Wybrane cechy techniczne wyrobów/materiałów budowlanych
Transkrypt
Wybrane cechy techniczne wyrobów/materiałów budowlanych
2015-09-30 1. Budownictwo ogólne - tom 1. Materiały i wyroby budowlane. Praca zbiorowa pod kierunkiem prof. dr hab. inż. B. Stefańczyka, Arkady 2005 2. Chłądzyński S.: Spoiwa gipsowe w budownictwie. Dom Wydawniczy MEDIUM, Warszawa 2008 3. Gantner E., Wrońska Z. Wędrychowski W., Nicewicz S.: Materiały budowlane z technologią betonu. Ćwiczenia laboratoryjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, W-wa 2000 Opracowała: dr inż. Teresa Rucińska 4. Jamroży Z.: Beton i jego technologie. Nowe wydanie uwzględniające normę PN-EN 206-1. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008 2 7. Normy PN, PN – EN, EN ISO, PN-EN ISO, ISO 8. Aktualne wydawnictwa przedmiotowe. Materiały Budowlane 5. Podstawy technologii materiałów budowlanych i metody badań. Praca zbiorowa pod Redakcją Małolepszego J., Wydawnictwa AGH, Kraków 2013 Cement, Wapno, Beton Przegląd Budowlany Inżynieria i Budownictwo 6. Aprobaty Techniczne i Certyfikaty dopuszczenia do Izolacje, IZOLACJE.com.pl stosowania w budownictwie ekspertbudowlany.pl 3 Def. wg. Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 4 „zestaw” oznacza wyrób budowlany wprowadzony do obrotu przez jednego producenta jako zestaw co „wyrób budowlany” oznacza każdy wyrób lub najmniej dwóch odrębnych składników, które muszą zestaw zostać połączone, aby mogły zostać włączone w wyprodukowany i wprowadzony do obrotu w celu trwałego wbudowania w obiektach budowlanych lub ich częściach, którego właściwości wpływają na właściwości użytkowe obiektów budowlanych w stosunku do obiektach budowlanych; „obiekty budowlane” oznaczają budynki i budowle; „właściwości użytkowe wyrobu budowlanego” oznaczają właściwości użytkowe odnoszące się do podstawowych wymagań dotyczących obiektów odpowiednich budowlanych wyrażone jako poziom lub klasa, lub w sposób 5 opisowy; zasadniczych charakterystyk 6 1 2015-09-30 PODZIAŁ WEDŁUG POCHODZENIA PODZIAŁ MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH ZE NATURALNE – kamień, drewno, trzcina, słoma, itd. WZGLĘDU NA WŁAŚCIWOŚCI TECHNICZNE Z PRZERÓBKI SUROWCÓW NATURALNYCH – KONSTRUKCYJNE (nośne) przenoszące obciążenia ceramika, szkło, metale, spoiwa, kruszywa, lepiszcza mechaniczne – np. ceramika, beton, żelbet, stal bitumiczne, wyroby drewnopochodne, betony, zaprawy NIEKONSTRUKCYJNE – nie przenoszą obciążeń SYNTETYCZNE – tworzywa sztuczne, powstające na drodze syntezy chemicznej związków organicznych mechanicznych – np. elementy ścian działowych MATERIAŁY TERMOIZOLACYJNE, DŹWIĘKOIZOLACYJNE, HYDROIZOLACYJNE, itp Z ODPADÓW PRZEMYSŁOWYCH 7 8 WYROBY DO OCHRONY PRZED KOROZJĄ – np. PODZIAŁ WEDŁUG ZASTOSOWANIA chemoodporne ELEMENTY MUROWE WYROBY INSTALACYJNE – przewody elektryczne, ELEMENTY STROPOWE wodociągowe, gazowe, kanalizacyjne, armatura, WYROBY DO POKRYĆ DACHOWYCH (dekarskie) WYROBY WYKOŃCZENIOWE – okładziny WYROBY IZOLACYJNE – termoizolacyjne, wewnętrzne i zewnętrzne, wyprawy