7.1 Деформациони карактеристики на материјалите

Transcript

1 7. Механички особини Механичките особини на материјалите ја карактеризираат нивната способност да се спротистават на деформациите и разрушувањата предизвикани од дејството на надворешните сили, односно напрегањата. Механичките особини се делат на деформациони и јакосни карактеристки на материјалите што се користат во градежништвото. 7.1 Деформациони карактеристики на материјалите Основни деформациони карактеристики на градежните материјали се: еластичност, пластичност, кртост, модул на еластичност, Поасонов коефициент, модул на лизгање, гранични деформации, ползење. Еластичност е својство на материјалите, односно на цврстите тела под дејство на натоварувањата да се деформираат, а потоа по престанување на истото самите да се врати во првобитната форма и димензии. Значи, по отстранувањето на надворешното влијание еластичната деформација потполно исчезнува и материјалот се враќа во првобитната положба. Пластичност е својство на цврстите тела под дејство на надворешните влијанија да го менуваат обликот и димензиите без разрушување, со тоа што по престанувањето на дејството на товарите тоа не се враќа во првобитната положба туку во него останува некоја пластична деформација, т.н. заостаната, односно трајна деформација. Кртоста е особина на цврстите тела да се разрушуваат без постоење на значителни пластични деформации. Оваа особина е спротивна на пластичноста. Класификацијата на материјалите на крти и на пластични материјали во извесна смисла може да се смета и за условна, бидејќи еден материјал може да биде и крт и пластичен, во зависност од условите на испитувањето, од видот на состојбата на напрегања, температурата, брзината на натоварување и друго. Пластични или жилави материјали се оние материјали кај кои при статичко натоварување во моментот на разрушување, т.е. лом на материјалот се јавуваат значителни пластични деформации. Во оваа група на материјали спаѓаат металите, градежниот челик и др. Кртите материјали при статичко натоварување се разрушуваат без забележителни пластични, односно заостанати деформации. Во оваа група материјали спаѓаат природните и вештачките карпести материјали, стаклото, керамиката, бетонот и други. Појавата на деформациите, односно на напрегањата, како внатрешни сили во цврстите тела, би можело да се опише на следниот начин: Во текот на оптоварувањето на материјалот, под дејство на надворешните сили доаѓа до промена на растојанието помеѓу основните изградувачки единици на цврстите тела (атомите, јоните и молекулите), при што истите се поместуваат од положбата која одговара на минимумот на потенцијалната енергија, или од рамнотежната состојба. 95

2 На секоја честичка дејствуваат едновремено сили на привлекување и сили на одбивање, Кулоновата сила на привлекување на различно имените јони (позитивни и негативни) и силата на одбивање на обвивките на електроните, Сл. 7.1 (а). Резултантната сила, еднаква на сумата од силите на привлекување и одбивање, се менува во зависност од растојанието меѓу атомите (а). Нејзината промена може да се претстави нагледно со моделот на федери, Сл. 7.1 (b). Сл. 7.1 Шема на силите на меѓусебно дејство на атомите: (а)меѓуатомски сили во зависност од растојанието меѓу атомите, 1-сили на привлекување; 2-сили на одбивање; 3- резултантна сила; (б) модел на федери; Кога телото не е натоварено, растојанието меѓу атомите (а) останува непроменето, иако атомите непркинато треперат и резултантната сила е еднаква на нула. Кога материјалот е изложен на затегнување, се зголемува растојанието меѓу атомите за а, односно федерите во моделот се растегнувааат, Сл. 7.1(б), и се јавуваат сили на привлекување кои тежат основните елементи на материјалот да ги вратат во првобитната, рамнотежна состојба. Обратно, ако растојанието меѓу атомите биде намалено, во случај на притисок, ќе се јави сила на одбивање во притиснатите федери. Атомите, односно честичките од цврстите кристални материјали ќе се вратат во првобитната положба само ако интензитетот на надворешните сили не премине една одредена вредност. Деформациите што се предизвикуваат од ваквите надворешни сили се викаат еластични деформации. Од друга страна пак, ако надворешните сили се поголеми од оние што одговараат на т.н. граница на еластичност, тогаш по престанувањето на делување на овие сили елементот од цврстото тело нема да се врати во првобитната положба, туку ќе завземе некоја нова положба, односно ќе се јават пластични деформации. Ако во текот на натоварувањето дојде до кинење на врската помеѓу честичките, атомите, јоните и молекулите на материјалот, всушност се јавува и лом во материјалот. 96

3 Промената на растојанието меѓу атомите, под дејство на надворешните товари, предизвикува појава на внатрешни сили во материјалот кои според третиот Њутнов закон за акција и реакција се еднакви по големина со надворешните сили. Напрегањето е мерка за интензитетот на внатрешните сили. Основна мерна единица за напрегањето е Pa (Паскал - напрегање предизвикано од сила F=1N рамномерно распределена на површина А=1m 2 ). Напрегањето всушност претставува сила на единица површина, σ= F/A [Pa] Испитувањето на деформационите карактеристики на материјалите се врши на примероци кои се товарат со аксијални сили на затегнување или на притисок. Соодветните примероци, Сл. 7.2, се поставуваат во посебни уреди за испитување, т.н. хидраулични преси, така што врз основа на аплицираните сили, односно напрегања, и измерените дилатации се црта дијаграмот σ ε за испитуваниот материјал. σ= plo~a za nalegnuvawe Sl. 7.2 Dispozicija na ispituvaniot primerok na zategnuvawe ipritisok Напрегањето и дилатациите во секој момент на товарењето се определуваат според познатите изрази од јакоста на материјалите: каде е: σ = F A 0 A 0 - почетна површина; l ε = l 0 l 0 - почетна должина, или должина на ба-зата за мерење; l - промена на должината l 0 предизви-кана од промената на товарот. При испитувањето, примерокот од материјалот треба да има доволна должина за да може непречено да биде прифатен од челустите на пресата. На пример, ако се испитува примерок од арматурен челик тогаш истиот може да има должина l=30 50d (d - дијаметар на прачката). Карактеристичната должина l 0, т.н. база на мерење, обично се избира околу средината на примерокот (епруветата) со цел да се избегнат сите локални влијанија кои се 97

4 јавуваат во зоните на краиштата кои можат значително да влијаат на резултатите од мерењата. Овие локални влијанија се предизвикани од челустите кои ја прифаќаат епруветата, односно од плочите на налегнување преку кои се нанесува аксијалната сила на притисок. Вака добиениот σ ε дијаграм претставува т.н. условен дијаграм бидејќи при пресметувањето на напрегањето σ се зема предвид почетната површина на напречниот пресек A 0. Меѓутоа, во текот на испитувањето, примерно при аксијалното затегнување, со зголемување на напрегањата се намалува површината на напречниот пресек, додека пак при аксијалниот притисок истата се зголемува. Затоа, може да се воведе поимот на вистински σ ε дијаграм. Во овој случај напрегањето се добива преку изразот: σ = F A VST каде што A VST ја означува вистинската површина на напречниот пресек на примерокот којашто одговара на определена вредност на напрегањето σ. Во практиката многу често, кога станува збор за условниот σ ε дијаграм се вели дека е тоа т.н. работен дијаграм на материјалот. l Мерката на деформабилност на материјалот е дилатацијата ε =. Како l што е познато, Роберт Хук уште 1876 година го формулирал законот за деформирање на товарени тела: какво е издолжувањето таква е и силата: l = f (F). Подоцна Томас Јанг го дефинира современиот облик на Хуковиот закон: напрегањето σ при еластични деформации на телото е пропорционално на соодветната дилатација ε, или σ=e ε, каде што E е модул на еластичност на материјалот. Ова значи дека, со дефинирањето на експерименталната зависност σ ε за некој испитуван материјал се создава можност за определување на модулот на еластичност во секоја фаза на товарење на материјалот и за проучување на неговите деформабилни способности во зависност од степенот, односно нивото на предизвиканото напрегање. На Сл. 7.3 графички се прикажани некои типични облици на условните σ ε дијаграми на некои градежни материјали: еластични, пластични, крти и на гумата. Стаклото и малтерот се деформираат и како крт и како еластичен материјал, Сл. 7.3 (a), (f) и (h). Поликристалните изотропни материјали (металите, челикот, кристалните полимери и други) ја задржуваат својата еластич-ност до релативно големи вредности на напрегањата со карактеристично пластично разрушување на материјалот, Сл. 7.3 (d), и појава на изразен праг на пластично течење, Сл. 7.3 (e). Заедничка карактеристика на сите σ ε дијаграми прикажани на Сл. 7.3 е дека нивните почетни делови се праволиниски, што значи дека зависноста меѓу напрегањата и деформациите е линеарна и важи законот на Хук. 98

5 malter pritisok pritisok beton armiran beton meka guma ~elik ~elik so izrazena granica na razvlekuvawe (1) lienо `elezo (2) stakleno vlakno Sl. 7.3 Nekoi tipi~ni oblici na σ ε dijagramot za razli~ni grade`ni materijali ispituvani na zategnuvawe i pritisok Ваквата пропорционалност меѓу напрегањата и деформациите постои до точката P која уште се нарекува граница на пропорционалност. Ако пробата што се испитува во ова подрачје, после товарењето се растовари тогаш издолжувањето наполно ќе се изгуби. Тоа значи дека базата на мерење ќе ја добие својата првобитна должина L 0. Со понатамошното зголемување на силата издолжувањата на примерокот не се повеќе пропорционални на силата, врската σ ε е нелинеарна и при една гранична вредност што одговара на напрегањето во точката E, базата на мерењето после растоварувањето ќе се врати на својата првобитна должина. Оваа карактеристична точка се вика граница на еластичноста и се карактеризира со соодветното напрегање σ E. Со зголемување на оптоварувањето над оваа граница практично дијаграмот σ ε го менува својот облик во зависност од типот на материјалот (еластичен, крт, пластичен). Кај еластопластичните материјали, или уште т.н. жилави материјали, со порастот на напрегањата издолжувањата сé се поголеми, Сл. 7.3 (b), (c), (d), (e), бидејќи покрај еластичните, доаѓа до појава на трајни, пластични деформации. Напрегањето кое што одговара на точката V се вика граница на големи издолжувања или почеток на големи издолжувања. Кај некои материјали оваа граница е јасно изразена и се препознава според значителното пластично деформирање, или пластично течење, кое се карактеризира со пораст на деформациите без скоро никакво зголемување на напрегањата, Сл. 7.3 (d) (e). Понекогаш, деформациите во ова подрачје можат да бидат толку големи, што всушност условуваат намалување на напречниот пресек на примерокот којшто се испитува. Тога, во дијаграмот σ ε се јавува пик, Сл. 7.3 (e), така што во овој случај се дефинира т.н. горна, σ vg, и долна, σ vd граница на големи издолжувања. 99

6 Од овој момент, се јавува зајакнување на материјалот, напрегањето почнува повторно да се зголемува до определена максимална вредност во точката M што одговара на јакоста на материјалот σ M. Зависноста меѓу напрегањата и деформациите на овој потег се нелинеарни, односно се дефинирани со крива линија. После достигнувањето на максималната вредност на силата на затегнување на примерокот, доаѓа до појава на значителни деформации и повторно опаѓање на силата што условува и кинење односно лом во материјалот во точката K, при што σ K <σ M. Кај кртите материјали деформациите се значително помали, и практично веднаш после завршување на областа за која важи Хуковиот закон доаѓа до лом во материјалот, Сл. 7.3 (a), (f), (h). Кај некои материјали, нелинеарните зависност меѓу напрегањата и дилатациите се јавува за релативно мали вредности на напрегањето. Примерно, кај материјалите со конгломератна структура, како што се различните видови бетон, закривеноста на σ ε зависноста се зголемува уште при напрегањето нешто поголемо од 20% од јакоста на притисок на материјалот. Исто така кај овие материјали јакоста на материјалот и границата на кинење се поклопуваат, Сл. 7.3 (b). Сето погоре кажано наједноставно може да се согледа ако σ ε зависностите за различни материјали се презентираат на еден заеднички дијаграм, Сл visokovreden ~elik grade`en ~elik grade`no staklo beton guma Сл. 7.4 Презентација на σ ε зависноста за различни материјали испитувани на затегнување Од посочените примери се гледа дека, дијаграмот σ ε дава можност, како што веќе беше напоменато, да се определи модулот на еластичноста, и да се востанови неговата промена во зависност од нивото на оптовареност, т.е. степенот на напрегнатост на материјалот. Модулот на еластичност има иста мерна единица како и напрегањето, и претставува фиктивно напрегање кое би се предизвикало во материјалот ако неговата должина се удвои, односно ако дилатацијата е еднаква на единица (σ=e ε; ε= L/L; L=L ε=1). 100

7 Модулот на елстичност ја карактеризира способноста на материјалот да се спротистави на еластичната промена на формата и димензиите при дејство на надворешни сили. Материјалите кај кои атомите меѓусебно се поврзани со врски со голема енергија (силициум карбид, корунд и други) имаат големи вредности на модулот на еластичноста. Материјалите кои имаат мал модул на еластичност, ако се оптоварат, примерно аксијално, ќе претрпат големи издолжувања/скусувања, односно деформации, бидејќи важи релацијата на Хуковиот закон: l=(f l)/ea. Понекогаш овие деформации се пожелни, посебно кај федерите или слични конструкции кои се проектираат како деформабилни. Но, во најголем број случаи деформациите се непожелни и тогаш инженерот проектант треба да одбере материјал со висок модул на еластичност. Модулот на еластичност има влијание и на фреквенцијата на слободните осцилации на конструкциите. Греда со помал модул на еластичност има помала фреквенција на осцилации, отколку таа со поголем модул. По дефиниција модулот на еластичност е еднаков на тангенсот на аголот којшто тангентата во произволна точка на зависноста σ ε го зафаќа со апцисната оска, односно: dσ E TG = dε Бидејќи дијаграмот σ ε во општ случај е криволиниски, модулот E TG се менува во секоја точка на кривата и се вика тангентен модул на еластич-ност. Во практиката најчесто се определува модулот на еластичноста којшто одговара на праволинискиот дел од дијаграмот σ ε, Сл E = tgα 0 Ако при изведување на експериментот, после достигнувањето на границата на еластичност, примерокот се растовари, Сл. 7.5, ќе се забележи дека растоварувачкиот дел е паралелен, или речиси паралелен со почетниот дел на зависноста σ ε. Ако потоа примерокот повторно се натовари, делот на дијаграмот кој што одговара на оваа фаза ќе се поклопи со дијаграмот на растоварување, и текот на дијаграмот ќе продолжи на ист начин како натоварувањето да е нанесувано во еден потег. Слично ќе биде однесување-то на материјалот ако се изврши понатамошно последователно натоварување и оптоварување. На овој начин се потврдува дека вкупната дилатација ε, во подрачјето над границата на еластичност, е еднаква на збирот на еластичната ε el, и пластичната деформација ε pl, Сл. 7.5, односно ε = ε el + ε pl, каде ε el е еластична или т.н. повратна дилатација, а ε pl е неповратна или трајна дилатација. За точките на σ ε дијаграмот што се наоѓаат на делот после границата на големи издолжувања σ>σ V, се дефинира уште едно својство на материјалите: 101

8 модулот на деформациите или уште т.н. секантен модул на еластичност, кој се определува според изразот: E Sek σ = tgα = ε Сл. 7.5 Однесување на материјалот при оптоварување и растовареување По дефиниција, секантниот модул на еластичност е тангенс на аголот на наклонетата права што го поврзува координатниот почеток и референтната точка на σ ε дијаграмот, Сл Кај поодделни материјали, при растоварувањето на примерокот кој претходно бил товарен над границата σ V се јавуваат значајни отстапувања на линијата на растоварување од права линија, така што при повторното товарење во дијаграмот се формира петелка, Сл. 7.6, т.н. еластичен хистерзис. Bau{ingerov efekt petelka elasti~en histerezis Сл. 7.6 Еластичен хистерезис и Баушингеров ефект Во вакви случаи може да се зборува само за приближна еднаквост на аглите на растоварувачкиот и оптоварувачкиот дел од петелката со аголот α 0 на почетниот дел од σ ε дијаграмот. Покрај појавата на еластичен хистерезис, при повторното оптоварување може да се регистрира и зголемување на 102

9 границата на големи деформации, односно σ V >σ V, Сл Оваа појава се нарекува Баушингеров ефект. Кај кртите материјали кај кои границата σ V не е јасно изразена, како граница на големи развлекувања, или за граница на течење, се зема она напрегање при кое се јавува издолжување на примерокот од материјалот во однос на неговата почетна должина од 0,002=2 или 0,2%. Ова напрегање се бележи со σ 0,2 и се вика граница 0,2%. Сл. 7.7 Условна граница на големи деформации σ 0,2 Оваа вредност најчесто се определува по графички пат како што е прикажано на Сл За таа цел на апцисната оска се одредува точката што одговара на издолжување од 0,2%. Потоа од таа точка се повлекува права линија паралелна со праволинискиот дел од дијаграмот се до пресекот со кривата. Точката на пресекот ја претставува границата 0,2%. Постојат и такви материјали кај кои зависноста напрегање-деформација долж целиот дијаграм е нелинеарна, меѓутоа нивната меѓусебна врска е секогаш еднозначна. При растоварувањето примероците се враќаат во првобитната состојба, а линијата на товарење и растоварување е наполно идентична. Овие материјали се викаат нелинеарно еластични материјали, Сл Типичен претставник на оваа група материјали е гумата. Сл. 7.8 σ-ε дијаграм на нелинеарно еластичен материјал Деформационите карактеристики за некои материјали се добиваат со испитување на примероците на притисок. Карактеристичните σ-ε дијаграмот за крти и многу жилави материјали се презентирани на Сл. 7.9, во кои независно 103

10 што истите се нацртани во првиот квадрант, знаците на напрегањата и дилатациите се негативни. Со експерименти е докажано дека многу жилавите материјали оптоварени на притисок практично не можат да се доведат до состојба на лом, независно од тоа што примероците многу се деформираат и се јавуваат радијани пукнатини. Моментот на појавата на овие пукнатини може да се усвои како критериум за дефинирање на јакоста на материјалот, Сл. 7.9 (с). mnogu `ilav materijal Сл. 7.9 σ ε дијаграми добиени со испитување на примероците на притисок: (а) крт материјал; (б) задоволително жилав материјал; (в) многу жилав (пластичен) материјал. Друга многу важна деформациона карактеристика на материјалите е коефициентот на Поасон. При изведување на експериментите со затегнување и притисок, покрај надолжните дилатации ε се јавуваат и соодветни напречни дилатации по другите две оски коишто при изотропните материјали се еднакви меѓу себе. Поасоновиот коефициент, или коефициентот на напречните деформации може да се добие од изразот: µ = ε NAPR ; ε ε ε NAPR = µ ε = m; ε d 1 µ = ; m- Поасонов број m Ако се прифати дека волуменот на материјалот при едноосно товарење останува постојан, тогаш за идеално тврдо и еластично тело теориската вредност на Поасоновиот коефициент може да достигне максимална вредност од 0,5. Меѓутоа, кај природните материјали, големината на коефициентот на Поасон значително се разликува од теоретската вредност. На пример, за бетонот тој коефициент е во границите од µ=0,17-0,20, а за полиетиленот µ=0,4. Ако за некој материјал се познати вредностите на E и µ може да се дефинираат уште две карактеристични константи: E K = 3(1 2µ ) E G = 2(1 + µ ) каде што е: K- волуменски модул на еластичност, а G - модул на лизгање. Бидејќи Поасоновиот коефициент за повеќето материјали е во границите µ=0,2 0,3, модулот на лизгање G изнесува 35 42% од вредноста на модулот на еластичност, односно: G = (0,35 0,42)E 104

11 Модулот на еластичност и коефициентот на Поасон за секој материјал се определуваат експериментално, додека волуменскиот модул на еластичност и модулот на лизгање се пресметуваат според дадените формули. При пресметувањето на градежните конструкции од голема важност е да се дефинира однесувањето на истите кога настанува лом во материјалот, односно кога се јавуваат гранични деформации. За кртите материјали граничните дилатации при оптоварување на притисок и затегнување се различни. Така, дилатациите на притисок се пати поголеми во однос на оние при затегнување. На пример, експериментално добиените гранични дилатации за бетонот на притисок се движат во границите од 1,5 3 (0, ) а додека граничните деформации на затегнување се 0,0001 0,00015 (0,1 0,15 ) Вистински σ ε дијаграм на материјалите σ ε Сите досега прикажани σ ε дијаграми беа условни бидејќи при пресметувањето на напрегањето σ не беше земена предвид промената на напречниот пресек А 0 на примерокот во зависност од нивото на оптоварувањето. Оваа промена е особено забележителна кај жилавите материјали кои се испитуваат на затегнување. Кај нив, како и кај сите материјали, на почетокот се јавува рамномерно деформирање во надолжен и напречен правец. Подоцна, кога ќе се достигне определено ниво на напрегања, оваа рамномерност се губи и се јавува контракција на пресекот, најчесто околу средината на примерокот, што е индикација на скоро настанување на лом во материјалот, Сл Сл Контракција на напречниот пресек на примерокот За практични потреби, многу често, треба да се знае и вистинскиот σ ε дијаграм на материјалот. Тој може да се добие со постојано мерење на димензиите на напречниот пресек на епруветата за време на испитувањето. Сепак, ваквата постапка како непогодна и тешко изводлива не се употребува. Најчесто се поаѓа од претпоставката дека волуменот на примерокот за време на испитувањето останува постојан. Така на почетокот на испитувањето, волуменот на примерокот нека биде V 0 =A 0 dz, каде dz е елементарна должина на пробата. После определена деформација dz=ε dz, површината на напречниот пресек се променила во A, а промената на волуменот на примерокот е V=A dz=a εdz. Тогаш, волуменот на примерокот после деформацијата е V= Adz + Aεdz. Со изедначување на волуменот пред и после деформација се добива релацијата која ја дефинира врската помеѓу почетната површина на напречниот пресек и напречниот пресек за соодветното ниво на деформации: 105

12 V 0 =V A 0 dz=a(1+ε)dz Тогаш вистинското напрегање на примерокот ќе биде: σ F F F = = = ( 1+ ε ) A A 0 A 0 1+ ε VIST σ VIST = σ(1 + ε) A 0 A = 1 + ε σ VIST σ = (1+ ε) Според ова, за да се добие вистинскиот σ ε дијаграм може да се користи претходно добиениот условен дијаграм. Најчесто тоа се прави по графички пат на следниот начин: низ произволно избрана точка K на условниот σ ε дијаграм, Сл. 7.11, се повлекува хоризонтала до пресекот со ординатната оска σ. Вака добиената точка N се поврзува со точката A на апцисната оска, којашто се наоѓа на растојание ε=1, лево од координатниот почеток O. во пресекот на наклонетата права AN со вертикалата MK се добива точката L која лежи на вистинскиот дијаграм σ ε на материјалот, Сл Сл Конструкција на вистинскиот σ-ε дијаграм Доказот на оваа конструкција, произлегува од сличноста на триаголниците AML и AON, односно се добива: AML AON AM LM LM 1+ ε = ; = AO NO NO 1 каде е: АМ = 1+ε; АО = 1; LM=σ vist ; ON = σ или конечно: σ VIST σ = (1+ ε) σ VIST = σ(1 + ε) На овој начин, на вистинскиот дијаграм σ ε може да се определи и точката која што одговара на јакоста на материјалот σ M. Од горе изведената релација следува: Со диференцирање на овој израз по ε се добива: σ VIST σ = (1+ ε) 106

13 dσ 1 dσ = dε (1+ ε) dε VIST σ (1+ ε) VIST 2 Од математика е познато дека екстремната вредност на некоја функција е d σ еднозначно дефиниран со нултиот извод. Во конкретниов случај за = 0, dε напрегањето σ добива екстремна вредност, σ = σ M : 1 dσ 0 = (1+ ε) dε VIST σ (1+ ε) VIST 2 dσ VIST dε σ VIST = (1+ ε) VIST VIST (1 + ε) = 2 σ =σ dε σ=σ (1+ ε) M dσ M σ dσ dε VIST Од овој израз следува дека, за условното нарегање σ M еднакво на јакоста на материјалот, наклонот на тангентата на вистинскиот σ ε дијаграм бројно е еднаков на условната јакост. σ = σ M = σ M 7.2. Јакосни карактеристики на материјалите Јакост при статичко натоварување Во општ случај под јакост на материјалот се подразбира неговата способност да се спротистави на дејството на внатрешните напрегања кои се јавуваат под влијание на надворешните сили или некои други фактори (собирање, промена на температурата). Јакоста се оценува врз основа на максималното натоварување коешто примерокот од определен материјал е во состојба да го поднесе. При тоа, за повеќето материјали, главно се испитува јакоста на притисок и на затегнување. Покрај овие, често се вршат уште и испитувања на јакоста на свиткување, смолкнување и усукување (торзија). Испитувањето на јакоста на материјалите се врши со статички и динамички оптоварувања. При статичкото оптоварување се претпоставува дека товарот е константен и не се менува со текот на времето, се нанесува многу бавно, монотоно, почнувајќи од нултата вредност до постигнувањето на максималната вредност кога настапува лом во материјалот. Тоа значи дека, во примероците се менува само потенцијалната енергија при што не се јавува промена на кинетичката енергија. При динамичките испитувања оптоварувањето се менуваат во текот на времето. Примероците се изложени, или на товари чии интензитети се менуваат многу бргу, т.е. зачестено во текот на времето, или пак на такви оптоварувања кои се нанесуваат еднократно, но со многу големи брзини, т.н. ударни оптоварувања. Во овие случаи, покрај потенцијалната, во значителен обем се менува и кинетичката енергија, па така во примероците при определени услови може да се предизвикаат и вибрации. 107

14 Јакост на материјалите на затегнување Јакоста на материјалите на затегнување се испитува на примероци со различна форма. Притоа, најмеродавни резултати се добиваат ако епруветите со обработени или необработени краеви со различни облици на напречниот пресек, Сл. 7.12, се оптоварат аксијално на затегнување. (а) (б) (в) Сл Епрувети за испитување на јакоста на затегнување; (а), (б) кружен напречен пресек со пречник d 0 ; (в)правоаголен напречен пресек со димензии на страните a и b. Јакоста на затегнување f z на вака испитуваните примероци се определува со користење на изведената релација за нормалното напрегање кај аксијално троварени елементи: F σ (MPa) gr M = fz = A 0 Во овој израз F gr (MN) е максималната, гранична вредност на аплицирана-та сила на затегнување, а пак A 0 (m 2 ) е најмалата површина на напречниот пресек на примерокот. Често, јакоста на затегнување се определува и со примена на методата на цепење, или Бразилска метода, кога пробните тела од материјалот што се испитува, во облик на коцка или цилиндер, се изложуваат на линиски притисок по две спротивни изводници, Сл Сл Испитување јакост на затегнување со цепење-бразилска метода На пример, јакоста на затегнување со цепење на проби во облик на коцка изработени од бетон (според МКС У. М1.022) се определува со изразот: 108

15 f zc 2Flom = (MPa); a(mm); F 2 lom (N) π a Ако се испитува епрувета со цилиндричен облик тогаш релацијата за пресметување на јакоста на затегнување е: f zc 2Flom = (MPa); D (mm); L (mm); F 2 lom (N) π D L Јакост на притисок Јакоста на притисок се испитува на примероци со различен облик. Изборот на обликот и димензиите на примероците зависи од карактеристиките на конкретниот материјал и истите битно влијаат на добиените резултати. Најмногу се користат примероци во вид на коцка, призма, цилиндер, Сл a, d, e. Во поодделни случаи, примерно при испитување на цементен малтер, дрво, испитувањето може да се врши и на начин прикажан на Сл (b), за испитување на тули (примерокот составен од две тули) Сл (c), и за испитување на неврзани зрнести материјали (толченик, чакал и слично), Сл (f). Неопходно е да се напомене дека постапката прикажана на Сл (f) не служи за определување на јакоста на притисок во контекстот на поимот кој досега се користеше, туку за утврдување на едно специфично својство на дробливост. Сл Типични обпици на пробни тела за испитување јакост на притисок Во општ случај, на резултатите при испитувањето на јакоста на притисок, има влијание и начинот, односно условите на налегнување кои се остваруваат на контактот помеѓу примерокот и пресата за аплицирање на силата. При испитување на примероци во облик на коцка од крт материјал (бетон, камен, и сл.), коцките чии страни имаат помали димензии по правило имаат поголема јакост отколку коцките со поголеми димензии, на пример σ 10/10 >σ 20/20. Ако паралелно се испитуваат коцки и призми изработени од ист материјал и со ист напречен пресек, тогаш ќе се дојде до заклучок дека јакоста на призмите е секогаш помала од јакоста на коцките, т.е. σ pr < σ k. 109

16 Поголемата јакост на помалите коцки, како и помалата јакост на призмите во однос на коцките, може да се објасни со влијанието на триењето што се јавува на контактот помеѓу примерокот и плочите преку кои се аплицира аксијалната сила на притисок. Триењето го спречува слободното напречно деформирање на примерокот, така што во него се јавуваат и дополнителни напрегања на смолкнување. Значи, примерокот повеќе не е оптоварен само аксијално, туку и напречно, така што разрушувањето се случува по наклонети рамнини онака како што е покажано на Сл (б). Како основна причина за овој тип на разрушување не се напрегањата на притисок, туку напрегањата на смолкнување кои дејствуваат во коси рамнини. Кога се испитуваат примероци со издолжен облик, призми и цилиндри, ефектите од триењето се ограничуваат само во близина на зоните на налегнување на плочата од пресата, така што во средината на примерокот се јавува линеарна состојба на напрегања. По правило, најмала јакост на материјалот се јавува при линеарната состојба на напрегања, па токму затоа примероците во облик на призма и цилиндер секогаш ќе покажуваат помала јакост отколку соодветните примероци во облик на коцка. Ако при испитувањето, со примена на определени постапки (на пример со подмачкување) триењето се намали или потполно се елиминира, тогаш јакоста на коцката ќе се намали, а со самото тоа ќе се промени и типот на рушење, Сл (в). Тогаш, до рушење на материјалот доаѓа заради тоа што се појавуваат прснатини паралелни со силата на притисок, бидејќи примерокот непречено се деформира во напречен правец предизвикувајќи големи напрегања на затегнување кои, голем број материјали што се испитуваат на овој начин неможат да ги поднесат. (a) пластичен (б)крт материјал (в) крт материјал материјал со делување на триење без делување на триење Сл Влијание на триењето на типот на рушење на примероци во облик на коцка од пластичен и крт материјал Независно за кој облик на примерокот се работи, јакоста на притисок се пресметува со релацијата: Fgr σ M = f p = A каде е: F gr - максималната, гранична вредност на аплицираната сила на притисок, а A 0 - површина преку која силата се пренесува на примерокот

17 Зависноста помеѓу јакоста на притисок на материјалот, начинот на налегнување и обликот на пробните тела, во генерален облик се презентирани на Сл Исто така се прикажани и зоните, подрачјето на кое се јавува влијанието од триењето за различни типови на примероци. prizma direktno nalegnuvawe karton plo~a kocka teflon guma Vlijanie od triewe Sl Vlijanie na silata na triewe na jakosta na pritisok Јакост на свиткување Јакоста на свиткување се определува со испитување на примероци на материјалот во вид на гредички, товарени со една или со две концентрисани сили, Сл (a) и (b). F F/2 F/2 F/2 F/2 F/2 F/2 F l / 4 F l / 6 Сл Примероци за испитување јакост на свиткување Гредичките може да имаат правоаголен напречен пресек b/h, меѓутоа најчесто се користат гредички со квадратен напречен пресек а/а. Должината на гредичките, во зависност од видот на материјалот, се движи во границите l=3h 5h, каде h е висина на напречниот пресек. 111

18 Јакоста на свиткување се определува според познатата релација за нормалното напрегање кај елементи изложени на свиткување од сили f zs = M gr W каде е: M gr - момент на свиткување којшто одговара на максималното, гранично натоварување F gr, а W - отпорен момент на напречниот пресек на гредичката, 2 W = I x / y = ( b h ) / 6. max Вака дефинираната јакост се нарекува уште и јакост на затегнување при свиткување која за двата случаи на товарење, Сл (а) и (b) се определува со изразите: за случајот (а) се добива: f Mgr = W ( Fgr ) l / 4 = = 2 ( b h ) / 6 3 F gr l 2 b h ZS 2 за случајот (б) кога гредичката е товарена со две сили F/2 на средната третина од распонот: f M = W Fgr l = bh 6 / 6 F gr l = b h gr ZS 2 2 Испитувањето на јакоста на свиткување на бетонот се врши на пробни тела во облик на призми со димензии пропишани со стандардите за овој тип на испитување, најчесто 15/15/45 cm или 12/12/36 cm. Важно е да се напомене дека, овие изрази имаат важност само во еластичното подрачје на работа на материјалот и при иста јакост на затегнување и на притисок. Бидејќи во моментот на разрушување на пробата овие услови практично никогаш не се исполнети, квантитативната вредност на јакоста определена на овој начин треба да се сфати како условна големина. Со експериментално испитување на свиткувањето може да се определи и модулот на еластичност на материјалот. Најчесто се користи тестот со сила во средина од распонот на гредичката. Притоа, треба да се применат теоретските изрази за максималниот уклон изразен во функција од променливата сила F и од крутоста на свиткување EJ x : y max 3 F l = 48EJ x каде J x е момент на инерција на напречниот пресек на гредичката во однос на оската на свиткување. Така, со мерење на овие уклони и бележење на соодветните сили F што ги предизвикуваат истите, може да се најде бараната големина на модулот на еластичност: x 3 F l E = 48 J y max 112

19 За таа цел сите мерења треба да се изведуваат при доволно мали интензите-ти на оптоварување со цел да се реализира еластична работа на системот, односно вредностите на силите треба да се F F el Јакост на смолкнување Јакоста на материјалите на чисто смолкнување f τ може да се испита на повеќе начина зависно од нивните карактеристики. Општиот образец според кој може да се пресмета јакоста на смолкнување е дефинирана со изразот: f τ = F gr / A S каде што е: F gr - сила на разурнување на примерокот, A S - вкупната површина која е изложена на смолкнување. Ако испитувањето на примерокот се врши според тестот за скицата Fgr прикажана на Сл (а), тогаш за јакоста се добива изразот: f τ =, ' 2A A S =2A S, A S = површина на смолкнување. S Сл Различни начини за испитување на јакост на смолкнување, (а) чисто смолкнување, (b) јакост на смолкнување кај ѕидани елементи, (c) јакост на торзија Јакост на торзија или усукување Јакоста на материјалите на торзија, најчесто се испитува на примероци со кружен напречен пресек, Сл (c). Ова испитување нема широка примена. Пресметувањето на јакоста се врши според изразот: f M Fgr r = 3 πd 16 16F = πd t gr τt = 3 Wp Ако силите на усукување F се мерат во еластичното подрачје на работа на системот, тогаш со ова испитување може да се определи и модулот на лизгање G. Значи и овде изразот за f τ е изведен под претпоставка дека r 113

20 материјалот се однесува еластично (исто како и за f ZS ) и не може верно да го одрази однесувањето на материјалот во подрачјето на разрушување. Затоа добиените вредности треба да се сфатат строго условно. Sl Ispituvawe na jakost na torzija/usukuvawe Параметри кои влијаат на јакоста на материјалите Резултатите од испитувањето на јакоста на материјалите зависат од голем број параметри. Еден од поважните е и брзината на нанесување на оптоварувањето, која освен што влијае на големината на јакоста, влијае и на целокупниот облик на σ ε дијаграмот. Доколку брзината на натоварување е поголема, по правило, се добива и поголема јакост, а исто така и поголеми вредности на модулот на еластичност, Сл зависност (1). Обликот на σ ε дијаграмот и јакоста на материјалите во голема мерка зависи од температурата. Во општ случај, со зголемување на температурата доаѓа до намалување на јакоста и на модул на еластичност на материјалот. Затоа, треба посебно да се потенцира дека сите досега изнесени ставови во однос на физичко-механичките карактеристики на материјалите одговараат само ако испитувањата се вршат на собна температура. brzo-dinami~ko tovarewe bavno-stati~ko tovarewe Сл.7.19 Влијание на брзината на нанесување на оптоварувањето на обликот на дијаграмот σ ε Некои материјали со намалувањето на температурата наполно го менуваат своето однесување. Така, жилавите материјали најчесто минуваат во крти и по правило се зголемува напрегањето на границата на големите издолжувања σ V, додека јакоста на материјалот σ M практично не се менува, се разбира доколку температурата нема да предизвика никакви деструктивни процеси во материјалот. 114

21 Теориската јакост на материјалот може да се дефинира како напрегање кое е потребно да се предизвика раздвојување на границата меѓу два слоја на атоми. Оваа јакост се добива теориски од условот енергијата на еластичната деформација во моментот на раздвојување потполно да се трансформира во површинска енергија на деловите што се добиваат со разрушување. На овој начин се доаѓа до образецот: Teor σ M = 2 EP d E каде што е: E - модул на еластичност; P E - површинска енергија; d - меѓусебно растојание на атомите (во просек m). Со примената на овој образец се добиваат вонредно големи јакости на материјалите. Меѓутоа, јакоста на реалните материјали се значително помали од теориските вредности. Причината за ова се различните дефекти во структурата на материјалите. Покрај дефектите на микроструктурата кои што битно влијаат на промената на јакоста на материјалите во однос на теориската јакост, важно влијание има и присуството на шуплини и пори како и евентуалното присуство на макро и микро прснатини. Така, ако во материјалот од примерокот се појави микропрснатина, тогаш при аксијално затегнување на истиот нема да постои рамномерна распределба на напрегањата. Во близината на микропукнатината ќе се јави т.н. концентрација на напрегањата, Сл Така, наместо рамномерна распределба на напрегањето σ = F / A0, (A 0 - површина на пресекот на примерокот), на краевите на прснатината ќе се јават значително поголеми напрегања кои можат да се определат според изразот: каде што е: l - должина на прснатината; σ = σ( 1+ l / r ) k 2 r - полупречник на кривината на врвот на прснатината. Sl Koncentracija na napregawata vo podra~jeto na prsnatinite 115

