2015-09-30

1

Opracowała: dr inż. Teresa Rucińska

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

2

4. Jamroży Z.: Beton i jego technologie. Nowe wydanie

uwzględniające normę PN-EN 206-1. Wydawnictwo

Naukowe PWN, Warszawa 2008

5. Podstawy technologii materiałów budowlanych i metody

badań. Praca zbiorowa pod Redakcją Małolepszego J., Wydawnictwa

AGH, Kraków 2013

6. Aprobaty Techniczne i Certyfikaty dopuszczenia do

stosowania w budownictwie

3

7. Normy PN, PN – EN, EN ISO, PN-EN ISO, ISO

8. Aktualne wydawnictwa przedmiotowe.

Materiały Budowlane

Cement, Wapno, Beton

Przegląd Budowlany

Inżynieria i Budownictwo

Izolacje, IZOLACJE.com.pl

ekspertbudowlany.pl

4

Def. wg. Rozporządzenia Parlamentu

Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011

„wyrób budowlany” oznacza każdy wyrób lub

zestaw 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

podstawowych wymagań dotyczących obiektów

budowlanych

5

„zestaw” oznacza wyrób budowlany wprowadzony

do obrotu przez jednego producenta jako zestaw co

najmniej dwóch odrębnych składników, które muszą

zostać połączone, aby mogły zostać włączone w

obiektach budowlanych;

„obiekty budowlane” oznaczają budynki i budowle;

„właściwości użytkowe wyrobu budowlanego”

oznaczają właściwości użytkowe odnoszące się do

odpowiednich zasadniczych charakterystyk

wyrażone jako poziom lub klasa, lub w sposób

opisowy;

6

2015-09-30

2

PODZIAŁ WEDŁUG POCHODZENIA

NATURALNE – kamień, drewno, trzcina, słoma, itd.

Z PRZERÓBKI SUROWCÓW NATURALNYCH –

ceramika, szkło, metale, spoiwa, kruszywa, lepiszcza

bitumiczne, wyroby drewnopochodne, betony, zaprawy

SYNTETYCZNE – tworzywa sztuczne, powstające na

drodze syntezy chemicznej związków organicznych

Z ODPADÓW PRZEMYSŁOWYCH

7

PODZIAŁ MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH ZE

WZGLĘDU NA WŁAŚCIWOŚCI TECHNICZNE

KONSTRUKCYJNE (nośne) przenoszące obciążenia

mechaniczne – np. ceramika, beton, żelbet, stal

NIEKONSTRUKCYJNE – nie przenoszą obciążeń

mechanicznych – np. elementy ścian działowych

MATERIAŁY TERMOIZOLACYJNE,

DŹWIĘKOIZOLACYJNE, HYDROIZOLACYJNE, itp

8

PODZIAŁ WEDŁUG ZASTOSOWANIA

ELEMENTY MUROWE

ELEMENTY STROPOWE

WYROBY DO POKRYĆ DACHOWYCH (dekarskie)

WYROBY IZOLACYJNE – termoizolacyjne,

hydroizolacyjne, ognioodporne, ognioochronne,

przeciwdźwiękowe,

9

WYROBY DO OCHRONY PRZED KOROZJĄ – np.

chemoodporne

WYROBY INSTALACYJNE – przewody elektryczne,

wodociągowe, gazowe, kanalizacyjne, armatura,

WYROBY WYKOŃCZENIOWE – okładziny

wewnętrzne i zewnętrzne, wyprawy tynkarskie, tapety,

farby, lakiery, emalie, posadzki, kleje, kity, itd.

