1. Predavanja od 02.10.2020. godine
Napomena: Budući da je udžbenik Mihailo Muravljov, Građevinski materijali,
Građevinska knjiga, Beograd, predložen kao osnovna literatura, potrebno je pročitati
Opšti dio – od poglavlja 1. UVOD do poglavlja 6. DISPERZNI SISTEMI I
RASTVORI (strane 3 do 32).
GRAĐEVINSKI MATERIJALI
2. 1. UVOD
Naučna disciplina koja se bavi izučavanjem građevinskih
materijala nesumnjivo je jedna od najstarijih u oblasti
tehničkih nauka.
Njeni izvori dosežu do samih početaka evolucije ljudskog
društva, što je i razumljivo, pošto je građenje oduvijek
predstavljalo jednu od najznačajnijih ljudskih aktivnosti.
Upotreba tradicionalnih materijala, prvenstveno kamena,
obilježila je početak i dalji razvoj ljudskog društva. Smatra se
da čovječanstvo počinje svoj vijek pojavom oruđa koja su se,
pored ostalog, koristila i za obradu građevinskih materijala.
Potrebe građenja i dometi u poznavanju materijala uvijek su
bili tijesno povezani. Dostignuti nivo poznavanja materijala
često je bio pokazatelj ostvarenog nivoa cjelokupnog
društvenog razvoja: kameno doba, bakarno doba, bronzano
doba, gvozdeno doba.
3. 1. UVOD
Dok su u najranijim istorijskim periodima korišćeni jedino
prirodni materijali (drvo, kamen), a po pravilu uz
veoma skroman stepen obrade, vremenom su počeli da
se primjenjuju i materijali koje danas nazivamo
vještačkim (opeka, malter, beton, čelik i dr.)
Zahvaljujući tehničkom napretku, vremenom je postalo
moguće uticati na pojedina svojstva materijala. Danas su
stvorene takve mogućnosti, koje omogućavaju, ne samo
visok stepen obrade i poboljšanje svojstava
tradicionalnih materijala, već i stvaranje potpuno novih
materijala, često sa unaprijed definisanim svojstvima.
4. 1. UVOD
Hronologija razvoja građevinskih materijala na
odgovarajućim lokalitetima zemljine lopte, može se sagledati
pregledom literature enciklopedijskog karaktera.
Upotreba drvene građe i gline predstavlja prve efikasnije
materijale za građenje privrednih stanbenih objekata, a do
prvog velikog pomaka dolazi usavršavanjem obrade kamena.
Istorijski posmatrano prekretnicu u razvoju građevinskih
materijala čini pojava čelika, sredinom 19 vijeka, kada počinje
njegova masovna primjena u svim oblastima građevinarstva.
5. 1. UVOD
Do tada su se uglavnom koristili drvo, kamen i opeka, dok je
beton počeo široko da se primjenjuje tek nakon pojave čelika
– sprezanjem beton – čelik (armirani beton, prethodno
napregnuti beton).
Vrlo intenzivan razvoj na području sintetičkih organskih
materijala, već danas je uslovio njihovu primjenu u nizu
oblasti građevinarstva, a prema nekim početnim prognozama,
u prvim decenijama 21. vijeka obim njihove primjene mogao bi
da prevaziđe mnoge danas nezamjenljive materijale.
Sve veći razvoj i upotreba polimera i materijala na toj bazi,
već potvrđuju ondašnja predviđanja.
6. 1. UVOD
Prema uslovima primjene u građevinskim objektima i
konstrukcijama, građevinski materijali se, u opštem slučaju,
mogu podijeliti na dvije grupe:
Materijali univerzalnog tipa ili Konstrukcijski materijali
(prirodni kameni materijal, vještački kameni materijali –
malteri i betoni, keramički materijali, metali, drvo,
konstrukcione plastične mase i dr.)
Materijali specijalne namjene
(termoizolacioni, zvukoizolacioni i hidroizolacioni materijali,
antikorozioni premazi, boje, lakovi i dr.)
Građevinske materijale treba posmatrati u širem kontekstu: kao
materijale, ali i kao sirovine za dobijanje drugih građ. materijala.
Takođe oni čine cjelokupan kompleks materijalnih komponenata,
na osnovu kojih se formiraju građevinske konstrukcije i objekti.
7. 1. UVOD
Poznavanje građevinskuh materijala podrazumijeva
poznavanje niza činjenica i uticajnih faktora, relevantnih
za njihovu primjenu u građevinarstvu. Radi se o sintezi
stavova više naučnih disciplina: hemija, fizika,
tehnologija, otpornost materijala i dr.
Činjenice (osnovni podaci o materijalu) o kojima je riječ
su od prvorazrednog značaja za pravilnu i racionalnu
primjenu materijala a to su: tehnologija proizvodnje,
oblast primjene, način prerade, bitna svojstva,
ponašanje u različitim uslovima eksploatacije i
metode ispitivanja svojstava.
