prezentacja 1 2 2016 [tryb zgodności]wygocka.zut.edu.pl/fileadmin/2016/prezentacja_1_2_2016.pdf ·...

31/10/2016

1

Materiały budowlane

Agata Wygocka-Domagałło, dr inż.

Katedra Fizyki Budowli i Materiałów Budowlanych

Szczecin, 2016

• Budownictwo ogólne. Tom 1. Materiały i wyroby budowlane.Praca zbiorowa pod kierunkiem Prof. dr hab. inż. B. Stefańczyka, Arkady, Warszawa 2005

• Szymański E., Kołakowski J.: Materiały budowlane z technologią betonu. OWPW, Warszawa 1996

• Gantner E., Wrońska Z. Wędrychowski W., Nicewicz S.: Materiały budowlane z technologią betonu. Ćwiczenia laboratoryjne. OWPW, Warszawa 2000

• E. Szymański: Materiałoznawstwo budowlane z technologią betonu. Tom 1+2. OWPW, Warszawa 2002

Literatura

Literatura

• E. Osiecka: Materiały budowlane. Właściwości techniczne i zdrowotne. OWPW, Warszawa 2002

• E. Osiecka: Materiały budowlane. Spoiwa mineralne, kruszywa. OWPW, Warszawa 2005

• E. Osiecka: Materiały budowlane. Kamień, ceramika, szkło.OWPW, Warszawa 2010

• Mickiewicz D., Lipczyńska I., Rucińska T.: Materiały i wyroby budowlane – cz. II. WUPS, Szczecin 1998

• Jamroży Z.: Beton i jego technologie. Nowe wydanie uwzględniające normę PN-EN 206-1. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008

Literatura

• Matyszewski T., Mickiewicz D.: Materiały i wyroby budowlane stosowane w inżynierii sanitarnej - cz. I. WUPS, Szczecin 1983

• Matyszewski T., Mickiewicz D.: Materiały i wyroby budowlane stosowane w inżynierii sanitarnej - cz. II. Metale i wyroby z metali. WUPS, Szczecin 1984

• Aprobaty Techniczne i Certyfikaty dopuszczenia do stosowania w budownictwie

• Normy PN, PN-EN, EN ISO, PN-EN ISO, ISO

• Aktualne czasopisma przedmiotowe: Materiały Budowlane, Cement Wapno Beton, Przegląd Budowlany, Inżynieria i Budownictwo, Murator, Warstwy, Izolacje

Wyroby budowlane

Produkty wytworzone lub przetworzone (substancje, ciała

fizyczne) w celu zastosowania w obiekcie budowlanym w

sposób trwały (także do jego naprawy, remontu,

modernizacji), posiadające właściwości użytkowe,

umożliwiające prawidłowo zaprojektowanym i wykonanym

obiektom budowlanym spełnienie wymagań podstawowych

– wg ustawy „Prawo budowlane”

Wprowadzenie

Podział ze względu na pochodzenie

� Naturalne – kamień, drewno, trzcina, słoma, itd.

� Z przeróbki surowców naturalnych – ceramika, szkło,

metale, spoiwa, kruszywa, wypalane z gliny, lepiszcza

bitumiczne, wyroby drewnopochodne, betony, zaprawy.

� Syntetyczne – tworzywa sztuczne, powstające na drodze

syntezy chemicznej związków organicznych.

� Z odpadów przemysłowych.

Klasyfikacja materiałów budowlanych

31/10/2016

2

Klasyfikacja materiałów budowlanych

Podział ze względu na właściwości techniczne

� Konstrukcyjne (nośne) – przenoszące obciążenia

mechaniczne, np. beton, żelbet, stal;

� Niekonstrukcyjne – nie przenoszą obciążeń

mechanicznych;

� Termoizolacyjne;

� Hydroizolacyjne;

� Dźwiękoizolacyjne;

� Itd.