tynkarskie, tapety, hydroizolacyjne, ognioodporne, ognioochronne, farby, lakiery, emalie, posadzki, kleje, kity, itd. przeciwdźwiękowe, 9 10 WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW/WYROBÓW BUDOWLANYCH fizyczne mechaniczne chemiczne higieniczne technologiczne Opracowała: dr inż. Teresa Rucińska 12 2 2015-09-30 Dzięki określonym właściwościom materiałów i wyrobów budowlanych, budynek z nich wykonany Do podstawowych właściwości fizycznych materiałów budowlanych spełnia tzw. podstawowe wymagania: należą m.in.: bezpieczeństwo konstrukcyjne gęstość przesiąkliwość bezpieczeństwo pożarowe gęstość objętościowa przepuszczalność pary wodnej pojemność cieplna gęstość nasypowa kapilarność odporność ogniowa przewodność cieplna i palność, ogniotrwałość bezpieczeństwo użytkowe higiena, zdrowie, środowisko ochrona przed hałasem porowatość oszczędność energii, zachowanie ciepła szczelność wilgotność nasiąkliwość higroskopijność odporność na zamrażanie rozszerzalność cieplna pęcznienie radioaktywność naturalna skurcz dźwiękochłonność 13 14 Właściwości fizyczne cechy zewnętrzne – np.: wymiary, kształt, makrostruktura rozdrobnienie – np.: uziarnienie, powierzchnia właściwa związane ze strukturą materiału – np.: masa, gęstość, porowatość Rodzaje porów w materiałach porowatych: o - otwarte; c - zamknięte; t - transportowe; b - ślepe 15 Właściwości fizyczne GĘSTOŚĆ – stosunek masy suchego materiału do Pory (pustki powietrzne) jego objętości "absolutnej" (bez porów). Vo Wyrażana jest w kg/m3, kg/dm3, g/cm3 Szkielet materiału Pory (pustki powietrzne) Vp Szkielet materiału V Vo ms - masa próbki suchej, [g; kg] Va - objętość próbki bez porów (objętość absolutna), Vo = V + Vp [cm3; m3] 18 3 2015-09-30 GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA – stosunek masy suchego materiału do jego objętości łącznie z porami. Wyrażana jest w kg/m3, kg/dm3, g/cm3 20 cm3 250 24 cm3 ms - masa próbki suchej, [g; kg] 0 cm3 Vp - objętość próbki z porami (objętość w stanie naturalnym), [cm 3; dm3, m3] Objętościomierz Le Chateliera o wysokości 25 cm 19 Gęstość i gęstość objętościowa wybranych Oznaczanie gęstości objętościowej materiałów budowlanych Rodzaj materiału DREWNO CERAMIKA POROWATA PEŁNA BETON ZWYKŁY STAL SZKŁO OKIENNE Gęstość [g/cm3] Gęstość objętościowa [g/cm3] 1,55 0,45 ÷ 0,95 2,70 2,80 7,85 2,65 1,80 ÷ 1,95 2,00 ÷ 2,60 - 20 przeprowadza się następującymi metodami: bezpośrednią – na próbkach regularnych, jeżeli uwarstwienie, pęknięcia i inne cechy strukturalne nie stanowią przeszkody w uzyskaniu próbki o kształcie prostej bryły geometrycznej, 21 hydrostatyczną – gdy materiał nie odpowiada 22 Wszystkie próbki należy oczyścić z gliny, kurzu itp. zanieczyszczeń oraz ponumerować farbą wymaganiom wymienionym w poprzednim punkcie. Określając gęstość objętościową materiału metodą niezmywalną w wodzie. Następnie próbki wysuszone do masy stałej w hydrostatyczną należy wybrać z partii badanego temperaturze 105 ÷ 110°C, nasyca materiału sześć próbek o kształcie nieregularnym, się wodą. jednak zbliżonym do graniastosłupa lub sześcianu o Po nasyceniu wodą każdą próbkę przeciera się lnianą wymiarach 40 mm x 60 mm. Łączna masa próbek nie ściereczką i następnie waży z dokładnością do 0,02 g w może być mniejsza niż 0,25 kg. powietrzu (m1) oraz całkowicie zanurzoną w zlewce z wodą 23 na wadze hydrostatycznej (m2). 