10

Opracowała: dr inż. Teresa Rucińska

WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW/WYROBÓW

BUDOWLANYCH

fizyczne

mechaniczne

chemiczne

higieniczne

technologiczne

12

2015-09-30

3

Dzięki określonym właściwościom materiałów

i wyrobów budowlanych, budynek z nich wykonany

spełnia tzw. podstawowe wymagania:

bezpieczeństwo konstrukcyjne

bezpieczeństwo pożarowe

bezpieczeństwo użytkowe

higiena, zdrowie, środowisko

ochrona przed hałasem

oszczędność energii, zachowanie ciepła

13

Do podstawowych właściwości fizycznych materiałów budowlanych

należą m.in.:

14

gęstość przesiąkliwość higroskopijność

odporność na zamrażanie

gęstość objętościowa

przepuszczalność pary wodnej

pojemność cieplna rozszerzalność cieplna

gęstość nasypowa

kapilarność przewodność cieplna odporność ogniowa i palność, ogniotrwałość

porowatość wilgotność

pęcznienie radioaktywność naturalna

szczelność nasiąkliwość skurcz dźwiękochłonność

cechy zewnętrzne – np.: wymiary, kształt,

makrostruktura

rozdrobnienie – np.: uziarnienie, powierzchnia

właściwa

związane ze strukturą materiału – np.: masa,

gęstość, porowatość

15

Właściwości fizyczne

Rodzaje porów w materiałach

porowatych:

o - otwarte;

c - zamknięte;

t - transportowe;

b - ślepe

Vo

Szkielet materiału

Właściwości fizyczne

Pory (pustki powietrzne)

Pory (pustki powietrzne)

Szkielet materiału

Vp

V Vo

Vo = V + Vp

GĘSTOŚĆ – stosunek masy suchego materiału do

jego objętości "absolutnej" (bez porów).

Wyrażana jest w kg/m3, kg/dm3, g/cm3

ms - masa próbki suchej, [g; kg]

Va - objętość próbki bez porów (objętość absolutna),

[cm3; m3]

18

2015-09-30

4

19

25

0

0 cm3

20 cm3

24 cm3

Objętościomierz Le Chateliera o wysokości 25 cm

GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA – stosunek masy

suchego materiału do jego objętości łącznie z porami.

Wyrażana jest w kg/m3, kg/dm3, g/cm3

ms - masa próbki suchej, [g; kg]

Vp - objętość próbki z porami (objętość w stanie

naturalnym), [cm3; dm3, m3]

20

Gęstość i gęstość objętościowa wybranych

materiałów budowlanych

Rodzaj materiału Gęstość Gęstość objętościowa

[g/cm3] [g/cm3]

DREWNO 1,55 0,45 ÷ 0,95

CERAMIKA

POROWATA PEŁNA 2,70 1,80 ÷ 1,95

BETON ZWYKŁY 2,80 2,00 ÷ 2,60

STAL 7,85 -

SZKŁO OKIENNE 2,65 -

21

Oznaczanie gęstości objętościowej

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,

22

hydrostatyczną – gdy materiał nie odpowiada

wymaganiom wymienionym w poprzednim punkcie.

Określając gęstość objętościową materiału metodą

hydrostatyczną należy wybrać z partii badanego

materiału sześć próbek o kształcie nieregularnym,

jednak zbliżonym do graniastosłupa lub sześcianu o

wymiarach 40 mm x 60 mm. Łączna masa próbek nie

może być mniejsza niż 0,25 kg.

23

Wszystkie próbki należy oczyścić z

gliny, kurzu itp. zanieczyszczeń

oraz ponumerować farbą

niezmywalną w wodzie. Następnie

próbki wysuszone do masy stałej w

temperaturze 105 ÷ 110°C, nasyca

się wodą.

24

Po nasyceniu wodą każdą próbkę przeciera się lnianą

ściereczką i następnie waży z dokładnością do 0,02 g w

powietrzu (m1) oraz całkowicie zanurzoną w zlewce z wodą

na wadze hydrostatycznej (m2).

2015-09-30

5

Objętość próbki V oblicza się według

wzoru:

25

w którym:

m1 - masa próbki nasyconej, zważonej w

powietrzu, [g]

m2 - masa próbki nasyconej, zważonej na

wadze hydrostatycznej, [g]

ρh - gęstość wody, g/cm3;

przyjmuje się ρh =1 g/cm3

GĘSTOŚĆ NASYPOWA (dotyczy tylko materiałów sypkich

- np. kruszyw) – stosunek masy do objętości badanego

kruszywa w stanie luźnym lub zagęszczonym, niezależnie od

stopnia jego wilgotności.