Klasyfikacja materiałów/wyrobów budowlanych

Podział ze względu na przeznaczenie

� Elementy murowe

� Elementy stropowe

� Wyroby do pokryć dachowych

� Izolacyjne

� Wyroby do ochrony przed korozją

� Wyroby instalacyjne

� Wyroby wykończeniowe

Właściwości materiałów/wyrobów budowlanych

� fizyczne

� mechaniczne

� chemiczne

� higieniczne

� technologiczne

Dzięki określonym właściwościom materiałów/wyrobów budowlanych, budynek z nich wykonany spełnia tzw. podstawowe wymagania:

• bezpieczeństwo konstrukcyjne

• bezpieczeństwo pożarowe

• bezpieczeństwo użytkowe

• higiena, zdrowie, środowisko

• ochrona przed hałasem

• oszczędność energii

Właściwości fizyczne

gęstość, gęstość objętościowa, szczelność, porowatość,

wilgotność, nasiąkliwość, przesiąkliwość, przepuszczalność

pary wodnej, kapilarność, higroskopijność, przewodność cieplna,

pojemność cieplna, odporność na zamrażanie, ogniotrwałość,

odporność ogniowa i palność, rozszerzalność cieplna,

radioaktywność naturalna, a także: dźwiękochłonność, stopień

zmielenia, czas wiązania spoiw, skurcz, pęcznienie.

• cechy zewnętrzne – np.: wymiary, kształt,

makrostruktura;

• rozdrobnienie – np.: uziarnienie, powierzchnia

właściwa;

• związane ze strukturą materiału – np.: masa,

gęstość, porowatość.


a) b)

c) d)


31/10/2016

3

Vo

Szkielet materiału


Pory (pustki powietrzne)

Pory (pustki powietrzne)

Szkielet materiału

Vp

V Vo

Vo = V + Vp

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]

Vo - objętość próbki z porami (objętość w stanie naturalnym),

[cm3; dm3, m3]

14


O

GĘSTOŚĆ – stosunek masy suchego materiału do jego

objętości bez porów.


ms – masa próbki suchej, [g; kg]

V – objętość próbki bez porów (objętość absolutna),

[cm3; m3]15


16

250

0 cm3

20 cm3

24 cm3

Objętościomierz Le Chateliera o wysokości 25 cm


Metody oznaczania gęstości objętościowej:

� bezpośrednia – na próbkach regularnych, jeżeli

uwarstwienie, pęknięcia i inne cechy strukturalne nie

stanowią przeszkody w uzyskaniu próbki o kształcie

prostej bryły geometrycznej,

� hydrostatyczną – gdy materiał nie odpowiada

wymaganiom wymienionym w poprzednim punkcie.

17

Właściwości fizyczneOkreślając 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. 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.


31/10/2016

4

Po nasyceniu wodą każdą próbkę przeciera się lnianą ściereczką i następnie

waży z dokładnością do 0,01 g w powietrzu (m1) oraz całkowicie zanurzoną

w zlewce z wodą na wadze hydrostatycznej (m2).


Objętość próbki Vo oblicza się według wzoru:

20

w którym:

m1 - masa próbki zważonej w powietrzu, [g]

m2 - masa próbki zważonej na wadze hydrostatycznej, [g]

ρh - gęstość wody, g/cm3.


o

Porównanie gęstości i gęstości objętościowej wybranych materiałów budowlanych

21


MateriałGęstość[g/cm3]

Gęstośćobjętościowa

[g/cm3]drewno 1,55 0,45÷0,95

ceramika 2,7 1,8÷1,95

beton zwykły 2,8 2,00÷2,60

szkło okienne 2,65 2,65

stal 7,85 7,85

styropian 1,10 0,03

ρOρ

GĘSTOŚĆ NASYPOWA (dotyczy tylko materiałów

sypkich) - stosunek masy do objętości kruszywa w stanie luźnym

lub zagęszczonym, niezależnie od stopnia jego wilgotności.


mkr - masa kruszywa,

Vkr - objętość kruszywa.