24 4 2015-09-30 GĘSTOŚĆ NASYPOWA (dotyczy tylko materiałów sypkich Objętość próbki V oblicza się według - np. kruszyw) – stosunek masy do objętości wzoru: kruszywa w stanie luźnym lub zagęszczonym, niezależnie od badanego stopnia jego wilgotności. Wyrażana jest w kg/m3, kg/dm3, g/cm3 w którym: m1 - masa próbki nasyconej, zważonej w powietrzu, [g] m2 - masa próbki nasyconej, zważonej na wadze hydrostatycznej, [g] mkr - masa kruszywa, [g; kg] Vkr - objętość kruszywa, [cm3; dm3, m3] ρh - gęstość wody, g/cm3; przyjmuje się ρh =1 g/cm3 25 27 SZCZELNOŚĆ – określa zawartość substancji POROWATOŚĆ materiału w jednostce jego objętości : – określa zawartość wolnych przestrzeni (porów) w jednostce objętości materiału: P - porowatość S - szczelność - gęstość o - gęstość objętościowa S - szczelność - gęstość o - gęstość objętościowa 29 30 5 2015-09-30 Porowatość wybranych materiałów budowlanych Bazalt do 4% Granit 4-6% WILGOTNOŚĆ – zawartość wilgoci w materiale; określa stosunek masy wody zawartej w materiale do masy suchego materiału: Ceramika porowata do 20% Szkło zwykłe 0% Metale 0% mw - masa próbki w stanie wilgotnym [g] ms - masa próbki w stanie suchym [g] 31 32 WILGOTNOŚĆ WILGOTNOŚĆ JEST CECHĄ ZMIENNĄ WZGLĘDNA – POWIETRZA wyrażony w procentach stosunek ilości pary wodnej w powietrzu do maksymalnej ilości pary wodnej w powietrzu przy tej samej temperaturze powietrza. Zależy od: • temperatury otoczenia • ciśnienia panującego • wilgotności względnej otoczenia '' '' - masa pary wodnej znajdująca się w 1m 3 powietrza, [kg/m3] - wilgotność nasycenia, maksymalna zawartość pary wodnej znajdująca się w 1m 3 powietrza, [kg/m3] 33 34 W celu zminimalizowania ryzyka wystąpienia Wyższa wilgotność powietrza od podanej problemów związanych z korozją, pleśnią i co powyżej za tym idzie estetyką budynku, wilgotność przebywających w pomieszczeniu ludzi. względna (poza sytuacjami tymczasowymi) Dla porównania, średnia wilgotność względna nie powinna przekraczać 70-80%. w lesie deszczowym wynosi 75-90%. 35 jest wysoce niekomfortowa dla 36 6 2015-09-30 NASIĄKLIWOŚĆ – zdolność do wchłaniania wody przez materiał. NASIĄKLIWOŚĆ WAGOWA – określa procentowy stosunek masy wody pochłoniętej przez materiał do jego masy w stanie suchym. Wyróżnia się: • nasiąkliwość wagową • nasiąkliwość objętościową mn - masa próbki nasyconej wodą [g] ms - masa próbki wysuszonej do stałej masy [g] 37 NASIĄKLIWOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA – określa procentowy stosunek objętości wody wchłoniętej przez materiał do objętości tego materiału w stanie suchym. 