22 Односот σ k /σ може да постигне вредност еднаква на Тоа значи дека до разрушување ќе дојде кога напрегањето на работ на прснатината ќе достигне определена вредност карактерис-тична за дадениот материјал. Таа вредност се постигнува многу порано отколку онаа која се пресметува според изразот: σ = M F gr A Основни параметри на жилавоста Материјалите, во општ случај, во зависност од нивното однесување под дејство на натоварување се делат на жилави и крти. Основни податоци за жилавоста, т.е. кртоста се добиваат од σ ε дијаграмот на материјалот. При ова од голема важност е односот на дилатацијата при достигнување на јакоста на материјалот и дилатацијата на границата на големите издолжувања, којшто се вика дуктилност на материјалите, Сл D = ε( σ ε( σ Понекогаш како дуктилност се дефинира и односот: ε( σ D = ε( σ M V M ' V ) ) ) ) Sl Elementi za definicija na duktilnosta кој се добива кога вистинскиот σ ε дијаграм, за нумерички пресметувања, би се апроксимирал со еден билинеарен дијаграм. Материјалите кои се користат во градежништвото мора да имаат доволен степен на дуктилност. Ова, пред сé се однесува на т.н. конструктивни материјали како што се челикот, армираниот бетон. Меѓутоа, поимот за дуктилноста не е врзан само за материјалите, туку тој претставува карактеристика на определен пресек на еден конструктивен елемент или на конструкцијата во целина. Притоа, кога се зборува за дуктилноста на конструкцијата тогаш оваа особина се дефинира како однос на извесна деформациона големина при достигнување на максималното натоварување и истата деформациона големина која одговара на границата на течење на конструкцијата. Значи, наместо σ ε дијаграмот, се разгледува дијаграмот натоварувањедеформација, или т.н. дијаграм генералисана сила-генералисано поместување којшто одговара на дадената конструкција. Со испитување на механичките карактеристики се добиваат сите физички параметри на материјалот, важни за практична примена, како што се: јакоста на материјалот, границата на големи развлекувања, границата на еластичноста, модулот на еластичноста, Поасоновиот коефициент и други 116

23 коишто може да се надополнат уште со некои показатели кои го заокружуваат фондот на податоци за соодветниот материјал. Така на пример, после завршувањето на испитувањето на примероците од дуктилни материјали може да се дефинираат релативното издолжување на примерокот при лом и соодветната контракција на пресекот. Во моментот на ломот примерокот на жилавиот материјал претрпува трајни деформации и базата на мерење има должина l што е поголема од почетната l 0 Сл (а), а дијаметарот на напречниот пресек се намалил од d 0 на d. Сл Издолжување при кинење и контракција l l Односот δ = (%) l 0 претставува релативно издолжување при лом, додека: A0 A ψ = 100 (%) е контракција. A 0 Големините на овие два параметри на определен начин претставуваат показатели за дуктилноста на материјалите. Многу дуктилните материјали имаат високи вредности на релативното издолжување при лом и на контракцијата. Се дефинираат за определени материјали според соодветни стандарди. На пример, глатката арматура може да биде вградена во конструктивните елементи ако го задоволува условот δ 10 18%, а ψ 30%, а за ребрастата арматура овие параметри на жилавост треба да имаат вредност δ 10 10%, а ψ 30%. 117

24 7.4. Јакост на материјалите при динамички натоварувања Определување на јакоста на материјалите при циклични променливи оптоварувања Многу често, конструкциите во градежништвото се оптоварени и на дејство на динамички променливи товари (земјотрес, ветер, дејство на јаки машини и друго). Затоа е потребно да се дефинираат јакосните карактеристики на материјалите при динамички натоварувања што се врши со испитување на разни видови напрегања (свиткување, смолкнување, усукување). Најчесто се вршат динамички испитувања при аксијално оптоварени примероци при што може да се јават напрегања со ист знак, само на притисок или само на затегнување, или и на притисок и на затегнување. При овие испитувања се применуваат циклично променливи оптоварувања кои може да бидат: еднонасочно променливи натоварувања, Сл (а) и (b) или наизменично променливи натоварувања, Сл (c) и (d), кои се дефинираат секвенционално како еден циклус на променливо натоварување. ednonaso~no promenlivo optovaruvawe naizmeni~no promenlivo optovaruvawe Сл Карактеристични облици на циклично промрнливи напрегања Секое натоварување се карактеризира со определен однос ρ = σ / σ min max, т.н. коефициент на асиметрија на циклусот. При овие испитувања од голема важност се апсолутните вредности на напрегањата σ min и σ max, односно важно е дали истите се под или над границата на еластичноста σ E. Ако σ min и σ max се помали од σ E, примероците ќе бидат изложени на еластични деформации. кои се многу мали така што лом на примероците ќе настане после многу голем број циклуси на оптоварување и растоварување. Во општ случај, бројот на циклуси може да изнесува и по неколку милиони и затоа овие испитувања претставуваат класични испитувања на замор при што се добива динамичката јакост на материјалите. Оваа јакост е функција од две променливи: големината на средното напрегање σ sr, или понекогаш се зема напрегањето σ max, и бројот на циклуси N при кој доаѓа до лом. Бидејќи при овие испитувања овој број N е многу голем, многу често овие испитувања се викаат испитувања на високоцикличен замор, при кои се применуваат многу големи брзини на натоварување кои изнесуваат од неколку стотини до неколку илјади циклуси во минута. Постојат и посебни високо-фреквентни пулсатори кои што овозможуваат испитувањата да се изведуваат и со по неколку десетици илјади циклуси. Доколку при цикличното натоварување материјалите се изложуваат на напрегања σ min, σ max кои ја преминуваат границата на еластичност σ E, тогаш до 118

25 лом на материјалот доаѓа при сразмерно помал број на циклуси отколку при високоцикличниот замор. Ваквите динамички испитувања на материјалите се дефинираат како испитувања на нискоцикличен замор, кај кои фреквенциите на циклусите можат да бидат неколку десетици до највеќе неколку стотици циклуси во минута. Резултатите од извршените испитувања на замор може да се прикажат на соодветни дијаграми во кои јакоста на материјалите која одговара на даден режим на товарење се изразува во зависност од бројот на циклуси на товарење N, Сл Така, на секоја вредност σ N одговара определен број на циклуси N при кои настанува лом. Значи, до лом на примерокот доаѓа после N циклуси на оптоварување при напрегање σ N =σ sr +σ an. Доколку се изврши испитување на поголем број примероци при кои се задржува истото средно напрегање σ sr (или σ max ) кое претставува константа на експериментот, а се менува прирастот σ an, ќе се добијат различни вредности на бројот на циклуси N кога ќе настане лом во материјалот. Во општ случај, бројот на циклуси N ќе се зголемува со намалувањето на амплитудата σ an. Ако на апцисната оска, на еден декартов координатен систем, се нанесе бројот на циклуси N при лом, а на ординатната соодветното напрегање σ N ќе се добие криволиниска зависност т.н. Велерова крива која претставува линија на граничната носивост на материјалот, Сл Sl Velerova kriva Од анализата на оваа крива може да се заклучи дека при доволно мала вредност на максималното напрегање σ max <σ E потребни се бескрајно многу циклуси на оптоварување кои ќе доведат до лом во испитуваниот материјал. Со други зборови, за така дефинираната вредност σ max никогаш нема да дојде до лом на материјалот. Вредноста на напрегањето којашто одговара на некој многу голем број на циклуси на оптоварување N=N D кога Велеровата крива асимптотски се приближува до апцисната оска се дефинира како динамичка јакост. Вака дефинираната јакост која се однесува на многу голем број на циклуси на 119

26 оптоварување при вредност σ max <σ E, всушност одговара на високоцикличен замор на материјалот. Со користење на дијаграмот на Сл. 7.24, може да се дефинира соодветната динамичка јакост на материјалот за секој конкретен случај на промената на оптоварувањето N. Ако σ max > σ D до лом на материјалот ќе дојде кога бројот на циклуси N<N D, при што бројот N ќе биде толку помал колку што е σ max поголемо од σ D. Бидејќи кривата претставува линија на граничната носивост на материјалот на замор, тогаш за некоја конкретна вредност σ max * реализирана при N * промени на оптоварувањето ќе падне во подрачјето под споменатата крива. Може да се смета дека за дадениот број N * постои определена сигурност во однос на ломот на материјалот. Оваа сигурност е дефинирана со односот σ max /σ max * Високоцикличен замор Кога се испитува високоцикличниот замор бројот на промените на натоварувањето N D при кој Велеровата крива се стреми кон константна вредност е различен за различни материјали и се движи во граници од циклуси. Не секогаш преминот на Велеровата крива во хоризонтала е доволно јасно изразен, па е отежнато определувањето на бројот на циклуси N D. Тогаш е најдобро Велеровата крива да се нацрта во координатен систем на чија апцисна оска се нанесува бројот на циклуси N во логаритамска мерка. Понекогаш се бара да се определи дали одреден материјал е во состојба да поднесе определено динамичко оптоварување со точно зададени σ sr и σ an. Тогаш, постапката на испитување се состои во тоа што за зададеното оптоварување се регистрираат бројот на циклуси при кои се јавува лом во примерокот. Притоа, се смета дека материјалот го задоволува условот на динамичката јакост ако примероците се во состојба да издржат однапред усвоен број циклуси на промена на оптоварувањето. Овој број на промени се дефинира во зависност од материјалот којшто се испитува и е пропишан со стандардите за овој вид испитување. Врз основа на Велеровите криви добиени за различни вредности на средното напрегање σ sr, Сл. 7.25, може да се конструира и т.н. Смитов дијаграм. Sl Familija na Velerovi krivi N-σ an za razni vrednosti na σ sr. 120

27 Смитовиот дијаграм ја дава зависноста на динамичката јакост на материјалот во функција од средното напрегање. Дијаграмот се конструира на тој начин што на апцисната оска се нанесуваат напрегањата σ sr, а на ординатната оска максималните и минималните напрегања σ max, σ min, реализирани со испитувањето, Сл Така се добиваат две криви и тоа: линија на горното гранично напрегање и линија на долното гранично напрегање. Овие две линии ограничуваат подрачје на променливи напрегања кои материјалот може неограничено долго да ги издржи. Бидејќи средното напрегање σ sr претставува аритметичка средина на напрегањата σ max и σ min, тоа во Смитовиот дијаграм е дефинирано со права линија која минува низ координатниот почеток и зафаќа агол од 45º со апцисната оска. Теориски, линиите на горното и долното гранично напрегање би морале да се сечат во точката C којашто одговара на јакоста на материјалот при статичко натоварување. Меѓутоа, практично овој услов ретко кога е задоволен. Но, ова нема некое особено значење, бидејќи материјалите натоварени на високоцикличен замор во пракса се користат само до границата σ V и тоа само исклучително до неа, така што Смитовиот дијаграм се завршува на нивото на напрегањето σ V. Соодветните точки на линијата на долното гранично напрегање се добиваат со користење на симетријата, односно, E G = GF. linija na gorno grani~no natovaruvawe v jakost pri stati~ko natovaruvawe linija na sredno natovaruvawe linija na dolno grani~no natovaruvawe Сл Смитов дијаграм Објаснувањето на механизмот на заморот на материјалот е сложено. Тоа е врзано, главно, за присуството на грешки во рамките на кристалните решетки, а и на разлчни грешки од друга природа. На ломот поради замор му претходи појавата на почетна прснатина во материјалот која се јавува на местото кое содржи посилно изразена грешка во неговата структурата или некое површинско оштетување (ова оштетување може да биде последица на обработката на примерокот и слично). На овие места, поради прснатината се јавува концентрација на напрегањата што предизвикува нејзино постепено 121

28 зголемување. До лом во материјалот ќе дојде тогаш кога прснатината ќе се прошири толку што напрегањето во подрачјето околу неа ја достигнало јакоста на материјалот. При тоа ломот настанува без претходно деформирање на примерокот, т.е. без претходно најавување. Затоа, во овие случаи се вели дека настанал крт лом на материјалот Нискоцикличен замор Кај нискоцикличниот замор, при цикличен режим на испитување, покрај напрегањата од голема важност се и деформациите на примероците. Затоа, во текот на испитувањето, се регистрираат истовремено промените на opтоварувањето и на деформациите на примерокот, со тоа што постапката на нанесување на товарите се врши според претходно утврден начин, односно ρ=-1 Sl [emi na mek i krt re`im na tovarewe za ρ=-1 σ ρ = σ max min = 1 broj na ciklusi според претходно пропишана историја на оптоварувањето и на деформациите. При нискоцикличен замор е изразено хистерзисното однесување на материјалот. Примероците што се испитуваат трпат големи деформации и до лом на материјалот доаѓа при помал број на циклуси, ретко кога поголем од 100. Кај овие испитувања се применуваат два вида на натоварување: меко и крто натоварување. Кај т.н. меко натоварување, амплитудите на оптоварувањето, т.е. напрегањата се одржуваат константни, а деформациите се променливи од циклус до циклус, Сл. 7.27(a). При крт режим на товарење, амплитудите на деформациите се задржуваат константни, при што доаѓа до промена на нивото на opтоварување кое се мери во текот на испитувањето, Сл (b). На Сл. 66(a) и 66(b) се прикажaни шемите за мек и крт режим при циклично променливо oптоварување, ρ=-1, при што на секоја хистерзисна патека стои број кој покажува на кој циклус од оптоварувањето одговара истата. Sl [emi na "mek" i "krt" re`im na tovarewe za slu~aj na ednonaso~no promenlivo optovaruvawe, ρ = 0 122

29 На Сл (а) и (b) шематски се прикажани мекиот и кртиот режим на испитување при еднонасочно променливо оптоварување. Вредностите на напрегањето σ max, како и σ min, при испитувањата на нискоцикличниот замор можат да се движат сé до граничните вредности дефинирани со дијаграмот σ ε добиени при статичко, монотоно зголемување на натоварувањето. Така, во случај на еднонасочно променливо натоварување за кој е применет режимот на испитување прикажан на Сл. 7.29, со доволна точност може да се смета дека дијаграмот σ ε претставува анвелопна крива на големините σ max. Sl Anvelopa na maksimalnite vrednosti na napregawata Испитување со примена на ударни оптоварувања отпорност на удар Отпорноста на удар на цврстите материјали претставува способност на материјалот (карпест материјал, метали, дрво бетон) под дејство на напрегањата на удар да се деформира така што да не дојде до појава на пукнатини или лом во истиот. Во оваа насока може да се вршат и испитувања кога е нужно да се утврди ударната работа којашто предизвикува појава на прснатини или лом на примерокот. Граничната јакост на удар се определува со примена на посебни уреди и тоа како количина на работа потрошена при рушење со удар на примерокот од материјалот со стандардни димензии. Испитувањето се врши на примероци изложени на натоварување на свиткување. Пробните тела, обично се со призматичен облик, и претставуваат слободно ослонети греди или конзоли, Сл (a) и (b). Ваквите примероци се изложуваат на удар со помош на тело со точно одредена маса m. До моментот на ударот, а и потоа кога примерокот ќе се сруши или пак ќе се деформира, телото поминува извесен пат (висината од која што паѓа) и ќе изврши соодветна работа. Најголем број од уредите за изведување на ваквите испитувања работат на принципот на нишало кое се пушта да паѓа на пробното тело од определена висина h 1, а после ломот на примерокот ударната маса ќе достигне до нивото h 2, Сл Аглите α 1 и α 2 може да се регистрираат во текот на испитувањето, така што ударната работа се пресметува според изразот: A = G(h 1 h2 ) = Gr(cosα2 - cosα1) 123

30 Во вакви услови многу често како мерка за отпорност на материјалот на удар се зема ударната енергија на единица волумен (KJ/m 3 ) или на единица површина (KJ/m 2 ) што се изразува преку односот: каде што е: A - ударна работа; ρ = A A 0 A 0 -напречен пресек на примерокот во опасниот пресек на гредата или конзолниот примерок. primerok zasek primerok primerok prosta greda/konzola Сл Испитување со ударно натоварување (а) проста греда, (б) конзола Сл Уред за испитување на принцип на физичко нишало Често ρ се дефинира како ударна жилавост на материјалот. Многу често примероците на местата на опасните пресеци имаат и засеци чии што димензии, секогаш се точно пропишани. На овој начин прецизно се лоцира местото на ломот на примерокот и се добиваат посигурни резултати, податоци за жилавоста на материјалот. Во околината на засеците се јавува концентрација на напрегањата, а овој фактор мошне многу влијае на резултатите од испитувањата. Жилавите материјали се помалку чувствителни на овие влијанија отколку кртите. Ударната жилавост, во голема мерка зависи и од температурата. Така, кај металите, при снижување на температурата доаѓа до намалување на ударната жилавост Конструктивни особини Во оваа група спаѓаат особините кои се важни за примена на материјалите кои се вградуваат во конструкциите. Основно барање од конструкциите што се применуваат во градежништвото е да поседуваат доволна носивост, т.е. способност да се спротистават на разните механички дејства. Заради тоа, заедно со механичките особини во оваа група карактеристики на материјалите спаѓаат и особините: тврдост, отпорност на абење и конструктивната поволност. 124

31 Тврдост Тврдоста претставува способност на некој материјал да се спротистави на продирањето на друг (потврд материјал) во него. Оваа физичка големина се користи за одредување на јакоста на цврстите материјали без разорување. Според начинот на делувањето на силите при испитувањето на тврдоста на материјалите, испитувањата можат да бидат статички и динамички. При статичкото испитување на тврдоста, силата со која се врши втиснувањето се зголемува рамномерно-монотоно до некоја максимална вредност. Во текот на динамичкото испитување се врши мерење на еластичниот удар, или отскокот од површината на материјалот за кој треба да се определи тврдоста. Тврдоста за различни материјали различно се испитува. За испитување на тврдоста на цврстите материјали, на пример камените материјали, во геологијата постои една емпириска метода, познатата Мосова скала (Mohs). По оваа скала сите познати природни и вештачки минерали се поделени во 10 групи (прв минерал на оваа скала е талкот, а последен дијамантот). Одредувањето на приближната вредност на тврдоста се извршува на тој начин што примерокот од материјалот со непознатата тврдост се гребе со минералот еталон чија тврдост е дефинирана во скалата на Мос. Ако при ова се јави гребнатинка, тогаш тврдоста на тој материјал е помала од тврдоста на материјалот со кој се извршило гребењето. Тврдоста на дрвото, металите, бетонот и на некои други градежни материјали се определува врз основа на втиснувањето на челични топчиња, пирамидални или конусни шилци во нив. Како мерка за тврдоста, кога се користи методата на Бринел или Викерс, се зема силата на втиснување на единица површина на отисокот. Кога се применува методата на Роквел тврдоста се определува според длабочината на отисокот. Тврдоста на некој материјал зависи од неговата површинска енергија, што значи дека е во директна врска со енергијата на меѓуатомското дејство, која е, од друга страна, зависна од кристалната структура и од електронската градба на цврстите тела. Тврдоста на материјалите кои се користат во градежништвото (не само на металите) е важна особина која ја одредува способноста на нивното деформирање при обработка и користење на материјалите, (извлекување на челична жица, сечење на фурнир, сечење на сипорекс и др) Отпорност на абење Отпорноста на абење претставува способност на материјалот да се спротистави на дејство на надворешните механички сили кои дејствуваат на површината на материјалот по пат на смолкнување (триење), кои тежат материјалот да го изабат, истругаат или да го излижат. Отпорноста на абење зависи од тврдоста на материјалот ако истиот има едно компонентен минеролошки состав, или од тврдоста на најмеката минеролошка компонента, ако е во прашање повеќе компонентен природен или вештачки цврст материјал (карпести материјали, бетон, метали). Така, ако тврдоста е поголема тогаш и отпорноста на абење ќе биде поголема. 125

32 Отпорноста на абење се одредува по експериментален пат со помош на различни типови на уреди, при што секогаш се пропишува: (1) површината на примерокот која ќе биде изложена на триење; (2) видот и гранулацијата на абразивниот материјал со кој се врши абењето, (кварцов песок, карборунд и други); (3) притисокот, односно силата со која треба да се делува на примерокот од материјалот и (4) изминатиот пат при кој материјалот бил изложен на абење. Отпорноста на абење се оценува според големината на губитокот на волуменот од пробниот примерок (коцка со големина на страна 7, m и површина m 2 ), после точно дефиниран поминат пат при кој абењето се извршува под оптоварување на сила од 300 N. Промената на волуменот на испитуваниот примерок претставува однос на промената на масата и волуменската маса на материјалот: каде е: m V = (cm 3 ) ; m=m 1 -m 2 γ m 1 - маса на примерокот пред испитување; m 2 - маса на примерокот после испитување; γ - волуменска маса на материјалот којшто се испитува. Како мерка за отпорноста на абење често се користи коефициентот на абење што претставува промена на волуменот на единица површина што била изложена на абење: каде што е: K h V = F h K h m = γf m-промена на масата на примерокот; γ - волуменска маса на материајлот; F h - површина на примерокот којашто била изложена на абење. Оваа особина е посебно важна физичка големина која ја одредува применливоста на карпестите материјали и бетонот при изработка на коловозни конструкции за сообраќајниците, подови, скалишни газилишта и др Конструктивна поволност Оваа особина на градежните материјали е дефинирана со коефициентот на конструктивната поволност K kp кој претставува однос на јакоста на материјалот и неговата волуменска маса: σ M - јакоста на материјалот во MPa. σ K kp = M ( MPam 3 / t ), γ h 126

33 Овој параметар е значаен заради тоа што директно влијае на тежината, односно масата на конструкцијата. Така, колку што е поголема вредноста на K kp, толку ќе се добијат полесни конструкции. Затоа една од најважните задачи на современата технологија на материјалите е добивање на материјали со висока јакост и сразмерно ниска вредност на нивната волуменска маса. Просечните вредности на конструктивната поволност за некои материјали изнесуваат: алуминиумски легури 250 MPam 3 /t; некои видови на синтетички материјали 200 MPam 3 /t; високовреден челик MPam 3 /t; обичен челик 50 MPam 3 /t; бетони MPam 3 /t; тули MPam 3 /t Технолошки особини Се утврдуваат по пат на разни технолошки испитувања. Основна цел на овие испитувања е да се дефинираат оние особини на материјалите кои се важи при ивната преработка или се од важност во поглед на нивната директна примена во процесот на градбата. Општ преглед на овие испитувања неможе да се прикаже бидејќи тие се специфични за пооделните видови материјали. Така, кај металите се испитуваат особините како што се можноста за свиткување, превиткување, увивање, извлекување и слично. Во оваа група на испитувања спаѓаат испитувањето на ковноста, заварливоста и другите особини важни за практичната примена на металите. Резултатите од овие испитувања не можат да обезбедат доволно драгоцени податоци многу битни од гледиште на директната примена. Во технолошки испитувања спаѓаат, на пример, испитувањата на конзистенција на бетонот или испитувањето на пластичноста на глиненото тесто за добивање на определен вид керамички производи. Во овој случај под пластичност се подразбира особината на глиненото тесто под притисок да ја завземе формата што му се дава, а при тоа не треба да се рони и да пука и треба да ја задржи добиената форма и после дејството на притисокот. Испитувањето на оваа особина најчесто се врши на тој начин што пробниот примерок, со дефинирани димензии и форма се изложува на определен притисок и после тоа се изнаоѓа односот на димензиите на примерокот пред и после оптоварувањето. Кај ваквите испитувања како мерка на пластичноста може да се усвои и големината на силата која што предизвикува појава на првите пукнатини на примерокот. Примероците што се употребуваат при технолошките испитувања, по правило, не бараат некоја особена подготовка. Исто така и уредите на кои се вршат овие испитувања, главно, се многу едноставни. Поради сето ова технолошките испитувања имаат многу голема примена. 127

34 7.7. Реолошки особини Основни поими Испитувањата што се извршени на примероци од разни материјали изложени на долготрајни оптоварувања (на притисок, затегнување или свиткување) покажуваат дека и во случај на непроменливо, константно натоварување во текот на времето, доаѓа до непрекинат пораст на деформациите на истите. Ваквата појава се вика вискозно течење или само течење на материјалот. Деформациите на течење се забележуваат кај сите материјали, само што степенот на манифестирање на оваа појава зависи од низа разлчни фактори. Во најголем број случаи, на течењето на материјалите најмногу влијае нивото на напрегањата. По правило, деформациите на течење се толку поголеми колку што напрегањата се поблиску до границата на јакоста на материјалот. На пример, кај челикот кој во практиката се користи само до напрегањата кои се дозволено пониски од границата на големи развлекувања σ V, деформациите на течење во тоа подрачје на материјалот се мали и затоа, практично, овие деформации се занемаруваат. Меѓутоа, кога напрегањата се поголеми од σ V овие деформации на вискозно течење во општ случај не би смеело да се занемарат. Во градежништвото постојат и такви материјали кај кои се јавуваат значителни деформации на течење во целокупното подрачје на напрегања. Кај бетонот кој практично се товари само до нивото на напрегањата кои не ја надминуваат границата од σ m /3 (третина од јакоста на материјалот), деформациите на течење и при вакви напрегања се многу големи, па тие во општ случај не можат да се занемарат. Покрај другото, големината на деоформациите на течење зависат и од температурата. На пример, кај челикот деформациите на течење растат со зголемувањето на температурата. Така и при мали напрегања, при температури повисоки од нормалните при експлоатација се јавуваат вискозни деформации кои не може да се игнорираат. Иако деформациите на вискозно течење се јавуваат при секое ниво на напрегања, најважни се оние деформации на течење кои одговараат на подрачјето на т.н. работни напрегања на материјалите. Ова значи дека, главно, се разгледува вискозното течење кое се јавува при напрегања значително пониски од границата σ V за соодветниот материјал, односно σ<<σ V. Овде треба јасно да се потенцира дека постои суштинска разлика меѓу деформациите на вискозното течење и пластичните деформации, или т.н. пластично течење (пластично течење се јавува при надминување на границата σ V која се вика уште и граница на течење). Пластичното течење, ако воопшто постои се јавува при напрегања кои се далеку над работните напрегања за соодветниот материјал, односно се јавуваат во подрачјето на напрегања блиски до границата на ломот. Појавата на пластичното течење нема долготраен карактер. Меѓутоа, деформациите на вискозното течење се менуваат во текот на времето и се манифестираат само при долготрајни константни натоварувања. 128

35 Науката која се занимава со утврдување на општите закони на појава и развој на деформациите на материјалите во функција од времето се вика РЕОЛОГИЈА. Реологијата дава можност да се дефинира состојбата на напрегања и деформации на напрегнатото тело доколку се познати сите параметри на надворешните влијанија, што подразбира и познавање на нивната функционална зависност од времето. Ова дава можност за посебно опишување на однесувањето на материјалите во вистински услови Реолошки модели и деформации на материјалите Во реологијата механичките особини на материјалите се моделираат со помош на трите едноставни реолошки модели кои ги определуваат трите основни особини: еластичност, пластичност и вискозност. Реолошките модели се така замислени да може да дадат квалитетна слика за однесувањето на различни материјали под оптоварување. За опишување на сложените појави кои се јавуваат при деформација на реалните материјали најдобро е најпрво да се дефинираат реолошките модели на основните идеални тела кои се претставуваат со нивните механички аналогии, односно со соодветни механизми. (1) Реолошки модел на идеално еластично тело Особините на идеално еластично тело за кое важи Хуковиот закон, во потполност можат да се опишат со федер, Сл. 71(б), чиишто деформации се пропорционални на напрегањата, т.е. на силите и не заависат од времето, Сл. 71(а). F a) ε b) v) optovaruvawe rastovaruvawe ε 0 t 0 t 1 σ 0 σ=σ0 =F/A 0 t H F l 0 σ σ ε σ =E ε ε = σ/e tgα=e ε Сл Реолошки модел на деформирањето на еластичен материјал; (а) деформации при opтоварување и растоварување; (б) модел на федер, Хуков реолошки модел "H"; (в) σ-ε дијаграм за H материјал Факторот на пропорционалност Е всушност е константа на федерот со која се дефинирани механичките карактеристики на материјалот на идеално еластично тело. На Сл. 71(в) е прикажан σ-ε дијаграмот на федер каде е: σ = F/ A 0, ε = l / l, σ = E ε A 0 -површина на напречниот пресек на федерот; l - изолжување или скратување на федерот под дејство на силата F, така што врската напрегање - деформација може да се претстави во следен облик: 129

36 ε = 1 σ, σ =f(t)=const. E Стрелките на Сл. 7.32(а) и Сл (в) го означуваат патот на оптоварување и растоварување на федерот при што јасно се забележува дека после растоварувањето целокупната деформација се губи, т.е. процесот има реверзибилен карактер со повратна деформација. (2) Реолошки модел на идеална течност Појавата на течење кај идеалните флуиди би можела да се дефинира со моделот на деформирање на идеално пластичен материјал, Сл. 7.33(а), при што однесувањето се поистоветува со однесувањето на идеалната Њутнова течност дефинирано со равенката на вискозното течење: ε vt = τt η каде што е: τ - напрегање на лизгање (MPa); t - времето (sec); η - вискозност (MPa/sec). Деформациите на вискозното течење ε vt при постојана големина на лизгачкото напрегање растат пропорционално со времето. Однесувањето на течноста се моделира со цилиндер во кој клипот се поместува под дејство на аплицираната сила, а течноста преминува во просторот меѓу ѕидовите на цилиндерот и клипот, Сл. 72(б). Вака дефинираниот модел се нарекува Њутнов реолошки модел или "N"- модел за кој важи релацијата σ = η ε& т.е. напрегањето е пропорционално на брзината на дилатациите, а факторот на пропорционалност е коефициентот на вискозност η, Сл.72(в). a) nepovratna b) Wutnov N model v) dilatacija ε η σ t 0 t 1 ε vt t σ = η ε& tgα=η Сл Модел на деформирање на вискозно пластичен материјал; (а) деформација при натоварување и растоварување на Њутнова течност; (б)модел на цилиндер со клип Њутнов " "-реолошки модел; (в) дијаграм напрегање-брзина на дилатации Аналогијата со идеално еластично тело е потполна само што наместо пропорционалност помеѓу напрегањето и деформацијата, овде постои пропорционалност помеѓу брзината на деформациите и напрегањата. ε& 130

37 (3) Реолошки модел на идеално пластично тело Особините на идеално пластичниот материјал на Сен Венан најадекватно се опишуваат со моделот на движење на тешко тело, т.е. товар по рапава подлога, Сл. 7.34(а), кој се вика Сен Венанов реолошки модел или SV - модел. (a) SV reolo{ki model (b) σ-ε dijagram σ G σ=const σ v ε p ε Сл (а) Сен Венанов реолошки модел; (б) σ-ε дијаграм за пластичен материјал Товарот ќе почне да се придвижува кога напрегањата ќе ја достигнат границата на развлекување σ v, што претставува основна карактеристика на пластичните тела. Ова значи дека се додека состојбата на напрегање не ја достигне вредноста σ v, деформации нема, т.е. материјалот се однесува како крут. По достигнувањето на σ v се јавува неповратни, неограничени пластични деформации. На σ-ε дијаграмот на Сл (б) со стрелки е назначен процесот на оптоварување и растоварување. Веднаш е евидентно дека работата при деформациите во процесот на оптоварувањето во потполност се губи по престанување на дејството на силите. Дисипацијата на потенцијалната енергија во овој случај е потполна. Потрошената работа при развивањето на пластичните деформации има енергетски еквивалент во создавање на топлинска енергија. Од искуство е познато, меѓутоа и експериментално во лабораторија е потврдено, дека материјалот што трпи значителни пластични деформации се загрева. (4) Реолошки модели на реални материјали Како што беше истакнато под поимот течење се подразбира зголемување на деформациите на материјалотво текот на времето без промена на оптоварувањето. Однесувањето на реалните материјали е многу сложено и затоа моделирањето на вискозното течење се врши со сложени реолошки модели коишто се добиваат со поврзување во низ или во паралелна врска на реолошките модели на идеалните материјали, Сл l 0 /2 l 0 /2 l 0 a) paralelna vrska σ 1 2 σ b) vrska vo niz l 0 + l 0 Сл Шематски приказ на врските во сложени реолошки модели 2 1 σ σ 131

38 Во зависност од начинот на поврзување на едноставните реолошки модели се прават и одредени претпоставки: два едноставни реолошки модели се врзани паралелно Сл.7.35(а), ако е:[ ε 1 =ε 2 =ε σ 1 +σ 2 =σ два едноставни реолошки модели се врзани во низ ако е Сл.7.35(б): ε 1 +ε 2 =ε σ 1 =σ 2 =σ 4.1 Реолошки модел на вискозно-еластичен материјал Наједноставната врска во низ на основниот модел за идеално еластично тело и идеалниот Њутнов флуид го претставува познатиот MAXWELL-ов реолошки модел, или М -модел, Сл.74.1б. a) ε b) M=H M N M σ H E M ε tec ε tec ε el N η M εel ε el ε tec 0 t t 0 t t 1 σ paralelno vrzan H i N model Сл Модел на деформации на вискозно еластичен материјал, (а) деформации при оптоварување и растоварување (б) Максвел-ов М-реолошки модел Со Максвеловиот модел се опишуваат деформициите на материјалите кои покажуваат еластични и вискозни својства. Во почетниот момент t 0 при дејство на постојана сила се јавува еластична деформација, односно дилатација ε el, која не се менува при константно оптоварување, Сл. 7.36(а). Во определен временски интервал на време t 0 t 1, дилатациите растат заради вискозното течење. Во моментот t 1, кога се врши растоварување, еластичниот дел од дилатациите се враќа назад, додека дилатациите од вискозното течење ε tec остануваат трајни, неповратни. Следува дека дилатациите во некој произволен момент на време t е: ε (t) =ε el +ε tec. Реолошката равенка на Максвеловиот модел, земајќи ги предвид претпоставките на поврзувањето на едноставните модели во низ, е дефинирана со изразот: ε& M σ& = E M M σ + η M M 132

39 4.2 Реолошки модел на вискозно-еластопластичен материјал Деформациите кај материјалите кои покажуваат еластични и вискозни својства на вискозното течење, при напрегања кои излегуваат од рамките на работните напрегања на материјалот, растат пропорционално со времето, Сл (а). A 0 Во моментот на нанесувањето на opтоварувањето на примерокот, при време t 0 =0, примерокот ќе се деформира еластично, односно ќе се добие моменталната деформација O A =ε el. Со текот на времето, без промена на F напрегањето σ= σ 0 =const=, ќе почнат да се манифестираат и деформации на течење. Големината на овие деформации одговара на должините на ординатите меѓу добиената крива и правецот AD. Така, деформацијата на течење за времето t 1 e еднаква на должината DB. Во овој случај, ако материјалот не поседува особина на течење би постоела само еластичната деформација ε el = O A, која би била константна за цело време на дејствување на товарот. a) ε ε optovaruvawe rastovaruvawe l/2 B l F A l 0 σ= F/A 0 =const. ε= l / l=ε(t) b) K=H/N σ A 0 A 0 ε tec ε el σ=σ 0 =F/A 0 =const. C D ε el ε t l/2 E F F plasti~ni deformacii na te~ewe elasti~ni deformacii na te~ewe t H E N η σ=σ H +σ σ Сл (a) Еластични деформации и деформации при течење при вискозно еластопластичен материјал, (б) Келвин-ов реолошки модел Доколку, во моментот t 1 примерокот се растовари ќе се манифестираат повратни деформации. Прва, ќе се јави повратна еластична деформација еднаква на моменталната деформација B C = OA =ε el., а потоа ќе дојде до повратни деформации на течење. Овие деформации можат да имаат еластичен или пластичен карактер во зависност од тоа дали за t>t 1, деформациите на примерокот се стремат кон вредност еднаква на нула (крива CF) или кон некоја вредност поголема од нула (крива CE). Вака опишаното однесување на материјалот што покажува еластопластични и вискозни својства (што одговара на однесувањето на бетонот во текот на времето) најадекватно се моделира со познатиот Kelvin-ов сложен реолошки модел кој се добива со паралелна врска на Хуковиот H -модел и Њутновиот N -модел, Сл.7.37 (б), дефиниран со реолошката формула K=H N, каде паралелната врска се означува со вертикална права. Според погоре наведените претпоставки, врската меѓу напрегањата и деформациите е дефинирана со равенката: 133