23

Właściwości fizyczne Właściwości fizyczne

31/10/2016

5

SZCZELNOŚĆ – określa zawartość substancji materiału w

jednostce jego objętości :

25

S - szczelnośćρ - gęstośćρo - gęstość objętościowa


POROWATOŚĆ – określa zawartość wolnych przestrzeni

(porów) w jednostce objętości materiału:

26

P - porowatośćS - szczelnośćρ - gęstośćρo - gęstość objętościowa


Porowatość wybranych materiałów budowlanych

• Bazalt do 4%

• Granit 4-6%

• Ceramika porowata do 20%

• Szkło zwykłe 0%

• Metale 0%


WILGOTNOŚĆ – zawartość wilgoci w materiale; określa

stosunek masy wody zawartej w materiale do masy suchego

materiału:

28

mw - masa próbki w stanie wilgotnym [g]

ms - masa próbki w stanie suchym [g]


Temperatura suszenia!!!

29

WILGOTNOŚĆ JEST CECHĄ ZMIENNĄ

Zależy od:

• temperatury otoczenia

• ciśnienia panuj ącego

• wilgotno ści wzgl ędnej otoczenia


30

WILGOTNOŚĆ WZGLĘDNA POWIETRZA – wyrażony

w procentach stosunek ilości pary wodnej w powietrzu do

maksymalnej ilości pary wodnej w powietrzu przy tej samej

temperaturze powietrza.

''ϖ

ϖ

ρρϕ =

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

- wilgotność nasycenia, maksymalna zawartość pary wodnej

znajdująca się w 1m3 powietrza, [kg/m3]

ϖρ''

ϖρ


31/10/2016

6

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%.


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%.

NASIĄKLIWOŚĆ – zdolność do wchłaniania wody przez

materiał.

Wyróżnia się:

nasiąkliwość wagową

nasiąkliwość objętościową


33

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]


34

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]

Vo - objętość próbki w stanie suchym [cm3]


O

35

NASIĄKLIWOŚĆ JEST CECHĄ STAŁĄ

Zależy od:

• porowato ści

• struktury porowato ści

• charakteru porów


PRZESIĄKLIWOŚĆ – zdolność materiału do przepuszczania

wody pod ciśnieniem.

Stopień przesiąkliwości mierzy się ilością wody przechodzącej

przez 1 cm2 próbki w ciągu 1 godziny przy stałym

ciśnieniu. Wartość tego ciśnienia zależy od warunków, w

jakich dany materiał będzie pracował. Przesiąkliwość

materiału zależy od jego szczelności i budowy.


31/10/2016

7

PRZEPUSZCZALNOŚĆ PARY WODNEJ – miarą

przepuszczalności pary wodnej jest współczynnik

paroprzepuszczalności δδδδ, który wyraża ilość pary w gramach,

jaką przepuszcza materiał o powierzchni 1 m2 i grubości 1 m w

ciągu 1 godziny, jeżeli różnica ciśnień pary między

przeciwległymi powierzchniami wynosi 1 Pa.


38

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

⋅⋅∆⋅⋅⋅=δ


Współczynniki paroprzepuszczalności δδδδwybranych materiałów budowlanych

Rodzaj materiału δSzkło, blacha 0

Beton zwykły 3 • 10-5

Ceramika porowata 10 • 10-5

Drewno 6,2 • 10-5

Beton komórkowy 15 • 10-5

Właściwości fizyczne Właściwości fizyczne

Para wodna w pomieszczeniu

Człowiek 20÷300 g/h

Łazienka 500÷800 g/h

Kuchnia 600÷1500 g/h

Suszenie bielizny 50÷500 g/h

Kwiaty 5÷20 g/h

Każdy m3 wody 40 g/h


KAPILARNOŚĆ (włoskowatość) – zdolność

do podciągania wody przez włoskowate, otwarte kanaliki

materiału (kapilary) pozostającego w kontakcie 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.