8. 1. UVOD
Svojstva i ponašanje materijala pod određenim uslovima
načelno se mogu tumačiti polazeći od atomsko-
molekularne strukture, rasporeda elementarnih čestica,
unutrašnjih sila veze i drugih stavova na kojima se zasnivaju
savremena termodinamička shvatanja o strukturi materije
Kako je ovakav pristup komplikovan i sa praktičnog
stanovišta necjelishodan, a ponekad se radi i o pojavama
koje još nijesu dovoljno rasvijetljne, to se primjenjuje tzv.
fenomenološki pristup: proučavanje pojave kao takve, na
bazi objektivnih eksperimentalnih rezultata ispitivanja, bez
dubljeg ulaženja u fizičku ili hemijsku suštinu fenomena.
Primjer za opis fenomenološkog pristupa: dilatacija usled
termičke promjene u materijalu.
9. Elementarne čestice:
• Eelektron
• Proton,
• Neutron
Elektron; masa 9,11x10-31 kg (negativna količina
elektriciteta od 1,6x10-19 C (kulona)
Proton, masa 1,67x10-27 kg (istog ali pozitivnog
naelektrisanja)
Neutron, masa približno ista masi protona (nešto
veća, približno zbiru masa protona i elektrona),
elektroneutralna čestica.
2. ATOMSKO – MOLEKULARNA STRUKTURA
GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
10. Molekuli atomi i joni:
U opštem slučaju supstanca može biti izgrađena od
molekula, atoma ili jona. Između ovih čestica, a
takođe i u njima djeluju određene privlačne i
odbojne sile koje su električne prirode i koje
određuju sva bitna svojstva supstance.
(Proste i složene supstance – jedinjenja)
Molekuli predstavljaju najmanje djeliće koji mogu da
opstanu kao samostalni i koji posjeduju sve
karakteristike date supstance. Oni su u stanju
neprekidnog kretanja, a od karaktera tog krtanja
zavisi agregatno stanje supstance (čvrsto, tečno,
gasovito).
2. ATOMSKO – MOLEKULARNA STRUKTURA
GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
11. Struktura atoma:
Radi opšteg obrazovanja, a posebno studenata koji
pretenduju da postanu inženjeri, neophodno je
poznavati elementarne pojmove vezane za atmsku
strukturu i ponašanje elementarnih čestica, čime se
bazično/podrobno bavi nuklearna fizika.
Ostavlja se studentu da ova znanja apsolvira na sebi
svojstven način i tako stekne adekvatne
informacije/predstavu vezane za analizu ponašanja
različitih materijala i fenomena.
Periodni sistem Mendeljejeva, izotopi (nuklidi),
kretanje elektrona, kvantni broj, energetski nivo i
podnivo i sl.
2. ATOMSKO – MOLEKULARNA STRUKTURA
12. Hemijske veze i građa molekula:
•Jonska
•Kovalentna
•Metalna,
•Van der Valsova
Atomske i molekulske mase:
•Relativna atomska masa – etalon/jedinica C12
•Gram atom
•Gram mol
•Avogadrov broj
2. ATOMSKO – MOLEKULARNA STRUKTURA
13. Sile – električne prirode
Privlačne i odbojne (međusobni odnos ovih sila u
zavisnosti od agregatnog stanja)
Pojava meniska i kapilarno penjanje kod tečnosti,
ugao kvašenja, površinski naponi i međumolekularne
sile
Agregatna stanja
•Čvrsto
•Tečno
•Gasovito
3. MEĐUMOLEKULARNE SILE
I AGREGATNA STANJA
14. Načelno posmatrano, svaka supstanca može da
egzistira i u gasovitom i u tečnom i u čvrstom stanju
(zavisno od temperature i pritiska sredine – pr. H2O)
Zavisnost od pritiska, temperature i zapremine
Temperatura prelaska iz tečnog u očvrslo stanje
• Kristalna struktura (svojstva)
• Amorfna struktura (svojstva)
4. STRUKTURA ČVRSTIH MATERIJALA
15. Nastanak kristala – proces kristalizacije (centri
kristalizacije)
• Monokristali (polimorfizam, izomorfizam)
• Polikristalna struktura materijala (koordinacioni
broj)
• Prostorne rešetke i kristalni sistemi (defekti)
Homogene strukture
Izotropija – anizotropija
5. KRISTALNA GRAĐA MATERIJALA
16. Sistem kod koga je jedna supstanca u obliku vrlo
sitnih čestica raspoređena u drugoj supstanci naziva
se disperzni sistem
(disperzne i kondaezacione metde nastanka).
•Suspenzije (koloidni sistemi, gel)
•Emulzije
•Rastvori – pravi rastvori (endotermni i egzotermni
procesi)
•Zasićeni, nezasićeni rastvori. Čvrsti rastvori-legure
•Površinski naponi – stepen disperzije
6. DISPERZIONI SISTEMI I RASTVORI