40 σ = σ &, N + σh = EK εk + η εk каде е: E K - модул на еластичност на федерот, η- коефициент на вискозност на Њутновиот модел. Ако напрегањата на кои е изложен примерокот предизвикуваат еластично однесување на истиот, (σ 0 =E ε, постои пропорционалност меѓу напрегањата и деформациите), тогаш деформациите на течење ќе бидат пропорционални на големината на напрегањата, Сл. 7.38, каде е даден приказ само на деформациите на течење. Течењето кое зависи линеарно од напрегањата се вика линеарно течење. Сл Илустрација на поимот на линеарно течење Доколку материјалот е изложен на постојано напрегање бескрајно долго, или доволно долг временски период (неколку месеци или години) можно е да се јават два случаи, и тоа: (a) случај на стабилизација на процесот на течење при што деформациите се стремат кон некоја конечна вредност, Сл (крива OA) и примероците не трпат лом; (b) Случај кога процесот не се стабилизира, деформациите на течење се стремат кон бескрајно големи вредности што доведува до лом на примерокот, кривата OBCD на Сл Првиот случај обично се јавува при пониски вредности на напрегањата, што е карактеристично за мнозинството градежни материјали во нормални експлоатациони услови. Ова во прв ред се однесува на конструктивните материјали, челикот, бетонот, дрвото и други. duktilen, `ilav lom odnesuvawe na metalite ~elik, beton, drvo primerocite netrpat lom normalni eksploatacioni uslovi t Сл Течење со и без стабилизација на процесот Вториот случај по правило одговара на повисоко ниво на напрегањата, или на експлоатациони услови кои отстапуваат од вообичаените. На примерно, ова 134

41 е типична слика за однесувањето на металите во случај кога напрегањата на затегнување се σ 0 <σ V, а при зголемени температури. Делот на кривата OB најчесто покрива релативно кратко временско подрачје, а со приближување кон точката B брзината на деформациите на течење постепено се намалува. На делот BC оваа брзина постанува практично константна. Тоа е период на најмала брзина на течење и обично е многу долг. Се завршува со крт лом во точката C, или пак со жилав, дуктилен лом во точката D на кој што му претходи изразена контракција на пресекот на делот на кривата CD. Вискозното течењето на материјалите се испитува при напрегања на затегнување или пак при напрегања на притисок. Кога испитувањата се на затегнување обично се користат примероци во облик на прачка или жица, додека испитувањата на притисок се вршат на призматични или цилиндрични пробни тела кај кои треба најголемата напречна димензија да е барем трипати помала од должината, односно висината на примерокот. Експерименталните испитувања се вршат со примена на посебни уреди кои во текот на времето одржуваат постојано ниво на оптоварување. За испитување на течењето на металите се користат уреди кои работат на принципот на лост (полуга), Сл. 7.40(а). primerok dol`ina na nenapregnata pru`ina Сл Испитување на течењето на материјалот; (а) затегнување; (б) притисок За испитување на течењето на бетонот, каменот и други градежни материјали кои обично се оптоваруваат на притисок, се користат уреди со силни, моќни федери, Сл (б). При ваквите испитувања, на однапред определени мерни бази L 0, се мерат деформациите на примероците во текот на времето. На тој начин се добиваат потребните функционални зависности кои го дефинираат текот на течењето и максималната деформација. Во овој случај како максимална деформација се зема деформацијата измерена при лом, или граничната деформација кон која процесот на течење се стреми асимптотски. Врз основа на измерените податоци, доколку станува збор за линеарно течење, најчесто се дефинира т.н. специфично течење, односно течење поради дејство на единичното напрегање: 135

42 ϕ (t) = ε tec (t) ε mom Параметарот ϕ(t) претставува коефициент на течење. Изразот течење е усвоен од причина што овој феномен кај цврстите материјали е аналоген на појавата на течење присутна кај супстанците во течна агрегатна состојба. И во обата случаи појавите можат формално, математички да се опишат со односот: напрегање = η брзина на деформација каде што е η -коефициент на вискозност. Коефициент η за цврстите супстанци има многу поголема вредност во споредба со онаа на течностите. Освен вистинските идеални течности, како и цврстите материјали со аморфна структура за кои со доволна точност може да се примени Њутновата релација: d τ = η dt γ z d σ = η ε dt постојат и такви материјали кои претставуваат сложени повеќе компонентни системи во чиј состав влегуваат вистинските, прави течности и цврстите дисперзирани честички. Заради постоењето на силите на взаемно дејство меѓу цврстата и течната фаза ваквите материјали, односно системи може да се разгледуваат како единствени физички тела со точно определени реолошки, физички и механички особини. Како пример за ваков материјал е цементната паста или т.н. цементно тесто (мешавина на цемент и вода). Ова е еден дисперзен систем кај кого водата е дисперзна средина, а пак цементниот прав дисперзна фаза. Бидејќи во овој случај постои многу изразена дисперзност на системот, на граничната површина меѓу течноста и цврстата фаза ќе дојде до појава на значајни меѓумолекуларни сили и поврзување на системот во целина која што ги исполнива сите битни услови на едно физичко тело. Вака опишаните материјали припаѓаат на категоријата на т.н. структурирани течности кои се карактеризираат со извесна почетна цврстина на структурата. Доколку еден ваков материјал е изложен на дејство на τ напрегања, тогаш неговото однесување може да се опише со Бингамовиот израз, Сл зависност 1: dγ τ = τ0 + η, dt каде што τ 0 е гранично напрегање на смолкнување. Ако се претпостави дека τ 0 =0, тогаш овој израз минува во изразот кој што d важи за Њутновата идеална течност, Сл зависност 2 : τ = η γ dt 136

43 Wutnova relacija Bingamova relacija Сл Бингамова (1) и Њутнова (2) зависност Определени материјали не ја следат секогаш Бингамовата или Њутновата релација. Така, постојат материјали кај кои се забележува појава на смолкнувачко попуштање, Сл. 7.42, крива 3 и 4, или материјали кај кои е присутна појавата на смолкнувачко зајакнување, Сл. 7.42, крива 5 и 6. Ваквите однесувања можат да бидат постојани, или да имаат привремен карактер, односно да бидат привидни, кога се јавуваат само под дејство на некои надворешни влијанија (вибрирање, мешање, зголемување на притисокот и друго) и се манифестираат додека траат овие влијанија. Во врска со овие привремени, т.е. привидни промени на реолошките особини на материјалите можат да се дефинираат следните два феномени: тиксотропија и дилантација. smolknuva~ko popu{tawe Sl Smolknuva~ko popu{tawe (3 i 4) i smolknuva~ko zajaknuvawe, krivi 5 i 6 При тиксотропијата се јавува привидно смолкнувачко попуштање при зголемување на напрегањата, со враќање на појдовниот коефициент на вискозност при намалување на напрегањата, т.е. при растоварувањето, при што се јавува зголемување на граничното смолкнувачко напрегање, Сл (а). При феноменот на дилантација се јавува привидно смолкнувачко зајакнување после што следува флуидизација на материјалот со потполна реверзибилност на процесот. 137

44 Сл Појава на тиксотропија (а) и дилантација (б) Релаксација на напрегањата Ако еден призматичен примерок се изложи на напрегање на затегнување или на притисок σ 0, кои се помали од напрегањата σ E, тогаш истиот ќе се деформира еластично. Ако после вака предизвиканата деформација, краиштата на примерокот се фиксираат, што значи дека должината на примерокот во текот на времето ќе се одржува постојана, напрегањето во него ќе почне да опаѓа, Сл Промената на напрегањето во почетокот се случува брзо, па се побавно, додека конечно процесот не се стабилизира. Ваквата појава се вика релаксација на напрегањата. σ 0 <σ z = const. t t Сл. 80. Релаксација на напрегањата Најчесто како мерка за релаксација се усвојува односот: σ(t) r(t) = 100 (%) Од поголема практична важност е големината: σ(t) r = limt (%) σ0 σ 0 138

45 Инаку и релаксацијата, како и течењето на материјалот не зависи само од материјалот, туку во голема мерка зависи и од температурата и интензитетот на почетното напрегање σ 0. Така, за ист материјал при иста вредност на напрегањето σ 0, во најголем број случаи, релаксацијата се зголемува со порастот на температурата. Исто така, за ист материјал и иста температура, релаксацијата ќе биде поголема ако интензитетот на почетното напрегање е поголем. За испитување на релаксацијата се користат разни уреди во зависност од тоа дали примероците се изложуваат на затегнување или притисок. Доколку станува збор за испитување на релаксација при напрегања на затегнување, најчесто мерењата се вршат на примероци во облик на жица Волуменски деформации Волуменските деформации, т.е. појавите на собирање и бабрење, поради својот временски карактер се вбројуваат во реолошките особини на материјалот. Овие појави, главно се јавуваат како последица на хемиските реакции на материјалите и на физичките влијанија на материјалите во услови на соодвтна средина (термохигрометриски влијанија). На пример, кај бетонот се јавува собирање кое во најголема мерка е резултат на термохигрометриските фактори, односно тоа е последица на физички влијанија врзани за порозната структура на бетонот и за промена на влажноста и температурата на средината. Бидејќи волуменските деформации се специфични за поодделните материјали, за нив повеќе ќе се зборува кога ќе се разгледуваат особините на истите Хемиски особини Овде хемиските особини на материјалите се изучуваат само во обем што е потребен за да се здобијат соглеувања за влијанието на хемискиот состав на особеностите на материјалите. Исто така, нивното изучување е во врска и со оценувањето на подобноста на материјалите за определени услови и средини. Познавањето на хемискиот состав на материјалите особено е важно во случаите на мешање на различни материјали. Тоа е важно, исто така, и при примената на материјалите во т.н. агресивни средини. Во врска со ова, посебно се разгледува т.н. хемиска или корозивна отпорност. Таа се дефинира како способност на материјалот да се спротистави на дејството на агресивните течности и гасови. Решавањето на ваквите проблеми подразбира претходно утврдување на сите фактори на влијание на релацијата материјал-средина кои можат да доведат до определени хемиски или електрохемиски процеси од кои произлегува разорувањето на материјалот. Хемискиот состав е важен и при изложувањето на материјалите на зголемени температури. Но, треба да се одбележи дека кај материјалите при зголемени температури не се случуваат само хемиски, туку и физички промени. Сето ова заедно, го прави материјалот повеќе или помалку отпорен на зголемени температури. 139

46 7.9. Експлоатациони особини Овие особини претставуваат целокупен комплекс на карактеристики кои обезбедуваат можност за примена на конкретен материјал во текот на определен временски период. Комплексов го образуваат отпорноста на замор, температурната стабилност, отпорноста на пожарното дејство, отпорноста на дејството на мраз и друго. Притоа, сите овие наведени особини, гледано во целина, ја дефинираат едната од најбитните експлоатациони особини - особината на трајност. Трајноста е карактеристика на елементот (производот) изработен од одреден материјал, која се дефинира со зачувување на работната способност на елементот (производот) до определено гранично време. Во општ случај, најчесто разликуваме три степени на трајност и тоа: 25, 50 и 100 годишна трајност. Инаку, трајноста за елементите (производите) кои се користат при т.н. привремени објекти може да биде и прилично помала. Трајноста, обично, се мери со времето на користење без губиток на експлоатационите особини. Притоа, се разбира дека секогаш се води сметка за конкретните експлоатациони услови, како што се климатските услови, степенот на агресивност на средината, карактерот и големината на оптоварувањата и друго. Трајноста, или долговечноста на материјалот, во неагресивни средини, т.е во нормални средини и на нормални температури, може да се определи со помош на емпирискиот образец: t d 1 m n k ( σ σ 2 m = k ( σ σ ) e, ) каде што е: t d - трајност (долговечност); k 1, k 2, n - емпириски параметри со кои се земаат предвид природата и структурата на конкретниот материјал. Сигурноста (поузданоста) е особина на елементот (производот), изработен од определен материјал, да ја зачува работната способност одредено време во рамките на даден режим и услови на експлоатација. Притоа, се подразбира дека во текот на наведеното време не доаѓа до потреба за непредвидени прекини на експлоатацијата заради ремонт. Според тоа, како показател на сигурноста (поузданоста) може да се употреби веројатноста на експлоатација на елементот без појава на отказ. Отказот треба да се сфати како настан што доведува до потполн, или делумен губиток на работната способност на елементот. До ова може да дојде при појавата на таква неисправност која што условува еден или повеќе параметри на сигурноста (поузданоста) да излезат од дозволените граници). Треба да се забележи дека особината сигурност (поузданост) е од комплексна природа. Таа зависи од поголем број фактори, а секако дека зависи и од трајноста. 140

47 8. Испитување на материјалите со методи без разорување 8.1. Вовед При класичните, или т.н. стандардни методи за испитување на материјалите се применуваат определени постапки кои се спроведуваат на примероци изработени од материјалот што се издвојува специјално за оваа цел. При тоа, конкретните испитувања се вршат пред почетокот, за време и после завршувањето на процесот на градењето. Овие испитувања можат да се вршат и на примероци на материјали земени (извадени) од готовиот, т.е. завршен објект. Меѓутоа, без оглед на бројот на примероци што во обата наведени случаи се подложува на испитување, неоспорно е дека со ваквите испитувања всушност се дефинираат само особините на испитуваните примероци. Затоа, вака добиените резултати само условно можат да се пресликаат на материјалот вграден на конкретниот објект, или на одделен конструктивен елемент. Претходно изложеното, како и значителниот напредок во областа на применетата физика, електрониката и другите научни дисциплини, придонесоа во текот на последните децении да се развијат и усовршат повеќе методи со чија помош може да се вршат директни испитувања на вградените материјали во објектите. Ваквите испитувања се познати како испитувања без разорување, или недеструктивни методи за испитување. Тие имаат низа предности во однос на класичните методи за испитување кои се презентирани накратко подолу: (1) зачувување на целината на елементот кој се испитува бидејќи за време на испитувањето елементот не се оштетува и не му се намалува носивоста; (2) мерење на голем број мерни места; (3) повеќекратно повторување на мерењата, така што карактеристиките на материјалот може да се следи и во фазата на изведба на објектот и за време на неговата експлоатација; (4) не бараат многу време за мерењата; (5) овозможуваат определување на особеностите на материјалот во секоја достапна точка на елементот; (6) можност да се користат и за мерења при стандардните примероци на материјалите. Меѓутоа, испитувањата без разорување имаат и свои недостатоци. Еден од најважните недостатоци секако е тоа што при ваквите испитувања карактеристиките на материјалите се добиваат посредно, преку некој физички параметар што се мери, а кој со бараната особина на материјалот е во определена функционална зависност. Според тоа, во овој случај до резултати од испитувањата може да се дојде само ако се познава функцијата на обликот: S = S(f V ) 141

48 каде што: S претставува определена особина на материјалот, а f V физичката големина што се мери. S f (v) Сл. 8.1 Зависност S-f V Во оваа група методи за испитување без разорување спаѓаат методата на ултразвук, методата на гама зрачење, на неутронско зрачење, методата за определување на површинската тврдост и други. За дел од овие методи кои најмногу се користат во градежништвото, подолу накратко се презентирани нивните главни особености и начинот на испитување Метода на ултразвук Под ултразвук се подразбираат вибрации од иста природа како и звукот, но со многу високи фреквенции коишто човечкото уво не е во состојба да ги регистрира. Овие вибрации во суштина имаат механички карактер и се одликуваат со фреквенции поголеми од Hz (20 khz). Инаку фреквенциите f се дефинирани со односот: f = v (Hz) λ каде што е: v (m/s) - брзина на распространување на ултразвучниот бран, λ -брановата должина. Ултразвучните бранови може да бидат лонгитудиналните, или надолжни, напречни и површински. Најголема брзина имаат надолжните ултразвучни бранови. Напречните бранови имаат два пати помала брзина од надолжните, а површинските 90% од напречните ултразвучни бранови. Во практиката, главно, се користат две основни постапки на испитување кои се базираат на мерење на брзината на надолжните ултразвучни бранови, и тоа 1. методата на прозвучување, и 2. ехо метода. Подолу, на Сл. 8.2 е прикажана шемата на еден уред за испитување римена на методта на прозвучување, кој генерално се состои од: генератор на импулси (A), предавател (B) со чија помош ултразвукот се воведува во пробното тело, т.е. во материјалот што се испитува (C), приемник на ултразвукот (D) каде механичките импулси се претвораат во електрични, засилувач (E) и индикатор на времето (F) кој овозможува да се отчита времето на поминување на ултразвучниот бран низ разгледуваниот елемент. 142

49 generator na ulrazvuk primerok priemnik na ultrazvukot predavatel zasiluva~ indikator na vreme Sl. 8.2 [ematski prikaz na ured za ispituvawe so metoda na prozvu~uvawe Како индикатори на времето можат да се користат разни видови осцилоскопи, но и посебни системи за непосредно дигитално читање, обично во микро секунди (µs). Брзината на ултразвукот може да се пресмета според изразот v=s/t ако се знае должината на патот (s) што ја минал ултразвукот движејќи се низ разгледуваниот примерок од материјалот, и измереното времетраење на ова движење (t). Инаку, брзината на минување на надолжните ултразвучни бранови низ хомогени тела зависи од физичко-механичките особини на разгледуваниот материјал, но и од геометриските карактеристики на пробното тело или на испитуваниот елемент од некоја конструкција. При ова, може да се користат следните теоретски односи: E D (1) v = - ако ултразвучниот бран минува низ линиски елементи, γ односно елементи со призматичен или цилиндричен облик при кои односот на димензиите е h/a>5, а брановата должина на ултразвукот λ>3 a, при што h e висина, (a) максимална напречна димензија на примерокот; (2) v = E D 2 D (1 µ )γ -кога ултразвукот минува низ површински, т.е. плочести елементи со дебелина d, при што треба да е задоволен условот d<2 λ; (3) v = E (1 + µ D D (1 µ D ) )(1 2µ D )γ -во случај на минување на ултразвукот низ тела со неограничени димензии, при d 2 λ, каде d е најмалата димензија на телото. Во горните изрази одделните членови претставуваат: γ - волуменска маса; E D - динамички модул на еластичноста; µ D - динамички Поасонов коефициент. Така, ако е позната брзината на ултразвукот v може, со користење на дадените обрасци, да се најде некоја од големините. На пример, доколку 143

50 однапред е позната волуменската маса на материјалот, врз основа на измерената вредност на v може да се определи неговиот динамички модул на еластичност. Треба да се набележи дека сé досега реченото, заедно со посочените изрази, важи начелно само при распростирање на ултразвучните бранови низ хомогени тела. Ако материјалот во испитуваниот примерок или конструктивен елемент има многу изразена нехомогеност, тогаш при распростирањето на ултразвучните бранови доаѓа до појава на одбивање, прекршување и дифракција. Законите на овие појави се аналогни на законите на оптиката. Кога се користи методата на прозвучување, Сл. 8.2, предавателот и приемникот на ултразвукот се два посебни елементи-уреди кои секогаш се поставуваат на различни места на телото што се испитува, на меѓусебно растојание S. Во зависност од позицијата на предавателот и приемникот возможно е да се јави: (1) директно пренесување на ултразвучниот бран, кога предавателот и приемникот се еден спроти друг, Сл. 8.3 (а); (2) полудиректен начин на пренесување на ултразвукот кога предевателот и приемникот се поместани еден во однос на друг по коса линија, Сл. 8.3 (б); (3) индиректен - површински пренос на ултразвукот кога предавателот и приемникот се поместени хоризонтално еден во однос на друг, Сл. 8.3 (в). (a) Директен пренос (б) Полудиректен (в) Индиректен Сл. 8.3 Положба на предавателот и приемникот при испитување со методата на ултразвук со прозвучување При индиректниот површински пренос до приемникот допира 1 до 2% од ултразвучната енергија. Испитувањата со ехо методата се вршат со посебен вид на ултразвучен уред во кој предавателот и приемникот се на иста позиција, односно на исто место. При користењето на ехо уредите, исто така, се мери времето на минување на ултразвукот. Притоа, се работи за време потребно да се мине пат со должина S=2d, каде d е дебелината на елементот, Сл

51 predavatel i priemnik Sl. 8.4 Princip na primena na eho metodata Методата на ултразвук мошне многу се применува и на подрачјето на дефектоскопијата на материјалите. Се користат различни апаратури зависно од материјалот што се испитува. За бетон се користи апаратура која генерира ултразвучни импулси со фрекфенции од khz. За металите се користат повисоки фреквенции од 0,5-15MHz Детектирање на несовршеностите на материјалот се врши врз основа на промената на брзината на ултразвучниот бран кога минува низ материјал/средина со различни физичко-механичките карактеристики. Ова е особено карактеристично за порозните материјали или материјалите со несовршености, со прснатини или др. Ако уптразвучниот бран при движењето низ таков материјал дојде до некоја шуплина, тој под одредени услови ќе помине низ неа, меѓутоа бидејќи истата е исполнета со воздух, брзината на бранот ќе се намали. Значи, присуството на дефекти во материјалот може да се констатира врз основа на споредбата на брзините на ултразвукот што се регистрирани при поминувањето на истиот низ различни подрачја од материјалот Метода на гама зрачење Гама зраците се одликуваат со голема моќ на продирање низ материјалите. Притоа, за време на продирањето, во зависност од карактеристиките на материјалот нивниот интензитет во определен степен слабее. Најмногу се користат нуклидите на цезиум 137, кобалт 60, иридиум 192. кои имаат и потполно прифатлив период на полураспаѓање од 27 години, 5 години и 74 дена, соодветно. Испитувањето на особините на материјалите врз основа на слабеењето на гама зрачењето се реализира на два начина: со примена на геометријата на широк сноп и со примена на геометријата на тесен сноп. Првиот начин е познат и под името метода на расеано зрачење, Сл. 8.5 (а), додека вториот и под името метода на прозрачување, Сл. 8.5 (б). Инаку испитувањата со примена на гама зрачењето се вршат со употреба на различни уреди во зависност од материјалот што се испитува. Во сите случаи апаратурата е заштитена со оловна облога, ова особено се однесува на контејнерот со изворот и детекторот на зрачење. Доколку пак се работи за мерење на особините на течностите се користат апаратури-сонди. Тие овозможуваат мерење во длабочината на масата. Ваквите апаратури, исто така, можат да работат на еден од обата споменати принципи и тоа прозрачување или пак расеано зрачење. 145

52 Бидејќи во презентираните изрази фигурираат d и γ, истите може да се користат за определување на волуменската маса на материјалот, или за мерење на дебелината, односно димензиите на одделните конструктивни елементи. Ако оваа метода се користи за определување на накои физичкоc Сл. 8.5 Метода на гама зрачење: (а) метода на расеано зрачење, (б) метода на прозрачување Гама зраците многу се употребуваат и во дефектоскопијата на материјалите. Притоа, со нивна помош можат да се откријат разни дефекти на структурата. Така, може да се утврди дали некој материјал во себе содржи шуплина, пукнатина, туѓи примеси и слично. Интензитетот на зрачењето со примена на методата расеано зрачење, кога се претпоставува дека гама зраците продираат низ примерокот на материјалот се дефинира со изразот: γ - волуменска маса; I = I 0 Be µ γd µ n - масен коефициент на слабеење; d - дебелина на материјалот; n I 0 - интензитет на зрачењето пред минувањето низ материјалот; B - параметар кој го дефинира влијанието на расеаното зрачење I r кое детекторот не е во состојба да го регистрира, и зависи од геометриската големина c, т.е. од растојанието меѓу изворот и детекторот на зрачење; I - интензитет на зрачење; c - растојание меѓу изворот и детекторот. Кога се користи методата на прозрачување, Сл. 8.5 (б), зраците од изворот на зрачење кој е сместен во специјално конструиран контејнер заштитен со оловна облога, се насочуваат кон еден екран кој е поставен меѓу изворот и материјалот што се испитува. Екранот дел од зраците ги апсорбира а дел ги ориентира во насочениот правец, т.е. низ отворот којшто е наменет за тоа. Интензитетот на зрачењето во овој случај е дефиниран со релацијата: I = I 0 e µ γd кој се добива од изразот за расеано зрачење за вредност B=1. n 146

53 механички својства на материјалот, тогаш треба претходно да се определат функциите S=S 1 (I) или S=S 2 (I/I 0 ) каде S претставува некое генерално својство, а функциите S 1 и S 2 одговараат на конкретниот материјал кога се користи исклучиво една иста апаратура за испитување Метода на неутронско зрачење Ова зрачење најчесто се користи за определување на влажноста на материјалите. Методата се базира на законите на забавување на движењето на неутроните за време на нивното продирање низ влажен материјал. Основни составни делови на секој уред би биле изворот на неутронско зрачење и детекторот односно бројачот на бавните неутрони. Најголемиот број на апаратура за мерење на влажноста на овој начин, функционира на принципот на расеано зрачење Методи за мерење на површинската тврдост Овие методи се вбројуваат во недеструктивните методи за испитување бидејќи со нивната примена материјалите сосема незначително се оштетуваат (оштетувањата можат да се запостават). Податокот за тврдоста овозможува многу сигурно (поуздано) оценување на останатите механички особини на материјалите (јакост на притисок, пред сé). Може се разбира начелно, да се зборува за две основни групи на методите за дефинирање на тврдоста (а преку тврдоста и на јакоста на материјалите) и тоа: 1. Методи кои се базираат на втиснување на потврди и на втиснување погодни елементи (челични топчиња, дијамантски шилци и слично) во материјалите. Оценката за тврдоста - јакоста на материјалите во вакви случаи се изведува или врз основа на мерењето на некои геометриски карактеристики на отпечатокот добиен со примена на определена сила на втиснување или врз основа на мерење на големината на силата која е потребна за да се оствари отпечаток со определени геометриски карактеристики ( на пример длабочина). 2. Методи кои се базираат на мерењето на големината на отскокот на определена маса која се пушта да дејствува со определена ударна енергија на површината на конкретниот материјал. Односите кои ја поврзуваат тврдоста и јакоста во горните случаи се следните: Во случајот 1: Помал отпечаток - поголема тврдост - поголема јакост (и обратно), или поголема сила на втиснување - поголема тврдост - поголема јакост (и обратно). Во случајот 2: поголем отскок - поголема тврдост - поголема јакост (и обратно). За дефинирање на тврдоста односно јакоста на челикот и бетонот се користат следните методи и тоа: 147

54 методи од групата 1. за челикот: Бринеловата метода, Викерсовата метода, Роквеловата метода, методата на Полдиевиот чекан. методи од групата 2. за челикот: Шоровата метода. за бетонот од групата 1. се користи методата HPS, а од групата 2. методата на Смитовиот чекан (склерометар) Магнетни и останати специфични методи Магнетните методи за испитување се базираат на мерење на промените во магнетното поле во зависност од присуството на дефектите. Вакви постапки најчесто се употребуваат во дефектоскопијата на феромагнетните материјали. Заклучоци за постоење на пукнатини, невидливи со голо око, или на разни приклучоци се донесуваат врз основа на деформации на линиите на магнетното поле. Останатите методи ги сочинуваат електричните методи, испитувањата со флуоресценција, методите на локална деструкција Вибрациони методи Се базираат на зависностите кои што постојат помеѓу поединечните особини на материјалите и динамичките особености на системите реализирани врз основа на дадените материјали. Како резултати кај овие испитувања се добиваат големини кои одговараат на извесен материјален систем. Резултатите не се однесуваат само на едно тесно подрачје (точка) на испитуваниот материјал. Поради ова и овие методи се сместени во т.н. интегрални методи на испитување. Инаку, ваквите испитувања најчесто се вршат на призматични примероци кои се побудуваат на осцилирање. Најчесто се користат испитувања на база на трансверзални, лонгитудинални и торзиони осцилации Комплексни методи Подразбираат определување на поедини особини на материјалите со примена на неколку различни постапки. На овој начин најобјективно се доаѓа до бројните вредности на поедините карактеристики на материјалите. Во ваков случај бараната особина се определува врз основа на образецот: Тука поедините членови значат: S n m= 1 = n m= 1 S m - вредности на особините добиени со примена на различни методи на испитување; ε m - грешки во мерењата при примена на секоја поединечна метода; n - број на применетите методи без разорување. (S (S m m S m ε 1 ε m m ) )

55 9. Дефинирање на особеностите на материјалите 9.1. Испитување на материјалите Особините на градежните материјали се утврдуваат со употреба на разни постапки на испитување. Според особеноста, овие испитувања можат да се поделат на две основни групи, и тоа: испитувања со разорување и испитувања без разорување. Секако дека е можно и комбинација на обете методи. Според целта и начинот на изведување, испитувањата на градежните материјали можат да бидат од стандарден карактер Видови на испитувања Стандардни испитувања Овие испитувања, главно се вршат за да се овозможи правилен и рационален избор на материјалите за градење на објектите. На тој начин се придонесува за стабилноста, функционалноста, естетиката, трајноста и економичноста на објектите. Според карактерот и технологијата на градењето стандардните испитувања може да се поделат на претходни и контролни. Претходните испитувања се вршат со цел да се дефинира и одбере материјалот којшто ќе треба да ги исполнува поставените барања. Тоа значи дека овие испитувања по правило се вршат пред започнувањето на градбата. Ако при изведувањето се користат готови градежни материјали (тула, дрво, челик) изборот на конкретниот материјал се врши врз основа на неговите особини декларирани од производителите. Така, претходните испитувања на ваквите материјали по правило се сведуваат само на проверка на декларираните особености. Често се случува да не се вршат овие претходни испитувања, па изборот на материјалите се базира на неговите декларирани особености. Ваквата постапка може да се дозволи само тогаш кога постојат цврсти докази за согласност на декларираните со вистинските особини на материјалот, односно само во случајот кога постои потврда - сертификат која што дава гаранции во поглед на особините на конкретниот материјал. Штом со претходните испитувања, или без нив, се изврши избор на материјалот, за времето на градењето на објектот (или изработката на определен елемент) се вршат контролни испитувања. Целта на овие испитувања е проверка на особините утврдени со претходните испитувања, односно проверка на предвидените и декларираните особености. Или, поинаку речено, со контролните испитувања се дефинираат особините на материјалот што се вградува во конкретниот објект и се врши споредба на добиените резултати со бараните големини. 149

56 9.2 Примена на стандардите и други прописи Испитувањата во нашата земја се вршат врз основа на важечки национални, т.е. македонски стандарди МКС, а исто така и со примена на соодветни правилници, препораки и други званични документи кои што ги регулираат прашањата од областа на производството и примената на градежните материјали. При недостаток на соодветни домашни прописи постои можност за примена на странска регулатива. Така, за поедини испитувања кај нас често се применуваат стандардите и нормите на поранешните советски републики (ГОСТ, СНИП), германските норми (DIN), британските стандарди (BS), американските стандарди (ASTM) и други. Во некои случаи, исто така, се употребуваат и препораките на поедини меѓународни здруженија во чија дејност, покрај другото, спаѓа и проблематиката на материјалите. Тука се мисли на овие организации: RILEM (Меѓународен сојуз на лабораториите за испитување на материјалите), CEB (Европски комитет за бетон), CEA (Европска конвенција за челични конструкции), FIP (Меѓународно друштво за преднапрегање). 9.3 Стандардизација Што е стандардизација? Стандардизација е делување на подрачјето на составување на стандарди за општа и повеќекратна употреба заради оптимална уреденост во одредено подрачје. Во Македонија тоа е државна функција, една од значајните фактори за обезбедување заштита на луѓето и околината. Со воспоставување на ефикасен систем на рационална стандардизација и потесно поврзување со меѓународните организации, Македонија ќе си обезбеди вклучување во европскиот стопански простор. Почетоците на стандардизацијата се насетуваат уште при обликување на првобитните метални садови и орудија во праисторијата. Најстарата прамера за должина е врежана во кипот на Сумерскиот владар Gude (22 век п.н.е.). Во стариот Египет и Рим постоеле стандарди за тула. Во Рим се стандардизирани водоводните цевки, така што потрошувачката на вода се пресметувала по премер на цевките. Развојот на индустријализацијата го услови развојот на стандардизацијата на индустриски орудија. Во 1841 Whithwath стандардизирал систем за метални навои. Носители на изработката на стандардите биле националните здруженија на инженерите. Меѓународната конвенција за метарот (1875) постави единствен мерен систем, кој станал основа на подоцнежните национални и меѓународни стандарди. Во Дрезден во 1886 се одржала меѓународна конференција: Договор за единствени методи за испитување на градежните и конструктивните материјали, која го означила почетокот на меѓународната стандардизација. По таа конференција се основани националните и меѓународните организации за стандардизација: British Engineering Standard Committee (1901) National Bureau of Standards (1901), ZDA Normenausschuss der Deutchen Industrie (1917) 150

57 International Electrotechnical Commission (IEC), 1906 International Organization for Standardization (ISO), 1946 International Federation of the National Standards in Association (ISA), 1928 Во 1939 година во предвоена Југославија е започната работата на стандардизацијата (Југословенски национален комитет за нормализација). Во 1946 год. е издадена уредба за стандардизација (18/46), а Сојузната комисија за стандардизација го објави првиот ЈУС стандард во СФРЈ била членка на ИСО од 1950, а на IEC од Издале стандарди класифицирани во 18 гранки или подрачја (состојба од ) Основни поими од подрачјето на стандардизацијата Метрологија е наука за мерки и апарати за мерење, која се занимава со воведување на примена и надзор на мерки во склад со меѓународниот систем. Испитување - сертификација - квалитет овозможуваат систематичен пристап и подобрување на квалитетот на производите и ефектот, па и достигнувањата на меѓународно или европско рамниште. Со тоа се овозможува зголемување на извозната способност и конкурентноста на претпријатијата. Потребно е да се воспостави хармонизиран и компатибилен систем со европските и меѓународните системи. Националниот орган за акредитирање покрива: лаборатории (за испитување или калибрациски) органи за сертификација (учинок, персонал, систем за квалитет) органи за надзор Хомологација на патни возила е постапка за потврдување дали поедини типови возила одговараат на важечките прописи во Р Македонија. Потребно е да се изгради нов систем, во склад со системот на членките на Европската Унија. Технички пропис е документ во кој се образложени значењето на производот, учинокот, со него поврзаните процеси и производни постапки, вклучувајќи ги важечките административни одредби, кои мора да се земат предвид. Стандард е документ одобрен од надлежен орган, кој наведува општи и повеќекратно употребливи правила, упатства или значења на производите, учинокот или со него поврзаните процеси и производни постапки, чие земање предвид не е задолжително. Акредитирање е постапка за официјално признавање на оспособеноста за вршење на одредена дејност, Пример: акредитирана лабораторија. Сертифицирање е постапка по која трета страна писмено гарантира дека постои задоволителна веројатност дека недвосмислено дефинираниот производ, процес или учинок е во склад со поставените барања. Трета страна е личност или орган кој е легитимно независен од интересите на вмешаните странки во одрден правен однос. 151

58 Испитување е изведување на една или повеќе проби, тоа е техничка постапка, со која по точно дефинирана постапка се определуваат една или повеќе карактеристики на даден производ, процес или учинок. Сертификат за согласност е документ издаден во согласност со правилата на системот за сертифицирање кој тврди дека постои задоволителна веројатност, дека недвосмислено дефинираниот производ, процес или учинок одговара на определениот стандард или на друг нормативен документ. Изјава за согласност е изјава на набавувачот издадена на негова сопствена одговорност, дека производот, процесот или учинокот е во согласност со определениот стандард или со друг нормативен документ. Набавувач е странка која е одговорна за производот, процесот или учинокот и е способна да воспостави загарантиран квалитет. Ниво на стандардизација е географски, политички и стопански опсег на вклученост во стандардизацијата. Стандардизацијата во однос на настанувањето на стандардите е селективна и систематична. Селективна стандардизација произлегува од расположивото множество на карактеристики на предмети, состојби и појави, како и нивниот редослед. Се избираат некои карактеристики кои се прогласуваат за стандард. Таков стандард има често неправилно степенување на својствата и е чесно компромис на затечената состојба и способноста на произведувачот. Селективната стандардизација се именува исто така и како развојна и до неодамна беше единствена метода за стандардизирање. Систематичната стандардизација произлегува од сознанието дека меѓу повеќе производи и процеси постојат природни или систематични односи. Се именува и како развојно спроведена стандардизација Хиерархиски распоред на стандардизацијата me unarodna ISO IEC regionalna nacionalna stru~na interna Сл.9.1 Шема на хиерархиската пирамида на стандардизација 152

59 Меѓународна стандардизација ISO ги покрива сите подрачја освен електротехника и електрониката. Полното име е International Organization for Standardization и има 72 редовни и 19 дописни членови. IEC покрива електротехника и електроника. Полното име е International Electrotechnical Commision. Педесет меѓународни организации (на кои стандардизацијата не им е основна дејност) се занимаваат со стандардизација и ја дополнуваат работата на ISO и IEC. Околу 400 меѓународни организации соработуваат со ISO и IEC. Тие се невладини организации, а нивните членови се невладини, полувладини или владини организации. Припремните работи, студии и анализи ги извршуваат стручњаци од целиот свет, кои се здружуваат во различни меѓународни стручни здруженија. На подрачјето на градежништвото такви се: IABSE - International Organization for Bridges and Structural Engineering, CIB - International Council for Building Research Studies and Documentation, RILEM - International Association of the testing and Research Laboratories for Materials and Constructions, CEB - Euro- International Committee for Concrete ECCS - European Convention for Constructional Steelworks, FIP - International Federation for Prestressed Concrete, JCSS - Joint Committee on Structural Safety, ISSMFE - International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering SOBRANIE NA ISO SOVETODAVNI ODBORI IZVR[EN ODBOR TEHNI^KI ODBORI (TS) CENTRALEN SEKRETARIJAT TEHNI^KI PODODBORI (YS) RABOTNI GRUPI (WG) Сл Шема на организираност на ISO Највисок орган е собранието на членките. Извршниот одбор ги води работите помеѓу две собранија, заедно со советодавните одбори. Централниот секретаријат ги води административните работи. Техничките одбори се грижат 153