38 NASIĄKLIWOŚĆ JEST CECHĄ STAŁĄ Zależy od: • porowatości • charakteru porów ?? oraz ich wielości mn - masa próbki nasyconej wodą [g] ms - masa próbki wysuszonej do stałej masy [g] V - objętość próbki w stanie suchym [cm3] Gęstość wody w funkcji temperatury, np.: • (+4)st.C 999,9720kg/m3 • (+20)st.C 998,2071kg/m3 39 PRZESIĄKLIWOŚĆ – zdolność materiału PRZEPUSZCZALNOŚĆ PARY WODNEJ – miarą do przepuszczania wody pod ciśnieniem. przepuszczalności pary wodnej jest współczynnik Stopień przesiąkliwości mierzy się ilością wody przechodzącej przez 1 cm2 próbki w paroprzepuszczalności ciągu 1godziny przy stałym ciśnieniu. Wartość tego ciśnienia zależy 40 d, który wyraża ilość pary w gramach, jaką przepuszcza materiał o powierzchni od warunków, w jakich dany materiał będzie 1m2 i grubości 1 m w ciągu 1 godziny, jeżeli różnica pracował. ciśnień pary między przeciwległymi powierzchniami Przesiąkliwość materiału zależy od jego szczelności i budowy. wynosi 1 Pa. 41 42 7 2015-09-30 md d , F t p Współczynniki paroprzepuszczalności d wybranych materiałów budowlanych g (m h Pa ) d Rodzaj materiału m - masa pary wodnej, [g] Szkło, blacha d - grubość próbki, [m] 0 Beton zwykły p - różnica ciśnień, [Pa] F – powierzchnia próbki, [m2] t - czas przenikania pary wodnej, [h] 43 3 • 10-5 Ceramika porowata 10 • 10-5 Drewno 6,2 • 10-5 Beton komórkowy 15 • 10-5 44 KAPILARNOŚĆ (włoskowatość) – zdolność do podciągania Materiały o większym współczynniku kanaliki paroprzepuszczalności zastosowane wody materiału przez włoskowate, (kapilary) otwarte pozostającego w zetknięciu z wodą. do budowy domów, zapewniają Przykład występowania kapilarnego podciągania wody - ze względu na kapilarność wyrobów ściennych, podczas wznoszenia budynków, układa się warstwę poziomej izolacji przeciwwilgociowej, która uniemożliwia podciąganie wody z zawilgoconego gruntu. w pomieszczeniach lepszy klimat, niż materiały o małej jego wartości 45 Schemat oznaczenia włoskowatego podciągania wody przez piasek 46 HIGROSKOPIJNOŚĆ – zdolność do wchłaniania wilgoci z otaczającego go powietrza. Badanie kapilarnego podciągania wody zaprawy cementowej na lekkim kruszywie Liapor, Źródło: inż. Kamila Radecka Wyroby higroskopijne mają zwykle podwyższoną wilgotność. Małą Badanie kapilarnego podciągania wody próbek izolowanych z zaprawy cementowej, Źródło: dr inż. Agata Wygocka-Domagałło 47 higroskopijnością odznaczają się np. wyroby ceramiczne. Dużą higroskopijnością odznacza się np. drewno 48 8 2015-09-30 PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA – zdolność WSPÓŁCZYNNIK do przewodzenia strumienia ciepła, powstającego na skutek różnicy temperatury na zewnętrznych Właściwość tę charakteryzuje współczynnik CIEPŁA WYROBU BUDOWLANEGO () – równy jest ilości ciepła przepływającego w ciągu 1 godziny przez jednolitą powierzchniach wyrobu budowlanego. PRZEWODZENIA (jednorodną) warstwę budowlanego o powierzchni 1m2 wyrobu i grubości 1m , jeżeli różnica temperatury po obu stronach warstwy przewodzenia ciepła . wynosi 1K. 49 Q b , F (t2 t1 ) T 50 Współczynnik przewodności cieplnej wybranych materiałów/wyrobów budowlanych W /( m K ) Rodzaj materiału gdzie: Q - ciepło, b - grubość, T – czas, F - powierzchnia Zależy od: • wielkości i struktury porów • wilgotności materiału • gęstości objętościowej • temperatury i składu chemiczny 51 Współczynnik [W/(mK)] 0,037 ÷ 0,045 0,058 ÷ 0,069 0,163 ÷ 0,300 0,160 ÷ 0,275 0,756 1,000 1,220 ÷ 1,50 3,200 ÷ 3,50 58,00 Styropian Płyty pilśniowe porowate Drewno sosnowe Beton komórkowy Mur z cegły pełnej Szkło okienne Beton zwykły Granit Stal 52 Przenikanie ciepła przez przegrodę: OPÓR CIEPLNY „R ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA – właściwość materiału/wyrobu wyrażająca się zmianą wymiarów Im R większe tym „cieplejsza” przegroda budowlana pod wpływem wzrostu temperatury. Wielkością charakterystyczną rozszerzalności cieplnej jest: WSPÓŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA „U” 53 54 9 2015-09-30 • współczynnik cieplnej rozszerzalności • współczynnik cieplnej rozszerzalności liniowej at - przyrost względnej długości przy objętościowej b - oznacza przyrost objętości przy ogrzaniu o 1°C at ogrzaniu o 1°C l l0 t ∆l – różnica długości na początku i końcu pomiaru l0 – długość pierwotna ∆t – różnica temperatur 55 ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA WYBRANYCH MATERIAŁÓW • • • • • • • materiały kamienne drewno sosnowe ceramika szkło betony cementowe stal aluminium 0,3÷0,9*10-5 0,37*10-5 0,6*10-5 0,9*10-5 1÷1,2*10-5 1,2*10-5 2,4*10-5 56 WSPÓŁCZYNNIK ROZMIĘKANIA gdzie : Rn - wytrzymałość w stanie nasycenia wodą [MPa] Rs - wytrzymałość w stanie suchym [MPa] 57 ODPORNOŚĆ NA ZAMRAŻANIE (1) – odporność materiału/wyrobu na zamarzającą wodę w jego porach. Jeżeli materiał/wyrób nasycony wodą nie wykazuje podczas wielokrotnego zamrażania i odmrażania widocznych oznak rozpadu lub znaczniejszego obniżenia wytrzymałości, mówimy o nim, że jest odporny na zamrażanie. 59 58 ODPORNOŚĆ NA ZAMRAŻANIE (2) – właściwość polegająca na się przeciwstawianiu całkowicie nasyconego wodą materiału/wyrobu niszczącemu działaniu wewnątrz zamarzającej wody, materiału/wyrobu znajdującej po się wielokrotnym zamrażaniu i odmrażaniu. 60 10 2015-09-30 • określeniu zmiany masy próbki – ubytek masy, Ocena mrozoodporności polega na: oznaczony na podstawie masy próbek po badaniu i • ocenie makroskopowej - stwierdzeniu, czy badany materiał/wyrób ulega zniszczeniu przed badaniem – max. strata może wynieść 5%. Ubytek masy m (stratę) oblicza się wg wzoru: (powstanie rys, złuszczeń, pęknięć, rozwarstwień lub zaokrągleń, krawędzi i naroży, itp.) gdzie: m1 - masa próbki przed badaniem [g] m - masa próbki po badaniu [g] 61 • określenie spadku wytrzymałości - porównanie wytrzymałości na ściskanie próbki przed zamrażaniem i po ostatnim zamrożeniu (max. strata wytrzymałości wynosi 20%) 62 OGNIOTRWAŁOŚĆ – trwałość kształtu materiału podczas długotrwałego działania wysokiej temperatury. Do ogniotrwałych wytrzymują się zalicza długotrwałe materiały, działanie które temperatury powyżej 1580°C bez odkształceń i rozmiękczenia Rc1 - wytrzymałość na ściskanie próbki nasyconej wodą po ostatnim zamrożeniu [MPa] Rc2 - wytrzymałość na ściskanie próbki nasyconej wodą przed zamrażaniem [MPa] (np. wyroby szamotowe). 