Lekcije.jsf

2,129 views

Published on

Published in: Education
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,129
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
26
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Lekcije.jsf

  1. 1. GRAĐEVINSKI METARIJALI (I DIO) (POZNAVANJE GRADIVA)
  2. 2. GRAĐEVINSKI MATERIJALI PREDAVANJE 1.• UPOZNAVANJE SA GRADIVOM,METODOM RADA,NAČINOM OCJENJIVANJA , ISPITIVANJA I LITERATUROM
  3. 3. GRAĐEVINSKI MATERIJALIMetod rada1.Predavanja: 2 sata sedmično ; ukupno 30 sati ;2.Vježbe: 2 sata sedmično ; ukupno 30 sati ;BROJ BODOVA 41.Prisustvo predavanjima 0.42.Prisustvo vježbama 0,43.Ispit pismeni 2,2Rade se min.4 kolokvija koji su uslov za ispitVježbe se odvijaju djelimično u laboratorij ,a većina obilaskom proizvođačagrađevinskog materijala na kantonu i to: 1.Ciglana Cazin 2.Tvornica suhi maltera i ljepila Sanski Most 3.Tvornica betona i kamenolom
  4. 4. GRAĐEVINSKI MATERIJALIUVOD:• Važnost poznavanja materijala očituje se kvalitetom i trajnošću izgrađenih objekata• Na važnost materijala ukazuju nazivi svih ranijih epoha razvoja (kameno,brončano,željezno,novo doba)• Razvoj materijala je vrlo brz.• To zahtijeva sposobne inženjere koji mogu pratiti taj trend• Osnovni pristup postupku prihvaćanja i korištenja materijala je naučni koji polazi od dobrog poznavanja :• SASTAVA I STRUKTURE,• SVOJSTAVA ,• TEHNOLOGIJE,• PERFOMANSI Moderan inženjer treba da zna povezati strukturu i svojstva materijala koji će upotrijebiti u izgradnji objekta.• Potrebno predznanje iz:Hemije,Fizike,Trajnosti,Elektrohemijskih i Termičkih svojstava
  5. 5. GRAĐEVINSKI MATERIJALI• Do 19 st.korišteni su osnovni materijali:kamen,malter i beton,opeka,glina,drvo i željezo u manjim količinama.• Njihova upotreba je bila na osnovu iskustvenih spoznaja• U 19 st. Počinje razvoj lijevano-željeznih i čeličnih konstrukcija• U 20 st.je era betonskih,armiranobetonskih i prednapregnutih konstrukcija• Zadnjih godina se napušta Era materijala,a nastupa Era informacija• Osnovne značajke nastupajuće ere su:• Supstitucija materijala,• Efikasnija upotreba materijala,• Zasićenje tržišta,• Promjena potrošačkih zahtjeva.• Već 30 godina traje utrka u razvoju i upotrebi novih materijala.• To su uglavnom lagani materijali ,aluminij,laki beton,izolacijski materijali,razni zaštitni materijali i polimerni materijali• Ovi materijali su omogućili novi način građenja ( montažna gradnja)• Novi materijali imaju povećanu čvrstoću što smanjuje utrošak
  6. 6. GRAĐEVINSKI MATERIJALIGodišnja proizvodnja cementa u svijetu je cca 1 bilion tona ili 4,4 biliona m3 betona. – Potrošnja nekih osnovnih materijala u Americi kroz zadnjih 100 godina
  7. 7. GRAĐEVINSKI MATERIJALIZnanstveni pristup poznavanju materijala
  8. 8. GRAĐEVINSKI MATERIJALIŽIVOTNI VIJEK GRAĐEVINE• Direktna funkcija od kvalitete ugrađenog materijala• Zivotni vijek građevina prema EC.
  9. 9. GRAĐEVINSKI MATERIJALIKVALITET GRAĐENJA• Osnovni uslov:Odabrani materijal za gradnju se mora prilagoditi arhitektonskim zahtjevima• Zadatak graditelja:1. Da izabere prikladan materijal za određenu građevinu2. Da građevinu prilagodi raspoloživim materijalima• Često je potrebno angažovanje stručnjaka-specijalista za pojedine materijale• Upotrebu materijala određuju i olakšavaju:1. Propisi2. Pravilnici3. Norme( standardi) u Evropi EN,u BiH BAS- EN4. ISO norme za sistem upravljanja kvalitetom:
  10. 10. GRAĐEVINSKI MATERIJALINorme niza ISO 9000(međunardni standardi)• Iso 9000:Upravljanje kvalitetom i osiguranje kvalitete• ISO 9001:Sistem kvalitete-Model za osiguranje kvalitete u projektovanju,razvoju,proizvodnji i montaži• ISO 9002 :Sistem kvalitete-Model za osiguranje kvalitete u proizvodnji i montaži• ISO 9003 :Sistem kvalitete-Model za osiguranje kvalitete kod završnih ispitivanja i preuzimanja• ISO 9004:Upravljanje kvalitetom i elementi Sistema kvalitete-Smjernice• Sistem kvalitete mora biti certificiran od strane akreditacijske organizacije• U području istraživanja materijala i konstrukcija postoje:• RILEM-Međunarodni savez za ispitivanje i istraživanje materijala i konstrukcija• CIB –Međunarodni savjet za građevinarstvo• ECCS –Evropski savez za metalne konstrukcije• FIB-Međunarodna federacija za beton
