sa dovratnikom se najčešće izvode sa drvenim dovratnikom ili alumnijskim dovratnikom, sa zaključavanjem ili bez zaključavanja. Klizna vrata funnkcionišu kao i stakleni klizni zidovi (opisano u poglavlju 6.5.), jer u suštini klizna vrata i klizni pregradni zidovi predstavljaju isti sistem, s tim da kliznim vratima smatramo sistem od jednog ili dva staklena panela, manjih površina. Kao staklo za izradu staklenih vrata se najčešće koristi laminirano ili kaljeno staklo raznih vrsta (sigurnosno, pjeskareno, dekorativno, vatrostalno, itd.). Slika Staklena vrata [17] Vrata koja se koriste prvenstveno u javnim ustanovama, bankama, tržnim centrima, hotelima, i sl. su automatska klizna, zaokretna i rotacijska vrata. Prednosti automatskih vrata su: jednostavno korištenje, sigurnost, izgled, optimizacija potrošnje energije, itd. Lahko se prilagoďavaju i prelaze graďevinske barijere. Automatska vrata opremljena su brzinskim motorom na kojem je mikroprocesorska kontrolna ploča, kliznim vodilicama napravljenim od eloksiranog aluminija, pojačanim PVC točkićima, radarima za detekciju pokreta. Automatika je zatvorena u aluminijsko kućište, koje se skoro nevidljivo uklapa u nosivi sistem komponenti zgrade. Brzina otvaranja krila standardnih automatskih vrata podesiva je od cm/s i brzina zatvaranja od cm/s. IzraĎuju se s jednim ili više krila. Ova vrata se mogu pokretati i ručno ili poluatomatski, ali su automatska više u upotrebi. 62

237 6.10. Prozori Prozori su jedni od najzahtjevnijih graďevinskih elemenata. Prozor pored svoje estetske uloge koju ima na fasadi ima i veoma zahtjevnu funkcionalnu ulogu kada se naďemo unutar životnog prostora. Mora udovoljiti zahtjevima kao što su: dugovječnost, sigurnost, jednostavno održavanje, fleksibilnost pri izboru boja i oblika, dobra toplotna i zvučna izolacija, a isto tako i zadovoljiti estetiku. Prozori mogu biti otvorivi, neotvorivi (fiksni) i slijepi. Otvorivi prozori se sastoje od okvira (rama) i krila, kod neotvorivih postoji samo okvir koji je zastakljen, a slijepi prozori su prozori koji su zazidani, ali se vide na fasadi ili u unutrašnjosti zgrade. Prozor se zastakljuje staklom (jednoslojnim ili višeslojnim). Za ostakljivanje prozora možemo koristiti skoro sve vrste stakla, ali najčešće koristimo izolaciona stakla, koja se izraďuju od niskoemisionog, reflektivnog, antireflektivnog, sigurnosnog, samočistivog ili nekog drugog stakla i kombinacije istih. Prema broju krila, prozori se dijele na jednokrilne, dvokrilne, trokrilne, itd. Krila mogu biti jednostruka, dupla i dvostruka (krilo na krilo). Savremeni prozori su najčešće sa jednostrukim krilima, ali su krila i okviri profilisani tako da omoguće odlično zaptivanje, kako zahvaljujući svom obliku, tako i zaptivkama. Krila mogu biti obrtna ili klizna. U odnosu na položaj u konstrukciji razlikujemo zidne i krovne prozore. Materijal za izradu okvira i krila može biti drvo, plastika (obično PVC) ili metal (obično aluminijum ili čelik), a da bi se zadovoljili savremeni zahtjevi graďevinske fizike i arhitektonskog oblikovanja, prave se i od kompozitnih profila (npr. kombinacije metala i drveta). Slika Neke vrste prozora [27] 63

238 LITERATURA 1. Ančić V., i grupa autora, 1000 Zašto 1000 Zato, Zagreb Klisura A., Staklo i druge amorfne strukture, Prirodno - matematički fakultet, Univerzitet u Sarajevu, Muravljov M., Građevinski materijali 2, Beograd