63 64 OGNIOODPORNOŚĆ: wiąże się z ochroną przeciwpożarową budynków, RADIOAKTYWNOŚĆ NATURALNA – dotyczy zarówno wyrobów budowlanych, jak i całych elementów budynków (np. ścian, stropów), które mogą być wykonane z więcej niż z jednego radioaktywność budowlanych naturalna wpływa na materiałów/wyrobów warunki higieniczno- zdrowotne w środowisku mieszkalnym i może materiału/wyrobu, w zależności od czasu jaki wytrzymuje materiał/wyrób stanowić zagrożenie zdrowia mieszkańców. czy też element budowlany podczas badania, kwalifikuje się go do odpowiedniej klasy odporności ogniowej. 65 66 11 2015-09-30 Zagrożenie radiacyjne może występować wewnątrz budynków, jak i na obszarach większych aglomeracji, gdzie między innymi są skupione odpady przemysłowe, jak np. żużle paleniskowe i hutnicze. Odpady te z reguły zawierają zwiększone ilości naturalnych pierwiastków promieniotwórczych w porównaniu z innymi surowcami mineralnymi. Badania kontrolne polegają na oznaczeniu stężenia: potasu 40K [SK], radu 226Ra [SRa] i toru 232Th [STh]. Do oceny badanego materiału/wyrobu, przyjęto dwa współczynniki kwalifikacyjne f1 i f2: f1=0,00027 SK + 0,0027 SRa +0,0043 STh f2 = SRa 185 Bq/kg Pierwiastki radioaktywne mogą być zawarte w surowcach odpadowych, które stosuje się do produkcji 67 materiałów/wyrobów budowlanych. 68 Zjawiska radiacyjne Średnie stężenia radionuklidów naturalnych w wybranych surowcach i materiałach Stężenie radionuklidu [Bq/kg] Rodzaj Współczynnik surowca lub f1 materiału bud. Potas K-40 Rad Ra-226 Tor Th-228 wapno piasek margiel glina ił popioły lotne żużel (miedź) fosfogips cement beton ceramika bud. Współczynnik f2 46 228 257 621 692 676 902 109 204 500 24 8 21 47 38 127 295 358 48 65 3 9 14 48 44 82 45 15 20 36 0,09 0,12 0,18 0,50 0,48 0,88 1,23 1,08 0,27 0,45 24 8 21 47 38 127 295 358 48 65 722 51 49 0,54 51 Średnie oraz ekstremalne (minimalne i maksymalne) wartości współczynników kwalifikacyjnych niektórych wyrobów budowlanych: 1 - beton komórkowy piaskowy, 2 - beton komórkowy popiołowy, 3 - beton zwykły, 4 - keramzytobeton, 5 - cegła i wyroby ceramiczne, 6 - żużlobeton, 7 - cegła silikatowa. wg. Osieckiej E.: Materiały budowlane- właściwości techniczne i zdrowotne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002 69 Zjawiska radiacyjne Cechy mechaniczne charakteryzują odporność materiału/wyrobu na działanie sił powodujących niszczenie ich struktury. Średnie oraz ekstremalne (minimalne i maksymalne) wartości współczynników kwalifikacyjnych niektórych wyrobów budowlanych: 1 - beton komórkowy piaskowy, 2 - beton komórkowy popiołowy, 3 - beton zwykły, 4 - keramzytobeton, 5 - cegła i wyroby ceramiczne, 6 - żużlobeton, 7 - cegła silikatowa. wg. Osieckiej E.: Materiały budowlane- właściwości techniczne i zdrowotne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002 72 12 2015-09-30 Cechy te zależą od: • budowy wewnętrznej materiałów/wyrobów • porowatości • stanu zawilgocenia • kierunku działania sił przy materiałach/wyrobach anizotropowych • temperatury 73 74 WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE - wyraża się