60 за изработка на меѓународни стандарди. Со стандардизација на подрачјето на градежништвото се занимаваат 16 технички комитети (Тechnical Committee, TC) на ISO, а досега се издадени приближно 710 стандарди за градежништво. Во склад со работните програми, техничките одбори можат да основаат свои пододбори (Sub Committee, SC) и исто така работни групи (Working Group, WG). Преглед на сите TC и SC и подрачјата на делување се објавува годишно во публикацијата ISO Memento и IEC Year Book. Службени јазици се англиски и француски, а во посебни услови и рускиот. Терминолошките стандарди се објавуваат на сите три јазици. Правилата на работа на ISO и IEC се одредени со статутот и со други документи. Изработката на стандардите започнува со иницијатива на членките или ТС или организациите кои соработуваат со ISO или IEC. Кога иницијативата ќе се прифати, таа му се доверува на ТС од подрачјето на предложениот стандард, при што не се формира нов ТС, туку се проширува дејноста на постојниот. Прв чекор е изработка на работен план (Draft Proposal, DP) кој го подготвува работната група (WG). Планот го разгледува ТС или ЅС и го доставува на централниот секретаријат, кој го регистрира како нацрт на меѓународен стандард (Draft International Standard, DIS) и го испраќа на членките во шестмесечна постапка на гласање. Ако 75% од членките гласаат позитивно, DIS станува меѓународен стандард ISO (во IEC е потребно 80% позитивни гласови). Ако нацртот не е прифатен, може да се објавува како технички извештај (Technical Report, TR), кој може да оди во повторна постапка на прифаќање по три години. Стандардите се ускладуваат секои 5 години, а по потреба и порано. Табела 1: Структура на учество на државите при настанување на стандардите ISO Западно европски држави Останати индустриско развиени држави Останати членки Број на членови 22% 8% 70% Број на членови во ТС и ЅС 50% 18% 32% Стандарди бараат 66% 23% 11% Стандарди приготвуваат 70% 19% 11% ISO и IEC стандардите не се задолжителни, меѓутоа лесно стануваат, ако на нив се повикуваат прописи или ако се составен дел на меѓународни спогодби. Секоја членка може непосредно да го употребува меѓународниот стандард со или без измени како свој или како подлога за свој стандард. Заради воспоставување на поголем ред и дисциплина при земање во предвид на меѓународните стандарди и во интерес на меѓународната трговија, по иницијатива на GATT (General Agreement on Tarifs and Trade - Општ договор за царини и трговија) донесена е Спогодба за технички препреки во трговијата (Кодекс за стандарди), која ја ретифицирала исто така и СФРЈ во Таа организација во 1995 ја замени WTO (World Trade Organization). Според таа спогодба државите потписници при изработката на националните стандарди се 154

61 обврзани да ги земат предвид меѓународните стандарди. За сите отстапки од спогодбата мора да се консултираат потписничките на спогодбата. Информационата мрежа ISO Network (ISONET ) ги поврзува меѓународните информациони центри. Опстојува и повеќејазичен (ISONET Thesaur) кој овозможува компјутерско пребарување на нормативните документи. Регионална стандардизација Регионалните стандардизациски организации ги здружуваат националните стандардизациски организации од заеднички географски, политички и економски простори. Нивната намена е ускладување на постоечките национални стандарди и развој на нови регионални стандарди со предност на меѓународните стандарди. Најпознати европски организации се: CEN - European Committee for Standardisation CENELEC - European Committee for Electrotechnical Standardisation ETSI - European Telecomunications Standardisation Institute Нивни членки се националните организации за стандардизација од 18 држави членки на Европската Унија (ЕУ) и Европското здружение за слободна трговија (EFTA). Тие делуваат како и ISO и IEC со мали разлики. Членките при гласањето имаат број на гласови во склад со својата економска моќ (на пример Германија има 10, а Луксембург само 2 гласа). Европскиот стандард (EN) се донесува со квалифицирано мнозинство и кога е донесен неизменето се презема во националната збирка на стандарди без оглед на гласањето на членката. Сите постоечки стандарди кои се во спротивност со новоусвоениот, членката мора да ги прогласи за неважечки. Договорот за единствени стандарди во ЕУ важи од CEN и CENELEC нудат два пристапи: доделување на европскиот знак на складност со техничките прописи, или меѓусебно признавање на резултатите од испитувањата и надзорот. EOTS (European Organization for Testing and Certification - Европска организација за испитување и сертификација) се грижи за оптимизација на решението, т.е. за изборот на едниот или другиот начин. Намената на регионалната стандардизација во Европа е создавање на единствен пазар, на кој суштината му е правилна стандардизација. Други регионални стандардизации се: SEV - Совет за меѓусебна стопанска соработка (ZSSR - источна Европа) COPANT- Панамериканска компанија за стандардизација (Латино - Американските држави) ASAC - Азиски светски комитет за стандарди ARSO - Регионална африканска организација за стандардизација ASMO - Арапска организација за стандардизација и методологија 155

62 CARICOM - Совет за стандардизација на Карибскиот заеднички пазар PASC - Пацифички конгрес за стандарди Национална стандардизација Тоа е стандардизација во рамките на една држава на сите стручни подрачја. Може да биде државна, финансирана од државата или приватна, финансирана од стопанството. Без оглед на тоа, мора да има статус на повластена организација за изработка на национални стандарди и за застапување на државата на подрачјата на стандардизација. Мора да бидат вклучени сите, кои се заинтересирани, а пак изработката на националните стандарди мора да не се довери на постојана комисија. ANSI - American National Standard Institute ASTM - American Society of Testing and Materials CSA - Canadian Standards Association DIN - Das ist Norm - Deutches Institut fur Normung GOST - Gosuderstvenuj standard Sovjeta SSR SNiP - Stroitelnie normi i pravila JUS - Jugoslovenski standard MKS - Македонски стандард JIS - Japanese Industrial Standard ONORM - Osterreichesche Norm SIST - Slovenski standardi SIA - Schweizerischer Ingeneieur und Architekten Verein SN - Schwezer Norm UNI - Ente Nazionale Italiano di Unificatione BS - British Standard Стручна стандардизација Таа ја дополнува националната стандардизација. Стандардите ги донесуваат стопански или стручни друштва и се достапни на јавноста. За стручната стандардизација се значајни стандардите од подрачјето на електротехниката. Интерна стандардизација Стандардите на повисоко рамниште (меѓународни, национални,...) се развиле од интерните стандарди на индустриските претпријатија. Тој процес е сеуште жив (селективна стандардизација), иако го заменува процес во обратна насока (систематична стандардизација) - од стандарди на повисоко рамниште до интерни. 156

63 Задача на интерната стандардизација е воведување на стандардите од еднакво рамниште на интерно рамниште со селекција што се однесува на потребите на претпријатието. Ако стандард нема, претпријатието може да даде иницијатива за негово настанување на национално и меѓународно рамниште. Затоа се вели дека, со интерната стандардизација се создаваат услови за рационално производство и подготовка за ускладување на производството со новите стандарди Европски стандарди за конструкции Комисијата на европските заедници CEC (Commission of the European Communities) уште пред години даде иницијатива за воведување на ускладени технички правилници за проектирање на градежни и инженерски објекти, кои во почетокот би служеле како алтернатива на различните важечки правилници во различни земји и кои подоцна би ги замениле. Тие технички правилници станаа познати под името Structural Eurocodes. Во 1990 комисијата на ЕУ по советувањето на угледните држави членки на ЕУ, му ја пренесе работата околу натамошниот развој, издавање и дополнување на ЕС за конструкции на Европскиот уред за стандардизација CEN. Секретаријатот на државите од EFTA се согласил да ја потпомага работата на CEN. Техничкиот одбор на CEN, CEN/TC 250 е одговорен за сите ЕС за конструкции. Еврокодот вообичаено се означува со ЕС и соодветниот број, кој кажува каков вид на конструкција обработува одредениот Еврокод. Така на пример, ЕС2 обработува проектирање на бетонски конструкции. Изведбата и контролата на изведбата на конструкциите во ЕС е обработена само до таа мерка до која е потребно да се определат квалитетот на конструкцијата и стандардите на изработка, кои се согласни со претпоставките, на кои се темелат правилата за проектирање. Додека не се донесат мноштво од ускладени технички спецификации за производите, како и за методите за испитување на нивното однесување, некои ЕС ќе ги обработуваат тие проблеми во информативни размери. Поедини држави, кои своите правилници ги базираат врз основа на моделот на правилникот на ЕС, мораат одредените барања да ги прилагодат на своите услови. Имено, органите на секоја поединечна држава се одговорни за сигурноста и за останатите работи, покриени со суштинските барања во прописите. Тие барања се исто така поврзани и со економската моќ на поедина држава. Сето тоа се одразува во точно определени бројни вредности на определени коефициенти, именувани како прости коефициенти. Некогаш, може да се случи хармонизираниот потпорен стандард да не е на располагање во моментот на издавање на определен Еврокод. Затоа се причекува секоја држава членка или нејзиниот Уред за стандардизација да издаде национален правилник за употреба, во кој привремени вредности би ги заменувале простите коефициенти со повикување на компатибилните потпорни стандарди, во насока за национална апликација на определениот Еврокод. Со други зборови, Еврокодовите се наменети за употреба во комбинација со поедините национални правилници за употреба, важечки во државата во која се лоцирани градбите или инженерските објекти. 157

64 Македонија се одлучи заради побрза интеграција во Европските простори, своите правилници за конструкции да ги заснова на стандардите Eurocode и со новите правилници постапно да ги замени важечките правилници од некогашната заедничка држава Југославија. Моментално во тек е подготовка на поедини Еврокодови во облик на предстандарди. Европските стандарди за конструкции ги наследуваат ЕС за конструкции, и секој од нив е составен од поголем број делови: EN 1990 EC0 EN 1991 EC1 EN 1992 EC2 EN 1993 EC3 EN 1994 EC4 EN 1995 EC5 EN 1996 EC6 EN 1997 EC7 EN 1998 EC8 EN 1999 EC9 Основи на проектирање на конструкциите Оптоварувања на конструкциите Проектирање на бетонски конструкции Проектирање на челични конструкции Проектирање на спрегнати конструкции Проектирање на дрвени конструкции Проектирање на ѕидани конструкции Проектирање на геотехнички објекти Проектирање на сеизмички безбедни конструкции Проектирање на конструкции од алуминиумски легури CEN/TC 250 формирал посебен пододбор за секој од набројаните EC. Новина во Еврокодовите е тоа што поранешниот EC1-основи за проектирање и оптоварување на конструкциите е поделен. Воведен е нов EN 1990-EC0 основи на проектирање на конструкции, кој ги востановува принципите и условите за сигурноста, употребливоста и трајноста на конструкциите. EN 1990 исто така претставува основа за проектирање и верификација на сите објекти од високоградбата и инженерски конструкции и дава насоки за поврзување на сите аспекти од доверливоста на конструкциите. 158

65 ПОСЕБЕН ДЕЛ 1. ГРАДЕЖНИ МАТЕРИЈАЛИ

66 10. Градежен камен Вовед Природниот камен е еден од најстарите гредежни материјали кој заради големата распространетост во природата и различните физичко - хемиски особини, многу често и денеска се употребува во современото градежништво. Тој се наоѓа во земјината кора, т.е. во цврстата површинска обвивка на нашата планета, која има приближно облик на топка со полупречник од 6378 km. Меѓутоа, на денешниот степен на развојот на цивилизацијата, извршено е проучување на многу тенок слој од таа кора, во дебелина од km, при што треба да се напомене дека најголемата должина на бушотините е до 12km. Од друга страна пак, при вулканските ерупции можно е да се изнесат материјали од длабочина од околу 100 km. Информациите за структурата на земјата за длабочините кои се поголеми од оние што се нормално достапни, се добиваат врз основа на геофизичките испитувања. Благодарение на таквите испитувања, денеска е познато дека густината на материјалите од кои е составена земјата расте со длабочината, т.е. со приближувањето кон нејзиниот геометриски центар, или јадро. Цврстата земјина кора ја сочинуваат карпести материјали кои претставуваат минерална маса со претежно постојан состав. Минералната маса може да се состои од еден минерал и се нарекува мономинерална, или од повеќе минерали, полиминерална. Мономинерален камен (карпест) материјал е, на пример, кварцниот песок, чистиот гипс, магнезитот и слични, а полиминерален карпест материјал е гранитот, базалтот, порфирот и други. Под минерал се подразбира природно тело кое е хомогено по својот хемиски состав и физичките особини. Минералите се формираат по пат на физичко-хемиските процеси кои се случуваат во земјината кора. Главно, природниот камен во градежништвото се користи на два основни начини: (1) во вид на помали или поголеми парчиња со различен степен на обработка кои се наменети за ѕидање, обложување на ѕидови, како декоративни елементи, поплочување, за изработка на горните слоеви на коловозот (камена калдарма, коцка), за заштите од корозија и слично; (2) во вид на природно или вештачки иситнет материјал со растресита структура (агрегат) кој се применува за различни врсти на насипување (чакал, песок, толченик) за железничките пруги или за изведување на коловозните конструкции кај патиштата, улиците, аеродромите, и како агрегат за приготвување на различни видови на бетон. Денеска природниот камен се користи како суровина за производство на други, т.н вештачки градежни материјали: градежен гипс и градежна вар, цемент, градежна керамика, стакло, вар-силикатни производи итн. За да се добие комплетен впечаток за важност на каменот како градежен материјал подолу се презентирани некои податоци за тоа како настанала Земјата и краток историски преглед на примената на каменот во минатото. 159

67 Како настанала ЗЕМЈАТА Во текот на последните 200 години научниците внимателно ги проучувале карпите на Земјата и остатоците од животните и растенијата од минатото за да создадат слика за историјата на нашата планета. Земјата е една од неколкуте планети која му припаѓа на Сончевиот систем, којшто пак е дел од Вселената која се смета дека е создадена пред околу милијарди години, според теоријата на Големата експлозија, кога се создале материјата, времето, енергијата и просторот. Во почетокот Вселената била мала, врела и густа. Од тогаш таа постојано се шири и лади. За создавањето на Земјата има повеќе теории, но ниту една во целина не задоволува и не ги објаснува сите појави и процеси на преобразување на истата во сина планета. За разлика од другите планети, на поголемиот дел од Замјината површина се наоѓаат големи океански басени исполнети со вода кои постојано се менуваат и, и ја даваат нејзината сина боја. Најмногу приврзаници има Кант-Лапласовата теорија, според која Земјата настанала со одвојување на еден дел од Сончевата маса под дејство на центрифугална сила. Прстенот создаден со текот на времето, поради зголемувањето на брзината на ротацијата на Сонцето околу неговата оска, и понатаму се вртел околу Сонцето. Со распаѓањето на овој прстен настанале планети кои продолжиле да се движат околу сонцето, но и околу своите оски. Со текот на времето, од планетите се создадени и нивните сателити на сосема ист начин како што настанале и тие. Поради зрачењето на топлината во космичкиот простор, дошло до постојано ладење на планетите и нивните придружници и намалување на нивната зафатнина до сегашните големини. Во поново време, се повеќе се прифаќа хипотезата на О.Ј.Шмит (1944), според која Сонцето при своето движење во Вселената навлегло во огромна ладна, гасно-прашинеста маса создадена од распаѓањето на некој друг ѕвезден систем. Сонцето се вклопило во тој систем и така околу него се формирал густ облак на гасно-прашинест честички. Честичките поради големите сили на меѓусебно привлекување се судирале и содинувале во поголеми и помали маси и постепено од нив се создале тела: планети, вкупно 9, 4 внатрешни - Меркур, Венера, Земја и Марс кои се релативно мали, составени се од карпеста кора, обвивка и јадро богато со железо, а имаат само по неколку сателити или ниеден, и 5 надворешни - Јупитер, Сатурн, Уран, Нептун, т.н големи гасовити џинови. По нив се наоаѓа Плутон, кој не припаѓа во ниедна од двете групи планети, најмал е од сите и е составен главно од карпи и мраз. Астрономите денес сметаат дека Плутон е само едно големо и светло небеско тело во ледениот појас над орбитата на Нептун. 31 придружник 1600 планетоиди 160

68 При создавањето на земјата, полесните елементи се групирале на работ на масата, а потешките елементи (железо, никел) го завзеле средниот дел и го образувале нејзиното јадро. По формирањето на првата тенка Земјина кора се случувале разни хемиски промени, при што се ослободувала водена пареа, азот, јаглерод двооксид и други гасови, и на тој начин всушност е создадена атмосферата. Со понатамошното ладење на Земјината површина и атмосферата дошло до кондензација на водената пареа и претворање на истата во вода која ги исполнила сите вдлабнатини и нерамнини на површината создавајќи мрежа од реки, езера, големи мориња и океани. Со текот на времето, Земјината кора станувала се подебела, а површината и температурата на површинските води се пониска, па во неа се појавиле и првите организми. Во текот на последните неколку стотици милиони години живиот свет се повеќе се развивал и ја населил целата Земјина површина, хидросферата и најблискиот дел од атмосферата. Се смета дека еволуцијата на Земјата е долга и треаела повеќе од 4,5 милијарди години. Првата точна проценка и пресметувањето на староста на Земјата ја направил американскиот физичар Клер Петерсон, Тој, по работата на првата атомска бомба и проучувањето на радиоактивноста, во 1956 год., го споредил мерењето на метеоритите и Земјините минерали и така ја одредил староста од милиони години. Земјината кора и почвата на кои денеска се одвива животот се создадени, главно, под влијание на два вида, или два извори на енергија. Двата извори, пред се, претставуваат соодветни облици на топлина што се добива со распаѓање на радиоактивните елементи, и на Земјата, како систем, и обезбедува огромни поволности, овозможувајќи го нејзиниот опстанок во текот на наредните 5 милијарди години. Првиот извор, т.е. Сончевата енергија, која доаѓа во атмосферата, ја загрева површината, го контролира времето и хидролошките системи на Земјата и ги предизвикува процесите на ерозија и пренесување на седиментите создавајќи го на тој начин рељефот на континентите. Денешната структура на земјината кора и распредот на карпестите маси во неа е создадена под влијание на вториот извор на топлина, т.е од внатрешната Земјина енергија сконцентрирана во нејзиното јадро. Релјефот на Земјината кора е нерамен. Најголема, апсолутна (надморска) висина има врвот ЕВРЕСТ (Џанолунга) 8,9 км, додека најголема измерена длабочина на океаните изнесува 11,03км. Ако овие податоци се изразат во однос на должината на полупречникот на Земјата, 6378км, тогаш може да се констатира дека овие нерамнини не се многу големи. Земјината кора, или литосферата е цврста карпеста овбивка на Земјата. Со геофизички методи е утврдено дека нејзината длабочина варира од 40-60км. Горниот дел на литосферата е претежно граден од силикати и алуминати и оттаму потекнува и името сиал. Долниот дел од литосферта е граден од силикати на магнезити и затоа се вика сима. Внатрешниот дел на земјата е познат како пиросфера и таа се состои од стопена маса од различни материјали и елементи. Во жешкото и густо јадро на Земјата се јавуваат и најголеми притисоци од 3,5 милиони атмосфери. 161

69 Температурата на пиросферата се зголемува од работ кон центарот во распон од С. Историски преглед на употребата на каменот Каменот се употребувал уште во времето кога прачовекот почнал да го користи, т.е. да го обработува во вид на различни видови на орадија. Мајмуноликиот човек кој живеел пред 500 илјади години употребувал алатки од камен за сечење на дрвото. Веќе хомо-сапиенсот камениот материјал почнал да го користи во вајарски цели за изработка на кипови-споменици. Со завршувањето на последниот циклус на ледената ера, човекот се повеќе го употребува каменот, главно кременот, и тоа како оружје и алатка. Веќе тогаш, каменот се обработувал по пат на брушење и гладење, заради што и овој период се нарекува неолит-епоха на гладениот камен. Од тој период потекнуваат неолитските споменици, т.н. мегалити (називот потекнува од грчките зборови мега-голем, и литос-камен). Во текот на еволуцијата на Земјата, преминот од неолитскиот период кон периодот на историската цивилизација бил условен од климатските промени, односно од климатските услови на различните поднебја. Логично било првите цивилизации да се создаваат по долините на големите реки каде имало блага клима и поволни услови за живеење, како што се Нил, Тигар, Еуфрат, Ганг, Јагцејанг, итн. Создавањето на овие први цивилизации било независно едни од други, во временски интервали и од неколку илјади години. По долината на реката Нил, богата со различни видови на камен се развила една од најстарите цивилизации, египетската цивилизација која има оставено безброј монументални споменици кои се градени исклучиво само од камен. Истовремено градежниот камен делкан во вид на плочи бил користен за запишување на многу пораки и настани од тоа време со помош на хероглифските знаци. Проучувањето на овие записи, после неколку илјади години им овозможува на научниците да проникнат во животот на тогашните цивилизации. Од ова време, приближно 25 векови пред нашата ера, потекнува и величествената кралска гробница изградена од камен во облик на пирамида, со површина од 120х107м, и висина од 60м, која ја изградил Инхотеп, првиот градител во историјата. Во периодот, најверојатно од год. пред нашата ера, на делтата на Нил е изграден и комплекс од три грандиозни пирамиди. Највисока меѓу нив е Кеопсовата пирамида (146м) по позната како едно од седумте светски чуда, изградена на површина од м 2, во која е вградено повеќе од м 3 камен-варовник. Околу 2.4 милони гранитни блокови со просечна тежина од 1.7 тони Подоцна во Египет се градат и монолитни столбови со голема висина од 20-30м, со квадратен пресек и пирамидален завршеток, т.н обелиск. Многу познат е обелискот во Каиро. Египетската цивилизација зад себе има оставено неверојатно голем број на скулптури од камен. Најпозната е свингата исклесана во карпа што претстаува лав во лежечка положба со човечка глава со должина 73м, а висина 20м. 162

70 Сл Кеопсова пирамида Со загубата на египетската цивилизација се намалува употребата на каменот како материјал за градење на сакралните објекти и споменици. Меѓутоа, каменот се користел многу и за изградба на споменици на тлото на Феникија, Месопотамија, на подрачјето околу Егејското море, на Крит, Троја, Микена. Во времето на Вавилонскиот крал Набукодоносор ( пр.н.ера) при градењето на последните градби во Вавилон е користен камен, тула и варов малтер. Истражувањата покажале дека и Вавилонската кула била градена од камен, тула со примена на варовиот малтер. Во архитектурата и уметноста во античката Грција, повторно почнува интензивно да се користи каменот. Најзначаен објект од тоа време е храмот Партенон на Акрополот во Атина, изграден во периодот меѓу год. пред нашата ера, од ситнозрн бел мермер од наоѓалиштето на планината Пентеликос. Сл Храмот Партенон во Акрополот на Атина Под влијание на грчката цивилизација, градежништвото се развива на територијата на средна Италија, северно од Рим. Во овој период, по познат во историјата како период на етрурска уметност, се воведуваат нови системи на 163

71 градење со помош на лакови и сводови како конструктивни системи што носат значителни товари на притисок. Изградени се многу камени тврдини и цели градови од камен, мостови, канали и водоводи, при што како материјал е користен, туфот, песочникот, варовникот, травертинот и др. Во Римското царство и понатаму каменот е основен материјал за градење, само сега се користи и врзно средство, хидраулична вар на база на гасена вар и мелен вулкански пепел. При ова, за обичните градби се користел необработен камен, а за монументалните споменици тој се обраотувал во вид на блокови. Во овој период се граделе и камени мостови кои и ден-денеска сведочат за времето во кое се создавани, и претставуваат и почеток на примената на каменот во изградбата на патиштата и инженерските објекти. Со падот на Римското царство, каменот се употребува за изградбана саркални објекти, храмови и катедрали во ромската архитектура (Х век) во Франција, Шпанија, Италија, на Британскиот остров. Во средниот век (XII- XIV), за време на готската архитектура изградени се грандиозни споменици. Најпозната е Миланската катедрала со оклу 6000 скулптури, и катедралата во Руан. Бидејќи мермерот лесно се делка, има мазна текстура и различна боја е многу ценет во вајарството и во градежништвото. Прочуениот споменик Таџ Махал во Индија е изграден во год. од бел мермер и полускапоцени камења и претставува едно од седумте светски чуда во архитектурата. Чистиот бел мермер од Грција и Италија го користеле и најголемите вајари на светот, од Праксител до Микеланџело, при создавањето на свиоте историски скулптури. Меѓу познатите и интересни објекти изработени од камен се Грчките манастири во Метеори кои се наоѓаат на врвот на стрмна карпа составена од песочник кој веќе илјада години се споротивставува на ерозијата. Примената на каменот на Балканот, во нашите краеви потекнува уште од неолитскиот човек, за што сведочат бројни материјални докази, како што се скулптурите пронајдени на локалитетот на Лепенски вир во близината на Белград. Неолитски населби се пронајдени и во Македонија, за тоа говори и најновото откритие во март 2008 година кога е пронајдена гробница со скелет од неолитски човек кој се смета дека е стар повеќе од 7000 години. Античиот период е поврзан со експлоатацијата на мермерот со извонредни својства од наоѓалиштата во нашата земја, во Прилеп и Велес од кој се изградени античките градови Стоби, Хераклеа. Многу богат со објекти и артефакти е и архелошкиот локалитет Вардарски Рид кај Гевгелија. За објектите на локалитетот на Македонскиот Ерусалим- Охрид и да не се говори, кој обилува со црквени објекти ѕидани во комбинација од тули и камен со неоргански врзни средства. 164

72 10.2 Класификација на карпите. Поим за структура и текстура Под поимот карпа, во општ случај, се подразбира природен минерален материјал со определен хемиски состав, структура и текстура формиран под дејство на различни геолошки процеси. Под структура на карпите се подразбира обликот, големината и начинот на врзување на нејзините минерални зрна. Најчесто, структурата се разгледува независно од начинот на формирањето на карпите и може да се дефинира на следен начин: (1) Кристална структура: крупнозрнеста- кристални зрна со големина од 1-5 mm; среднозрнеста- со големина на нејзините зрна околу 1mm; ситнозрнеста - со зрна помали од 1mm; афанитска - зрната се воочливи само под лупа; микрокристална - кристалите не се гледаат ни под лупа; (2) Стаклеста структура - компактна, стаклеста аморфна маса; (3) Порфирска структура кога во компактната стаклена или микро-кристална маса се уфрлени крупни кристални зрна-фенокристали; (4) Кластична структура која се јавува кај карпи цементирни од парчиња. Текстура е таква особина на карпите која се дефинира врз основа на релативната големина, разместување и меѓусебниот распоред на минералите кои влегуваат во составот на карпестата маса. Текстурата може да биде масивна, слоеста (кога деловите со различен минерален состав се редат последователно) и меуреста (пореста Класификација на карпите Во зависност од генезата и степенот на меѓусебната поврзаност на минералите, карпите може да бидат: цврсти (градежен камен) полуврзани (глини) неврзани (дробина, чакал, песок, пирокластични карпи) Во зависност од условите на формирање, карпите се делат на три основни групи: магматски карпи, седиментни карпи, и метаморфни карпи Табела 10.1: (1) Магматски карпи ( вулкански, еруптивни) карпи Се формирани по пат на ладење, т.е. со процес на кристализација на вжештената вулканската лава (магма) и заради тоа имаат кристална структура, голема компактност без органски примеси. Според тоа дали лавата се стврднала во внатрешноста или на површинските слоеви од литосферата се делат на длабински, и површински. Од оваа група на карпи се добива најквалитетен градежен камен кој се вградува при изведувањето на различни 165

73 градежни објекти. Структурата зависи од степенот и начинот на кристализација на составните делови, нивната големина, облик и распореденост. Главно, магматските карпи може да имаат зрнеста или порфирска структура. Табела 10.1 Поделба на карпите според генезата-начинот и условите на добивање длабински (плутонски) гранит диорит габро сиенит перидотит Магматски карпи жични порфири порфирити дијабаз изливни (вулкански) површински трахит дацит андезит базалт дијабаз од пирокластичен карактер туфови врзани кластични седименти бречи конгломерати песочници Седиментни карпи хемогени седименти варовници доломити бигор травертин органогени седименти варовници доломити дијатомејска земја Метаморфни карпи масивни метаморфни карпи кристалести шкрилци мермер кварцит аргилошисти шкрилци гнајс 166

74 (2) Седиментни карпи Се многу распространети во природата, имаат голема примена и како материјал за градење и како суровина за производство на градежни материјали. Се добиваат со распаѓање на површинските магматски карпи под дејство на промена на температурата, содржината на вода (влажење и сушење) замрзнување и други атмосферски влијанија; Според начинот на формирање се делат во три големи групи: механички, хемиски и органогени или биохемиски седиментни карпи. Првите се настанати од распаднати карпи и минерали кои со текот на времето се поврзале меѓусебе формирајќи нов материјл со поголема или помала јакост (песочници, конгломерати, бреча, лапорци). Хемиските седиментни крпи се формирани со таложење и кристализација на водени раствори (гипс, анхидрит, варовник, доломит). Седиментните карпи од органско потекло, т.н. органогени карпи, настануваат заради распаѓањето на различни билки (фитогени), или животни (зоогени) чии остатоци создаваат наслаги од карпест материјал (креда, дијатомејска земја). Според структурата седиментните карпи се делат на кластични и некластични. (3) Метаморфни карпи Се добиени по пат на преобразување или метаморфоза на веќе постојните карпи во литосферата со промена на физичко-хемиските услови. Главни фактори на метаморфните процеси се температурата, притисокот и хемиски активните флуиди. Зголемувањето на температурата е последица на геотермалниот градиент ( средниот геотермален градиент е приближно 25 0 С на километер длабина), или на топлинското зрачење на магматските тела при нивното втиснување во литосферата, а во некои случаи и како последица на триењето на карпестите маси во литосферата вдолжраседните зони. Притисокот на литосферата може да биде хидростатички притисок или пак насочен. Под хидростатичкиот притисок настануваат матаморфни карпи кои се одликуваат со хомогена текстура. Влијанието на насочениот притисок се манифестира со интензивно дробење и прекристализација на минералите по рикеовиот принцип. Во овие услови се формираат шкрилести текстури со субпаралелен просторен распоред на плочести и листести минерали. Како архитектонско-градежен камен во светот и кај нас се експлоатираат поголем број матаморфни карпи кои имаат нагласени декоративни својства. Ова главно се однесува на мермерите, гнајсот, кварцитите и серпентините. Во оваа група на карпи најпознати се мермерот и гнајсот кои се многу ценети како архитектонски, т.е. декоративен камен бидејќи имаат одлични јакосни карактеристики а после соодветната обработка и прекрасен изглед. 167

75 10.3 Добивање, обработка и поделба на градежниот камен Добивање на каменот Градежниот камен се добива од карпестите маси со примена на различни постапки кои зависат, на прво место, од природата на карпите и намената на каменот, а потоа од местото од каде се експлоатира истиот. По правило, експлоатацијата на каменот се врши во посебни мајдани, отворени копови со примена на високоавтоматизирани машини и користење на специфични рударски методи, Сл Сл.10.3 Површински и подземни каменоломи- Рудниците за камен може да се поделат на два основни типови: индустриски мајдани и помошни, или времени мајдани. Индустрискте мајдани имаат големи резерви на камен со висок квалитет што дава гаранција за долгогодишна експлоатација и примена на потполно механизирана работа. Вообичаено овие наоѓалишта се поврзани со важни сообраќајници, со што се овозможува економичен транспорт на производите. Помошните, или времени мајдани се отвораат исклучиво заради обезбедување на материјал кој ќе се користи за изведување на значајни градежни објекти (на пример при градење на железнички пруги, патишта, 168

76 насипни брани), при што е битно истите да бидат лоцирани што е можно поблиску до објектот. При експлоатацијата на каменот, најчесто, прво со минирање се добиваат крупни парчиња од карпите кои потоа со сечење, цепење, кршење, дробење или со мелење се обработува во помали, поситни делови, зависно од намената на материјалот. Ако се бара камен без прснатини, што е особено значајно за декоративниот, архитектонски камен, тогаш минирањето е ислучено и се применува постапката на сечење, пилање или цепење со помош на клинови кои се забиваат во претходно избушени дупки во карпестата маса. Доколку крупните парчиња, т.н. камени блокови не се добиени со сечење, тогаш најпрво истите треба грубо да се дотераат со тешки чекани. При ова се отстрануваат крупните нерамнини, што претставува неопходна припрема за било каква друга понатамошна обработка. Обработката на каменот може да биде најразлична и таа се врши со примена на современи електрични алатки меѓу кои é и пнеуматскиот чекан кој има повеќе делови за специфична обработка Начини на обработка на каменот Најчесто во градежништвото се применува соодветно обработен камен. Обработката на каменот може да биде со делкање, сечење, гладење и полирање. При обработката со делкање најпрво каменот се обработува грубо при што му се дава приближно формата на паралелопипед, а потоа се врши делкање во прав смисол на зборот. При делкањето најпрво се обработуваат подолжните рабови еден по еден. Потоа се пристапува кон израмнување на страните кои ги формираат соодветните рабови. Дури после тоа се врши делкање на преостанатите страни. Сечењето се врши со примена на различни пили (прави или криви, со забци или без нив). За сечење на каменот, многу често се користи и челична жица без крај. При сечењето сé употребуваат и разни прашкасти материјали кои се посипуваат во резот (песок, фин пафв на корунд, челични струготини и слично). Во текот на сечењето, обично, се врши и поливање со вода. Со гладењето се добиваат совршено рамни површини истакнувајќи ја на тој начин бојата, структурата и текстурата на каменот. Може да се глади само тврдиот ситнозрнест камен, т.е. каменот чија што маса е приближно еднаква на тврдоста. За оваа цел се користат различни врсти на гладилки: песочни, кварцен песок, корунд (Al 2 O 3 алуминиум триоксид), шмиргла (природен карпест материјал со сино-виолетова или црвнкаста боја, најпознати наоѓалишта се помеѓу Грција и Турција) и други. Добро израмнетата површина најпрво се глади со покрупна гладалка и со обилно квасење со вода, со тоа што постепено се оди кон поситни гладилки. Оваа постапка се изведува рачно или по механички пат. Полирањето претставува гладење до определен сјај. Како средства за полирање се користат различни материјали што зависи од тврдоста, структурата и другите особини на каменот кој се глади. Обично се користи шмиргла, многу ситен корунд, оксид на железо, талк, креда и друго. 169

77 Поделба на каменот Во зависност од областа каде се применува, градежниот камен се дели на две основни групи, Сл. 10.4, Табела 10.1: технички камен украсен, декоративен или архитектонски камен Под технички камен се подразбира камениот материјал кој се употребува како конструктивен материјал во необработен или обработен облик или како агрегат при изведба на инженерски објекти во градежништвото. Декоративниот (украсен) или т.н. архитектонски камен може да се примени и како конструктивен и како декоративен елемент на еден објект. Кога се користи како декоративен елемент тогаш се применува за обложување на фасадни или преградни ѕидови, или за изработка на украсни подови во објектите со голема фреквенција на луѓе. Технички камен Според начинот на обработка техничкиот камен се дели на необработен, или необликуван камен, и обработен, односно обликуван камен. Необработен или необликуван камен е целиот камен материјал кој што се добива во мајданите со примена на експлозиви или разни алатки за кршење, разбивање, или сечење на карпите. Од своја страна овој тип на камен може да биде: (1) кршен, (2) дробен, и (3) мелен. (1) Кршениот камен, понатаму се дели на две подгрупи и тоа: (1) обичен кршен камен, и (2) дотеран кршен камен или кршен камен за ѕидање. (1) Обичен кршен камен е целиот кршен карпест материјал кој не се употребува за ѕидање. Ваквиот камен има димензии поголеми од 15 cm, додека масата, т.е. тежината му е до 30 kg. (2) Кршениот камен за ѕидање, или дотеран кршен камен се дели на: обичен, камен кој се испорачува и применува во обликот којшто е добиен во наоѓалиштето, без никаква дополнителна обработка; плочест, камен кој има најмалку две рамни површини, кои овозможуваат добра врска во ѕидот; дотеран, тоа е камен кој има најмалку две рамни површини со кои се обезбедува добра врска во ѕидот, а видливата површина е посебно обработена со длето. Тоа е всушност камен кој се користи за ѕидање на ѕидови со приближно хоризонталени и вертикални споеви - фуги. Овој камен се употребува за ѕидање на темели и парапети (цоклиња) над земја на обични згради за живеење, за ѕидање на ѕидови во стопански објекти, за изведување на ѕидови за обложување, потпорни и крилни ѕидови, за изведба на камени столбови, пропусти, мостови и друго. (2) Дробен камен, се добива од обичниот кршен камен кој се дроби во дробилични постројки, дробилки каде се врши примарно дробење до 300мм, секундарно дробењ до 60мм и терцијално дробење до 32мм. 170

78 Neoblikuvan kamen Tehni~ki kamen KAMEN Ukrasen kamen Oblikuvan kamen Сл Системизација на градежниот камен Kr{en kamen Droben kamen Melen kamen Kinet kamen Se~en kamen Obi~en kr{en kamen Doteran kr{en kamen Kameno bra{no Polnilo Krupna kocka Sitna kocka Mozaik kocka Tol~enik Kamena sitne` Droben pesok Prizma Rabnik Plo~a za trotoar 171