239

240

241 67

242 SEMINARSKI RAD PREDMET: SAVREMENE DRVENE KONSTRUKCIJE TEMA: INDUSTRIJSKA LJEPILA Profesorica: Doc.dr. Merima Šahinagid Isovid Mostar, Student: Božo Vuličevid 1

243 SADRŽAJ: 1. UVOD 2. LJEPILA (PREDNOSTI I NEDOSTACI) 3.VRSTE LJEPILA 3.1 Epoksidi 3.2 Poliuretani 3.3 Akrilna ljepila 3.4 Silikoni 4. LJEPILA U DRVNOJ INDUSTRIJI 5.POLIMERI 6. ZAKLJUČAK 7. LITERATURA 2

244 1.UVOD Najstariji dokazi o korištenju ljepila postoje prije otprilike godina, gdje je kameni vrh koplja lijepljen za drvenu dršku s katranom dobivenim od brezine kore. Korištenje mješavine lijepljenje kamenih drški koplja za drvo potječe od prije godina. Za vrijeme starog Babilona prije oko 6000 godina, korištena su ljepila od životinjskih kosti za lijepljenje keramike. Indijanci s istoka SAD-a su koristili smjesu smrekove smole i masti za izradu ljepila, što su posebno upotrebljavali kod izrade vodonepropusnih kanua. Prva prava proizvodnja ljepila je započela u 18 stoljedu u Nizozemskoj. Za izradu ljepila se koristi sve više raznih materijala, kao što su škrob i riblja koža, kazein (bjelančevina iz mlijeka) se koristio kao ljepilo za drvo godine su izrađena prva sintetička polimerna ljepila. U industrijskoj proizvodnji ljepila imaju sve važniju ulogu u proizvodnji mnogih različitih vrsta proizvoda. Ona nude brojne prednosti kojima konvencionalne tehnike spajanja ne mogu konkurirati. U usporedbi s tradicionalnim metodama spajanja, lijepljeni su spojevi superiorni kod dinamičkog naprezanja zahvaljujudi prije svega, svojim elastičnim svojstvima. Drugi ključni kriterij pri odabiru ljepila je njihovo svojstvo da ne razvijaju visoku temperaturu kemijskom reakcijom stvrdnjavanja. Ljepila su uglavnom materijali koji imaju elektroizolacijski učinak te tako sprječavaju i nastanak kontaktne korozije. Korišteni materijali i zahtjevi konačne konstrukcije odlučujudi su čimbenici pri odabiru ljepila koje de se koristiti. 3

245 2. LJEPILA (PREDNOSTI I NEDOSTACI) Djelovanje ljepila temelji se na njihovu prianjanju uz površinu predmeta i njihovoj unutrašnjoj čvrstodi. Ljepila se u obliku viskozne tekudine nanose u tankom sloju na jednu ili na obje površine koje se sljepljuju. Sušenjem ljepila stvara se nakon nekog vremena adhezijska veza i postiže maksimalna čvrstoda slijepljenog spoja, zbog hlapljenja medija u kojem se ljepilo primjenjuje (voda ili organsko otapalo) ili pak kemijskom reakcijom tvari sadržanih u ljepilu. Prednosti ljepila su: - za spoj potrebno malo prostora i nisu potrebne rupe ili visoke temperature - naprezanja se jednoliko raspoređuju na velikim površinama - spojevi su nepropusni, otporni na koroziju i ne mijenjaju svojstva materijala - elastičnost ljepila može nadoknaditi toplinsko istezanje, te ublažiti udarce i vibracije - jednostavna serijska proizvodnja Nedostaci ljepila su: - mala čvrstoda - neki korišteni materijali mogu biti otrovni - nisu postojani na višim temperaturama - javljaju se pojave starenja i puzanja - mogu biti osjetljivi na vlagu - vrijeme spoja može biti dugo, a potrebna priprema skupa 4