31/10/2016

8


Wysokość podciągania kapilarnego zależy od:

σ – napięcie powierzchniowe wody [J/m2]

γw – ciężar objętościowy wody [kN/m3]

r – średnica kapilary [m].

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


PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA – zdolność do przewodzenia

strumienia ciepła, powstającego na skutek różnicy

temperatury na zewnętrznych powierzchniach wyrobu

budowlanego.

Właściwość tę charakteryzuje współczynnik przewodzenia

ciepła λλλλ.


WSPÓŁCZYNNIK PRZEWODZENIA CIEPŁA (λλλλ) –

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.


47

)/(,)(

KmWTttF

bQ ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅−−−−⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅====12

λλλλ


gdzie:

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

Zależy od:

• porowatości, wielkości i struktury porów

• wilgotności materiału

• gęstości objętościowej

• temperatury

• składu chemicznego

Współczynnik przewodności cieplnej wybranych materiałów/wyrobów budowlanych

Rodzaj materiału Współczynnik λ [W/m⋅K]

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 1,000Beton zwykły 1,220 ÷ 1,50 Granit 3,200 ÷ 3,50 Stal 58,00


31/10/2016

9

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA – właściwość materiału/

wyrobu wyrażająca się zmianą wymiarów pod wpływem

wzrostu temperatury.

Wielkością charakterystyczną rozszerzalności cieplnej jest:


50

• współczynnik cieplnej rozszerzalności liniowej ααααt toprzyrost względnej długości przy ogrzaniu o 1°C (1K)

∆l – różnica długości na początku i końcu pomiarul0 – długość pierwotna∆t – różnica temperatur

tll

t ∆∆α⋅⋅⋅⋅

====0


Rodzaj materiału Współczynnik α [1/K]

Stal 11·10-6

Beton 11·10-6

Ceramika 5 ·10-6

Szkło 9·10-6

• współczynnik cieplnej rozszerzalności objętościowej ββββ -oznacza przyrost objętości przy ogrzaniu o 1°C

• dla ciał izotropowych:


52

WSPÓŁCZYNNIK ROZMIĘKANIA

gdzie :

Rn - wytrzymałość w stanie nasycenia wodą [MPa]

Rs - wytrzymałość w stanie suchym [MPa]


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.


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.


31/10/2016

10

Ocena mrozoodporności polega na:

• ocenie makroskopowej - stwierdzeniu, czy badany

materiał/wyrób ulega zniszczeniu (powstanie rys, złuszczeń,

pęknięć, rozwarstwień lub zaokrągleń, krawędzi i naroży, itp.)


56

• 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]


57

• 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 poostatnim zamrożeniu [MPa]

Rc2 - wytrzymałość na ściskanie próbki nasyconej wodą przedzamrażaniem [MPa]


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).


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.


RADIOAKTYWNOŚĆ NATURALNA –

radioaktywność naturalna materiałów/wyrobów budowlanych

wpływa na warunki higieniczno-zdrowotne w środowisku

mieszkalnym i może stanowić zagrożenie zdrowia

mieszkańców.


Zagrożenie radiacyjne może występować wewnątrz budynków, jaki na obszarach większych aglomeracji, gdzie między innymi sąskupione odpady przemysłowe, jak np. żużle paleniskowe ihutnicze. Odpady te z reguły zawierają zwiększone ilościnaturalnych pierwiastków promieniotwórczych w porównaniu zinnymi surowcami mineralnymi.

31/10/2016

11

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 Bq/kg

Pierwiastki radioaktywne mogą być zawarte w surowcach

odpadowych, które stosuje się do produkcji

materiałów/wyrobów budowlanych.


62

Rodzaj surowca lub

materiału bud.