79 Табела 10.1 Систематизација на градежниот камен според обликот и димензиите Вид на камен Подвид на камен Асортиман Облик и димензии на каменот обичен кршен камен камен за насипување неправилен облик, големи димензии Кршен камен кршен камен за ѕидање обичен камен плочест камен дотеран камен неправилен облик, помали димензии неправилен облик со најмалку две рамни површини неправилен облик со најмалку две рамни површини од кои една е дотерана со длето Дробен камен камен за изработка на коловозни конструкции камен за производство на сепариран агрегат агрегат за изработка на долни носиви слоеви примарно дробен секундарно дробен терцијално дробен до 300mm до 60mm до 32mm агрегат за високоградба и хидроградба агрегат за бетон 0-4; 4-8; 8-16; 16-32; mm Сепариран агрегат агрегат за нискоградба агрегат за цементнобетонски коловози агрегат за асфалтбетон 0-4; 4-8; 8-16; 16-32; mm 0-2; 0-4; 0-8; 0-11; 0-16; 0-22 mm агрегат за застори на железнички пруги 5-15; 15-25; ; mm Мелен камен камено брашно за камено брашно до µm јаглероводородни мешавини полнило (филер) до 0.90 µm полуобработен камен претежно со паралелопипеден облик со рамни површини ситна коцка рабови 8-10 cm Обликуван камен делкан (тесан) камен крупна коцка рабови cm коцка за мозаик рабови 4-6 cm призма - рабник за тротоар Плочи за тротоар призматичен облик квадратен или правоаголен облик, дебел;ина cm Специјално обработен камен Елементи за капители, сводови, лакови, столбови 172

80 Потоа материјалот оди на просејување каде се врши раздвојување според големината на зрната. Дробениот камен е систематизиран во три групи: толченик, камена ситнеж и дробен песок, со заедничко име сепариран агрегат. Се употребува за изработка на долен и горен строј на патиштата, за железнички застори, во градежништвото за добивање на вештачки камен, т.е. за изработка на различни видови бетон и малтерски мешавини. Толченик претставува дробен камен материјал со големина на зрната од 30-70мм. Во градежништвото се употребува во многу големи количини и тоа претежно за изработка на коловозните конструкции кај патишта и за изведување на трупот кај железничките пруги. За овие инженерски конструкции толченикот се добива од тврд, жилав и постојан камен најчесто од еруптивно потекло. Според големината на зрната толченикот се дели на груб (50-70мм), и фин толченик (15-50мм). Камена ситнеж или грус е ситнозрн толченик со големина на зрната 1 до 30мм. За изработка на асфалтни мешавини камената ситнеж се сепарира во фракции 1/10мм, 5/10мм и 5/20мм. Кога грусот се употребува за железнички застори тогаш има големина на зрната 5/30мм. Дробен песок со големина на зрната од мм има остри рабови и воедначен квалитет. Инаку, песокот може да биде и природен кој во зависност од тоа каде е формиран се дели на воден и ридски. Водениот природен песок, од друга страна може да биде речен, езерски и морски и се состои од зрна со заоблен облик со голем процент на кварц и често се среќава под името кварцен песок. Ридскиот песок е составен од зрна со остри рабови и не е секогаш чист, во него има и примеси на прашинести честички, т.е. глинени честички. (3) Мелен камен се добива со мелење на дробениот толченик во специјализирани мелници. се употребува за приготвување на асфалтни мешавини, за преработки од бетон, за изработка на малтерски мешавини за фасади и др. Според димензиите вообичаено се дели на: филер 0/0.09мм, камено брашно 0.09/1мм, и прав 0/0.06мм. (2) Обработен камен Се дели на делкан, полуделкан и особено обработен камен на коцки и призми и камени плочи. Полуделкан камен е камен кој што со помош на длето и чекан е обработен во облик на паралелопипед или некоја друга правилна геометриска фигура, Сл Тој има хоризонтални, рамни површини на налегнување и бочни допирни површини во длабочина од најмалку 20 cm. Лицето на овој камен се обработува како и лицето на дотераниот камен (со длето). Делканиот камен (делканик) е потполно правилно изделкан или пресечен камен во форма на паралелопипед, Сл Сите рабови му се прави, остри и управни една на друга, а површините се потполно рамни. Во посебен случај лицето на овој камен може да биде и специјално обработено. 20sm Sl Poludelkan kamen 173

81 ... Особено бработениот камен се употребува за изработка на декоративни елементи. Се употребуваат при изведување на луксузни скалишни простории, огради, фасади и слично. Се користи и при изведување на специјални сводови и куполи. Коцките и призмите кои се користат за изработка на коловози се добуваат од камен кој има голема јакост, постојаност и голема отпорност на абење. Коцките можат да бидат крупни (со страни 16 или 18 cm) и ситни (со страни 8 или 10 cm). Призмите, најчесто имаат димензии 12x15x(16 28) cm, 14x15x(16 28) cm и 16x17x(16 28) cm. Во оваа група материјали спаѓаат и коловозните рабници за тротоари кои најчесто го имаат обликот прикажан на Сл Sl Rabnik za trotoar Камените плочи најмногу се користат за поплочување на хоризонтални површини (тротоари) и за обликување на вертикални површини (ѕидови). Се добиваат од големите камени блокови со сечење. Дебелината на камените плочи може да биде 1-3cm. Меѓутоа во одделни случаи може да имаат и поголема дебелина. Најчесто се со квадратен облик со должина на страните од cm Примена на природен камен во градежништвото Природниот карпест материјал поседува голема отпорност на дејство на атмосферските влијанија, одлични механички особини, убава боја и затоа има широка примена во модерното градежништво за: изработка на темели и ѕидови на станбените згради; долен строј на патишта и железнички пруги; рабници кај тротоарите; изработка на потпорни ѕидови; утврдување на обали и делови на хидротехнички објекти; украсување на фасади, Sl Delkan kamen обложување на подови и ѕидови. За изработка на темели и ѕидови на надземните делови од зградите се користи кршен камен добиен од магматски, седиментни и метаморфни карпи. Според нашите стандарди, карпестиот материјал за оваа намена мора да има коефициент на размекнување K r =0,7 (отпорност на материјалот да ја сочува 174

82 јакоста при навлажнување K r σpzv = ; σ ZV - јакост на притисок на материјалот σ ps заситен со вода, σ S - јакост на притисок на сувиот материјал) и отпорност на мраз не помала од 15 циклуси. Димензиите на овој кршен камен се движат од 0,15-0,5 m. Посебно треба да се нагласи дека не треба да се користи материјал со слоеви од глина или со пукнатини. Камениот материјал треба да има волуменска маса од γ = kg/m 3 и јакост на притисок од f p =50 MPa. За изработка на украсен камен се употребува карпест материјал со коефициент на омекнување K r =0,7 0,9, отпорност на мраз не помала од 15 циклуси и јакост на притисок не помала од f p =50 MPa. Најчесто, за оваа намена, се изработуваат плочи со површина од 0,2 3,0 m 2. Од начинот на обработката зависи и дебелината на плочите и обично се движи од cm. Површинската обработка, пак, зависи од врстата на карпестиот материјал од којшто се изработени истите. Така на пример, надворешната (фасадната) површина на плочите од малку порозен карпест материјал (гранит, мермер, конгломерати, бреча) се полираат до висок сјај, т.н. огледалест сјај. Плочите од варовник, вулкански туф и друг карпест материјал, кои имаат поголем процент на пори се обработуваат со гладење. Камениот материјал во многу големи количини се употребува при изградба на патишта. За оваа цел се користи камениот материјал од магматските и седиментните карпи. За да може истиот да се употреби како основа, т.н. постелка на патиштата, карпестиот материјал треба да ги задоволи следниот услов: коефициентот на размекнување не смее да е помал од К r >0.9; волуменската маса поголема од γ > 2300 kg/m 3 ; впивањето на вода (u) да не е поголемо од 1%; јакоста на притисок не помала од f p >100 MPa, и отпорност на мраз не помала од 25 циклуси. За изработка на подземните делови од градежните конструкции, за хидротехнички објекти и за изградба на мостови се користи магматски и седиментен карпест материјал (габро, дијабаз, базалт, гранит, диорит). Јакоста на притисок на овие материјали не смее да биде помала од f p >100 MPa, отпорноста на мраз не помала од 100 циклуси и волуменската маса да се движи во границите од γ = kg/m 3. Карпестите материјали се користат и како материјали отпорни на дејство на високи температури и хемиски агенси. За оваа цел се користи најквалитетниот материјал (базалт, андезит, туф) кои можат да го издржат делувањето на високи температури. Како заштита од делувањето на киселини се користат камени плочи изработени од гранит, кварцит, сиенит, диорит и слично. Овие материјали мора да имаат јакост на притисок поголема од f p >100 MPa, волуменска маса γ>2300 kg/m 3 ; впивање на вода помалку од u<1%, отпорност на мраз најмалку 300 циклуси, отпорност на делување на киселини најмалку 95 %. 175

83 КАМЕНА ВОЛНА (маркентиншко име тервол ) Камената волна се добива со топење на минерална мешавина од магматски и седиментни карпи на температура Т= о С. Магматските карпи претставуваат основна, а седиментните карпи корективна суровина. Од магматските карпи најчесто се користат базалт, дијабаз, габро и андезит, со присусво на 40-52% SiO 2. Седиментните карпи (варовник, варовник со примеси на доломит, доломит, а понекогаш и глина) се користат како топители, а можно е истите да се заменат со згура од топилничките печки (згура од високи печки, од куполни печки или згура од Сименс-Мартиновите печки). Тенок млаз од врелата течна камена маса се лади со интензивно струење на воздух или со струење на водена пареа при што млазот се разбива во многу фини капки од кои се добиваат многу тенки влакна со дебелина мм со должина 20-50мм. Технолошкиот процесот на производство на камнената волна се остои од: припремни работи кои опфаќаат: избор на суровински компоненти, пресметување на хемискиот состав на суровинската смеса и растопената минерална маса, како и одредување на количините на суровинските компоненти и неопходното гориво за една шаржа-едно полнење на печката; технолошки процес на производство кој зависи од тоа дали ќе се се произведат производи од неимпрегнирана или од импрегнирана камена волна. Припремата на суровинската смеса се состои во ситнење на карпестиот материјал до одредена гранулација. Дозирањето на суровинската смеса и кокс во куполната печка се врши наизменично при што режимот на полнење мора да обезбеди одржување на постојано ниво на материјалот во печката. Минералната мешавина и коксот постепено се спуштаат надолу преоѓајќи во стопена силикатна маса а жешките гасови се дигаат кон врвот на печката и го загреваат матералот. Топење на суровината претставува најважна фаза од производството. Процесот на формирање на влакна се состои од две фази: фаза на распрнување на стопената силикатна маса,и фаза на формирање на влакната на камената волна. Фазата на распрснување започнува со истекување на стопената камена маса со работна температура од С С во системот за распрснување. Формираните капки се вшмукуваат во комора за таложење каде се врши нивна трансформација во влакна, а потоа истите се таложат на жичан транспортер.кој постојано се движи. Така, се добива бескрајна трака со одредена дебелина и широчина, т.н. основен филц. Процесот на финализација на основниот филц се состои од истенчување до пропишаната дебелина на производот, сечење во надолжен правец, прошивање на различни видови подлоги, потоа ладење и сечење во напречен правец на саканите димензии (должина/ширина) во зависност од видот на производот. Со цел да се подобрат некои својства на финалните производи од камена волна, примерно зголемена еластичност (намалена кртост и наклоност кон 176

84 кршење на камените влакна), компактноста, поголемата отпорност на влијанието на вода и влага, подобрени механички својства, итн., формираните влакна на камената волна во фазата на минување низ комората за таложење се импрегнираат со вбризгување на средство за импрегнација од минерално или органско потекло. Најчесто се користат синтетички смоли на база на полимери, на пример фенол-формалдехидна смола. Потоа, од импрегнираните влакна се формира основниот филц кој понатаму оди на термичка обработка при што врзивото добива сиво-кафена или сиво-жолтеникава боја. Својства на камената волна Камената волна претставува неоргански високопорозен изилациски материјал кој не содржи состојки кои се штетни по здравјето на човекот. Постојана е на дејство на вода, водена пареа и различни хемикалии со исклучок на соединенијата на флуорот. Исто така е отпорна на микроорганизми како и на стареење. Камената волна има порозна структура која ја сочинуваат хаотично, просторно распоредени елстични влакна. Поради големата отворена порозност од 92-97% и малата волуменска маса γ= кг/м 3, истата се вбројува во материјалите за топлинска и звучна изолација. Меѓутоа, отворената порозност условува камената волна да има значително голема моќ на впивање вода и пропустливост на влага. Впиената вода ги раствора солите од камениот влакнест материјал градејќи раствори кои се особено агресивни за металите, така што сите метални површини кои би биле во контакт со неа мора да имаат соодветна антикорозивна заштита. Ова може да се случи ако камената волна е поставена во сендвич помеѓу метални лимови. Покрај тоа, зголемената влажност на камената волна ја намалува нејзината топлинско-изолациска моќ и отпорноста на дејство на мраз и ја поттикнува појавата на мувла. Коефициентот на спроводување на топлина за камената волна λ= [w/(mk)] се дефинира за сув материјал. Зголемување на содржината на влагата за само 1% условува зголемување на λ за 20%. Затоа, дозволената влажност на производите од камена волна според стандардите за квалитет се ограничува на максимум 3%. Со цел да се спречи прекумерното впивање на вода и да се продолжи векот на експлоатација во модерните технолошки процеси, како што беше потенцирано погоре, се врши импрегнација или т.н. хидрофобизирање на влакната. Камената волна се карактеризира со постојаност на високи температури и несогорливост. Најголем број од производите од неимпрегнирана камена волна може да издржат температура од С, а од импрегнирана од С. Материјалите за импрегнација (органски смоли и масла) кои учествуваат до 6% испаруваат или се јагленисуваат на температура од околу С. Самата камена волна се топи на Т С при што не се создаваат штетни гасови како при согорувањето на органските материјали. Производите од неимпрегнирана и импрегнирана камена волна, заради големата отворена порозност, имаат извонредна моќ на апсорпција на ударниот звук во пливачките подови на меѓукатните конструкции. Се користат и за заштита од воздушниот звук, т.е. како звучно-изолациски материјал во преградните ѕидови од системите за сува градба (Кнауф системи, Ригипс системи итн.) 177

85 Конечно може да се заклучи дека камената волна е материјал кој воедно обезбедува добра топлинска и звучна изолација, и што е многу важно, има задоволителна отпорност на дејство на пожар. Основните услови на квалитет на камената волна се дефинирани со стандардот МКС У.М9.015 и се презентирани во табелата подолу. Табела 10. Услови на квалитет на камената волна според МКС У.М9.015 Својства на камената волна КЛАСА I II Волуменска маса при збиеност од 0.08 kn/m 2, [kg/m 3 ] max 150 max 220 Содржина на стаклени капки поголеми од 0.5мм, [%] max 10 max 30 Просечна дебелина на влакната, [mm] max max Коефициент на спроведување на топлина λ : 0 0 C, [W/(mK)] C, [W/(mK)] C, [W/(mK)] Максимална дозволена влажност, [%] 3 3 Дозволена раб. температура во експл. услови [ 0 С] Камената волна како финален производ може да се конфекционира во најразновидни форми: неврзана растресита волна во вреќи; лесни импрегнирани филцеви во ролни со должина од 5м и повеќе; плочи со различна густина и дебелина, од најмеки (најлесни) до најтврди (најтешки); во вид на душеци прошиени со најразлични материјали, метална мрежа, нотрон хартија, тер хартија, стаклен воал и др.; во вид на јажиња; и кокили за изолација на цевки, итн. Преку анализа на својствата на камената волна, конечно, сублимирано можат да се издвојат следниве предности и недостатоци: предности: мала волуменска маса, голема моќ на топлинска заштита и звучна апсорпција, голем температурен интервал на примена С во зависност дали е неимпрегнирана или импрегнирана, негорлив материјал, не ослободува штетни гасови при топење, не е биоразградлива. недостатоци: големо впивање на вода и голема проводливост на водена пареа, мала отпорност на дејство на мраз, можност за појава на корозија кај металите при присуство на влага. Ваквите плочи познати се под името тервол кое е заштитно име на производот од Термика од Нови Мароф - Хрватска или вунизол произведено во Сурдулица - Србија која од 2006 година е влезена во состав на компанијата КНАУФ под името KNAUFInsulation. 178

86 Служи за звучна и топлинска изолација на надворешните и преградни ѕидови. Треба да се внимава да се чува од влага и затоа треба да се стави парна брана на површината од изолацијата што е завртена кон просторот со повисока концентрација на водена пареа, внатрешната страна од ѕидот, за да не се јават проблеми при експлоатација (појава на влага на ѕидовите од просторијата), Сл parna brana nadvore{en yid. внатре надвор tervol kamena volna vunizol gips kartonska plo~a Сл.10.8 Детал на поставување на парна брана кај повеќеслојна преграда 179

87 ПЕРЛИТ (1) природен: Стаклест камен со силикатен состав, од вулканско потекло што се создава при вулканска ерупција. Ако овој камен после дробење се изложи на Т= о С, се добива порозен агрегат во вид на песок и шљунак, т.н. експандиран перлит или само перлит. (2) добиен од суровина од камен од вулканско потекло - група вулканско стакло општа особина на сите овие суровини: присуство на кристална вода која е битна за процесот на експандирање природниот перлит содржи 2-5% хемиски врзана кристална вода во зависност од составот на суровината и од применетиот технолошки процес зголемувањето на волуменот на материјалот може да изнесува и до 20 пати, експандиран перлит со γ= kg/m 3. (3) Примена: заради оваа особина и релативно задоволителната јакост се применува како агрегат за разни видови малтер и бетон. песокот од перлит се користи како агрегат за термоизолациски малтер (мала топлотна спроводливост) шљунак од перлит за термоизолациски бетони при влажност од 2%, коефициентот на спроводување на топлина изнесува λ= W/m o C перлитот се користи и како адитив активен хидраулички - пуцолански додаток 180

88 10.5. Испитување на својствата на каменот Правилната и рационална примена на каменот во градежништвото бара да се познава целокупниот комплекс на неговите општи и специфични својства. Овие својства се одредуваат со соодветни испитувања, при што методите на испитување и условите кои што треба да ги исполни каменот, се дефинирани со важечките правилници и национални стандарди Во општ случај испитувањата на каменот можат да бидат: (1) минеролошки - петрографски испитувања; (2) физичко - механички испитувања и (3) особени или специјални испитувања. За одделни градежни работи постојат и прописи кои попрецизно ја дефинираат задолжителноста од спроведување на одредени испитувања кои припаѓаат на гореспоменатите групи. Така испитувањата може да бидат: задолжителни, пожелни, контролни, условни и специјални. На пример, за сите врсти на градежни објекти задолжително е испитување постојаност на каменот на мраз што припаѓа во категоријата на физичко - хемиски карактеристики. Од друга страна пак, определувањето на хемискиот состав, кое спаѓа во посебни испитувања, пропишано е како задолжително само за камен за градење на мостови, додека за изработка на скали и плочи ова испитување може да се смета за пожелно Минеролошко - петрографски испитувања Во рамките на овие испитувања се врши макроскопски и микроскопски преглед на примерокот врз основа на кој се утврдува присуството и степенот на застапеност на поодделните минерали. Со овие испитувања, исто така се дефинира големината на минералните зрна, начинот на нивното врзување, содржината на штетните материи, евентуалните прснатини во масата на каменот и друго. Сето ова има за цел да се изврши детерминација на каменот како и да се дефинира неговата боја, структура, текстура, што дава увид во можноста за примена на каменот за соодветни цели Физичко - механички испитувања (1) Параметри на состојбата и структурни карактеристики Волуменската и специфичната маса, порозноста и густина на каменот се добиваат на еден од општите начини на добивање објаснети во општиот дел. Овде треба да се нагласи дека определувањето на волуменската маса се врши на минимум 5 примероци со правилен при што ниедна страна од примерокот не смее да биде помала од 4 cm. Кога се користи примерок со неправилен облик неговата маса не смее да биде помала од 150gr. При одредување на специфичната маса, обично се користи постапката на ситнење на материјалот во ситен прав. Примерокот се добива со просејување на иситнетиот камен низ лабораториско сито со отвори од 0,09 mm. Се зема маса од 50 gr прав исушен до постојана маса и со помош на пикнометар, при 181

89 температура од 20 ºC, се одредува неговиот волумен. Се споредуваат најмалку три мерења. (2) Впивање на вода (МКС Б. Б8.010/80) Испитувањето на впивање на вода се врши на примероци со правилен или неправилен облик со маса од gr. Мерењата се вршат на 5 примероци кои најпрво добро се чистат со челична четка со цел да се отстранат оштетените, разлабавени делови. Потоа примероците се сушат на t= ºC до константна маса. После мерењето на масата во сува состојба (m 0 ) примероците се потопуваат во дестилирана вода до 1/4 од висината, што се смета за момент на почеток на испитувањето, односно почеток на лежење во вода. После 1h се дополнува вода до 1/2 од висината. По истекот на вториот час примероците се потопуваат до 3/4 од висината. После 22 часа примероците потполно се потопуваат во вода и после 24 часа од почетокот на експериментот примероците по прв пат се мерат, Сл Ова мерење се врши повеќе пати, меѓутоа секогаш после отстојување во вода наредните 24 часа додека примероците потполно не се заситат со вода, односно до константна маса што претставува маса на примерокот заситен со вода (m 0V ). Вредноста на впивањето вода по маса се определува според основните обрасци, како средна вредност од сите резултати, како однос на масата на впиената вода во однос на масата на сувиот примерок: m V m0 u = 100 [%]. m 0 0 Sl [ematski prikaz na postapkata na zasituvawe na kamenot so voda Впивањето на вода, кое условува појава на влажност на каменот, има големо влијание на својствата на овој материјал. Од влажноста зависи: јакоста, постојаноста на мраз, трајноста и друго. Исто така се јавуваат и волуменски деформации на каменот: собирање во случаи на намалување на влажноста или бабрење во случај на зголемување. Карактеристично за каменот како материјал изваден од мајданот е тоа што содржи извесен процент на влага, т.н. мајданска влага. Степенот на оваа влажност може да се 182

90 определи со мерење на примероците пред и после сушењето на температура од ºC. Каменот со мајданска влага не треба да се користи за ѕидање на надворешни ѕидови, бидејќи влагата ја намалува постојаноста на мраз и термоизолациската способност на каменот. Меѓутоа ваквиот камен може да се искористи за ѕидање на темели или други некои делови од објекти изложени на влажење при што не треба да дојде до замрзнување. (3) Отпорност на мраз ( МКС Б. Б8.001) Основна причина за непостојаност на каменот на мраз е водата. Испитувањето на постојаност на мраз се врши на најмалку 5 примерока со димензии 7,07x7,07x7,07см кои се припремааат и се заситуваат со вода на исти начин како и при впивањето на водата. Испитувањето се состои во тоа што примероците заситени со вода се изложуваат наизменично на 25 цикуси на смрзнување и одмрзнување. Температурата на смрзнување е 20ºC, при што ова температурно ниво се остварува за време од 2h, и на таа температура се држат уште 2h. Значи секој циклус на смрзнување трае 4 часа. После секое смрзнување примероците потполно се потопуваат во вода на температура од 15ºC во која останувааат најмалку 2 часа. Пред секое наредно замрзнување примерокот се контролира и се утврдува дали дошло до промени кои задолжително се регистрираат. После завршените 25 циклуси на смрзнување и одмрзнување примероците се сушат до константна маса и визуелно се утврдува да не дошло до тешки оштетувања на примерокот: пукање, прскање или отпаѓање на поодделните делови. На крајот од испитувањето треба да се измерат сите примероци и да се утврди процентот на евентуално отпаднатите делови во однос на масата на сувиот примерок. Каменот се смета дека е отпорен на дејство на мраз ако нема губиток на масата поголема од 5% и ако на примероците нама појава на видлива деструкција. За компактните карпи кај кои коефициентот на впивање на вода u 0, 5 %, може да не се испитува постојаноста на мраз бидејќи се смета дека овој камен ќе го задоволи критериумот. Испитувањето на отпорност на мраз може да се врши и со помош на индиректна метода со раствор од натриум сулфат (МКС Б. Б8.002/89), која се состои од неколку чекори. 1. Подготовка на растворот Натриум сулфат (Na 2 SO 4 ) се раствора во доволна количина вода за да се обезбеди не само заситеност туку и присуство на вишок кристали во истиот. Мешањето се врши во следниот однос: 350gr Na 2 SO 4 во 1 литар вода, или 750 gr Na 2 SO H 2 O во 1 литар вода 183

91 Во текот на додавањето на солите растворот мора добро да се измеша. Потоа, најмалку 2 дена пред употребата, растворот се одржува на температура од 20 о С ± 2 со постојано мешање. 2. Подготовка на пробните тела се мијат се сушат на Т=105 о С до постојана маса се мери масата m 0 со точност од 0.01гр 3. Постапка на испитување - примерок од 5 пробни тела kapak пробните тела се потопуваат во сад со волумен кој може да го прими пробниот примерок и волуменот на раствор од Na 2 SO 4, и тоа така што тие треба да бидат покриени со течност најмалку 1.5 см над површината, Сл Сл Уред за испитување - покриениот сад заедно со растворот и пробните тела се држат часа на температура од 20 о С ± 2 - пробните тела се вадат едно по едно од садот, се прегледуваат дали имаат пукнатини, почетни пукнатини или други видови разорување и се регистрира состојбата. - потоа пробните тела 6 часа се сушат во сушална на 105 о С, се вадат и во наредните 2 часа и се оставаат да се оладат. На овој начин се заокружува еден циклус од испитувањето. Постојаноста на природниот камен на мраз се оценува после 5 циклуси. По завршувањето на 5-тиот циклус пробните тела со миење под млаз на вода се испира од Na 2 SO 4 за време од 24 часа. Проверката дали е добро извршено испирањето се прави со потопување на примероците во дестилирана вода за време од 15 мин. (волуменот на водата треба да одговара на двојниот волумен на пробните тела). Потоа пробните тела повторно се сушат на Т=105 о С до постојана маса и на секое одделно му се утврдува масата. Отпорноста на мраз се дефинира со задоволување на подолу цитираните критериуми: губиток на маса: каменот се смета за непостојан ако загубата на масата на примероците, како средна вредност од сите 5 пробни тела кои го сочинуваат примерокот, е поголемаод 5%, критериум на лом: каменот се сметадека не е постојан на мраз доколку само на едно, или на повеќе пробни тела се појават микроскопски видливи пукнатини, или доколку дојде до потполн лом на два или повеќе делови. 184

92 (4) Однесување под оптоварување Камениот материјал е карактеристичен по тоа што има многу висока јакост на притисок f p додека јакоста на затегнување f z, на свиткување f zs и на смолкнување f τs се знатно помали. Sl Raboten dijagram za mermer, granit i bazalt На пример, за гранит овие односи се: f z 1 = ; f 36 p f zs 1 f = ; f 36 f p за варовник: f z 1 = ; f 17 p f zs 1 = ; f 14 p τs = p f f τs = p 1 36 ; 1. 8 Независно за кој тип на оптоварува-ње се работи каменот се однесува како крт материјал со σ ε дијаграм кој е праволиниски или многу малку закривен што покажува дека подрачјето на пластично однесување на каменот е ограничено. Една од најважните физичко-механички особини на каменот е јакоста на притисок, бидејќи најчесто конструкциите од камен се изложени на сили на притисок. Од практично значење е и јакоста на свиткување. Затоа и таа многу често се испитува. При овие испитувања на притисок и свиткување секогаш мора да се води сметка за евентуалната слоевитост на каменот. Јакоста на притисок најчесто се определува на пет (5) примероци во облик на коцка со страни 5 cm. Површините на примерокот треба да бидат правилно обработени, а површините преку кои се нанесива оптоварувањето треба да се планпаралелни и брусени. Испитувањето се врши за три разни состојби на материјалот: (1) состојба на каменот исушен на воздух - f p =f p(s), (2) состојба на каменот заситен со вода - f p(zv), (3) состојба кога каменот претходно бил испитуван на дејство на мраз f p(m). Ова значи дека за едно комплетно испитување се потребни 15 примероци. Во принцип, силата на притисок се аплицира управно на слоевитоста на материјалот, Сл Ако камениот материјал е изразито слоевит тогаш е потребно да се изврши испиту-вање на притисок и во правец на слоевите. Јакоста на материјалот на притисок f p се дефинира како средна вредност од сите Sl Испитување јакост на притисок: (a) уpravno na sloevite; (b) вo pravec na sloevite. 185

93 резултати од испитувањата и се изразува во MPa. Испитувањата покажуваат дека материјалот заситен со вода има помала јакост отколку сувиот материјал. Коефициент на размекнување (однос на јакоста на притисок на каменот заситен со вода и јакоста на притисок на сувиот камен) за камен којшто се употребува во градежништвото обично се движи 0,70 0,90. K r fp(zv) σp(zv) = = = f σ p(s) p(s) Ако вредноста на овој коефициент е помала од 0,8 тогаш значи дека јакоста се намалила за повеќе од 20% и таквиот камен не треба да се употребува во конструкции изложени на дејство на вода, односно кои се изведуваат во вода. Односот на јакоста на притисок после испитувањето на дејство на мраз и јакоста на притисок на примерокот заситен со вода често се нарекува коефициент на отпорност на мраз. Овој коефициент секогаш е помал од 1. Се смета дека каменот е доволно отпорен на мраз ако вредноста на овој коефициент не е помала од 0,75, K OM f f p(m) p(zv) (5) Јакост на свиткување ( МКС Б. Б8.017) Sl Ispituvawe na jakost na svitkuvawe = 0,75 Се испитува на примероци во облик на призма со димензии на базата од 5x5 cm. Можно е примероците да имаат и друг облик меѓутоа треба да го задоволат условот: должината на примерокот да биде најмалку еднаква на четвороструката должина на помалата страна од пресекот. Во зависност од слоевитоста на материјалот можно е да се изврши испитување нормално на слоевите и во правец на слоевите. Јакоста на затегнување претставува средна вредност од петте испитувања. Деловите од призмите кои остануваат после испитувањето можно е после соодветната обработка, да се употребат за определување на јакоста на притисок или отпорноста на удар, т.н. жилавост. Отпорност на динамички удари - жилавоста се одредува врз основа на ударната работа која го доведува примерокот со зададени димензии до состојба на лом. Како мерка за жилавост се зема односот на вкупната ударна работа A во J (џули), на единица волумен V на примерокот во cm 3 : 186

94 Z = A V 3 [ J/ cm ] Испитувањето се врши со помош на специјален апарат којшто има еден подвижен чекан (маса) чија висина на паѓање може по желба да се регулира, систем за прифаќање на чеканот после отскокот, како и покажувач на висината на отскокнување. Сл Ако за првиот удар се усвои висина на паѓање h 1 =h, за вториот удар висина h 2 =2h, за третата h 3 =3h и т.н., под претпоставка дека до лом на примерокот дошло при n-тиот удар, кој одговара на работа од висина h n =nh тогаш вкупната извршена работа е: Sl Ispituvawe na otpornost na dinami~ki udar n n(n + 1) A = Gh i = Gh 2 i= 1 Ако се претпостави дека висината h е добиена брз основа на условот дека при првиот удар работата по 1cm 3 од примерокот изнесува A=20Ncm=0,2J, ќе се добие дека за примерок со волумен V, таа изнесува: h=410-2 V (cm) за V во cm 3. За коцка со страни 5cm како мерка за жилавоста се добива изразот: Z=0,1n(n+1) (J/cm 3 ). Примерокот се смета за разорен кога отскокот на чеканот престанува да расте или почнува да опаѓа. Понатамошните удари кои се вршат до потполно разорување на примерокот не се земаат предвид. По правило за оценување на жилавоста кај каменот е меродавен просекот од десет испитувања. Испитувањето, ако на друг начин не е пропишано со посебни барања, се врши управно на природните слоеви. По правило, се испитуваат само примероци исушени на воздух, меѓутоа можно е да се испитуваат и примероци заситени со вода или изложени на претходно смрзнување. (6) Отпорност на абење ( МКС Б. Б8.015) Ова својство е од големо значење за каменот што се користи за изработка на горните слоеви од коловозот, за поплочување на подови во објекти со голема фреквенција на корисници, за изработка на скали и друго. За ваква намена најчесто се користат среднозрнестиот камен материјал кој и во услови на абење останува доволно рапав, за разлика од ситнозрнестиот кој со време станува доста гладок, односно лизгав. Според важечките стандарди, отпорноста на каменот на абење е дефинирана врз основа на волуменот на материјалот што се отстранува со абењето. 187

95 Испитувањето се врши во серија со најмалку три примерока во облик на коцка со големина на површината изложена на абење од 50cm 2 или коцка сострана 7,07 cm, со маса m (kg). Пред почетокот на експериментот се мерат реалните димензии на површината на примерокот што ќе се изложува на абење, А h. За испитувањето се користи специјален апарат, Бемеова машина, Сл Примерокот се поставува во држач и на принципот на лост се оптоварува со сила на притисок од 300 N што условува истиот добро да налегне на тркалото, т.е. на плочата за абење којашто е така наштелувана да може да прави 30+1 завртувања во минута и после 22 завртувања сама да застане. Пред испитувањето, плочата за абење се посипува рамномерно со прав за абење, мешавина од корундмагнезит или чист електрокорунд со големина на зрната од 0,15 до 0,25 mm. После секои 22 завртувања плочата се посипува со нов прав. Оваа постапка се повторува 5 пати, односно после 5x22=110 завртувања машината се сопира и примерокот се завртува за 90º околу својата оска. Оваа постапка се спроведува со завртување на примерокот за 90º на сите 4 страни, со вкупно 4x110=440 завртувања. Потоа се мери масата на примерокот m 1 (gr) и отпорноста на абење се пресметува како однос на промена на волуменот на единица површина на абење А=50 cm 2 : H B V 3 2 = cm / 50cm, A H B m V = γ m 1 m m1 Ah = (cm 3 /50cm 2 ) γ 50 каде е: γ волуменска маса на материјалот што се испитува, A h - вистинската површина на примерокот изложена на абење. Со односот А h /50 се зема предви евентуалното отстапување на димензиите на површината што се изложува на абење од пропишаната А=50 cm 2 Sl Ispituvawe na abewe so Bemeova ma{ina. 188

96 11.Керамички материјали-градежна керамика Под керамика се подразбира широк спектар на многу разновидни производи кои се добиени со печење на глината како основна сировина 11.1 Историјат Историски посматрано, изработката на предмети од глина е стара колку што е стара и човечката цивилизација. За ова сведочат многубројните артефакти пронајдени при археолошките истражувања на различни локалитети ширум светот. Најстарите докази, всушност претставуваат разни видови садови кои ги правел човекот за чување на храна, вода и други видови на течности. Со пронаоѓањето на грнчарското тркало, грнчарството станало многу ценет занает, а вештите раце на човекот низ цивилизациите создале декорирани керамички садови и накит на кои им се восхитуваат и денешните генерации. Човекот сакајќи да се заштити од атмосферските влијанија, почнал да гради најпрво засолништа а потоа и објекти за живеење. Во прастаро време нив ги градел од камен или од дрво. Подоцна тој го создал и првиот градежен материјал кој е продукт на неговата свест и умеење, ја создал тулата. Елементи за ѕидање од глина, кои може да се сметаат за предвесници на денешната тула, се користени за градење на објекти уште во стариот Египет. Во прво време глинените тули биле рачно обликувани, се сушеле на сонце и се премачкувале со мешавина од глина и песок, односно со калта од реката Нил, со што им се обезбедувала соодветната цврстина и трајност. Постојат докази дека уште пред години Египѓаните граделе објекти од непечени тули кои ги изработувале од мешавина на глина и трска. Ова потврдува дека уште во тоа време се знаело за постапката на армирање, бидејќи трската го подобрувала квалитетот и трајноста на тулите намалувајќи ја можноста за појава на пукнатини. Со производство на печената тула се почнало многу подоцна, после пронаоѓањето на огнот. Мноштво археолошките истражувања потврдуваат дека и старите азиски народи, особено Асирците, Вавилонците и Персијците се занимавале со изработка на производи од печена глина. Утврдено е дека за ѕидање на Вавилонската кула се употребени повеќе од 85 милиони тули. Печената тула се произведувала и во старата Кина, во Бурма, Тајланд и други простори на азискиот континент. Како потврда за ова е познатиорт Кинески ѕид којшто е граден 20 векови (од 5BC до 16BАD), има вкупна должина од 6700км, а бедемите, стражарските кули и останатите делови се изведени претежно од тули со голем формат 48х48х18см, димензии кои биле поголеми од димензиите на прочуените римски тули (обично30х15х7,5см). Од Египет, Асирија и Вавилонија вештината за изработка на производи од глина е пренесена најпрво во Грција, потоа во Рим и на останатите европски простори на денешна Англија, Германија, Белгија и др. Објекти од тула се граделе и во средниот век. Најпознат и еден од најубавите и најраскошните во светот е дворецот Версај во Париз. Од 18-иот век наваму изработката на тулите веќе не е знаетчиска работа туку преминува во масовно, индустриско производство. Ѕидани објекти се 189