stosunkiem siły ściskającej Fc do przekroju poprzecznego próbki A: jest to największe naprężenie, jakie jest w stanie przenieść próbka badanego materiału/wyrobu podczas ściskania. Schemat oznaczania wytrzymałości na ściskanie Fc - siła ściskająca niszcząca próbkę [N] A - przekrój poprzeczny próbki, prostopadły do Fc, jest wypadkową siły działającej na kierunku działania siły [mm2] 75 powierzchnię próbki A 76 WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE – wyraża się stosunkiem siły rozciągającej Fr do przekroju poprzecznego próbki A: Fr - siła rozciągająca niszcząca próbkę [N] A - przekrój poprzeczny próbki, prostopadły do kierunku działania siły [mm2] 78 13 2015-09-30 WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE jest to największe naprężenie, jakie jest w stanie przenieść próbka badanego materiału/wyrobu podczas rozciągania. Badanie wytrzymałości betonu na rozciąganie przez rozłupanie, Źródło: inż. Dominik Szynal Schemat oznaczania wytrzymałości na rozciąganie Fr, jest wypadkową siły działającej na powierzchnię próbki A Archiwum własne 79 WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE – wyraża się stosunkiem niszczącego momentu zginającego Mz 80 Przykład badania wytrzymałości zapraw na zginanie Próbki do badania stanowią beleczki wymiarach 4x4x16cm do wskaźnika wytrzymałości przekroju W elementu zginanego: Mz - moment zginający [Nm] W - wskaźnik wytrzymałości przekroju [m3] 81 Przykład: Jeśli siła przyłożona jest w środku rozpiętości badanej próbki między dwoma podporami, moment zginający wynosi: W wypadku beleczki o przekroju prostokątnym (w tym i kwadratowym) wskaźnik wytrzymałości W obliczamy według wzoru: gdzie: F - siła niszcząca [N] l - rozpiętość próbki między podporami [m] w którym: h - wysokość beleczki [cm] b - szerokość beleczki [cm] 83 84 14 2015-09-30 Wzorce twardości uszeregowane w skali Mohsa od 1 (najbardziej miękki - talk) do 10 (najtwardszy TWARDOŚĆ – odporność danego materiału/wyrobu Stopnie twardości diament). na wciskanie weń innego, o większej twardości 1 2 (odporność na działanie siły skupionej). 3 Zależnie od rodzaju materiału/wyrobu stosuje się 4 5 6 7 8 9 10 różne metody pomiaru. Minerał Uwagi Talk Bardzo miękki, rysuje się paznokciem Mg3[(OH)2Si4O10] Sól kamienna - NaCl Miękkie, rysują się paznokciem Gips - CaSO42H2O Kalcyt - CaCO3 Miękki, rysuje się ostrzem miedzianym Dość twardy, rysuje się drutem Fluoryt - CaF2 stalowym Apatyt - Ca5F(PO4)3 Twardy, rysuje się nożem stalowym Ortoklaz - K[AlSi3O8] Twarde, rysują szkło Kwarc - SiO2 Topaz - Al2F2SiO4 Korund - Al2O3 Diament - C Bardzo twarde, przecinają szkło 85 86 Metoda Rockwella (PN-91/H-04355 i PN-82/H-04362) Metoda Rockwella polega na wciskaniu dwustopniowym wgłębnika w postaci stożka diamentowego o kącie wierzchołkowym 120 stopni lub kulki stalowej o średnicy 1,588 mm lub 3,175 mm, przy określonych obciążeniach. Schemat oznaczania twardości Metoda Brinella D – średnica kulki, mm Przebieg obciążania d – średnica odcisku, mm P – siła obciążająca, N 87 K – wartość stała, zależna od