246 3.VRSTE LJEPILA Ljepila se mogu podijeliti na: fizikalna i kemijska veziva ljepila. Fizikalna ona predstavljaju u organskim otapalima (pretežno ugljikovodicima) rastopine prirodnih ili umjetnih makromolekularnih materijala (kaučuk, umjetne smole). Da bi se proces lijepljenja ostvario potrebna je velika površina isparavanja odnosno poroznost osnovnih materijala. Zato se ova ljepila ne upotrebljavaju za lijepljenje metala ved više za porozne nemetale (koža, guma, drvo, plastika). Dijele se u tri podskupine: kontaktna, rastalna i plastična. Slika 1. - Poliesterska smola, [3] 5

247 1. Kontaktna ljepila se sastoje od kaučuka i smole rastopljene u nekom organskom otapalu. Nanose se na obje površine koje se lijepe, zatim se pričeka da ishlapi otapalo a tada se površine koje se lijepe čvrsto pritisnu jedna na drugu. Spojeni dijelovi se uglavnom ne mogu opet razdvojiti bez oštedenja. 2. Rastalna (taljiva) ljepila se prije primjene moraju zagrijati (150 do 200 stupnjeva) da bi postala tekuda jer su pri sobnoj temperaturi u čvrstom stanju. Nakon lijepljenja dijelovi moraju ostati u stanju mirovanja do hlađenja na sobnu temperaturu, kada dostižu potrebnu nosivost. 3. Plastična ljepila su napravljeni na bazi PVC praha izmiješanog sa omekšivačem, punilom i adhezionim sredstvom. Za razliku od rastalnih i kontaktnih ne sadrže otapala. Primjenjuju se tako da se zagriju na oko 150 stupnjeva kada prelaze u tjestasto stanje te se nanose na jednu od površina koje se lijepe. Kemijska napravljeni su na bazi epoksida, fenola, akrila te poliestera kao umjetne smole. Neophodni sastojci ovih ljepila su takozvani katalizatori koji imaju zadatak izazvati kemijsku reakciju koja de dovesti do stvaranja makromolekularnih mreža polimera, a koje de nastati nakon miješanja bazne smole i katalizatora (zbog toga se i zovu dvokomponentna), a pod utjecajem temperature, vlage, pod djelovanjem UV zraka. Opdenito se pod utjecajem temperature (do 200 stupnjeva) postižu bolji rezultati nego kod hladnih postupaka. Ovisno o vrsti ljepila vezivanje ili otvrdnjavanje se vrši obično pomodu pritiska na mjestu spoja. Trebamo razlikovati jednokomponentna i dvokomponentna ljepila. Kod dvokomponentnih ljepila mora se prvoj komponenti dodati otvrđivač, koji dovodi do otvrdnjavanja i određuje vrijeme otvrdnjavanja. Jednokomponentno ljepilo otvrdnjava bez dodavanja otvrđivača. Ljepila se dosta koriste jer postižu puno vedu čvrstodu ljepljenog spoja. 6

248 Slika 2. Kemijsko ljepilo, [4] 3.1 Epoksidi su najrašireniji razred ljepila korištenih za strukturno lijepljenje. Nalaze se u automobilskoj i zrakoplovnoj industriji te građevinarstvu i građevnoj industriji. Njihova velika prednost jest da mogu lijepiti i metale i plastiku. Oni su iznimno izdržljivi, imaju malu tendenciju puzanja i minimalno se skupljaju pri stvrdnjavanju. Ovisno o vrsti mogu podnijeti kontinuirano izlaganje temperaturama između 100 i 200 stupnjeva. Dodatna prednost je njihova vrlo dobra kemijska otpornost, iako su opdenito kruti. Asortiman epoksidnih ljepila obuvada ona s otvorenim vremenom očvršdavanja od svega nekoliko minuta pa do onih kojima je otvoreno vrijeme i do 2 sata. Epoksidi su dostupni kao jednokomponentni ili dvokomponentni sustavi. U jednokomponentnim sustavima smola i komponente učvršdivača ved su tijekom proizvodnje izmiješane u pravilnom omjeru i počinju međusobno reagirati tek kada budu izloženi toplini. Dvokomponentni sustavi se sastoje od odvojenih komponenti smole i učvršdivača koje se miješaju neposredno prije primjene. Treba imati na umu da kemijska reakcija stvrdnjavanja kod dvokomponentnih sustava počinje odmah nakon miješanja komponenti i treba voditi računa o brzini izvođenja radova koristedi ovakvu vrstu ljepila. 7