Wyrażana jest w kg/m3, kg/dm3, g/cm3

mkr - masa kruszywa, [g; kg]

Vkr - objętość kruszywa,

[cm3; dm3, m3]

27

SZCZELNOŚĆ – określa zawartość substancji

materiału w jednostce jego objętości :

29

S - szczelność

- gęstość

o - gęstość objętościowa

POROWATOŚĆ – określa zawartość wolnych

przestrzeni (porów) w jednostce objętości materiału:

30

P - porowatość

S - szczelność

- gęstość

o - gęstość objętościowa

2015-09-30

6

Porowatość wybranych materiałów budowlanych

Bazalt do 4%

Granit 4-6%

Ceramika porowata do 20%

Szkło zwykłe 0%

Metale 0%

31

WILGOTNOŚĆ – zawartość wilgoci w materiale;

określa stosunek masy wody zawartej w materiale

do masy suchego materiału:

32

mw - masa próbki w stanie wilgotnym [g]

ms - masa próbki w stanie suchym [g]

33

WILGOTNOŚĆ JEST CECHĄ ZMIENNĄ

Zależy od:

• temperatury otoczenia

• ciśnienia panującego

• wilgotności względnej otoczenia

34

WILGOTNOŚĆ WZGLĘDNA POWIETRZA –

wyrażony w procentach stosunek ilości pary wodnej

w powietrzu do maksymalnej ilości pary wodnej w

powietrzu przy tej samej temperaturze powietrza.

''

- masa pary wodnej znajdująca się w 1m3 powietrza, [kg/m3]

- wilgotność nasycenia, maksymalna zawartość pary wodnej znajdująca się w 1m3

powietrza, [kg/m3]

''

35

W celu zminimalizowania ryzyka wystąpienia

problemów związanych z korozją, pleśnią i co

za tym idzie estetyką budynku, wilgotność

względna (poza sytuacjami tymczasowymi)

nie powinna przekraczać 70-80%.

36

Wyższa wilgotność powietrza od podanej

powyżej jest wysoce niekomfortowa dla

przebywających w pomieszczeniu ludzi.

Dla porównania, średnia wilgotność względna

w lesie deszczowym wynosi 75-90%.

2015-09-30

7

37

NASIĄKLIWOŚĆ – zdolność do wchłaniania wody

przez materiał.

Wyróżnia się:

• nasiąkliwość wagową

• nasiąkliwość objętościową

38

NASIĄKLIWOŚĆ WAGOWA – określa procentowy

stosunek masy wody pochłoniętej przez materiał do

jego masy w stanie suchym.

mn - masa próbki nasyconej wodą [g]

ms - masa próbki wysuszonej do stałej masy [g]

39

NASIĄKLIWOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA – określa

procentowy stosunek objętości wody wchłoniętej

przez materiał do objętości tego materiału w stanie

suchym.

??

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

40

NASIĄKLIWOŚĆ JEST CECHĄ STAŁĄ

Zależy od:

• porowatości

• charakteru porów

oraz ich wielości

41

PRZESIĄKLIWOŚĆ – zdolność materiału

do przepuszczania wody pod ciśnieniem.

Stopień przesiąkliwości mierzy się ilością

wody przechodzącej przez 1 cm2 próbki w

ciągu 1godziny przy stałym ciśnieniu.

Wartość tego ciśnienia zależy od

warunków, w jakich dany materiał będzie

pracował. Przesiąkliwość materiału

zależy od jego szczelności i budowy.

42

PRZEPUSZCZALNOŚĆ PARY WODNEJ – miarą

przepuszczalności pary wodnej jest współczynnik

paroprzepuszczalności d, który wyraża ilość pary w

gramach, jaką przepuszcza materiał o powierzchni

1m2 i grubości 1 m w ciągu 1 godziny, jeżeli różnica

ciśnień pary między przeciwległymi powierzchniami

wynosi 1 Pa.