Stężenie radionuklidu [Bq/kg]Współczynnik

f1Współczynnik

f2Potas K-40 Rad Ra-226 Tor Th-228

wapno 46 24 3 0,09 24piasek 228 8 9 0,12 8margiel 257 21 14 0,18 21

glina 621 47 48 0,50 47ił 692 38 44 0,48 38

popioły lotne 676 127 82 0,88 127żużel (mied ź) 902 295 45 1,23 295

fosfogips 109 358 15 1,08 358cement 204 48 20 0,27 48beton 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 radiacyjneWłaściwości fizyczne

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, Warszawa2002


Właściwości mechaniczne Właściwości mechaniczne

Cechy te zależą od:

• budowy wewnętrznej materiałów/wyrobów

• porowatości

• stanu zawilgocenia

• kierunku działania sił przy

materiałach/wyrobach anizotropowych

• temperatury

31/10/2016

12

Właściwości mechaniczne

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]


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


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]


WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE

jest to największe naprężenie, jakie jest w stanie przenieść

próbka badanego materiału/wyrobu podczas rozciągania.

Schemat oznaczania wytrzymałości na rozciąganie


WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE – wyraża się

stosunkiem niszczącego momentu zginającego Mz do

wskaźnika wytrzymałości przekroju W elementu zginanego:

Mz - moment zginający [N⋅m]

W - wskaźnik wytrzymałości przekroju [m3]

31/10/2016

13


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]


W wypadku beleczki o przekroju prostokątnym wskaźnik

wytrzymałości W obliczamy według wzoru:

w którym:

h - wysokość beleczki [cm]

b - szerokość beleczki [cm]


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.

Właściwości mechaniczneWzorce twardości uszeregowane w skali Mohsa –od 1 (najbardziej miękki) do 10 (najtwardszy).

Stopnie twardości

Minerał Uwagi

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

2Sól kamienna - NaClGips - CaSO4⋅2H2O

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

67

Ortoklaz - K[AlSi3O8]Kwarc - SiO2

Twarde, rysują szkło

8910

Topaz - Al2F2SiO4

Korund - Al2O3

Diament - CBardzo twarde, przecinają szkło


Metoda Brinella

D – średnica kulki, mm

d – średnica odcisku, mm

P – siła obciążająca, N

31/10/2016

14


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

Metoda Rockwella polega nawciskaniu dwustopniowymwgłębnika w postaci stożkadiamentowego o kąciewierzchołkowym 120 stopnilub kulki stalowej o średnicy1,588 mm lub 3,175 mm, przyokreślonych obciążeniach.

K – wartość stała, zależna od zastosowanego wgłębnika oraz skali twardości Rockwella [mm],

h – trwały przyrost głębokości odcisku [mm],c – wartość działki elementarnej czujnika [mm].

K hHR

c

−=


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.

Płytkę kamienną w kształcie sześcianu o boku 7,1 cm 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.


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]ro - gęstość objętościowa próbki [g/cm3]

lub S = 7,1-



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


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:

31/10/2016

15


w którym:

σσσσ - naprężenie powstające przy ściskaniu siłą Fn [kN] próbki

o przekroju A [m2]

εεεε - odkształcenie sprężyste, wywołane naprężeniem s,

obliczone ze stosunku zmiany długości Dl do długości

pierwotnej l


Przebieg krzywej na wykresie

jest w początkowej fazie

liniowy, jest to tzw. obszar

prostej proporcjonalności

naprężeń i odkształceń, dalej

już zależność ma charakter

krzywoliniowy.


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.

RELAKSACJA – zanik w materiałach (spadek) naprężenia przy

stałym obciążeniu.

Właściwości chemiczne

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.

Skład ten można podawać jako skład:

• pierwiastkowy

• tlenkowy

• mineralny

Oznaczenie właściwości chemicznych przeprowadza się

w wyspecjalizowanych laboratoriach.

Właściwości chemiczne

Dziękuję za uwagę

prezentacja 1 2 2016 [tryb zgodności]wygocka.zut.edu.pl/fileadmin/2016/prezentacja_1_2_2016.pdf ·...

Documents