249 Slika 3. Epoksidalna smola za garažne podove, [5] 3.2 Poliuretani poliuretanska ljepila su također dostupna kao jednokomponentni ili dvokomponentni sustavi. Dolaze u raznim viskozitetima, sa širokim rasponom vremena stvrdnjavanja i različitim specifikacijama s obzirom na kemijsku otpornost. Stupanj međusobnog povezivanja i time čvrstode završnog sloja određen je kombinacijom sirovina koje sadrži svaki od tih sustava ljepila. Stoga je možda i najvažnije njihovo svojstvo ispunjavanja doslovno svakog mehaničkog zahtijeva, u rasponu od vrlo krutih do iznimno elastičnih spojeva. Uz to ona su vrlo otporna na mnoge vrste otapala. Poliuretani se uvelike koriste za raznolika industrijska lijepljenja. 8

250 Slika 4. Poliuretansko ljepilo, [6] Slika 5. Poliuretanska pjena, [7] 3.3 Akrilna ljepila kod akrilnih ljepila nalazi se velika raznolikost u mogudnostima lijepljenja. Ona mogu spajati širok raspon raznih površina, uključujudi vedinu termoplastičnih materijala te pokazuju dobru uravnoteženost između visoke čvrstode i određene elastičnosti, što ih čini jednim od najčešdih odabira kada se radi o dinamičkim opteredenjima. Još jedno zanimljivo svojstvo je velika brzina stvrdnjavanja koja osigurava dodatne mogudnosti za snižavanje proizvodnih troškova. Međutim ona uobičajeno imaju jak miris pa se u slučaju korištenja vede količine ljepila preporučuje njihova primjena u dobro prozračenim prostorima. Akrilna ljepila mogu biti ili jednokomponentna ljepila s aktivatorom ili dvokomponentni sustavi. Jednokomponentna ljepila ne treba miješati. Ljepilo se nanosi na jednu površinu, aktivator na drugu, a proces stvrdnjavanja započinje tek kada se dvije površine spoje. Kod dvokomponentnih 9

251 sustava, aktivator i ljepilo se miješaju korištenjem statičke miješalice za miješanje i zatim se smijesa nanosi na jednu površinu. Slika 6. Akrilni kit za drvo, [8] 3.4 Silikoni Silikoni ostaju iznimno elastični čak i pri temperaturama od -90 C. Također mogu podnijeti kontinuirane radne temperature do 200 C te su iznimno otporni na ultraljubičasto zračenje. Situacije u kojima se mogu koristiti kao ljepila su one gdje postoji potreba za velikom elastičnošdu i sposobnošdu djelovanja pri visokim temperaturama. Uz to pokazuju dobru otpornost na agresivne kemijske tvari i izvrsnu otpornost na vlagu i vremenske uvjete. Silikonska ljepila dostupna su kao jednokomponentni i dvokomponentni sustavi. Uporaba jednokomponentnih silikona obuhvada primjenu kod proizvodnje vozila te elektrotehnike i posebnih primjena u zrakoplovnoj industriji. Dvokomponentni silikoni koriste se u električnoj industriji, industriji vozila. Osobito su korisni u područjima gdje su razine 10