2015-09-30

8

43

m - masa pary wodnej, [g]

d - grubość próbki, [m]

p - różnica ciśnień, [Pa]

F – powierzchnia próbki, [m2]

t - czas przenikania pary wodnej, [h]

)(,

Pahm

g

ptF

dm

d

44

Współczynniki paroprzepuszczalności d

wybranych materiałów budowlanych

Rodzaj materiału d

Szkło, blacha 0

Beton zwykły 3 • 10-5

Ceramika porowata 10 • 10-5

Drewno 6,2 • 10-5

Beton komórkowy 15 • 10-5

45

Materiały o większym współczynniku

paroprzepuszczalności zastosowane

do budowy domów, zapewniają

w pomieszczeniach lepszy klimat,

niż materiały o małej jego wartości

46

KAPILARNOŚĆ (włoskowatość) – zdolność do

podciągania wody przez włoskowate, otwarte

kanaliki materiału (kapilary) pozostającego w

zetknięciu z wodą.

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.

47

Schemat oznaczenia

włoskowatego podciągania

wody przez piasek

Badanie kapilarnego podciągania

wody zaprawy cementowej na

lekkim kruszywie Liapor, Źródło: inż. Kamila Radecka

Badanie kapilarnego podciągania

wody próbek izolowanych z zaprawy

cementowej, Źródło: dr inż. Agata Wygocka-Domagałło 48

HIGROSKOPIJNOŚĆ – zdolność

do wchłaniania wilgoci z

otaczającego go powietrza.

Wyroby higroskopijne mają zwykle

podwyższoną wilgotność.

Małą higroskopijnością odznaczają się np. wyroby

ceramiczne.

Dużą higroskopijnością odznacza się np. drewno

2015-09-30

9

49

PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA – zdolność do

przewodzenia strumienia ciepła, powstającego na

skutek różnicy temperatury na zewnętrznych

powierzchniach wyrobu budowlanego.

Właściwość tę charakteryzuje współczynnik

przewodzenia ciepła .

50

WSPÓŁCZYNNIK PRZEWODZENIA CIEPŁA

WYROBU BUDOWLANEGO () – równy jest ilości

ciepła przepływającego w ciągu 1 godziny przez

jednolitą (jednorodną) warstwę wyrobu

budowlanego o powierzchni 1m2 i grubości 1m ,

jeżeli różnica temperatury po obu stronach warstwy

wynosi 1K.

51

gdzie:

Q - ciepło, b - grubość, T – czas, F - powierzchnia

Zależy od:

• wielkości i struktury porów

• wilgotności materiału

• gęstości objętościowej

• temperatury i składu chemiczny

)/(,)( 12

KmWTttF

bQ

52

Współczynnik przewodności cieplnej wybranych

materiałów/wyrobów budowlanych

Rodzaj materiału Współczynnik [W/(mK)]

Styropian 0,037 ÷ 0,045

Płyty pilśniowe porowate 0,058 ÷ 0,069

Drewno sosnowe 0,163 ÷ 0,300

Beton komórkowy 0,160 ÷ 0,275

Mur z cegły pełnej 0,756

Szkło okienne 1,000

Beton zwykły 1,220 ÷ 1,50

Granit 3,200 ÷ 3,50

Stal 58,00

53

WSPÓŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA „U”

OPÓR CIEPLNY „R

Im R większe tym „cieplejsza” przegroda budowlana

Przenikanie ciepła przez przegrodę:

54

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA – właściwość

materiału/wyrobu wyrażająca się zmianą wymiarów

pod wpływem wzrostu temperatury.