97 граделе и во 19-тиот век и 20-тиот век. Најпознати од тоа време се: берзата во Амстердам; општинската зграда во Осло, една од најскапите и најголемите ѕидани згради во Скандинавија, Универзитетот Ломоносов во Москва што е граден од год. Сл Дел од Кинескиот ѕид Грнчарството, а подоцна и туларството се развивало и на нашите простори. Македонија изобилува со квалитетна глина, што дава можност за развивање на индустриско производство на различити видови керамички производи. И ден днеска во нашата градежна практика сеуште ѕиданите објекти во високоградбата се застапени во значителна мерка. Во поново време, реномираните светски приозводители на тули со усовршувањето на технолошките процеси и подобрувањето на квалитетот на основната мешавина, со додавање на различни видови адитиви, развиваат рационални и флексибилни системи за градење со елементи од голем формат, т.н план-елементи, чии предности најмногу доаѓаат до израз при градење на индивидуални и повеќекатни згради. Битно е да се потенцира дека, индустриската изработка на производи на база на глина опфаќа голем број на индустриски гранки: туларската индустрија, индустријата за производство на санитарна керамика и порцелан, до индустријата која изработува производи на база на метали и керамика, т.н композитни материјали, кои се вградуваат во вселенските летала. 190

98 11.2 Систематизација на керамичките производи Сподред една од првите систематизации, керамичките производи биле поделени на две основни групи: груба керамика, фина керамика. Во групата на грубата керамика се вбројуваат следните производи: Градежна керамика, во која се опфатени поизводите: на туларската индустрија: тули, блокови, ќерамиди, преградни плочи, елементи за меѓукатни конструкции; канализациони цевки и фасонски елементи; клинкер плочки; сите видови на ѕидни и подни, глазирани и неглазирани, плочки кои се добиваат од туларската и керамичката глина. Огноотпорна керамика, во која се вбројуваат сите видови на тули и производи изработени од огноотпорни глини. Во групата на фина керамика спаѓа: санитарната керамика, глазираните ѕидни и подни плочки, електро порцеланот, и порцеланот од кој се изработуваат садови и украсни предмети. Освен оваа систематизација, во зависност од компактноста на масата, керамичките производи може да се поделат на: приозводи со порозна маса, и производи со полусотпена маса, или густи керамички призводи. Критериумот на компактност се темели на коефициентот на впивање на вода u во однос на нивната маса. Во првиот случај, кај производите со порозна маса, впивањето е поголемо од 5% (во просек u=8 20%), додека во вториот случај е помало од 5% (најчесто u=1 4%). Најзначајни призводи со порозна маса се: тулите, блоковите за ѕидање, ќерамидите, блоковите за меѓукатни конструкции, керамички дренажни цевки, градежна теракота. Карактеристично за оваа група производи е тоа што температурата на печење главно се движи од ºC. Во производите со полустопена маса (густи керамички производи) слаѓаат: клинкер за калдрма, плочки за подови, плочки за обложување на ѕидови, керамички цевки и друго. Температурата на печење за овие производи е во границите од ºC. Според намената керамичките производи се делат на: (1) ѕидна керамика: тули, блокови, преградни плочи; (2) кровна керамика: ќерамиди, блокови за таваници, систем монта, и др.; (3) фасадна градежна керамика: фасадни и клинкер тули, глазирани и неглазирани керамички плочки; (4) подна градежна керамика: глазирани и неглазирани плочки; (5) специјална градежна керамика: санитарна керамика, керамички цевки, термоизолациони и огноотпорни тули кои се користат за посебна намена во градежништвото; 191

99 (6) агрегати за лесен бетон во кои пред сé спаѓа керамизитот кој се користи како замена на камениот агрегат при изработка на лесните и термоизолационите бетони, агрегатот од природно печена глина и др.. Денеска, најмногу се користат елементите од ѕидната керамика, а потоа доаѓа кровната и фасадната градежна керамика. Примената на керамичките материјали и производи во современото градежништво е значајна и покажува постојан пораст. Основна причина за ова е фактот што овие материјали и производи поседуваат многу особини кои се ценети во градежништвото: добра, дури и доста висока механичка јакост; долготрајност; распространетост на основната суровина во природата; многу добри топлински и звучно-изолациски карактеристики; декоративност; можност за изработка на посебни типови на градежна керамика. Од еколошки аспект, тулите и останатите керамички производи спаѓаат во групата на градежни материјали кои се препорачливи во градежната биоизградба. Значи, тие се еколошки здрави материјали и не се штетни за човекот заради тоа што: имаат способност да акумулираат топлина; добра моќ на дифузија, дишење и регулирање на влагата во просториите; поволно влијаат на биоелектричната клима и намалувањето на радиоактивното зрачење од тлото. Во оваа група се вбројуваат и гореспоменатите термоизолациски својства, како и особината на добра звучна заштита. Посебно треба да се има предвид фактот што елементите од градежната керамика денеска можат да се користат за индустриска изградба на станбени и други објекти што е многу важно во идниот период на интензивната станбена изградба Суровини за добивање на градежна керамика Суровинските материјали за добивање на производи од градежна керамика може да се поделат на: пластични, во кои спаѓаат минералите на глината, и непластични, кварцен песок, согорливи додатоци, згура, шамот и др. додатоци, топители (фелдспати, хидроксиди, оксиди на железото и слични) кои се додаваат за снижување на температурата на синтерување (размекнување). Пластичните суровински материјали претставуваат основна суровина кои се користат за производство на керамика. Тука спаѓаат минералте на глината. Глината може да се дефинира како земјаста минерална маса која е способна заедно со водата да образува пластично тесто кое после сушењето ја 192

100 одржува дадената форма, а после печењето постанува цврст материјал. Глината се добива како резултат на механичкото и хемиското распаѓање на карпестата маса и тоа во прв ред на магматските карпи. Минералите на глината може да се поделат во три групи: каолински, монморилонитски и илитски или хидролискунски минерали на глината. Примерно, каолинот, како главна компонента на секоја глина, се добива со распаѓање на минералот фелдспат кој се среќава кај сите магматски карпи. Чистиот каолин има бела боја и претставува хидратизиран алуминиум-силикат (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O). Покрај силицум и алуминиум оксид (Al 2 O %; SiO %) и вода (13,9%), Сл. 11.2, глината во мали количини може да содржи карбонати на калциум (CaCO 3 ) и магнезиум, хидроксиди на железо (Fe 2 O 3, FeO). Затоа се вели дека составот на глината што се среќава во природата е многу сложен и различен, зависи од карпестиот материјал од кој настанала и од начинот на добивање. volumen na vozduhot volumen na vodata volumen na glinata Сл Шематски приказ на односот на волуменот на трите фази кај глината Глината содржи, во поголема или помала мерка и органски материи. Посебно неповолна минерална компонента кај глината е калциум карбонатот бидејќи во текот на технолошкиот процес, при печење на елементите од градежна керамика, доаѓа до термичко разградување на истиот при што се образува оксид на калциум во цврста состојба (негасена вар) и гасовит јаглен двооксид. Честичките кои влегуваат во составот на глината се многу ситни и обично имаат облик на плочки, што е последица од специфичната кристална структура на минералите од кои е изградена. Честичките на каолинот имаат големина од 0,001 0,005 mm, додека пак дебелините им се пати помали. Заради ваквата структурата и нерастворливоста на минералните компоненти, глината помешана со вода образува колоидна суспензија. При мешање на глината со вода таа бубри, бидејќи водата навлегува, се инкорпорира во капиларните простори помеѓу плочките-градители на глинената супстанца и тоа доведува до нивно меѓусебно раздвојување, Сл (а). Овој процес ја дефинира и главната особина на глината пластичноста. Пластичноста на глиненото тесто се зголемува со зголемува-ње на водата, но само до одредена граница. Кога количината на вода е доста голема и кога растојанијата меѓу честичките се зголемуваат многу, престанува дејството на силите меѓу честичките и мешавината на глина и вода минува во густа, 193

101 вискозна течност. Според ова може да се заклучи дека, со губење на водата глината го намалува својот волумен, односно таа се собира. Со природното мешање на каолинот со кварцниот песок, варовникот, пиритот, лискунот, фелдспатот и другите примеси се добиваат различни глинени материјали. Порцеланската глина која има бела боја, главно содржи каолин со многу примеси и се користи за изработка на најфината керамика. Грнчарската глина исто така содржи најмногу каолин меѓутоа има повеќе примеси од порцеланската глина и може да има нечисто бела боја, сива или жолта, односно црвенкаста боја. Умата има мала количина на каолин и заради тоа е многу непластична. Може да биде сива, зеленкаста, или сино-бела. Иловачата се состои од каолин, оксид на железо, и други примеси, содржи значителна количина на кварцен песок. Има жолта или црвенкаста боја. Глината за тули содржи многу мал процент на каолин, а многу други примеси. Не е многу пластична, меѓутоа е доволна за да може да се обликува при изработка на тули за ѕидање и ќерамиди Својства на глината Глината, главно има неколку карактеристични особини, т.н керамички својства: (1) пластичност (2) собирање при сушење и печење (3) стврднување (1) Пластичноста е најважна технолошка особина и претставува способност на глината, под притисок, да го формира бараниот облик и истиот да го задржи по престанувањето на дејството на притисокот, а при тоа да не претрпи лом или појава на пукнатини. Пластичноста зависи од степенот на мастноста на глината, односно од содржината на каолин во неа. Мастните глини имаат поголем процент на каолин од посните кои имаат зголемено присуство на примеси, во прв ред на кварцниот песок. Заради овој состав масните глини можат да апсорбираат поголемо количество на вода. Така, може да се каже дека пластичноста на глината е функција од два параметри: количината на глинените супстанци (од финоста на глинените состојки) и од количината на вода. Високопластичните глини лесно се обликуваат, меѓутоа често доаѓа до појава на пукнатини и деформации во текот на сушењето. Од друга страна пак, малкупластичните глини тешко се обликуваат и непожелни се за работа. При изработката на керамичките производи глиненото тесто треба да има оптимална пластичност со што ќе се овозможи полесно обликување на истите, а воедно ќе се гарантира умерена големина на волуменските деформации во текот на сушењето и печењето. Пластичноста на глината може да се регулира на повеќе начини: 194

102 (1) со мешање на пластични и помалку пластични глини; (2) со додавање на песок, или (3) со ослободувања на глината од примесите на песок. Бидејќи со додавањето или одземањето на песокот битно се менува гранулометрискиот состав на глината, со право може да се смета дека платичноста на глината е функција од гранулометрискиот состав на истата. Доколку содржината на честичките со големина од 0,001 mm е поголема, толку ќе биде поголема и пластичноста, т.е. глината има поголема вкупна површина и прима поголема количина на вода. За оценката на пластичноста се применуваат најразлични методи. Најчесто, како критериум за пластичноста се користи степенот на деформација на глината под дејство на определен механички товар. Врз цилиндрично пробно тело од глина, со дијаметар d=33mm и височина h 0 =40 mm се пушта да паѓа тело со маса од 1200gr од височина 145 mm. Степенот на деформации (a) се изразува како однос меѓу почетната висина h 0 на пробното тело и висината h после ударот: a= h0 /h Во зависност од усвоената технологија на производство на керамичките градежни материјали, бараниот степен на деформации на глината е различен и се регулира со присуството на вода. Влажноста, која одговара на неопходниот степен не деформации се нарекува влажност на обликување. Колку е глината по пластична толку е поголема и потребата за вода. Во зависност од потребната вода во %, т.н водопотребност, можно е да се дефинираат следните врсти на глина: високопластични со водопотребност >28 %; среднопластични со водопотребност %; нископластични со водопотребност <20 %. Стврднувањето кое се јавува при сушење на глиненото тесто на воздух, е условено од делувањето на Вандервалсовите сили и од цементацијата на минералните зрна до која доаѓа заради присуството на различните примеси кои се способни да одиграат улога на врзно средство. (2) Собирање при сушење и печење: Собирањето е намалување на димензиите и волуменот на глината при сушење, т.н. воздушно собирање, и при печење-огнено собирање. Големината на собирањето на поодделни глини варира во многу широки граници: од 2-3% до 10-12%. Собирањето е функција од пластичноста, така што ако се влијае на оваа карактеристика всушност се влијае и на големината на собирањето. Примерно, собирањето кај високопластичните глини изнесува 10 15%; кај среднопластичните 7 10%; нископластичните 5 7%. Воздушното собирање се должи на капиларните појави при испарувањето на водата (околу 90%) за време на одлежувањето на керамичките производи во сушилните или во специјални простории. При сушењето, во првата фаза доаѓа до испарување најпрво на површинските слоеви на вода и честичките почнуваат да се допираат, Сл.11.3 (B). Потоа, со зголемување на температурата се јавува раложување на филмот од вода кој 195

103 како опна ги обвиткува глинените честички и истите сега се делумно обложени со воздух, Сл (C). Во завршната фаза од циклусот на сушење се јавува капиларно движење на водата и испарување низ шуплините на глината, при што, местимично се формираат јадра на вода инкорпорирани меѓу глинените честички, Сл.11.3 (D). povr{ina povr{ina povr{ina povr{inaa Сл Графичка презентација на процесот на сушење на глината Собирањето во текот на процесот на сушењето се изразува во проценти во однос на должината на несушениот материјал. Така, ако глината за тули има собирање помало од 6% тогаш за неа се вели дека се малкупластични или нископластични, ако е собирањето од 6-10% се среднопластични, и од 10-15% се високопластични. За производство на тули се користат глини со воздушно собирање до 6%, а за ќерамиди до 8%. Овие податоци се важни при проценувањето на должината на операцијата на сушење, типот на елементот кој што може да се направи, а при сушењето да не дојде до негово деформирање, ниту пак до лом. Собирање при печење. Во текот на печењето на глинените производи се јавува додатно собирање. Печењето на глините предизвикува многу големи промени во нивната структура и во составот. При температура од 100ºC глината ја губи целокупната слободна вода, таа се суши и постанува крта. На температура помеѓу 400 и 700ºC се јавува дехидратација, односно се губи кристалната вода. Со зголемувањето на температурата над 550ºC до 900ºC се јавува процес на оксидација. На температура преку 900ºC масата се размекнува, т.н. синтерување, при што се создаваат различни вештачки минерали (мулит, тридинит и други). Ако глината се загрее над температурата 196

104 на синтерување тогаш, во зависност од примесите, на температура помеѓу 1200ºC и 1800ºC таа потполно ќе се стопи и ќе премине во течна стаклеста маса. Промената, односно намалувањето на димензиите на керамичките производи во текот на печењето се објаснува со фактот што доаѓа до топење на поодделни компоненти на различни температурни нивоа, така што на местата каде што дошло до растопување, соседните нерастопени честички се приближуваат една кон друга. Собирањето во текот на печењето зависи од составот на глината и обично се движи од 2 8%, најчесто 6%. Значи, вкупното собирање при сушење и печење може да изнесува и повеќе од 10-15% и затоа мора да се води сметка при проектирањето на формите - калапите, за конечно да се добие готов производ со бараните димензии, со сандардизирани толеранции во димензиите Основни операции во производството на градежна керамика Технолошкиот процес за производство, скоро на сите видови градежна керамика, се состои од следните неколку основни операции: (1) припремање на керамичката маса; (2) обликување; (3) сушење; (4) печење; (5) складирање. Во индустриските погони, денеска најчесто се користи технологијата на пластично обликување, технологијата на полусуво пресување и технологијата на лиење. Блок дијаграмите на првите две технолошки шеми прикажани на Сл.11.4 ја објаснуваат комлетната постапка на производство, која пак сликовито е илустрирана со шематскиот приказ на Сл Припремање на керамичката маса Независно која од гореспоменатите технологии ќе се примени, прва и многу важна фаза е припремата на керамичката или т.н. работна маса. Основна цел на оваа операција е отстранување на штетните примеси (чакалот, крупните карбонатни агломерати), ситнење на крупните парчиња на основната сировина и нивното хомогено мешање за да се добие еднородна хомогена маса. Бидејќи разните типови на градежната керамика се обликуваат или со пресување, или со истиснување, или со лиење, затоа е и различна припремата на керамичката маса. На пример, кога се изработуваат подни или ѕидни керамички производи, тогаш масата се обликува со пресување и тогаш основната сировина се суши, се дроби, се меле и се влажи со вода (најдобро со водена пареа) за да се добие еднородна маса со влажност од 6 12%. Кога керамичката маса се обликува со истиснување (производство на полни и шупливи тули, и пластинки за ќерамиди) основната суровина исто така се суши, дроби, меле и потоа се хомогенизира (во разни типови на мешалници) со вода, така што ќе се добие маса со влажност 18 25%, а понекогаш и повеќе, која е погодна за овој вид на операција за обликување. Ако, керамичката маса се обликува со лиење (производство на санитарна керамика), појдовната суровина откога ќе се исуши, се меле, се меша со голема 197

105 количина на вода (и до 60%) за да се добие течна, еднородна маса која се вика шликер. PLASTI^NO OBLIKUVAWE POLUSUVO PRESUVAWE GLINA OSTANATI CVRSTI KOMPONENTI VODA I TE^NI KOMPONENTI PRIRODNO VLA@NA GLINA SITNEWE SITNEWE I ME[AWE SU[EWE NA VLA@NOST OD 5 8% OBLIKUVAWE SO AVTOMATSKI PRESI FINO MELEWE I DEZINTEGRIRAWE SU[EWE PE^EWE ME[AWE I VLA@NEWE DO VLA@NOST 10 13% SO DODAVAWE NA OSTANATITE KOMPONENTI PRESUVAWE SKLADIRAWE PE^EWE SKLADIRAWE Сл Блок дијаграми на технолошки процес на производство на керамика Обликување на производите Производите од градежна керамика се обликуваат со цел да се добие бараниот геомтериски облик. Во производството најмногу се користи обликување по пат на истискување или пластично обликување. При тоа се користат континуирани, вакум-пумпи, со кои практично се добива бесконечна трака со одреден попречен пресек, геометриски облик, каоја автоматски се сече, со што се добива производ со определена должина (полна тула, ќерамиди, шупливи тули, шупливи блокови). При полусувото пресување, производите се добиваат со примена на автоматски преси т.н. револвер преси кои се снабдени со одредени калапи за обликување на производот при што на глиненото тесто се делува со притисок од 15 до 40 MPa. После пресувањето, керамички производи (керамички ѕидни и подни плочки) не се сушат туку директно се печат што условува значајно намалување на енергетските расходи и намалување на цената на производот. 198

106 glinokop ISKOP NA GLINA OBRABOTKA NA GLINA dodavawe melewe drobewe ME[AWE NA GLINATA SAD ZA ME[AWE OBLIKUVAWE NA TULI presuvana tula vle~ena tula SU[EWE NA TULATA PE^EWE NA TULATA grea~i SKLADIRAWE I TRANSPORT NA TULATA PAKUVAWE I KONTROLA NA KVALITETOT NA TULATA Sl.11.5 [ematski prikaz na procesot za izrabotka na tuli 199

107 Технологијата на лиење се применува за производство на тенки елементи и производи, со минимална дебелина од 2мм, како што се глазирани мозаикплочки за обликување на фасади и елементи на санитарна керамика (лавабоа, WC-школки и друго). Со примена на оваа метода можно е да се прозведат елементи со многу сложени геометриски особини. Глинената маса која е со влажност до 60 %, вискозна течна маса (шликер), се лие во калапи од рамна и многу порозна материја, најчесто во гипсени калапи, кои го впиваат најголемиот дел од водата и вршат просушување на производите Сушење Сушењето на производите е многу важна технолошка операција кај сите постапки за производство на керамичките производи и има за цел да ја намали содржината на вода за да се добијат производи со одредена физичкомеханички карактеристики. Во текот на оваа операција водата се отстранува со доведување на одредена количина на топлинска енергија. За да се забрза овој процес на сушење, истото се врши во посебни уреди кои можат да бидат: комори, дисконтинуиран тип на сушилни, или тунелски, континуиран тип на сушилни. Независно каков е типот на сушилните, како средство за сушење се користи сув воздух загреан на определена температура. Ова сушење мора да биде што порамномерно за да се елиминира појавата на дефекти, т.е микропукнатини, кои се јавуваат поради нерамномерното собирање на производите. Сл Напречен пресек на коморна сушилница, (1) ѕид на комората, (2) довод на топлол воздух, (3) одвод на влажен воздух, (4) подвижни вентилатори за насочување на топол воздух, (5) вагонетки со керамички производи Кај коморите за сушење се користи врел воздух кој се емитува во посебни печки, а неговото насочување се постигнува со подвични вентилатори, при што вагонетките со производите се статични, Сл На овој начин процесот на сушење во значајна мерка се интензивира. Во тунелите за сушење, производите се редат на вагонетки кои се движат низ тунелот во пресрет на врел воздух или на димни гасови. Сушењето под овој режим обично трае часа, Сл

108 Печење После сушењето, керамичките производи, чија влажност не е поголема од 5%, преминуваат во печки за печење. Во процесот на печење доаѓа до конечно формирање на структурата на керамиката и се добиваат одредени својства на производот. Печењето се врши или на традиционален начин во Хофманови (кружни) печки, или во современи тунелски печки со автоматско управување на процесот. Во тунелските печки, производите кои се наредени во вагонетки полека се транспортираат, при што постепено минуваат низ зоните на: предгревање (8 часа до Т=600 0 С); печење (околу 20 часа, од кои 4 часа на константна температура од 0 С); и ладење (околу 20 часа со температура при излез од печката од 40 0 С-60 0 С), Сл Процесот трае околу 48 часа, и е регулиран така што во моментот кога една вагонетка влегува во печката, друга излегува со веќе готови печени производи. period period na na zagrevawe vo vla`na atmosf. period na su{ewe na period na su{ewe konstantana T na konstantna T period na zavr{no su{ewe vlez izlez vla`en vozduh vla`en vozduh vozduh od tunelska pe~ka Сл Шема на режимот на сушење во тунелска сушилна, T ( 0 C) температура на воздухот, ϕ - содржина на влага во сушилната комората Додатна обработка vreme vo ~asovi vreme vo ~asovi Некои врсти на керамички производи после печењето се изложуваат уште и на додатна обработка. Ова, најчесто се врши со цел да се подобрат нивните санитарно хигиенски својства, зголемувајќи ја водонепропустливоста или од естетски причини. Се користи постапка на ангобирање и глазирање, или постапка на хидрофобизација, што се остварува со нанесување на силиконски премази. Ангобирањето се состои во премачкување на исушените, се уште не печените керамички производи со тенок слој на мешавина на глина и прав од нетопливи оксиди на некои метали (хром, манган, кобалт). После сушењето на овој премаз, производите се печат при што после печењето се добива рамномерно обоена површина без сјај. Ако керамичките производи се прермачкаат со мешавина од бела глина и каолин се добива бела ангоба. Со 201

109 ангобирањето се подобрува изгледот и трајноста на керамичките производи бидејќи се остварува подобра заштита од надворешни влијанија. Меѓутоа ако се бара производите да бидат глатки, сјајни и водонепропустливи, керамичките производи се глазираат. Глазурата се добива како мешавина на кварцен песок, каолин, фелдспат и леснотопливи оксиди. Ваквата мешавина се нанесува на исушените производи, така што после печењето, на премачканите површини ќе се добие стаклеста маса со високи заштитни својства. Глазурата може да биде проѕирна и непроѕирна. Проѕирната глазура се користи при производство на порцелнаски предмети или за глазирање на претходно ангобирани површини. Непроѕирната глазура се применува тогаш кога се бара да се промени основната боја на производот. Zona na predgrevawe Zona na pe~ewe Zona na ladewe nadol`en presek na pe~kata Kriva na pe~ewe Крива на печење Сл Карактеристични зони и температури на печење во тунелска печка 202

110 11.5. Градежна керамика Градежна керамика за изработка на ѕидови За изработка на ѕидовите во инженерските објекти се користат неколку видови од грубата градежна керамика: полна и шуплива тула во нормални димензии, шупливи блокови и фасадни тули. (1) Полни тули (МКС Б. Д1.011-технички услови) Под полна тула со нормален формат(nf) се подразбира производ од глина со облик на правоаголен паралелопипед со должина l=250mm, ширина b=120mm и висина h=65mm, кои имаат помалку од 15% шуплини во однос на лежишната површина lxb на тулата. Во практиката, кај нас и во светот, често се употребува ознаката NF што претставува волумен на класичната тула кој изнесува м 3. За сите производи со димензии различни од полната тула се врши множење на форматот. Бројната вредност на множителот е односот на волуменот на секој производ и волуменот на класичната тула. Главно, полните тули се користат за изработка на надворешни и внатрешни ѕидови кои се малтерисуваат. Тулите мора да имаат прави рабови и рамни, глатки или избраздени страни. Рабовите може да бидат и заоблени, меѓутоа полупречникот на заоблување треба да изнесува најмногу до 5 mm. Тулите се делат во три класи: I, II, III класа. Класификацијата е направена според: степенот на точноста на димензиите; отстапување на површините од рамноста; оштетувања на на рабовите или аглите; и правилност на обликот. На пример, отстапувањата од димензиите на полната тула I класа можат да бидат ± 8mm за должината, l=(250± 8)mm, ±4mm за ширината и ±3mm за висината. Кај полните тули со избраздени површини, браздите не смее да бидат поголеми од 3mm. Полните тули може да се употребуваат за ѕидање само ако ги исполниле условите пропишани со горецитираниот стандард. На пример, дозволена е употреба на оние тули кои имаат најмногу три пукнатини или прслини кои не лежат една наспроти друга и чија должина не е поголема од 2/3 од висината, Сл (a) (b) Сл Квалитет според присуството на пукнатини и прслини, (а) дозволено; (б) недозволено Квалитетот на полните тули се определува пред сé врз основа на јакоста на притисок, односно марката на тулата. Марката на тулата претставува просечна, или најмалата поединечна јакост на притисок изразена во dn/sm 2 (M75, M100, M150, M200 или 7,5 20 MPa), Таб Се испитува на пет 203

111 примерока од тули кои се формираат со слепување на две тули со цементна каша со дебелина од 5 mm, Сл Табела 11.1 Услови за марка на полна тула Марка на тулата M Јакост на притисок (dn/sm 2 ) Просечна Најмала поединечна M M M M Сл Облик на пробно тело за испитување марка на тулите Волуменската маса на полните тули е во границите од kg/m 3, додека впивањето на вода за тулите со марка М150 и М200 мора да изнесува најмалку 6%, а за останатите марки најмалку 8%. Вообичаено, впивањето на вода е во границите од 10-20%. Коефициентот на спроведување на топлина кај полните тули изнесува λ= 0,56 0,61 W/mºC. Асортиманот на тулите со нормален формат 250х120х65 мм може да биде различен, Сл : полни тули (за ѕидање, фасадни и со олеснета маса ) гитер тули (за ѕидање и фасадни) шупливи тули (за ѕидање, фасадни и со олеснета маса) Сл Основен асортиман на тули со нормален формат Обичната полна тула и гитер тулата се употребуваат за: изработка на носиви надворешни и внатрешни ѕидови, и преградни ѕидови, за обложување на бетонски ѕидови, за исполна на скелетните конструкции, за обложување на рамни кровови, подови, индустриски и земјоделски објекти, пешачки патеки, и др. изработка на оџаци и вентилациски канали, 204

112 изработка на огради, носиви столбови итн. (2) Шупливи тули и блокови ( МКС Б, Д1.015) Овие производи се користат за изработка на надворешни и внатрешни ѕидови што се малтерисуваат, а воедно и за ѕидови што не се малтерисуваат. За овие последните, се употребуваат посебни врсти на овие елементи, фасадни шупливи тули и блокови. И кај фасадните и кај нефасадните елементи возможни се две варијанти на шуплините: шуплини поставени паралелно со лежишната површина, Сл.11.13, или блокови со хоризонтални шуплини. шуплини поставени управно на лежишната површина, Сл или блокови со вертикални шуплини. Шупливите блокови имаат значителни поголеми димензии од тулите со нормален формат, така што најголемата димензија може да изнесува до 0,3m. Сл Блокови со хоризонтални шуплини За ѕидање во помалите станбени објекти се користат блокови со димензии 0,298m должина и 0,198m висина. Можна е употреба на блокови и со останатите димензии презентирани во Табела. 2, зависно од намената. Големината на шуплините во тулите и блоковите со вертикални шуплини мора да бидат такви што пресеците на поодделните шуплини да иснесуваат: при квадратни, кружни или ромбни дупки најмногу 2,5 cm 2 ; при правоаголни, елиптични и други, најмногу 6,0 cm 2, при што потесната страна на шуплините може да биде најмногу 15 mm. Дебелината на надворешните ѕидови на тулите и блоковите треба да е најмалку 15 mm, додека дебелината меѓу шуплините 15mm. Волуменската маса на шупливите тули и блокови е знатно помала од полните тули и изнесува γ<1200 kg/m 3. Коефициентот на спроведување на топлина е исто така помал од полните тули и изнесува λ=0,3 0,42 W/mºC. 205

113 Сл Блокови со вертикални шуплини Табела 11.2 Димензии на шупливи тули и блокови од глина. Мерки Должина l (mm) Ширина b (mm) Висина h (mm) Номинална вредност Дозволено отстапување 190 ± 4 (6) (8) (8) (8) 60 * ± (4) (5) (6) (8) (8) 55* ± 2 65 ± 2 (3) 90 2 (4) (6) (8) (8) (8) 200 ** (8) (10) (10) * ) постојат само фасадни елементи со овие димензии; ** ) постојат само нефасадни елементи со овие димензии; големините во заградата се однесуваат на нефасадни елементи. Tabela 11.3 Uslovi za marka na {uplivi tuli i blokovi od glina Marka na tulata blokot M Jakost na pritisok (dn/sm 2 ) Prose~na Najmala poedine~na * * ) postoi samo kaj nefasadnite {uplivi tuli i blokovi od glina (2) Фасадни тули и блокови (МКС Б. Д1. 013, МКС Б. Д1. 014) Полните фасадни тули и гитер фасадните тули се употребуваат за изработка, т.е. обложување на носивите и не носивите фасадни ѕидови, за обложување на индустриски оџаци, за изработка на украсни детали на фасадите. За таа цел се користат тули со нормален формат кои мора да поседуваат посебни карактеристики. Тие, може да имаат природна боја, 206

114 обоени, или посебно обработени (ангобирани или рељевни). Фасадните тули се произведуваат во следните димензии: l=(190± 4) mm или (250± 5) mm; b=(90± 3) mm или (120± 3) mm; h=(55± 2) mm или (65± 2) mm. И за овие тули се пропишани определени услови на квалитет кои се поригорозни во однос на обичните тули. Така на пример, кај овие тули на видливата страна не е дозволено да се појават било кавки пукнатини. Истите се испорачуваат и како силиконизирани (хидрофобизирани). Марката на полните фасадни тули се дефинира на исти начин како и кај обичните тули и изнесува M100, M150. Овие тули мора да бидат отпорни на мраз заради тоа што се постојано, или долго изложени на дејство на промена на температурите. Треба да издржат 25 циклуси на смрзнување и одмрзнување а при тоа, ниту на еден од примероците не треба да се јави било какво оштетување. Впивањето на вода мора да изнесува најмалку 6%, а најмногу 18%. Фасадните тули имаат обично повеќе од 15% шуплини. Се произведуваат на ист начин како и полните и шупливите тули само што се користат поквалитетни суровини и често се синтеруваат, т.е. се печат на повисоки температури. На тој начин се намалува порозноста и се зголемува отпорноста на дејство на мраз. (3) Радијални тули од глина. Радијалните тули се применуваат за изведување на оџаци, бункери, силоси и други објекти со кружна основа. Се изработуваат и како полни и како шупливи со вертикални шуплини кои може да имаат кружен или квадратен облик, Сл Висината h на тулата изнесува 71 mm. Должина(l= 115, 175, 240 mm, додека ширината b 0 = mm. Надворешната ширина секогаш Sl Radijalna tula е иста, b=160 мм. Полупречниците на кривината R варираат во широк опсег од mm зависно од надворешните пречници на објектите. Со тулите кои овде се разгледуваат можат да се изведат објекти со надворешни пречници од cm. Марките (M) на радијалните тули се М150, М250 и М350. Оваа марка се одредува на база на просечната и најмалата поединечна јакост на притисок во однос на бруто површината на тулата. Впивањето на вода во проценти, на 5 примероци, мора да изнесува просечно минимум 6%, а најмногу 16%. Овие тули треба да бидат постојани на мраз. Примероците заситени со вода треба да издржат 50 циклуси на смрзнување и одмрзнување а при тоа масата на примероците да се намали за повеќе од 2%. 207

115 Шупливи блокови од глина за меѓуспратни конструкции (МКС Б. Д1 030) Овие елементи се произведуваат со постапката на пластично обликување, а се наменети за изработка на разни видови на меѓуспратни конструкции од армиран и преднапрегнат бетон. Според функцијата во меѓуспратните конструкции шупливите блокови се делат на два вида: носиви блокови - блокови со статичка функција, тип I и тип II, и каналки или плочки за ФЕРТ меѓукатни конетрукции, Сл а и b, c, блокови за исполна кои се користат како елементи за исполна во рамките на носивите армиранобетонски и преднапрегнати конструкции од различни типови, Сл а и b. Напречните пресеци на овие блокови се произволни, распоредот на шуплините и нивните димензии исто така, но битно е дека носивите блокови задолжително имаат од секоја страна жлеб, вдлабнување за сместување на арматурата. (a) Tip I (b) Tip II (c) plo~ka Сл Носиви блокови за меѓукатни конструкции (a) Tip III (b) Tip IV armiranobetonski, il prednapregnati nosivi gredi~ki Сл Блокови за исполна за меѓукатни конструкции Површината на блоковите може да биде глатка, избраздена или со жлебови заради подобро налегнување на бетонот, односно малтерот. Ширината на 208

116 браздите и жлебовите може да биде најмногу до 10mm, а длабочината најмногу до 3mm. Челните рамнини (рамнините на напречните пресеци) мора да бидат рамни и под прав агол во однос на лежишните и бочните рамнини. Надолжните рабови треба да се прави, остри или заоблени, со полупречник најмногу до 5mm. Производните димензии на овие блокови се следните: висина h=40 290mm, ширини b=95 420mm, и должини l = mm. Номиналните ознаки на должините и ширините се секогаш поголеми за 5mm од производните. Механичките карактеристики на овие блокови се дефинираат спрема видот на блокот. За носивите блокови се утврдува марката, а за блоковите за исполна и марката и носивоста. Марката на носивите блокови е одредена со просечната и поединечната најмала јакост на притисок во однос на бруто пресекот на челната страна. Марките на овие блокови се M100, M150 i M200, што на просечните вредности на јакоста на притисок. Најмалите поединечни вредности на јакоста за дадените марки не смеат да бидат помали од 80% во однос на средните вредности (изразени во dn/sm 2 -бари). Блоковите за исполна мора да имаат просечна јакостна на притисок: од 50dN/sm 2, а најмалата поединечна 40dN/sm 2. Носивоста на блокот за исполна се одредува во зависност од должината l, без оглед на ширината, и тоа: за блокови со должина од 395 mm, најмалку 3,8 kn; за блокови со должина од 295 mm, најмалку 3,5 kn; за блокови со должина од 245 mm, најмалку 3,0 kn, а за висина до 80mm - 2,5 kn; за блокови со должина од 195 mm, најмалку 2,5 kn. носивоста на плочките за ФЕРТ гредичките треба да изнесува насјмалку 1.2 kn. Впивањето на вода на сите блокови мора да изнесува најмалку 8% од масата на блокот исушена до постојана маса. Во зависност од типот на меѓукатната конструкција во која ќе бидат вградени, блоковите за исполна се систематизираат на: блокови за меѓукатни конструкции тип МОНТА, и блокови за меѓукатни конструкции тип ФЕРТ. Како пример, на Сл е презентиран еден облик на носиви блоковите од типот МОНТА кои главно се произведуваат со 4 различни висини (h=80, 120, 140, 160мм) и со иста должина и ширина од 250мм. ФЕРТ блоковите се произведуваат со ширина мм, со константна должина од 250мм, и со три различни висини, 140,160 и 190/200мм, Сл

117 Меѓукатните конструкции од шупливи блокови, всушност претставуваат ситноребрасти меѓукатни конструкции кои мора да ги исполнат условите предвидени со Правилникот за бетон и армиран бетон како и условите според стандардот МКС У. Н1.050 за овој тип носачи. Нивната изработка се состои од неколку фази: изработката на носивите гредички, или набавка на готови гредички произведени во фабрика, монтажа на гредичките, бетонирање на ребрата и плочата. Сл Носиви блокови за меѓукатни конструкции тип МОНТА Сл Блокови за исполна на ФЕРТ меѓукатна конструкција Според начинот на којшто се формираат носивите гредички, овие полумонтажни меѓукатни конструкции од керамички болкови може да се поделат на: класична - систем МОНТА меѓукатна конструкција, ФЕРТ меѓукатна конструкција. Полумонтажна МОНТА меѓукатна конструкција Класичниот тип на оваа конструкција се состои од носиви МОНТА гредички кои се изработуваат на самото градилиште, на рамна платформа на која остануваат до моментот на вградување. Керамичките блокови пред вградувањето во секоја гредичка треба добро да се наквасат и да се исцедат. Гредичката се формира на тој начин што меѓусебно, последователно по должина се спојуваат блокови на чии спротивни напречни пресеци е нанесен тенок слој на цементен малтер. Кога ќе се постигне потребната должина на гредичката, во долните жлебови се поставува арматурата F a1 (по една арматурна прачка во секој жлеб), чии краеви завршуваат со куки свиткани нагоре, Сл Потоа, во овие жлебови се нанесува цементен малтер. Истовремено се пополнува со цементет малтер и 210