252 atmosferske vlage preniske za dovršenje procesa stvrdnjavanja jednokomponentnih silikona ili gdje je poželjno ubrzanje procesa proizvodnje. Slika 7. Silikon, [9] 4.LJEPILA U DRVNOJ INDUSTRIJI Oni su važan čimbenik u racionalizaciji sirovine i proizvodnje gotovih proizvoda. Od davnina čovjek je upotrebljavao prirodna ljepila,odnosno ljepila na bazi škroba,krvi i ostalih prirodnih veziva koji nisu toksični niti emitiraju supstancije koje kontaminiraju radni ambijent niti proizvod. Međutim u doba industrijalizacije počela je proizvodnja sintetičkih ljepila, i drugih ljepila koji se zasnivaju na raznim kemijskim supstancijama. Ta ljepila su imali na početku samo zadatak da osiguraju kemijsku i mehaničku vezu. Međutim 70-tih i 80-tih godina propisi vezano 11

253 za kvalitetu i emisiju toksičnih supstancija postavili su niz ograničenja za kemijska i mehanička svojstva ljepila, te dopuštene koncentracije određenih sastojaka, zapaljivosti i eksplozivnosti za razne vrste ljepila. Ljepila su materijali koji u određenim uvjetima bilo zbog kemijske reakcije, bilo zbog utjecaja temperature u smislu zagrijavanja i hlađenja, imaju svojstvo otvrdnjavanja i međusobnog čvrstog povezivanja jednakih ili različitih materijala. Podjela ljepila u drvnoj industriji: - prirodna (proteinska) ljepila - sintetička ljepila Sintetička ljepila temelje se na uporabi različitih polimernih materijala, koji su osnovna vezivna komponenta u ljepilu. Ona se razlikuju prema sastavu,mehanizmu stvaranja,kohezijskih i adhezijskih veza i područja primjene, a u usporedbi s prirodnim ljepilima odlikuju se jačom adhezijom prema vedem broju različitih materijala, prikladnijom primjenom i bržim djelovanjem, te boljim uklapanjem u dizajn proizvoda. Glavne su vrste sintetskih ljepila prema načinu spajanja, reakcijska, taljiva, kontaktna, disperzijska. 12

254 Slika 8. Sintetičko ljepilo, [10] Taljiva ljepila uporaba taljivih ljepila u obradi drva stalno se povedava od početka primjene tih materijala (50-tih godina). Njihova češda primjena posljedica je uvođenja ploča iverica u konstrukcije finalnih proizvoda. Prednosti tih ljepila su: jednostavna primjena i brzi pomaci pri obradi, stvaranje tehnološki čvrstog i trajnog spoja nekoliko sekundi nakon nanošenja ljepila, ne zagađuju okolinu i ne gube supstancu pri otvrdnjavanju, dobra adhezija u odnosu prema drvu i sintetičkim materijalima, prihvatljiva cijena. 13

255 Slika 9. Taljiva ljepila za drvo, [11] Bududi da je osnova postupka taljenje i otvrdnjavanje hlađenjem, vedina ljepila su prikladni termoplasti čije temperature taljenja i otvrdnjavanja zadovoljavaju tehnološke potrebe a pri njihovoj se temperaturi taljenja ne razgrađuje ljepilo. Osnovno ljepilo obično sadrži smole koje poboljšavaju koheziju, adheziju, elastičnost. 5.POLIMERI - Prirodni i umjetni organski i anorganski polimeri- - prirodni anorganski polimeri su: azbest, glina, to su silikati i oksidi i sastavni su dio zemljine kore - prirodni organski polimeri su: celuloza, kaučuk, prirodne smole, škrob - umjetni anorganski polimer je silikon, a organski su: polietilen, polipropen, polistiren 14