Wielkością charakterystyczną rozszerzalności

cieplnej jest:

2015-09-30

10

55

• współczynnik cieplnej rozszerzalności

liniowej at - przyrost względnej długości przy

ogrzaniu o 1°C

∆l – różnica długości na początku i końcu pomiaru

l0 – długość pierwotna

∆t – różnica temperatur

tl

lt

a

0

56

• współczynnik cieplnej rozszerzalności

objętościowej b - oznacza przyrost objętości przy

ogrzaniu o 1°C

57

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA WYBRANYCH MATERIAŁÓW

• materiały kamienne 0,3÷0,9*10-5

• drewno sosnowe 0,37*10-5

• ceramika 0,6*10-5

• szkło 0,9*10-5

• betony cementowe 1÷1,2*10-5

• stal 1,2*10-5

• aluminium 2,4*10-5

58

WSPÓŁCZYNNIK ROZMIĘKANIA

gdzie :

Rn - wytrzymałość w stanie nasycenia wodą [MPa]

Rs - wytrzymałość w stanie suchym [MPa]

59

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. 60

ODPORNOŚĆ NA ZAMRAŻANIE (2) – właściwość

polegająca na przeciwstawianiu się całkowicie

nasyconego wodą materiału/wyrobu niszczącemu

działaniu zamarzającej wody, znajdującej się

wewnątrz materiału/wyrobu po wielokrotnym

zamrażaniu i odmrażaniu.

2015-09-30

11

61

Ocena mrozoodporności polega na:

• ocenie makroskopowej - stwierdzeniu, czy

badany materiał/wyrób ulega zniszczeniu

(powstanie rys, złuszczeń, pęknięć, rozwarstwień

lub zaokrągleń, krawędzi i naroży, itp.)

62

• określeniu zmiany masy próbki – ubytek masy,

oznaczony na podstawie masy próbek po badaniu i

przed badaniem – max. strata może wynieść 5%.

Ubytek masy m (stratę) oblicza się wg wzoru:

gdzie:

m1 - masa próbki przed badaniem [g]

m - masa próbki po badaniu [g]

63

• określenie spadku wytrzymałości - porównanie

wytrzymałości na ściskanie próbki przed

zamrażaniem i po ostatnim zamrożeniu (max.

strata wytrzymałości wynosi 20%)

Rc1 - wytrzymałość na ściskanie próbki nasyconej wodą po

ostatnim zamrożeniu [MPa]

Rc2 - wytrzymałość na ściskanie próbki nasyconej wodą

przed zamrażaniem [MPa] 64

OGNIOTRWAŁOŚĆ – trwałość kształtu materiału

podczas długotrwałego działania wysokiej

temperatury.

Do ogniotrwałych zalicza się materiały, które

wytrzymują długotrwałe działanie temperatury

powyżej 1580°C bez odkształceń i rozmiękczenia

(np. wyroby szamotowe).

65

OGNIOODPORNOŚĆ:

wiąże się z ochroną przeciwpożarową budynków,

dotyczy zarówno wyrobów budowlanych, jak i całych

elementów budynków (np. ścian, stropów), które mogą

być wykonane z więcej niż z jednego

materiału/wyrobu,

w zależności od czasu jaki wytrzymuje materiał/wyrób

czy też element budowlany podczas badania,

kwalifikuje się go do odpowiedniej klasy odporności

ogniowej. 66

RADIOAKTYWNOŚĆ NATURALNA –

radioaktywność naturalna materiałów/wyrobów

budowlanych wpływa na warunki higieniczno-

zdrowotne w środowisku mieszkalnym i może

stanowić zagrożenie zdrowia mieszkańców.

2015-09-30

12

67

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.

68

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

materiałów/wyrobów budowlanych.

69

Rodzaj

surowca lub

materiału bud.

Stężenie radionuklidu [Bq/kg] Współczynnik

f1

Współczynnik

f2 Potas K-40 Rad Ra-226 Tor Th-228

wapno 46 24 3 0,09 24

piasek 228 8 9 0,12 8

margiel 257 21 14 0,18 21

glina 621 47 48 0,50 47

ił 692 38 44 0,48 38

popioły lotne 676 127 82 0,88 127

żużel (miedź) 902 295 45 1,23 295

fosfogips 109 358 15 1,08 358

cement 204 48 20 0,27 48

beton 500 65 36 0,45 65

ceramika

bud. 722 51 49 0,54 51

Średnie stężenia radionuklidów naturalnych w wybranych surowcach i materiałach

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

Zjawiska radiacyjne

Zjawiska radiacyjne

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

Cechy mechaniczne charakteryzują odporność

materiału/wyrobu na działanie sił powodujących

niszczenie ich struktury.