zastosowanego wgłębnika oraz skali twardości Rockwella [mm], h – trwały przyrost głębokości odcisku [mm], c – wartość działki elementarnej czujnika [mm]. HR K h c 88 ŚCIERALNOŚĆ – podatność materiału na ścieranie. Płytkę kamienną w kształcie sześcianu o boku 7,1cm Określa się ją jako zmniejszenie wysokości próbki mocuje się w uchwycie tak, aby przylegała do tarczy i podczas badania normowego lub utratę masy odpowiednio obciąża siłą 300N. próbki. Tarczę posypuje się proszkiem ściernym (elektrokorundowym, w ilości 20g) i wprawia w ruch. Oznaczanie ścieralności naturalnych i sztucznych Po 110 obrotach tarcza zatrzymuje się, próbkę mocuje materiałów się ponownie w uchwycie, przekręcając ją wokół osi pochodzenia mineralnego, pionowej o 90° i wprawia ponownie maszynę w ruch. przeprowadza się na tarczy Boehmego. 89 90 15 2015-09-30 Czynność tę powtarza się czterokrotnie. Następnie KRUCHOŚĆ określa się stratę masy próbki na skutek tarcia materiału materiałów, i oblicza ścieralność S według wzoru: plastycznych pod działaniem sił zewnętrznych. Miarą – cecha które kruchości, lub wykazują nie jest WSPÓŁCZYNNIK M - strata masy próbki po 440 obrotach tarczy [g] A - powierzchnia próbki [cm 2] o - gęstość objętościowa próbki [g/cm3] charakterystyczna odkształceń współczynnik KRUCHOŚCI dla – kruchości stosunek wytrzymałości na rozciąganie Rr do wytrzymałości na ściskanie Rc S = 7,191 Materiały kruche charakteryzuje wartość 92 SPRĘŻYSTOŚĆ – zdolność materiału do przyjmowania pierwotnej postaci po usunięciu siły, k mniejsza od 1:8 (0,125). Do materiałów kruchych zaliczamy: pod wpływem której próbka materiału zmieniła swój • żeliwo kształt. • Szkło Sprężyste • beton moduł sprężystości E, obliczany ze wzoru: właściwości materiału charakteryzuje • ceramika, itp 93 94 Przebieg krzywej na wykresie w którym: jest s - naprężenie powstające przy ściskaniu siłą Fn [kN] liniowy, jest to tzw. obszar w prostej próbki o przekroju A [m2] e - odkształcenie sprężyste, wywołane naprężeniem s, obliczone ze stosunku zmiany długości l do długości pierwotnej l 95 początkowej fazie proporcjonalności naprężeń i odkształceń, dalej już zależność ma charakter krzywoliniowy. 96 16 2015-09-30 PLASTYCZNOŚĆ – zdolność materiału do zachowania odkształceń trwałych bez zniszczenia spójności np. glina, asfalt, metale, polimery. RELAKSACJA – zanik w materiałach (spadek) naprężenia przy stałym obciążeniu. CIĄGLIWOŚĆ – zdolność materiałów do przyjmowania dużych, trwałych odkształceń pod wpływem sił rozciągających, bez objawów zniszczenia np. metal, asfalt, lepiszcze bitumiczne. 97 98 Oznaczanie cech chemicznych - określenie Skład ten można podawać jako skład: właściwości • pierwiastkowy konieczne chemicznych wtedy, gdy materiału staje zachodzące się wewnątrz materiału procesy chemiczne grożą zniszczeniem lub obniżeniem jego wartości użytkowych. • tlenkowy • mineralny Oznaczenie Właściwości chemiczne materiałów zależą przede przeprowadza wszystkim od ich składu chemicznego. laboratoriach. 99 właściwości się w chemicznych wyspecjalizowanych 100 101 17