256 Tri su deformacijska stanja polimera: staklasto, gumasto i kapljasto. Prednosti polimernih materijala: lako oblikovanje, prikladni za proizvodnju lakih građevinskih elemenata, dobra otpornost na kemijska dijelovanja, elektroizolacijska svojstva, vodonepropusnost, dobra prionljivost na druge materijale. Mane polimernih materijala: podložni uticaju temperature, zapaljivost, gorivost, elektrostatička svojstva i starenje. - Podjela polimera - Prema sastavu: homogeni i kompozitni Prema fizikalnom stanju pri uobičajenoj temperaturi: ( -30 do 100 C) elastomeri i duromeri Prema podrijetlu: prirodni (celuloza, kaučuk, smole, silikati), umjetni ili sintetički Prema primjeni: poliplasti (plastomeri, duromeri), elastomeri, umjetna vlakna, pomodni polimerni materijali (plastika, plastične mase) Elastomeri u uobičajenim temperaturama su u gumastom fizikalnom stanju i mogu imati deformacije do nekoliko stotina postotaka. Termičko varenje nije mogude. Temperatura omekšavanja je niža od 0 C, fizikalno umrežavanje kemijsko. Slika 10. Elastomeri, [12] Durimeri to su gusto umreženi plomeri, oni su netopljivi, netaljivi i ne mogu bubriti. Zagrijavanjem na visoke temperature oni se ne tale, ved se kemijski razgrađuju. To su starije vrste polimera, vede čvrstode, nazivaju se još umjetnim smolama. 15

257 Plastomeri su polimerni materijali s linearnim i granatim makromolekulama. Zagrijavanjem do temperature mekšanja i taljenja ne mijenjaju kemijsku strukturu, pa tijekom prerade dolazi do reverzibilne promjene stanja. Pri tim temperaturama mogu se oblikovati u željene oblike. Zagrijavanje i hlađenje mogu se ponavljati, a da im svojstva ostanu ista. Dijele se na amorfne i kristalaste. Vedi udio kristalaste faze kristalastim plastomerima povedava gustodu, tvrdodu, čvrstodu i postojanost prema otapalima, a vedi udio amorfne faze povedava im fleksibilnost i obradivost. -Ljepila na osnovi polimernih disperzija / emulzija- Ovo je važna grupa ljepila u obliku disperzija/emulzija prirodne i sintetičke gume (poliuretanska, butilna, silikonska) te polivinilacetata, akrilata i različitih umjetnih smola u organskim otapalima i vodi. Glavne podgrupe su kontaktna ljepila i disperzijska ljepila. Kontaktna ljepila otopine su prirodne ili sintetske gume najčešde u organskim otapalima a vrlo rijetko proizvode se recepturama bez otapala. Nanose se na dodirne površine obaju tijela predviđena za spajanje ljepljenjem, nakon čega se pusti da otapalo gotovo potpuno ispari. Kontaktna ljepila idealna su za ljepljenje velikih i teže namjestivih površina koje se lijepe. Koriste se u automobilskoj industriji, građevinarstvu. Disperzijska ljepila su disperzije u kojoj su jedna ili više tvari najčešde polimer, akrilati, butadienska guma, lateks. Nakon nanošenja na površine koje se lijepe i njihovog spajanja, najčešde pod pritiskom, isparivanjem otapala formira se film čvrstog veziva na spojnim površinama. Koriste se u drvnoj industriji za lijepljenje podnih obloga, građevinarstvu, proizvodnji namještaja. 16

258 MS-polimeri-modificirana polimerna ljepila, vrlo dobro lijepe mnoge različite površine. Lijepljeni spojevi imaju kontinuiranu toplinsku otpornost od otprilike 80 do 100 C, veliku elastičnost (što rezultira dobrom otpornošdu na deformacije), te su vrlo otporni na UV zračenje i vremenske uvjete. Ljepila na osnovi MS polimera koriste se za lijepljenje dijelova pri proizvodnji vlakova, automobila, sastavljanju opreme i aparata, obradi metala i lima, u solarnoj industriji, kod montaže fasada i prozora, u građevinarstvu i građevnoj industriji. Slika 11. Upotreba MS polimera, [13] 17