2015-09-30

13

73

Cechy te zależą od:

• budowy wewnętrznej materiałów/wyrobów

• porowatości

• stanu zawilgocenia

• kierunku działania sił przy

materiałach/wyrobach anizotropowych

• temperatury

74

75

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE - wyraża się

stosunkiem siły ściskającej Fc do przekroju

poprzecznego próbki A:

Fc - siła ściskająca niszcząca próbkę [N]

A - przekrój poprzeczny próbki, prostopadły do

kierunku działania siły [mm2] 76

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE

jest to największe naprężenie, jakie jest w stanie

przenieść próbka badanego materiału/wyrobu

podczas ściskania.

Schemat oznaczania

wytrzymałości na ściskanie

Fc, jest wypadkową siły działającej na

powierzchnię próbki A

78

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]

2015-09-30

14

79

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE

jest to największe naprężenie, jakie jest w stanie

przenieść próbka badanego materiału/wyrobu

podczas rozciągania.

Schemat oznaczania wytrzymałości na rozciąganie

Fr, jest wypadkową siły działającej na powierzchnię próbki A

80 Archiwum własne

Badanie wytrzymałości betonu

na rozciąganie przez rozłupanie,

Źródło: inż. Dominik Szynal

81

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE – wyraża się

stosunkiem niszczącego momentu zginającego Mz

do wskaźnika wytrzymałości przekroju W elementu

zginanego:

Mz - moment zginający [Nm]

W - wskaźnik wytrzymałości przekroju [m3]

Przykład badania wytrzymałości zapraw na zginanie

Próbki do badania stanowią beleczki wymiarach 4x4x16cm

83

Przykład: Jeśli siła przyłożona jest w środku

rozpiętości badanej próbki między dwoma

podporami, moment zginający wynosi:

gdzie:

F - siła niszcząca [N]

l - rozpiętość próbki między podporami [m]

84

W wypadku beleczki o przekroju prostokątnym (w

tym i kwadratowym) wskaźnik wytrzymałości W

obliczamy według wzoru:

w którym:

h - wysokość beleczki [cm]

b - szerokość beleczki [cm]

2015-09-30

15

85

TWARDOŚĆ – odporność danego materiału/wyrobu

na wciskanie weń innego, o większej twardości

(odporność na działanie siły skupionej).

Zależnie od rodzaju materiału/wyrobu stosuje się

różne metody pomiaru.

86

Wzorce twardości uszeregowane w skali Mohsa -

od 1 (najbardziej miękki - talk) do 10 (najtwardszy -

diament). Stopnie twardości Minerał Uwagi

1 Talk -

Mg3[(OH)2Si4O10] Bardzo miękki, rysuje się paznokciem

2 Sól kamienna - NaCl

Gips - CaSO42H2O Miękkie, rysują się paznokciem

3 Kalcyt - CaCO3 Miękki, rysuje się ostrzem miedzianym

4 Fluoryt - CaF2 Dość twardy, rysuje się drutem

stalowym

5 Apatyt - Ca5F(PO4)3 Twardy, rysuje się nożem stalowym

6

7

Ortoklaz - K[AlSi3O8]

Kwarc - SiO2 Twarde, rysują szkło

8

9

10

Topaz - Al2F2SiO4

Korund - Al2O3

Diament - C

Bardzo twarde, przecinają szkło

87

Schemat oznaczania twardości

Metoda Brinella

D – średnica kulki, mm

d – średnica odcisku, mm

P – siła obciążająca, N

88

K – wartość stała, zależna od zastosowanego

wgłębnika oraz skali twardości Rockwella [mm],

h – trwały przyrost głębokości odcisku [mm],

c – wartość działki elementarnej czujnika [mm].