118 жлебот на горната страна од керамичките блокови. Ако распонот на гредичката е поголем од 5м, тогаш во горнит жлеб се поставува арматурата F am, Сл (a) (b) (c) Сл МОНТА полумонтажна меѓукатна конструкција, (а) димензии на МОНТА-16 носив блок, (b) напречен пресек на меѓукатна конструкција со местоположба на карактеристичната арматура, (c) табепарен преглед на податоци за арматурата и дебелината на плочата од производителот ( Ф-ка 8 Ноември, Неготино) 211

119 Вака припремените гредички се монтираат во висина на котата на проектираната меѓукатна конструкција при што се формира ребро кое, ако е потребно, во зависност од распонот и од корисното оптоварување, се армира со арматурата F a2, Сл После ова се врши бетонирање на ребрата и плочата со дебелина од 2.5-6см, или вообичаено 4-5см. Бетонската плоча мора да се одржува, т.е. да се кваси во текот на 3-7 денови, а потпорите поставени во текот на монтажата на гредичките се отстрануваат после 10 дена од бетонирањето. ФЕРТ полумонтажна меѓукатна конструкција Полумонтажните меѓукатни конструкции од системот ФЕРТ се проектирани со цел да се поедностави, релативно сложената постапка на изведба на меѓукатната конструкција со носивите керамички блокови од типот МОНТА. ФЕРТ меѓукатната конструкција се состои од: носиви ФЕРТ гредички, Сл (б), и блокови за исполна од типот ФЕРТ, Сл (б) и Сл кои ја формираат основата на полумонтажната меѓукатна конструкција која потоа се монилитизира со слој од бетон кој всушност претставува трет елемент во овој тип на конструкција, Сл (а). Значи, полумонтажната меѓукатана конструкција е составена од керамички производи, бетон и арматура која се вградува во носивата гредичка. Бетонската монолитна плоча се бетонира на самиот објект после монтирањето на гредичките, исполната од блокови и додатната арматура која се поставува по потреба во зависност од распонот на конструкцијата, т.е. на гредичките. Носивите ФЕРТ гредички се формираат од керамички каналки, или плочки (димензии: должина 25cm, ширина 12cm, висина 4cm) кои се редат последователно во кои се вградува претходно формираната триаголна решетка која се состои од три надолжни прачки од високовреден челик со дијаметар 2Φ8mm+Φ6mm кои меѓу себе се поврзуваат со заварување на т.н. R-арматура со дијаметар Φ4mm. Монолитизирањето на вака формираните гредички се врши со бетон, Сл (б). Пред монтажата на носивите ФЕРТ гредички, најпрво се формира помошна конструкција од напречни дрвени греди (10/12cm) кои се потпираат на дрвени потпирачи, т.е. столбови поставени на растојание од m во зависност од распонот на гредичките, Сл (в). ФЕРТ гредичките се поставуваат на меѓусебно растојание од 40-50см, во зависност од тоа дали блокот за исполна има должина 32см, односно 38см, соодветно. После ова, меѓу гредичките се вградуваат блоковите за исполна. повеќето од производителите, препорачуваат над вака формираната конструкција да се постави конструктивна арматурна мрежа и дури потоа да се изврши бетонирање на плочата за монолитизирање која треба да има дебелина од 4-5cm, и на ребрата. За објекти во сеизмички активни подрачја се препорачува залевањето да се изврши во еден акт и тоа заедно со сите други армиранобетонски носиви елементи, греди, столбови и серклажи, со бетон МБ25 или МБ

120 (a) gotova me ukatna konstrukcija (b) FERT nosiva gredi~ka (g) napre~en presek na me ukatnata konstrukcija (v) raspored na potpira~i (d) grupirawe na gredi~ki pod pregraden yid ( ) pozicija na rebro za vkrutuvawe Сл ФЕРТ полумонтажна меѓукатна конструкција (Ф-ка Киро Ќучук -Велес) За распони до 4m, во средината на распонот треба да се постави едно ребро за вкрутување, Сл (ѓ), а за распони над 4.5m се поставуваат две такви ребра. На местата каде што треба да има преграден ѕид се поставуваат две гредички една до друга, Сл (д). 213

121 Покривна градежна керамика Ќерамидите се основни елементи за покривање на кровните конструкции. Тие се изработуваат од суровина која е слична со онаа за изработка на тулите, само што истата мора да биде помасна и попластична, заради значително помалите дебелини на овие елементи, и да биде ослободена од присуство на варовник и други камени примеси. Се произведуваат во природна црвена боја, од обоена маса, може да се ангобираат, да се глазираат или матираат. Според квалитетот се делат на I класа, или II класа. Со цел да се обезбеди потполна функционалност на кровната површина се произведуваат и специјална врста на ќерамиди (фазонски ќерамиди). Овие фазонски елементи се произведуваат за сите врсти на модели кои се нудат на пазарот. За покривање на кровните површини со ќерамиди со определен наклон важат стандардите МКС У. Ф4.010 и МКС У. Ф4.009 (покривање на кровови со ќерамиди). Доколку овие прописи се применуваат адекватно, тогаш кровниот покривач ќе обезбеди соодветна долготрајност, сигурност и заштита од надворешните атмосферски влијанија. Една од најважните одредби во прописите за покривање со ќерамиди е наклонот на кровната површина. Под пропишан наклон се подразбира граничниот најмал наклон кој во практиката покажал доволна согурност во заштитата од прокиснување. Повеќето произведувачи на ќерамиди, во својата техничка документација (каталози, проспекти и сл.) не препорачуваат помал наклон од 22 0 и поголем од Ако се оди под, или над овие пропишани наклони тогаш производителите посочуваат додатни мерки на заштита, како на пример: поврзување на ќерамидите со стеги, со врзување или со ковење, потоа малтерисување на спојувањата, поставување на кровна оплата, итн. Во зависност од технолошкиот процес на добивање можна е поделба на два типа на ќерамиди: влечени ќерамиди кои се произведуваат со примена на процесот на пластично обликување; пресувани ќерамиди кај кои обликувањето се врши со комбинација на истиснување и пресување. Најпрво со вакум преси се оформуваат т.н.пластинки или плочи со димензии нешто поголеми од димензиите ба финалниот производ, т.е. ќерамидата. Потоа, пластинката во сеуште влажна и пластична состојба, се поставува во посебни преси (пиштол преси) каде го добива конечниот облик со двострано пресување со помош на профилисани калапи. После обликувањето, ќерамидите се сушат и синтеруваат во истите типови на сушилни и печки како и другата груба градежна керамика. Влечените ќерамиди се изработуваат во три основни облици, Сл : влечени бибер ќерамиди: должина l=380±9mm; ширина b=180±4mm; h=14(16)mm, Сл.11.22(а); влечени ќерамиди со еднострук жлеб со димензии: l=400± 8 mm; b=200 (210) ± 4 mm; h=20 (14) ± 3mm; влечени ќерамиди за формирање на слемиња, жлебници 214

122 Овие ќерамиди имаат на едниот крај забци, т.н. носови со должина од 20-30mm, со кои се врзуваат за летвите на кои се редат. Кај ќерамидите со жлеб овозможено е подобро преклопување бидејќи на едниот крај имаат жлеб, а на другиот перо. (a) (b) Сл.11.22Влечени ќерамиди; (а) бибер ќерамиди, 1- нос за обесување, 2-ребро; (b) ќерамиди со еднострук жлеб, 1- нос за обесување, 2- жлеб, 3- перо, 4 - коритесто вдлабнување Пресуваните ќерамиди се изведуваат како, Сл.11.23: пресувани ќерамиди со еднострук жлеб, l=400± 10 mm; b=238± 4 mm; h=12 ± 3mm; пресувани ќерамиди со двострук жлеб, l=400± 10 mm; b=218± 4 mm; h=12 ± 3mm; ќерамиди за покривање на слемињата. И влечените и пресуваните ќерамиди може да имаат природна боја или обично по целата маса или површински обработени (ангобирани или глазирани). pogled od gore Presek B-B pogled od dolu pogled od gore Presek B-B pogled od dolu (a) Сл Пресувани ќерамиди, (а) со еднострук жлеб, (б) со двострук жлеб (b) 215

123 Ќерамидите мора да имаат глатка површина со минимални оштетувања, остри рабови, правилен облик и пропишани димензии, одредена јакост на свиткување (1,2 kn); отпорност на дејство на мраз (35 циклуси) и да не содржи ни малку варовник, отпорност према удари; да не пропушта вода, да не се склони на расцепување и да не содржи растворливи соли. Како што беше напоменато на почетокот, за конечно оформување на кровната површина и обезбедување на нејзината функционалност се произведуваат и долонителни елементи, Сл Овие елементи се произведуваат со постапката на пресување и се состојат од: крајни ќерамиди за завршување на кровот: завршен лев елемент, или почетен десен елемент, ќерамиди за вентилирање, антенска ќерамида ќерамида за осветлување, застаклена светлосна ќерамида. po~etna desna zacvr{na leva ventilaciska svetlosna antenska Керамички плочки Сл Преглед на карактеристични додатни елементи Керамичките плочки спаѓаат во групата на фина градежна керамика. Се користат за обложување на внатрешните и надворешните ѕидови од конструкциите, како и за покривање на подови во згради, училишта, болници, плоштади, тераси и др. Во оваа група на градежната керамика спаѓаат: ѕидни плочки, подни плочки, клинкер плочки, синтер плочки. 216

124 Ѕидните плочки: може да се произведуваат од истата суровина како и обичните тули, а исто така и од огноотпорна керамичка суровина. Обликувањето на плочките се врши со пресување така што обликуваниот производ содржи 5 7% вода и не е потребно сушење. Синтерувањето се врши на повисоки температура од ºC и видната површина на истите е скоро секогаш глазирана, а додека другата, внатрешната површина може да биде рамна, рапава или избраздена. После поставувањето, ѕидните плочки треба да формираат глатка, рамна и убава површина штитејќи го ѕидот од разни штетни влијанија. Заради тоа треба да се задоволат извесни услови: (1) правилност на обликот и димензиите, (2) соодветна јакост, (3) постојаност према киселини, (4) доволна механичка отпорност. Вообичаено е ѕидните плочки да се произведуваат со димензии 15/15cm при што според стандардите се дозволени следните толеранции: 0 + 1% l= 150mm ; 0 + 1% b= 150mm и d = 6mm± 10%. Освен нормалните плочки се прават и фазонски делови. Подните плочки: Се изработуваат од тешко топливи глини со соодветни додатоци за да се добие саканата боја и потребната отпорност спрема агресивната средина. Површината на плочките е глатка или избраздена, рељефна, а димензиите и обликот може да биде многу различит. Најчесто се произведуваат со правоаголен, квадратен, шестоаголен и осмоаголен облик. Димензиите на плочките може да се движат од 10 30cm и тоа:10x20cm, 20x20 cm и 30x30cm, а дебелината не е поголема од 2cm, односно може да е 10 13mm. Се произведуваат во различни бои за да се добијат различни шари. Бидејќи печењето на подните плочки се врши до температурата на синтерување, подовите од овој материјал практично се водонепропусливи, отпорни на абење и на дејство на киселини и бази. За изработка на мозаик подови се користат мозаик плочки кои имаат различен облик и димензии и различни бои. Најчесто димензиите на овие плочки се од 2 5cm, а дебелината е обично до 5mm. Во поново време, уште во фабриката се формираат соодветните шари од плочките и истите се испорачуваат залепени со лицето на специјална хартија формирајќи ролни или плочи со соодветните димензии, кои директно со помош на малтер се лепат на подлогата. После стврднувањето на малтерот, хартијата се кваси и се одлепува од плочките. Клинкер тули и плочи: Со печење на масна глина со разни додатоци кои не ја симнуваат многу точката на топење, се добива материјал со поголема волуменска маса, мала порозност и голема јакост. Од овој материјал се изработуваат различни елементи: клинкер тули, плочи и плочки за обложување на ѕидови, за изработка на подови и тн. Клинкер тулите или клинкерите се прават од тешко топливи глини со додаток на фелспад, кварц, често и шамотно брашно. Се обликуваат со снажно 217

125 пресување а потоа постепено се сушат и се печат на многу повисоки температури отколку обичните тули. Елементите се печат на температура од ºC се до почетокот на размекнување и топење на лесно топливите состојци кои при тоа ги исполнуваат заостанатите шуплини и им даваат на печените производи многу каменеста маса и голема јакост. Клинкерите имаат поголема тежина од обичните тули со нормален формат, многу голема јакост на притисок и на свиткување и мал коефициентна абење. Заради ова на се употребуваат во зградарството меѓутоа наоѓаат корисна примена за ѕидање на други инженерски објекти како што се мостови, подвозници, хидротехнички објекти и друго. Заради малиот коефициент на абење се употребуваат за изработка на коловози, пешачки стази, дворови, може да се употребуваат и за обложување на фасади Градежна керамика за посебна намена Керамички цевки За потрбите на градежништвото, главно се користат: цевки за оџаци; цевки за собирање и одведување на подземни води - дренажни цевки и цевки за одведување на отпадни води - канализациони цевки. Дренажните цевки се произведуваат од обична глина за добивање на тули која не содржи варовник. После преработката на глината, цевките се обликуваат на преси со истиснување во вертикална положба, се сушат и потоа се печат на температура од ºC. Печениот материјал е порозен (до 20%) но мора да биде водонепропслив, постојан на мраз и со доволна јакост. Овие цевки се со цилиндричен облик, без муфови за продолжување, се редат едноставно една до друга. Понекогаш за што побрзо собирање на водата имаат отвори на горната страна. Се произведуваат со мал пречник од mm и релативно мали должини од mm. Впивањето на вода кај овие цевки не смее да биде поголемо од 15%, а оптоварувањето кое мора да го издржат се движи од 0,6-1,5 kn по 1m должен од цевката. Дренажните цевки обично се изработуваат како неглазирани, или како глазирани од надворешната страна. Се применуваат за мелиорациони цели, како и за дренирање на тлото во темелите на зградите. Канализационите цевки се израбитуваат од пластични, огноотпорни односно тешкотопливи глини при релативно пониска температура на синтерување, со додатоци како што се фелспатот, кварцниот песок и многу често шамотно брашно. Овие додатоци се хомогенизираат со глината најпрво во сува состојба, а потоа и после квасењето со потребната количина на вода, додека не се добие пластично глинено тесто кое се остава да одлежи неколку дена. Потоа повторно се преработува и со помош на вертикални преси на истиснување се обликуваат цевки со бараниот пречник и дебелина на ѕидот. Свежите, непечени цевки се сушат постапно во простории заштитени од промаја. После сушењето цевките се глазираат и од внатрешната и од надворешната страна, со што би се спречило било какво продирање на вода, а во исто време се обезбедува заштита од корозивното, 218

126 нагризувачко дејство на киселините и базите. Се печат на Т= ºC во траење од часа. Впивањето на вода на неглазираните цевки не смее да биде поголемо од 9%, додека глазираните канализациони цевки мора да издржат внатрешен хидрауличен притисок од најмалку 200kPa, а во зависност од пречникот, мора да издржат товар од најмалку kn/m. Канализационите цевки се изработуваат со внатрешен пречник од mm и со должина од mm. За да се овозможи продолжување на цевките секоја од нив на едниот крај е посебно профилирана со муф. Канализационите цевки се користат за одведување на отпадните води во градските канализации и во индустриските објекти. За изработка на канализационите мрежи освен канализационите цевки се произведуваат и соодветни фазонски делови Експандирана глина - керамзит Тоа е керамички градежен материјал во вид на гранули кој, главно, се користи како вештачки агрегат (замена за чакал и песок) при изработка на различни видови лесен бетон. Овој материјал има мала волуменска маса γ= kg/m 3 и релативно малата јакост на притисок која се движи од kpa. За производство на овој материјал се користи хомогена глина со одреден хемиски и минерален состав. Најзастапен е кварцниот песок (SiO 2 ) со околу 65%, потоа алуминиум триоксид (Al 2 O 3 ) со околу 20%, варовник (CaCO 3 ) помалку од 5 6%, и разни оксиди на натриум, калиум и железо. Суровината најпрво се суши и се меле многу ситно, ако има потреба се корегира нејзиниот состав и се хомогенизира, а дури потоа се меша со одредена количина на вода. Глиненото тесто се пропушта низ усникот на пресата кој има отвори со соодветен пречник и во моментот на формирањето на тенките цилиндри се врши и пресекување. На овој начин се добиваат многу мали цилиндри, со висина приближно еднаква на пречникот, кои со вртење во посебни барабани се претвораат во топчиња и истовремено се сушат. Вака добиените гранули се печат во ротациони печки на температура од ºC при што доаѓа до размекнување на истите. Ако брзината на печење и температурата на печење се синхронизираат така што во моментот на развивање на гасовите дојде и до оцврснување на глиненото тесто, во масата на печениот материјал ќе останат голем број на шуплини што допринесува до експандирање на истиот. Процесот на печење се одвива во две фази: (I) фаза на предгревање на ºC во траење од минути, (I) фаза на печење со експандирање на Т= ºC во траење од 8-15 минути. Вака добиените гранули со сферен облик потоа со помош на сита се раздвојуваат на фракции со одредена големина на честичките и се користат за приготвување на бетон со мала волуменска маса ( kg/m 3 ) и јакост од 5 20 MPa. 219

127 Теракота Теракотата е украсен материјал од печена глина од кој се изработуваат разни орнаменти, профили и друго. Плочките од теракота се користат за обложување на фасади. Најчесто се користат елементи од црвена и жолта боја. Овој материјал се произведува од чиста пластична глина со додаток на песок и шамотно брашно Кисело-отпорна градежна керамика Се одликува со изклучително голема отпорност на киселини и бази, има многу голема густина и јакост. Овој материјал е практично отпорен на сите киселини освен на флуороводородната. Како основна суровина се користи глината која не содржи штетни примеси, како што се сулфатите и посебно гипсот. Од овој материјал со стандардниот технолошки процес се добиваат елементи со разни димензии и облик, кои потоа се сушат и се печат на температура од 1200 ºC. Во елементите на кисело-отпорната градежна керамика спаѓаат: киселоотпорни тули и плочки, термо-кисело-отпорни тули, како и разни делови на уредите кои се користат за производство, транспорт и ракување со киселини (делови од пумпи, цевки, разни садови и друго). Кисело-отпорната керамика се користи за обложување на резервоари и базени во хемиската индустрија, а кисело-отпорните цевки се користат за транспорт на неоргански и органски киселини и гасови при што притисокот на флуидот може да изнесува до 300 kpa. 220

128 (4) Тули и блокови со олеснета маса ( МКС Б. Д1. 016, МКС Б. Д1. 017) Тулите и блоковите со олеснета глинена маса се добиваат од мешавина на глина, песок и додатоци/адитиви од органско потекло кои при печењето на производите согоруваат и преминуваат во гасни меурчиња. Со тоа се формира микро пореста структура на производите и намалување на нивната маса од 20-30% во однос на масата на елементи со исти димензии изработени од глина без овие додатоци, т.н. традиционални производи. Како додатоци за постигнување на порозната структура на глинестата маса најчесто се користат остатоци од преработката на дрвото како што се дрвените стругитини, пилевината, мелена и сецкана слама, Сл Најчесто се употребува пилевината која се додава во глината за да се намали собирањето, а со тоа и деформацијата и пукањето на производите, го намалува времето на сушење и потребната енергија бидејќи создава дополнителна топлина при согорувањето. Суровините глина-песок-пилевина се мешаат во различни односи во зависност од технологијата и целта на производството. На пример, познатата компанија за производство на градежна керамика WIENERBERGER има развиено систем за градење POROTHERM, каде машавината на суровините се дозира во тежински однос 3:1:1. Сл Струготини од дрво Експандираниот полистирен (по познат како стиропор) е друг, исто така, често употребуван адитив за постигнување на порозноста. Во глинената маса за производство на блокови се додаваат многу ситни, лесни топчиња, т.н. перли, Сл Во процесот на печење тие согоруваат и формираат ситни пори кои ја намалуваат густината на тулите а со тоа и топлинската спроводливост на печениот материјал. Освен свежиот полистирен денеска се употребува и рециклиран експандиран полистирен. Заради многу малата волуменска маса на овој адитив (γ=10-40кг/м 3 ), тој се дозира во мешавината процентуално во однос на масата на глината, и главно се додава 221

129 максимална количина од 1%. Најпознат систем за градење од овиј тип на пазарот се производите познати под маркетиншко име POROTON. Сл Додатоци на база на дрво: струготини од дрво, пилевина, сецкана слама Сл Перли од експандиран полистирен Волуменската маса на овие елементи се движи во границите од кг/м 3. Со намалувањето на маса на производите се намалува и коефициентот на спроведување на топлина λ кој може да има вредност λ<0.1w/mk. Затоа, овие тули и блокови се среќаваат и под името термоизолациски тули и блокови со олеснета маса. Ѕидовите изведени од овие блокови имаат термоизолациска моќ која е еднаква на двојната дебелина на ѕидовите изработени од традиционалните шупливи блокови. Способноста на акумулација на топлина придонесува зимно време полека да се ладат а летно време поспоро да се загреваат. 222

130 Термоизолациските глинени блокови кои се произведуваат во стандардни димензии, 290х190х190, или 259х190х190мм, се прикажани на Сл Карактеристиките на овие блокови се презентирани во Табелата Сл Термоизолациони блокови со олеснета маса Табела Основни карактеристики на термоизолациони блокови со олеснета глинена маса Димензии на блок (mm) должина ширина висина Технички карактеристики 5,4 NF 4,6 NF Маса на блокот (kg) Волуменска маса на блокот (kg/m 3 ) Јакост на притисок (MPa) ,0 7, Коефициент на спроведување на топлина λ (W/mK) 0,227 Топлински карактеристики на ѕид со дебелина (cm) Топлински отпор R (m 2 K/W) Коефициент на пренесување на топлина U W/m 2 K) Предноста на блоковите со олеснета маса се: 29 1,48 0, ,25 0,800 заради малата волуменска маса на блоковите се намалува тежината на ѕидовите а со тоа и вкупната тежина на објектот, што условува и намалување на димензиите на основните елементи на носивиот конструктивен систем (темели, столбови, греди), релативно големите димензии на изолациските блокови (5,4NF и 4,6NF) придонесуваат за намалување до 50% на количината на употребениот малтер за ѕидање, потребното работно време за ѕидање се намалува за 75% во однос на ѕидањето со тулите со нормален формат, заштедата на енергијата за греење во однос на енергијата која се троши за загревање на објектите изградени со полна тула изнесува 21%, ѕидовите изработени од овие блокови се одликуваат со многу подобра звучна изолација споредена со ѕидовите изведени од полна тула. 223

131 Германската компанија Schlagmann POROTON, на саемот BAU 2007 кој се одржува, традиционално секоја година во Минхен, го претстави новиот блок со олеснета маса POROTON T9 кој според декларираните каратеристики има многу мал коефициент на спроведување на топлина λ=0.09 W/mK, обезбедува највисока звучна и противпожарна заштита, заштита од влага и има одлични носиви карактеристики. Подоцна на пазарот е пласиран и блокот POROTON T8 со λ=0.08 W/mK. Вертикалните шуплини на овие блокови се исполнети со перлит, како топлинска изолација, Сл Коефициентот на пренесување на топлина за блокот POROTON T8 има вредност U=0.18W/м 2 К што е далеку под пропишаните вредности за надворешни ѕидови според европската регулатива EnEv Toa придонесува ѕидовите ѕидани од овие блокови да имаат добри термоизилациски карактеристики и не е потребно да се вградува, дополнителна надворешна топлинска изолација. Овој блок се употребува за градење на нискоенергетски и пасивни куќи. Надворешен ѕид од блок POROTON T9 со дебелина 36.5cm има U-вредност од U=0,23W/м 2 К, Сл Масивните надворешни ѕидови од овие блокови обезбедуваа редукција на звук најмалку од db, повеќе отколку што е звучната изолацијата на прозорите и на лесните конструкции. Објектите градени со ПОРОТОН имаа пожарна отпорност од F90, значи 90 минути може да издржат дејство на пожар без да дозволат тој да се рашири во околината. Сл Изглед на блокот POROTON T9 и POROTON T8 Сл Ѕидање со POROTON T9 блок 224

132 Димензиите на овие блокови се движат во границите: должина: 36,5; 42,5см ширина: висина: 24,8 см 24,9 см Волуменската наса: γ=600кг/м 3, Еден блок тежи: 15,8 кг, и потребни се 16 блока/м 2 ѕид Јакост на притисок : > 6 MPa НЕШТО ЗА ПЕРЛИТОТ: Перлитот е природен карпест материјал, спаѓа во групата на магматските карпи од риолитско потекло, кој содржи 2-6% хидратна, односно врзана вода. Перлитиот се состои од 70-75% SiO 2, 12-18% Al 2 O 3 и останати примеси кои претставуваат оксиди на калциум, железо и на магнезиум, до 4-5%. На температура од С доаѓа до нагло ослободување на хидратната вода, која напуштајќи го перлитот, предизвикува бубрење, т.е. експандирање на веќе омекнатите честички, кои го зголемуваат волумен и до 20 пати. Експандираниот перлит има мала волуменска маса од кг/м 3. Затоа во процесот на производство, најпрво се добиваат пластинките од блоковите со пропишани димензии кои одат на сушење а потоа пред печењето, вертикалните шуплини на блокот се полнат до определена висина со суров перлит, кој во текот на печењето експандира и ги исполнува шуплините по целата висина. 225

133 12. Минерални - неоргански врзива Минерални или неоргански врзива се такви материјали кои помешани со вода образуваат вискозно-пластична маса, т.н. тесто кое лесно се обликува, постепено се стврднува и преминува во тврдо тело попримајќи ги својствата на каменот. Овие материјали, најчесто се наоѓаат во прашкаста состојба. Минералните врзива се способни да ги спојат меѓусебе зрната на песокот, чакалот, дробениот камен и другите материјали за исполна. Ова придонесува, истите да се користат, многу често, во градежништвото за припремање на разни видови на малтер, бетон и други вештачки камени материјали, како што се азбест-цементните и вар-силикатните материјали. Во минералните врзива се додава и разни видови на полнила со цел да се намали цената на чинење на истите и да се подобрат некои особини. Полнилата условуваат намалување на собирањето во текот на процесот на врзување, зголемување на јакоста на малтерите и бетонот, итн. Минералните врзива кои денеска се применуваат, главно се делат на три основни групи: (1) нехидраулични врзива, т.н. воздушни врзива, (2) хидраулични врзива, (3) автоклавни врзива, кои стврднуваат во автоклавни услови во т.н. автоклави. Нехидрауличните, односно воздушните врзива кога ќе се помешаат со вода почнуваат да се стврднуваат и може да ја сочуваат стекнатата цврстина само на воздух. Во оваа група врзива спаѓаат гипсот, варта, магнезитните врзива, воденото стакло, или уште т.н. растворено стакло, и други. Овие врзива се употребуваат само во услови кога материјалите што ќе бидат направени од нив нема да дојдат во допир со вода. Хидрауличните минерални врзива се стврднуваат и на воздух и во вода. Овде спаѓаат хидрауличната вар и разни видови цемент. Автоклавните врзива се такви материјали кои стврднуваат во автоклавни услови, т.е. врз основа на автоклавната синтеза. Автоклавите се комори во кои е возможно да се добие притисок поголем од атмосферскиот и да се развијат повисоки температури. Значи, автоклавната синтеза се одвива во услови на заситена водена пареа. односно при зголемен притисок и повисока температура отколку надворешната. Во оваа група на врзива спаѓаат различни материјали во вид на комбинација вар-sio 2, вар-згура, вар-пуцолан, и други. Во градежништвото најмногу се користат хидрауличните минерални врзива. Тоа се сложени хемиски системи во чиј состав како основни супстанци се застапени четирите оксиди: CaO, SiO 2, Al 2 O 3 и Fe 2 O

134 12.1. Градежен гипс Градежниот гипс е еден од најстарите градежни материјали, меѓутоа, денеска заедно со градежниот гипс се произведуваат уште цела низа материјали и производи на база на гипсот. Сите врзива на база на гипсот припаѓаат во групата на нехидраулични, односно воздушни врзивни материјали. Со пронаоѓањето на цементот, гипсот како врзиво најверојатно ќе го изгубеше своето значење ако производителите не се преориентираа на негова финализација во вид на чисто гипсени плочи, гипс-бетонски панели, или гипс-картонски плочи. Овие готови производи се користат за изработка на тенки преградни ѕидови, за обложување на класичните ѕидови од тула или од бетон, и како составни елементи во системите за суво градење. Техничкиот гипс, освен за изработка на различни видови малтери, се користи за изработка на модели за лиење кои многу се користат во индустријата за санитарна керамика и во вајарството. Историски преглед Најстарите траги од гипс се пронајдени во Анталија и Сирија и се смета дека тие се од пред 9000 години. Исто така, се знае дека пред 5000 години Египќаните го печеле гипсот на отворен оган, го толчеле во прав и на крај го мешале со вода за да направат материјал за спојување на блоковите од нивните сакрални споменици како што е величествената Кеопсова пирамида. Древните Египќани употребувале и модели од гипс земени директно од човечкото тело. Грците, исто така го користеле гипсот, особено кристалниот, проѕирен гипс, за прозорци во нивните храмови. Писателот Теофрастус (Theoprastus BC) многу прецизно го опишува производството на гипсот во тоа време во Сирија и Персија. Римјаните лиеле во гипс илјадници копии на грчките статуи. Првиот научен труд за гипсот го направил францускиот хемичар Лавоазје (A.L.Lavoasier) уште во 1768 година. Тој е првиот кој забележал дека обезводениот дихидрат на гипсот повторно се врзува со вода при што доаѓа до повторно создавање на монолитна цврста маса од гипсениот дихидрат. Хипотезата за механизмот на хидратација и стврднување на гипсента маса, која ја дал Лавоазје била оспорувана од многу други истражувачи кои на друг начин го објаснувале процесот на хидратација на гипсот. Голема заслуга во откривањето на механизмот за дехидратација на гипсениот камен, односно повторната хидратација на дехидратисаните соединенија на гипсот имаат и француските научници Геј-Лисак (L.J.Gay- Lussac) и особено Л Шантелје (H.Le Chantelier). Понатамошните испитувања, на ова навидум едноставно соединение, кои биле насочени кон проучување на фазата низ која поминува гипсот при процесот на дехидратација, односно повратната хидратација, се толку големи што се смета дека ретко кое друго соединеније од минерално потекло е толку детално проучено како што е гипсот. 227

135 Општо за гипсот Гипсот во природата се среќава во форма на минерал и како гипсен камен. Како минерал може да биде многу убав и понекогаш во многу големи кристали, Сл Како карпест материјал тој спаѓа во групата на седиментни карпи. Се формира во лагуните каде океанската вода богата со калциум и сулфат полека испарува и потполно се заменува со нови количини на вода. Како резултат се добива акумулација на голема количина на седиментен гипс. Сл.12.1 Неколку бои на кристалите на гипсениот минерал Гипсот како минерал, припаѓа во групата на сулфати кои се многу чести во природата, и е потврдено дека има околу 150 сулфатни минерали. Сулфатите се составени од еден или повеќе метали, кислород и сулфур. Гипсениот камен е хидратизиран калциумсулфат кој во кристалната структура содржи две молекули на вода и најчесто е познат под името садра, CaSO 4 2H 2 O. Гипсот е многу мек, неговата тврдост по Мосовата скала изнесува 1.5-2, што значи дека многу лесно се гребе со нокт. Покрај садрата, во природата често се среќава и безводниот калциумсулфат CaSO 4, т.н. анхидрит. Анхидритот е редовно составен дел од садрата, многу е сличен на неа, има знатно поголема тврдост, 3-3,5 по Мосовата скала, меѓутоа од него не може да се добие градежен гипс, така што тој претставува јаловина која се отфрла. Кристалите на гипсот можат да бидат разнобојни, од безбојни до црни па дури и зелени, Сл Седиментниот гипс, односно садрата, по боја е речиси секогаш бела (при 90% чистота) или сива, кога има поголем процент на примеси како што е кварцниот песок Технолошки процес за добивање на гипс Технолошкиот процес за производство на градежниот гипс се состои од следните операции претставени на шемата на Сл. 12.2: експлоатација (вадење) на гипсениот камен во каменоломите, дробење, ситнење и просејување, печење-термичко третирање на суровинскиот гипсен камен мелење на градежниот гипс и негово складирање пакување на гипсот во вреќи и дистрибуција 228

136 ekploatacija na gipseniot kamen drobewe,sitnewe i granulacija na gipseniot kamen termi~ka obrabotka na gipseniot kamen suva postapka vla`na postapka avtoklavirawe vertikalni pe~ki rotacioni pe~ki kotel za varewe la`e~ki, nepodvi`ni avtoklavi vertikalni avtoklavi skladirawe na pe~eniot gips melewe i skladirawe na gipsot Сл.12.2 Технолошка шема за производство на гипс Гипсениот камен (садрата CaSO 4 2H 2 O) се експлоатира најчесто во дневни, отворени површински копови, Сл Големата експлоатација на гипсениот камен најмногу се должи на неговата мала тврдост. Одделувањето на гипсот од карпестата маса најчесто се врши со минирање со примена на експлозив. Сл Површински коп на гипсен камен Според U.S. Geological Survay (USGS), светското годишно производство на гипс за 2007 год. изнесува околу 127 милиони тони. Прво рангиран е САД со 229

137 производство од околу 22.0 милиони тони, следна е Шпанија со 13.2, потоа Иран со 13, Канада со околу 9.5, Тајланд со 8.4, Кина со 7,7 милиони тони и т.н. Според Gypsum association, фабриките за производство на гипсени ѕидни плочи во САД, во 2007 година испорачале рекордни 3.35 милијарди метри квадратни од ѕидни плочи (95% од капацитетот), презентирајќи со тоа зголемување од 3,1% во однос на 2006 година. Вкупно 127 милиони тони Унгарија, 1% Италија, 1% Полска, 1% Алжир, 1% Бразил, 1% Германија, 1% Египет, 2% Русија, 2% Индија, 2% Велика Британија, 2% Австралија, 3% Австрија, 1% Останати, 9% САД, 17% Шпанија, 10% Франција, 4% Јапонија, 5% Иран, 10% Мексико, 6% Кина, 6% Тајланд, 7% Канада, 7% Сл Светско производство на гипс за 2007 година Дробење, ситнење и класификација Доколку гипсениот камен е доволно чист тој се дроби со помош на челусни или конусни дробилки. За да се добие поситна гранулација се користат дробилки со чекан и дробилки со цилиндри. Гранулацијата на гипсениот камен зависи од видот на печките во кои термички ќе се третира, односно од видот на гипсот кој ќе се добие со технолошкиот процес. Во зависност од типот на уредите (печка, котел) гранулацијата на гипсениот камен, со чие печење, односно варење се добива штук-гипс, или гипс за малтери, се движи во следните граници: вертикални печки, мм ротациони печки, мм котли, 0-50 мм За производство на поквалитетен алфа-полухидрат во автоклавите, во зависност на потеклото на пареата во чие присусво се врши процесот на дехидратација се користи гипсен камен со следните гранулации: 230

138 во автоклави со доведена заситена пареа: мм во автоклави во кои термичката обработка се врши со пареа која се создава при процесот на дехидратација: 3-10 мм bunker na gipseniot kamen ~elusna drobilka drobilka so valjaci drobilka so ~ekan ured za prosejuvawe gipsen kamen 0-50mm gipsen kamen mm gipsen kamen mm gips za cementna industrija gips za kotli i avtoklavi gips za rotacioni pe~ki gips za vertikalni pe~ki gips za le`e~ki avtoklavi Сл.12.5 Графички приказ на постапката на дробење и ситнење на суровината Печење-термичко третирање на гипсениот камен Печењето, односно термичкото третирање на суровиот гипс (дихидрат од природно или вештачко потекло) се врши на еден од трите основни начина: печење во печки со директен или индиректен пренос на топина со гориво на термички третитаниот материјал. варење во котли на атмосферски притисок. термичко третирање во автоклави во присуство на создадена, или од надвор доведена водена пареа. Некои врсти на гипсените врзива, како што е гипсот за малтери, може да се произведат со постапката на двојно печење кое се врши во печки со различни конструкции или во систем на котел за варење- печка за печење. 231

139 Сл Опис на промените што настануваат во процесот на печење на гипсениот камен Самиот процес на термичко третирање на суровината од гипсено потекло првенствено е диктиран од карактерот на гипсното врзиво кое треба да се добие иако за производство на едно гипсно врзиво можат да се користат повеќе постапки, односно повеќе различни утреди (печки). Така на пример, штук гипс може да се добие со печење во печки со различни конструкции, односно со варење во мали или големи котли. При ова, температурата се зголемува постепено, од температурата на сушење 30-60ºC до температурата на печење. Температурата на печење на садрата не е многу висока и, вообичаено се движи од ºC (во просек 150ºC). Оваа температура има многу големо значење бидејќи со печењето на иста суровина на различни температури се добиваат производи со многу различни особини. Со зголемување на тампературата испарува дел од кристално врзаната вода (до 15%) и како печен производ се добива полухидрат, што претставува калциум-сулфат со половина молекула вода (CaSO 4 +1/2H 2 O), Сл После печењето, готовиот производ се лади, потоа повторно се меле со цел да се добие потребната финост на мелење,и на крај се пакува. Мелење и складирање на гипсените врзива Процесот на мелење на гипсот, без разлика од видот на гипсот, треба да даде финален производ (гипсено врзиво), чија финост изразена како остаток на ситото, мора да одговара на следините услови: остаток на ситото со отвор 250 микрони, максимум 10%, остаток на ситото со отвор 1 милиметар, максимум 0,01%. 232