Metoda Rockwella (PN-91/H-04355 i PN-82/H-04362)

Przebieg obciążania

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.

K hHR

c

89

ŚCIERALNOŚĆ – podatność materiału na ścieranie.

Określa się ją jako zmniejszenie wysokości próbki

podczas badania normowego lub utratę masy

próbki.

Oznaczanie ścieralności naturalnych i sztucznych

materiałów pochodzenia mineralnego,

przeprowadza się na tarczy Boehmego.

90

Płytkę kamienną w kształcie sześcianu o boku 7,1cm

mocuje się w uchwycie tak, aby przylegała do tarczy i

odpowiednio obciąża siłą 300N.

Tarczę posypuje się proszkiem ściernym

(elektrokorundowym, w ilości 20g) i wprawia w ruch.

Po 110 obrotach tarcza zatrzymuje się, próbkę mocuje

się ponownie w uchwycie, przekręcając ją wokół osi

pionowej o 90° i wprawia ponownie maszynę w ruch.

2015-09-30

16

91

Czynność tę powtarza się czterokrotnie. Następnie

określa się stratę masy próbki na skutek tarcia materiału

i oblicza ścieralność S według wzoru:

M - strata masy próbki po 440 obrotach tarczy [g]

A - powierzchnia próbki [cm2]

o - gęstość objętościowa próbki [g/cm3]

lub S = 7,1-

92

KRUCHOŚĆ – cecha charakterystyczna dla

materiałów, które nie wykazują odkształceń

plastycznych pod działaniem sił zewnętrznych.

Miarą kruchości, jest współczynnik kruchości

WSPÓŁCZYNNIK KRUCHOŚCI – stosunek

wytrzymałości na rozciąganie Rr do wytrzymałości

na ściskanie Rc

93

Materiały kruche charakteryzuje wartość

k mniejsza od 1:8 (0,125).

Do materiałów kruchych zaliczamy:

• żeliwo

• Szkło

• beton

• ceramika, itp

94

SPRĘŻYSTOŚĆ – zdolność materiału do

przyjmowania pierwotnej postaci po usunięciu siły,

pod wpływem której próbka materiału zmieniła swój

kształt.

Sprężyste właściwości materiału charakteryzuje

moduł sprężystości E, obliczany ze wzoru:

95

w którym:

s - naprężenie powstające przy ściskaniu siłą Fn [kN]

próbki o przekroju A [m2]

e - odkształcenie sprężyste, wywołane naprężeniem

s, obliczone ze stosunku zmiany długości l do

długości pierwotnej l

96

Przebieg krzywej na wykresie

jest w początkowej fazie

liniowy, jest to tzw. obszar

prostej proporcjonalności

naprężeń i odkształceń, dalej

już zależność ma charakter

krzywoliniowy.

2015-09-30

17

97

PLASTYCZNOŚĆ – zdolność materiału do

zachowania odkształceń trwałych bez zniszczenia

spójności np. glina, asfalt, metale, polimery.

CIĄGLIWOŚĆ – zdolność materiałów do

przyjmowania dużych, trwałych odkształceń pod

wpływem sił rozciągających, bez objawów

zniszczenia np. metal, asfalt, lepiszcze bitumiczne. 98

RELAKSACJA – zanik w materiałach (spadek)

naprężenia przy stałym obciążeniu.

99

Oznaczanie cech chemicznych - określenie

właściwości chemicznych materiału staje się

konieczne wtedy, gdy zachodzące wewnątrz

materiału procesy chemiczne grożą zniszczeniem

lub obniżeniem jego wartości użytkowych.

Właściwości chemiczne materiałów zależą przede

wszystkim od ich składu chemicznego. 100

Skład ten można podawać jako skład:

• pierwiastkowy

• tlenkowy

• mineralny

Oznaczenie właściwości chemicznych

przeprowadza się w wyspecjalizowanych

laboratoriach.

101