140 Бидејќи големината на парчињата на печениот штук гипс зависи од видот на уредите во кои се пече гипсениот камен се разликуваат три основни постапки за мелење на печениот гипс: постапка за мелење на гипс печен во шахтни печки, постапка за мелење на гипс печен во ротациони печки, постапка за мелење на гипс добиен со варење во котли. Понатамошниот транспорт на меленото гипсено врзиво до силосите за складирање на финалниот производ се врши со помош на полжавни транспортери, односно со кофичести елеватори. Пакувањето на гипсените врзива се врши во хартиени вреќи исто како што се пакуваат и останатите видови врзива, цементот или гасената-хидратизирана вар Карактеристики на гипсот од еколошки асппект 1. Спаѓа во групата на здрави материјали, констатирано врз основа на испитувањата вршени во специјализирани установи за таа цел, и тоа од: биолошки аспект, влијанието врз здравјето на човекот, влијанието на производите врз околната средина процесот на производство и обработката. Се добива сертификат дека Производите од ГИПС во текот на ОБЕЗБЕДУВААТ ЗДРАВО ЖИВЕЕЊЕ И ЗАШТИТА НА ОКОЛИНАТА рн-вредноста на гипсот е еднаква со рн-вредноста на кожата на човекот. 2. Многу мала природна радиоактивност - веднаш после дрвото 3. Голема способност за регулирање на влагата во просториите која е условена од структурата на гипсот која е исполнета со многу ситни пори, заради што: при висока релативна влажност го впива вишокот на влагата, во периодот на ниските релативни влажности, тој впиената влага ја ослободува. Чувството на удобност во просториите каде што се движи и работи човекот во многу зависи и од влажноста на воздухот. Во зима, оптималната влажност би требало да изнесува 40-50%, а во лето 50-60%. 4. Многу малку е подложен на наелектризирање, со што овозможува здрава електроклима на просторот; 5. Има многу голема постојаност на високи температури, често се користи за против пожарна заштита на конструктивни елементи изведени од челик, дрво, бетон и други материјали коишто не се отпорни на пожар. 233

141 Ова се должи на фактот што: гипсот сидржи 20% кристална врзана вода која во случај на пожар врзува голема количина на топлинска енергија. 6. Добар топлински и звучен изолатор 1см ГИПС заменува 3см тула, голема способност за акумулирање на топлина, многу пријатна и топла површина. Уште некои историски факти за гипсот Погрешно е мислењето дека Египќаните освен првото најстаро организирано производство на тулата, како врзиво ја употребувале варта. Зошто? Ова е негирано со хемиските испитувања на малтерот земен од пирамидите во Египет, со кои е докажано дека истиот бил изработен од гипс а не од вар, Старите градители во антички Египет знаеле за тајната на делумната или потполната дехидратација на гипсениот камен, т.е. за трајното, повторно стврднување после додавње на вода Видови на гипс Во литературата може да се сретне една општа поделба на гипсот: (1) Според врстата на производот после печењето: градежен гипс: штук гипс и гипс за малтери, технички гипс: моделарски гипс, гипс со висока јакост и алаун гипс. (2) Според намената: како врзива во високоградбата, во металургијата, во туларската и керамичката индустрија, како медицински гипс којшто се применува во стоматологијата и во хирургијата Во градежништвото, согласно важечките стандарди (МКС Б. Ц1.030), според составот на гипсот и начинот на печење во употреба се неколку видови гипс кои имаат волуменска маса γ= кг/м 3 : Штук гипс, кој често во практиката се нарекува градежен гипс, се добива со печење на садрата на програмиран режим на промена на температура од ºC. Се применува за разни малтерисувања, изработка на префабрикувани елементи и за украсни предмети во внатрешната архитектура. Покрај ова, често се додава како адитив на варовиот малтер за да се забрза стврднувањето. Главно се состои од најмалку 70% полухидрат на калциумсулфат, при што смее да содржи само мали количини на недоволно печени или препечени делови. Не смее да содржи повеќе од 9% врзана вода, а содржината на примесите му се ограничува на 10%. Спаѓа 234

142 во категоријата на средно фино мелен гипс со остаток на сито од 0,2 mm во максимален износ од 20%. Времето на врзување е одредено со почетокот на врзување, поголемо од 5 минути, и крајот на врзување поголемо од 20 минути. Јакоста на притисок после 1час не треба да е помала од 1MPa, а после 7 дена најмалку 3.5 MPa. Јакоста на свиткување после 7 дена треба да изнесува најмалку 2.5 MPa. Алабастер гипс е чист, бел и фино мелен штук гипс со остаток на сито од 0,2 мм најмногу 6%. Гипс за малтери, најмногу се употребува за малтерисување. Тој треба да има финост на мелење исто како и штук гипсот, со остаток на сито од 0,2 mm што изнесува најмногу 12%. Процентот на примеси може да е до 12% а на врзаната вода до 9%. Тој има подолго време на крајот на врзување отколку штук гипсот, кое е лимитирано најмногу до 2 часа (120 минути). Моделарски гипс е гипс со чисто бела боја кој се добива со печење на садрата која има 90% чистота, на иста температура како и штук гипсот. Се применува за вајарски цели, за изработка на украсни, архитектонски елементи, за фино малтерисување во внатрешноста на зградите и друго. И тој смее да има најмногу 9% врзана вода и најмногу до 5% примеси. Овој гипс има најфино мелење, т.е. најситен е, сито од 0,2мм не треба да останува повеќе од 1%. Времето на крајот на врзувањето е најмалку 10 минути, а најмногу 30 минути. Естрих-гипс, или уште т.н. гипс за кошулки и подлоги се добива со печење на садрата на температура од ºC до потполно испарување на водата. Се состои од дехидратизиран калциум сулфат (CaSO 4 ), мала количина на калциумоксид и природни примеси. Тој мора да има релетивно голема јакост. Затоа е пропишано неговата јакост на притисок после 7 дена да изнесува најмалку 11MPa, а после 28 дена најмаку 15MPa. Јакоста на свиткување на естрих гипсот, после 7 дена треба да изнесува најмалку 4,5 MPa. Содржината на врзаната вода може да изнесува до 3% и примеси најмногу до 10%. Финост на мелење е најмногу 5% остаток на сито од 0,2mm. Времето на врзување на овој гипс е многу подолго од останатите видови. Пропишано е времето на почетокот на врзување да не е пред 120 минути, а крајот на врзување да изнесува најмногу 36 часови. Естрих гипсот се користи за добивање на гипс-бетон. Еден метар кубен гипс-бетон се добива со мешање на 1000кг поситно гранулиран шљунак со дијаметар на зрната d=3-16mm, и 800кг естрих гипс, при што водогипсениот фактор би изнесувал од 30-80%, во зависност од тоа дали елементите ќе се вибрираат или ќе се лијат. Алаун гипсот се добива од садрата по пат на двоструко печење и додавање на калциум-алуминиум сулфат (стипса). Ова врзиво споро врзува, потешко се раствора во вода и има голема јакост како естрих гипсот. Често се вика и кинов цемент. 235

143 Мешање на гипсот и водата, врзување и стврднување Мешањето на гипсот и водата се врши на тој начин што секогаш во водата се додава гипсот. При ова, почнува хемиска реакција која е спротивна од реакцијата која се одвива во текот на процесот на печење на садрата, Сл Така, реакцијата на стврднување на гипсот не е ништо друго туку преминување на полухидратот во дихидрат на калциумсулфат, одсносно добивање на садра. Токму затоа, гипсот е единствен градежен материјал кој помешан со вода после стврднувањето преминува во суровината од која е добиен по пат на печење. Во практиката, при мешање на гипсот и водата, од технолошки причини, се користи знатно поголема количина на вода и тоа од % во однос на масата на гипсот. Најчесто се зема 80% што воедно претставува големина што е пропишана за изработка на примероците за испитување. Односот на употребената маса на водата m V и масата на гипсот m G за припрема на гипсената каша се вика водогипсен фактор (m V /m G ). Од големината на овој фактор битно зависат и својствата на гипсената каша и својствата на гипсениот камен. Со зголемување на водогипсениот фактор се продолжува времето на крајот на врзувањето, а се намалува тврдоста и јакоста на гипсениот камен. Ова е условено од фактот што во текот на процесот на стврднување хемиски се врзува само околу 20% од водата, а остатокот испарува оставајќи празни простори, шуплини и пори во масата на гипсениот камен. После истурањето на гипсот во водата и мешањето, е потребно да помине извесно време кашата да се згусне до потребната конзистенција за да може да се употреби за лиење. Ако ова време се продолжи, мешавината уште повеќе ќе се згусне, нема да биде погодна за лиење, меѓутоа сеуште ќе може да се обработува како пластичен материјал. На крајот, ако мешавината и понатаму се остави во садот во кој е замешана, таа ќе врзе и потполно ќе се стврдне, такашто повеќе нема да може да се обработува. Од практична гледна точка е потрбно да се знаат три интервали на врзување определени според точно пропишана процедура дефинирана со соодветните стандарди. Во текот на процесот на врзувањето и стврднувањето на гипсот се развива одредена температура која е функција од врстата на гипсот, финоста на мелење и водогипсениот фактор m V /m G. Во прво време прирастот на температурата на гипсената каша е многу мал, со текот на времето се повеќе расте, така што пред крај на врзувањето може да се регистрира најголема температура на масата, Сл.12.7 (а). При врзувањето и стврднувањето на гипсот се јавуваат и волуменски деформации кои не се рамномерни и главно може да се поделат на три скоро еднакви интервали, Сл.12.7 (b). Во почетокот, во I-от интервал ширењето е многу мало, во II-от интервал доаѓа до нагло зголемување на волуменот, додека во III-от интервал доаѓа до одредена стабилизација на процесот. После стврднувањето и сушењето гипсот во извесна мерка се собира. 236

144 (a) (b) volumenski deformacii t vreme na vrzuvawe Sl (a) zavisnst vreme na vrzuvawe na gipsot (t)- temperatura na gipsenata masa (T) (b) zavisnost vreme na vrzuvawe na gipsot-volumenski deformacii Примена на гипсот Гипсот како врзиво, добиен со дехидратацијата на гипсениот камен, има многу широка примена во градежништвото: за изработка на гипсена каша, за припремање на гипсени малтери, за изработка на префабрикувани декоративни елементи за обложување на тавани, ѕидови и други делови во ентериерот, за изработка на префабрикувани гипсени плочи за преградни ѕидови. Гипсената каша се добива со мешање на гипс и вода, и служи за израмнување, т.н. глетување на ѕидни површини и тавани изработени од бетон, или за глетување на претходно измалтерисани ѕидови со варов малтер, гипсваров, или гипсен малтер. Малтерските мешавини на база на гипс се изработуваат со мешање на гипс, вода и ситен агрегат (полнила, песок) при што се добива чист гипсен малтер. Со цел да се продолжи времето на врзување, на чистиот гипсен малтер му се додава одредена количина градежна вар и се добива гипс-варов малтер. Овие мешавини се употребуваат, главно, за малтерисување на тавански и ѕидни површини како и за изработка на подови. За изработка на подови од гипс се користи естрих гипс, а може и штук гипс. Токму заради ова, ваквите подови или подлоги се нарекуваат естрих подови или кошулки. Се изведуваат со просечна дебелина од 3см од чист гипсов малтер во кој се додава 20% песок со големина на зрната од ф0-4мм, и водогипсен фактор (50-60%вода). Се нанесуваат на влажна подлога од бетон, од тула или дрво, со пропишана дебелина, меѓу дрвени летви поставени на соодветни растојанија со кои подната површина е поделена на сегменти. Потоа целата површина се набива со вибро летва се додека не се појави вода, се глади и се суши 3 недели. Дрвените летви се вадат и фугите се заполнуваат со истата мешавина. Префабрикуваните декоративни елементи се произведуваат со лиење на гипсена каша во соодветни калапи. Изработката може да биде, од 237

145 наједноставна, рачна, до најсофистицирана, т.е. потполно автоматизирана. Архитектонско декоративните елементи, често се изработуваат на самиот објектот според барањата на проектот за внатрешно уредување на зградата. При големи градежни елементи се користат лепени архитектонски детали кои се претходно излиени. Гипсени и гипс-картонски плочи Гипсените плочи според начинот на добивање се делат, главно, на два вида: гипсени плочи кои се изработуваат од чисто гипсена маса и од гипсена каша со додаток на полнила од органско и неорганско потекло, на пример влакна од целулоза, гипс-картонски плочи обложени од двете страни со специјален картон кои се цврсто врзани за гипсената маса. Во поново време многу често во градежништвото се користат подасортимани на овие плочи како што се: гипсени, гипс-картонски плочи за звучна изолација, за заштита од пожар и друго. Исто така се изработуваат и гипс-влакнести плочи за обложување на ѕидови и тавани, панели од типот сендвич, и слично. Гипсени плочи за преградни ѕидови од чиста гипсена маса Овие плочи се изработуваат од мешавина на штук гипс и вода. Подолжните рабови на плочите се обработени по системот перо и жлеб, Сл.12.8, што овозможува многу лесно и прецизно редење на плочите при формирањето на различни видови на преградните ѕидови, Сл Независно од технологијата на производство, гипсените плочи се изработуваат со стандардни димензии 66,5х50см (3 плочи / 1м 2 ). Дебелината на плочите обично изнесува d = 6, 7, 8 и 10cm. pero i `leb Сл.12.8 Изглед и пресек на гипсени плочи Според техничката документација на производителите на овие плочи е воочливо дека плоча со дебелина од 7см припаѓа во категоријата на материјали отпорни на оган, додека оние со дебелина од 10см се систематизираат во категоријата на високоотпорни материјали на оган, Табела

146 konstruktiven yid Yid od gipseni plo~i yid od gipseni plo~i ispolna od kamena volna ili stiropor Сл Изведба на различни ѕидови од гипсени плочи Табела 12.1 Технички карактеристики на гипсени плочи 66,5х50 см Дебелина Маса (кг) d (cm) 1 плоча 1м 2 Звучна изолација db Топлински отпор R m 2 h 0 C/W Отпорност на пожар ,5 0,159 1 h 30 min ,0 0,227 5 h 50 min Од податоците во горната табела може да се констатира дека гипсените плочи за преградни ѕидови овозможуваат задоволителна топлинска и звучна изолација како и заштита од високите температури при дејство на пожар. Вредностите на звучноизолациските својства на овие плочи (систем КНАУФ) во зависност од нивната маса и дебелина се презентирани на Сл debelina na plo~ata te`ina na plo~ata Сл Звучноизолациски особини на гипсените плочи во зависност од тежината и дебелината Најширока примена, од овој асортиман, имаат плочите од гипс за преградни ѕидови кои може да бидат изработени од гипсена каша со примена на различни органски и неоргански додатоци, полнила-агрегат и арматура. Како додатоци се користат различни хемиски средства кои го регулираат времето на 239

147 врзување и механичките својства на гипсот. Вообичаено, како полнило се користи згурата од високите печки, згурата од ложилниците, струготини од погодни врсти на дрво и други. Често овие плочи се армираат при што се применуваат различни видови на природни или вештачки влакна, трска и слично. Треба посебно да се истакне дека за оваа намена не се користи челикот бидејќи тој во гипсениот камен кородира. Додатоците, полнилата и арматурата не смеат да содржат штетни примеси и микроорганизми кои би можеле неповолно да влијаат на квалитетот на плочата. Овие плочи се користат исклучиво за изработка на преградни ѕидови под услов релативната влажност на просторот да не минува 80%. Се произведуваат во најразлични димензии: должина: l= cm; ширина: b=60, 90, 120, 150 cm; дебелина: d=5,0; 7,5; 10 cm. Гипс-картонски плочи Основни суровини од кои се произведуваат гипс-картонските плочи се: штук гипс, специјални картони, водена пулпа, скроб (штирак), лепак, додаток за регулирање на времето на врзување на гипсот и вода. Гипс-картонските плочи се изработуваат од два типа на картони. Долниот картон е со дебелина од мм, со маса од g/m 2, и со ширина за околу 60мм поголема од ширината на финализираната плоча. Горниот картон е со помала маса и потесен за 5мм. Картонот е намотан околу цилиндер со пречник не поголем од 1.8м, Сл gipsena ka{a goren karton dolen karton Сл Шема за формирање на гипс-картонски плочи Волуменската маса на гипс-картонските плочи се движи во границите од kg/m 3. Истите се произведуваат во многу широк асортиман: плочи за општа намена, 240

148 огноотпорни плочи, касетирани плочи, термоизолациони плочи Постојат повеќе производители на гипс-картонски плочи. Кај нас, во фабриката КНАУФ-РАДИКА во Дебар, се произведуваат Knauf градежни плочи, или плочите за општа намена. Knauf градежни плочи - Гипсени градежни плочи (GKB), чии површини и надолжни рабови се обложени со специјален картон. Се применуваат како ѕидна и таванска облога на потконструкција за формирање на преградни ѕидови и спуштени тавани. Може да се лепат на класични преградни ѕидви од керамички блокови со помош на гипсено лепило како сув ѕиден малтер. Knauf противпожарни плочи: Гипсени противпожарни плочи (GKF), чие јадро заради подобрување на компактноста под дејство на пожар е дополнително зацврстено и армирано со стаклени нишки долги 3-30мм и тоа најмалку 0,2% од масата. Се применуваат за ѕидни и тавански облоги на потконструкција за преградни ѕидови и спуштени тавани, за кои се бараат и посебни услови за противпожарна заштита. Knauf импрегнирани плочи - Гипсени плочи, чие јадро и картон се специјално импрегнирани против впивање на влага (GKB-I). Се применуваат исто како и градежните плочи во т.н. влажни простории како што се санитарните јазли и бањите во станбени и деловни објекти. Knauf импрегнирани противпожарни плочи - Противпожарни плочи, чие гипсено јадро и картон се специјално импрегнирани против примање на влага (GKF-I). Се применува како и противпожарните плочи, но во влажни простории. Термоизолационите гипс-картонски плочи се користат за обложување на ѕидови од внатрешната страна со цел да се подобрат термоизолациските карактеристики на истите. Овие плочи се произведуваат како: термиозолациони плочи кои се составени од гипс-картонска плоча, парна брана (ПВЦ-фолија) и каширан термоизолациски слој од експандиран полистирен (стиропор) или од камена волна, кои се лепат директно на веќе изведен ѕид, Сл

149 Сл Лепење на термоизолациони гипс-картонски плочи на основен ѕид термоизолационен систем кој се состои од гипс-картонска плоча, парна брана и каширан термоизолациски слој, кои се поставуваат покрај ѕидот на лесна метална подконструкција. Преградни ѕидови од гипс- картонски плочи Гипс-картонските плочи најмногу се користат во системите за сува градба (Knauf, Rigips од Австрија) за изведување на преградни ѕидови и спуштени тавани. Преградните ѕидови се составени од метална подконструкција од профили на кои од двете страни се вметнуваат гипс-картонски плочи, според шестте фази на изведба, графички се презентирани на Сл.12.13, а кои се состојат од: (1) одбележување на позицијата на преградниот ѕид на подот од просторијата, (2) прицврстување на хоризонтални метални профили за подот и таванот преку гумени ленти, со кои се анулираат звучните мостови на местата на монтирање, (3) поставување на вертикалните носиви профили со втиснување во веќе поставените хоризонтални профили, (4) обложување на едната страна од преградната конструкција со гипскартонски плочи, (5) поставување на изолација од камена волна во внатрешноста на металната конструкција, (6) обложување на другата страна со гипс-картонски плочи. Основни карактеристики на вака изведените преградни ѕидови од гипскартонски плочи по методот на системот за сува градба Knauf, се следните: добра регулација на влажноста во просториите, заштита од продирањето на надворешна влага, несогорливост на гипсот, 242

150 добра пожарна отпорност (и до 180 минути), добра звучна заштита (R w и преку 65 db), одржување на топлината во просторијата и обезбедување на пријатна клима. Сл Фази на изведба на преграден ѕид од гипс-картонски плочи (систем Knauf) 243

151 Испитување на својствата на гипсот (МКС Б. Ц1. 030) Како и за другите градежни материјали, така и за гипсот се вршат испитувања на некои поважни карактеристични особини, како што се волуменската и специфичната маса; финоста на мелењето; времето на стврднување и механичките карактеристики на примероци од гипс Волуменска и специфична маса Волуменската маса на гипсот во прашкаста состојба зависи од степенот на збиеноста, од врстата на гипсот, од содржината на врзаната вода и примесите, од финоста на мелењето и друго. На пример: штук гипсот или т.н. градежен гипс во растресита состојба има волуменска маса од γ rs = kg/m 3, додека во збиена состојба истата варира од kg/m 3 (за естрих-гипс γ rs = kg/m 3 ; γ zs = kg/m 3 ). Волуменската маса на гипсениот камен зависи од водогипсениот фактор, како и од влажноста на каменот за време на испитувањето. Овој параметар ако е потребно може да се добие со изработка на пробни примероци со правилни геометриски облици со мерење на нивната маса и волуменот. Специфичната маса може да се добие со потопување во соодветна течност. За оваа цел најчесто се користи петролеум или терпентин, бидејќи гипсот потопен во вода веднаш почнува да врзува, реагира. Специфичната маса на гипсот во зависност од врстата се движи од γ s = kg/m Финост на мелење Финоста на мелење влијае на процесот на врзување и стврднувањето на гипсот. Гипсот со поситни зрна побрзо се растворува во вода така што побрзо ќе тече процесот на кристализација, условувајќи покусо време на врзување и соодветно поголема јакост на гипсениот камен. За дефинирање на финоста на мелење се користи методот на просејување при што се користат лабораториски сита со големина на отворите од 0,75 0,2 mm. Како пробно тело се зема примерок од 500 gr гипс кој претходно е просушен на температура од ºC до постојаност на масата. Просејувањето се врши со 120 протресувања во минута, до вкупно 500 потреси. За оценка на финоста на мелење меродавен е остатокот на ситото од 0,2 mm при што на ситото од 0,75 mm не смее да има остаток Време на врзување Времето на врзување на гипсот се движи во многу широк дијапазон и зависи од големината на зрната (финоста на мелење), температурата на печење на гипсот, содржината на примеси, од водогипсениот фактор, температурата на која се врши испитувањето и времето на мешање на мешавината од гипс и вода. Како време на врзување на гипсот ( t) се дефинира времето поминато од моментот на истурањето на гипсот во вода, па се до моментот кога мешавината 244

152 го постигнува пропишаниот степен на стврднување на одредена температура и при одредена влажност. Водејќи сметка за возможноста на примена на гипсот во градежништвото, стандардите предвидуваат освен контрола на времето на врзување и контрола на: времето на лиење, t 1 ; време на пластичност, односно време на обработливост t 2. Сите овие параметри се испитуваат со помош на Викатовиот апарат при што се користат примероци изработени од т.н. стандардна каша. Стандардната каша се добива кога во 200 cm 3 вода за пиење, во текот на 2 минути се истура рамномерно преку целата површина 250gr гипс. Водата е на температура од 20ºC, а масата треба внимателно да се меша 1,5 минути. Вака припремената маса се истура во посебен прстен од метал или тврда гума поставен на стаклена плоча премачкана со машинско масло. При испитувањето се мери длабината на продирање на Викатовата игла во примерокот. Иглата има површина од 1 mm 2 и таа се пушта на секој 30 секунди слободно да падне од површината на примерокот и да продре во примерокот. После секое продирање се брише со вата или со крпа. Времето на врзување ( t), или крајот на врзувањето е временски период од моментот на истурање на гипсот во водата до моментот кога Викатовата игла не остава никаков траг на примерокот за испитување, односно не продира во него. Времето на лиење ( t 1 ) се дефинира како време од моментот на истурање на гипсот во водата до моментот кога отисокот од Викатовата игла престанува да се слива, односно кога останува видлив. Ова време се вика уште и време на почеток на врзување, односно почеток на врзување. Времето на пластичност ( t 2 ), или обработливост, е времето поминато од моментот на истурањето на гипсот во вода, па се до моментот кога Викатовата игла не продира подлабоко од 5 mm во масата на примерокот што се испитува. За различни врсти на гипс овие времиња се различни и илустративно се претставени во следната табела: Табела 12.2 Време на врзување, лиење и пластичност за различни видови на гипс Име t (min) t 1 (min) t 2 (min) Моделарски Штук гипс (градежен) Алабастер Гипс за малтери Естрих-гипс

153 Механички карактеристики Се исптитуваат на примероци со призматичен облик со димензии 40/40/160 mm изработени од стандардна гипсена каша која се излива во калапи кои претходно се намачкани со машинско масло. Кога ќе се стврднат, примероците се вадат од калапите и се оставаат 5 дена на температура од 20 ºC и релативна влажност од 65%. Потоа примероците се ставаат во сушална со проветрување каде во исправена положба лежат уште 48 часа на температура од 37 ºC. Овие примероци се користат за испитување на јакост на свиткување и јакост на притисок на гипсениот камен. Испитувањето на јакоста на свиткување се врши на три примероци товарени во средина на распонот, а пресметувањето е според веќе познатиот израз: 3F gr l f ZS = 0,25 F 3 gr (MPa) 2b F gr е сила на лом; b - димензија на напречниот пресек. Јакоста на притисок се испитува на деловите добиени после испитувањето на јакоста на свиткување. Примероците се поставуваат во пресата, помеѓу две челични плочки со ширина 40 mm, Сл (б). Долната плоча е со квадратен облик, а горната има поголема шири-на од 40 mm и е врзана за зглоб. Пресметувањето е според f P =F gr /A 0 ; A 0 =16 cm 2, е површина која се оптоварува. Sl Ispituvawe na jakosta na pritisok јакост ќе почне да се намалува, Сл крива 3.. Јакоста на притисок на гипсот е функција од времето, Сл Во моментот на мешање на гипсот со водата таа е нула, но со текот на времето, во процесот на хидратација, таа постепено се зголемува, Сл крива (1), при што после истекот на времето на врзување t 1 гипсот има јакост приближно 50% во однос на дефинитивната вредност f pd. Временскиот интервал t 1 -t 2 го означува периодот на сушење на гипсениот камен, после кое се добива дефинитивната вредност на јакоста на притисок. Големината на f pd е во функција од исушеноста на гипсениот камен. Во колку не се изврши потполно сушење гипсот никогаш нема да ја достигне јакоста f pd, Сл крива 2. Меѓутоа, ако после потполното сушење во некој период на време t 3 тој е изложен на влага, неговата 246

154 Sl Zavisnost na jakosta na pritisok od vremeto (t) Табела 12.3 Јакост на притисок за различно време на испитување Јакост на притосок (MPa) Испитување после време 3,2 1 час 3,8 2 часа 4,6 3 дена 4,4 7 дена 4,5 10 дена 4,7 14 дена 10,1 21 ден 247

155 12.2 Магнезитни врзива Магнезитните неоргански врзива претставуваат фино спрашени материјали кои главно се состојат од магнезиум оксид (MgO). Заради тоа што магнезиумот-оксид помешан со вода многу споро се стврднува, односно процесот на хидратација е забавен. Со цел да се забрза овој процес се користат различни додатоци. Наместо со вода тој се меша со водени раствори на магнезиумски соли MgCl 2 (сорел цемент), или со MgSO 4, а може и во раствори од други соли кои ја зголемуваат растворливоста на магнезиум оксидот. Магнезитните врзива припаѓаат на групата на воздушни врзива и најважни претставници од оваа група минерални врзива се: каустичниот магнезит, и каустичниот доломит. Каустичниот магнезит (MgO) се добива со печење на природниот магнезит (MgCO 3 ) на температура од ºC при што доаѓа до дисоцијација на магнезитот и формирање на MgO, ослободувајќи при тоа јаглен двооксид CO 2 : T= ºC MgCO 3 = MgO+ CO2 Со мелење на MgO се добива каустичен магнезит кој интензивно се стврднува само на температура над 12 ºC. Многу е хигроскопен земајќи ја исклучиво влагата од воздухот, што условува и негова специјална заштита. Се изпорачува во метални буриња или специјално изолирани вреќи. Каустичниот магнезит многу добро се врзува за различни агрегати од органско потекло: струготини од дрво и дрвени деланки, и го спречува нивното распаѓање и развојот на биолошкиот процес. Заради ова се применува за изработка на различни материјали за подови на база на отпадоци од дрвото: ксиолит; фибролит; хераклит, како и на разни малтери на база на дрво. Каустичниот доломит се добива со печење на природниот доломит (MgCO 3 CaCO 3 ) на температура од ºC. Во текот на печењето, заради ниската температура доаѓа до дисоцијација само на магнезиум карбонатот: MgCO = MgO+ 3 CO 2 Каустичниот доломит се состои од магнезиум оксид (MgO) и калциум карбонат (CaCO 3 ) кој нема врзивни особини и претставува инертна компонента. Каустичниот доломит е послабо врзиво од каустичниот магнезит, поефтин е од него и затоа многу често се користи како замена. Каустичниот доломит има 2 3 пати помала јакост од јакоста на каустичниот магнезит која изнесува MPa. 248

156 12.3 Градежна вар Со печење на варовникот, кој се состои од калциум карбонат (CaCO 3 ) и примеси, се добива градежен материјал познат под името вар. Во принцип, вар е општ израз којшто најчесто се користи за означување на живата вар (печена, негасена вар), но во терминологијата која се користи денеска може да се однесува на хидратизираната, т.е на гасената вар, на хидрауличната вар како и на сите други останати видови на вар. Варта, несомнено е најраспространето и најмногу употребуваното врзиво во градежништвото, од почетокот на цивилизацијата до денешни дни. За тоа говорат и артефактите со кои е докажано дека варта помешана со песок во вид на малтер се користела уште пред години. Денеска варта се користи многу во градежништвото како составен дел на разните врсти на градежни малтери, како и за изработка на вар-силикатни градежни материјали кои се добиваат во автоклавни услови. За таа цел најмногу се кориси гасената вар. При изградбата на патиштата варта се користи за стабилизација на тлото. Често се користи за санација на еколошките инциденти, посебно за прочистување и неутрализирање на отпадните води како и за омекнување на водата. Гасената вар се употребува како премаз за внатрешно и надворешно боење и за дезинфекција на минералните подлоги. Токму заради ова, и денеска кога се зборува за бојадисување на разни видови на ѕидни површини се користи изразот варосување. Заначајна е примената на варта во хемиската, прехранбената и текстилната индустрија како и во земјоделството. Историски факти Врз основа на веродостојни историски податоци производството на градежната вар започнува со развојот на цивилизацијата на островот Крит. Од таму се шири низ античка Грција, потоа се пренесува во Рим за да достигне потполн развој за време на Римското царство. За совршеното познавање на способностите и карактеристиките на варта како градежен материјал зборуваат големиот број монументални објекти од тоа време кои опстанале и денеска сведочат за умешноста на тогашните неимари. Се разбира тука се вбројува Колосеумот во Рим, арената во Пула, водоводот на Клаудиј, римските терми и многу други објекти. Со истражувања е докажано дека старите римјани, со мешање на варта со фино сомелен вулкански пепел којшто го пронашле во наоѓалиштето Пуцоли (Pozzuoli) покрај Везуф, создале врзиво кое имало изразито хидраулички својства, т.е. способност да врзува и на воздух и во вода. Треба да се напомене дека Римјаните, уште пред пронаоѓањето на пуцоланот, во варовниот малтер додавале белки од јаце како еден вид лепило со што значително се потенцирале неговите својства. Инаку, Римјаните први почнале при боење во варта да додаваат органски додатоци како масла и масти и други примеси со кои ја менувале бојата до посакуваните нијанси. Интересно е да се потенцира дека Римјаните ја применувале варта за стабилизација на тлото при изградба на патиштата, која била позната од 334 год. пред нашата ера, а до крајот на нивното владеење изградиле повеќе од км. Но постојат факти кои говорат дака за ваквата употреба на варовникот знаеле и во старата Кина а се користела и при изградбата на големиот Кинески ѕид. Со употребата на врзива на база на вар и пуцолан се 249

157 продолжило се до втората половина на осумнаесттиот век, т.е. до пронаоѓањето на хидрауличата вар од страна на англичанецот Џон Смит (John Smith). Ова врзиво е добиено со печење на мешавина варовник и глина што претставува почеток на ерата на производство на хидрауличките врзива, т.е предвесникот на правиот портланд цемент Добивање, печење гасење и стврднување Современата технологија за производство на жива и хидратизирана, т.е гасена вар не се променила значително од најстарите времиња. Единствена разлика е во тоа што денеска, наместо печките за еднократна употреба се користат печки за трајно, индустриско производство на вар. Технолошкиот процес за добивање на градежната вар, Сл се состои од: (1) добивање на варовникот од каменоломите; (2) припрема за печење: дробење и сепарација; (3) печење. Печење на варовникот Печењето на варовникот се врши на просечна температура од ºC (или ºC) во разни типови на печки и на различен начин. Во поново време, се користат вертикални-шахтни печки кои може да се полнат со парчиња со големина од 8-20cm. Можно е да се користат и ротациони печки во кои се внесува доста иситнета суровина. При печењето може да се користи тврдо, течно и гасовито гориво. Во зависност од процесите во печките можно е да се поделат на зони: загревање до 850 ºC, печење од ºC и ладење ºC, Сл varovnik i koks zona na zagrevawe zona na pe~ewe zona na ladewe otvori za ispu{tawe na `iva var Сл Вертикална печка за печење на варовник со мешање на суровината со кокс 250

158 Сл Технолошка шема за современо призводство на градежна вар 251

159 При печењето, чистиот варовник се распаѓа на калциум оксид (CaO) т.н. жива вар и јаглен двооксид (CO 2 ), односно се врши декарбонизација. CaCO = CaO+ 3 CO kg CaCO3 = 56 kg жива вар CaO + 44 kg CO 2 Варовникот кој се користи за добивање на живата вар може да содржи и извесни примеси, на пример доломит, т.е. магнезиум карбонат, тогаш во процесот на печење се добива магнезиум оксид (MgO) а се ослободува јаглен двооксид: MgCO 3 = MgO+ CO 2. За да може варовникот постапно да се распадне на горните состојки потребно е за време на печењето да се обезбеди отстранување, одведување на јаглен двооксидот кој изнесува 44% од масата на варовникот, Сл Волуменот на печениот производ се намалува за само 14% во однос на волуменот на варовникот што покажува дека парчињата живата вар имаат многу порозна структура. varovnik lo`i{te `iva var Сл Печка со две вертикални окна каде загревањето е со гориво на гас За да се добие доволно квалитетна гасена вар за потребите во градежништвото, варовникот не треба да содржи повеќе од 5% глинени примеси. Се смета дека варовникот е доволно квалитетен за добивање на живата вар ако содржи 95% CaCO 3. Според нашите стандарди во градежната вар треба да има најмалку 95% CaO, при што се поставува критериумот за максимално присуство на магнезиум оксид (MgO) од 5%. Во зависност од количината на CaO и MgO во печениот производ нашите стандарди пропишуваат производство на вар со два различни квалитети дефинирани со класи: I класа - која содржи најмалку 98% CaO и 2% MgO; II класа - во која содржината на CaO е 95%, а 5% MgO. 252

160 Квалитетот на варта се влошува кога таа содржи недоволно печени и препечени, синтерувани честички и разни други примеси. Според асортиманот живата вар се дели на: жива вар во парчиња, жива вар во прав. Живата вар во парчиња, Сл се испорачува веднаш после печењето во затворени вагони или други покриени превозни средства, додека прашкастата жива вар се испорачува во пластични или вреќи од хартија со тежина од 50 кг. Живата вар ја разјадува и надразнува кожата, слузокожата на дишните органи и очите. Таа е многу хигроскопен материјал, кој во допир со вода бурно реагира и развива голема топлина (до C). Токму од овие причини, живата вар во парчиња треба што е можно побрзо да се изгаси или да се сомеле. Не треба да се складира таму каде што може да дојде во допир со вода, киселини и други реактивни супстанци заради опасните реакции кои би се јавиле во тој случај. Гасење на варта: Сл Жива вар во парчиња Кога живата вар ќе се помеша со вода настанува хемиска реакција, т.н. гасење на варта, при која се добива калциум хидроксид, или гасена вар ослободувајќи при тоа голема количина на топлина од 950 KJ/kg. CaO + H 2 O = Ca(OH) KJ/kg 56 kg +18 kg = 74 kg За да се изврши хемискиот процес на гасење на варта е потребно 32 % вода, а гасената вар содржи 24% вода. Остатокот од водата испарува бидејќи при гасењето се развива висока температура до C, така што се добива впечаток дека варта врие, кипи, и големите парчиња вар се распаѓаат во многу ситни честички со ред на големина од 0,001mm. Така варта е единствено врзиво кое може да се ситни без мелење. Меѓутоа, многу често за ситнење се употребува водено ситнење на печената вар, добивајќи на тој начин т.н. хидратизирана или хидратантна вар, која како што беше напоменато се испорачува како бел, фино мелен прав. Ако при гасењето се додаде поголема количина на вода отколку што е потребна ќе се добие варовна каша или пак т.н. варово млеко. 253