  11. 11. GRAĐEVINSKI MATERIJALIU TOKU PROIZVODNJE I UGRADNJE POTREBNA JE STALNA KONTROLA U POGLEDU KVALITETE PREMA POSEBNIM PRAVILIMA KONTROLE.• Ispitivanja vrše dijelom sami proizvođači, a dijelom specijalizirane laboratorije• Nakon izvršenih ispitivanja izdaju se potvrde i certifikati o kvalitetu proizvoda ili usluge• SKUP SVIH OVIH POSLOVA NAZIVA SE KONTROLA KVALITETE ( QC)
  12. 12. GRAĐEVINSKI MATERIJALIKVALITETA PROIZVODA U BOSNI I HERCEGOVINI• Skup normativa koji propisiju kvalitetu proizvode nazivaju se STANDARDI• Svaka zemlja je dužna donijeti standarde pogotovo u koliko želi izvoziti svoje proizvode i usluge• Na nivou Europe postoje europsk norme EN i važe za sve članice Europe.• Bosna i Hercegovina se je uključla u ISO i EN normizaciju• Tako je BiH prihvatila EN norme kao svoje od nazivom BAS-EN• Objavljen katalog BAS-EN normi ( internet na stranici Institut za standardizaciju BiH)
  13. 13. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPODJELA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA• Ne postoji određena podjela• Mogu se dijeliti po .• Vrsti• Sastavu• Obliku• Čvrstoći• Načinu proizvodnje• Postanku• Načinu upotrebe• Namjeni• Izgledu• Prema vatrootpornosti
  14. 14. GRAĐEVINSKI MATERIJALIINFORMACIJE O GRADIVIMA• OSNOVNI CILJ:PRIKUPITI INFORMACIJE NA NIVOU NAJVIŠE KOMPETENTNOSTI• Potrebne informacije:1.Podaci o karaktrističim parametrima (osobinama)gradiva• Parametri se dobiju ispitivanjima normiranih uzoraka materijala prema propisanoj proceduri.• Nakon ovog se anlizira njegova upotreba u konstrukciji• Prikaz podataka je praktičan grafički i tabelarno2.Opis strukture gradiva i osobina• Kvantitativan i kvalitativan opis• Daje se na osnovu iskustva i rezulata ispitivanja• Cilj ovog je da se razumije ponašanje materijala u konstrukciji3.Opis novih gradiva• Potrebno dobro procjeniti upotrebu novih gradiva koji nemaju dugogodišnju primjenu• Inoformacije o novom gradivu moraju biti deteljne i naučno dokazane.
  15. 15. GRAĐEVINSKI MATERIJALI4.Testiranje i kontrola kvalitete• Provođenje ispitivanja je dugotrajan postupak i nije stalno precizan• Podložan ljudskoj pogrešci• Potrebna dodatna ispitivanja5.Cijene i drugi uporedni podaci• Vrlo važne su informacije o cijenama obzirom na ukupnu cijenu investicije• Tu su cijene nabavke materijala,cijene transporta i cijene manuplacije.• Vrlo je bitna i cjena ugradbe
  16. 16. GRAĐEVINSKI MATERIJALIRAZINA INFORMACIJE• Djeli se na tri razine:• 1.Mikro nivo ili molekularni• 2.Mezo nivo ili nivo stukture• 3.Makro nivo ili inženjerski• Proučavanje ovih nivoa se zasniva na modelima:• 1.Model mikrostrukture• 2.Model znanosti o građi• 3.Inženjerski model
  17. 17. GRAĐEVINSKI MATERIJALIInženjerski model-materijal se posmatra kao kontinuum.-prosječna svojstva se pretpostavljaju za cijeli volumen na osnovu reprezantativnog uzorka dijela materije.• Ako su svojstva ista u svim smjerovima onda kažemo da je materija izotropna.• (željezo,beton,kamen i sl)• Ako se svojstvo materije može dati samo za neki smjer onda se radi o anizotropnom materijalu.(drvo)• Ova svojstva su bitna za način ugradbe materijala u konstrukciju.• Inženjerski nivo se sastoji od određivanja mehaničkih osobina materijala( naročito čvrstoće)• Kod kompozitnih materijala ( beton) promatra se međusobni uticaj sastavnih dijelova i postavljaju funkcionalne zavisnosti.
  18. 18. GRAĐEVINSKI MATERIJALIRAZINA INFORMACIJE• Djeli se na tri razine:• 1.Mikro nivo ili molekularni• 2.Mezo nivo ili nivo stukture• 3.Makro nivo ili inženjerski• Proučavanje ovih nivoa se zasniva na modelima:• 1.Model mikrostrukture• 2.Model znanosti o građi• 3.Inženjerski model
  19. 19. kompozit dva materijala:1.Krutosti materijala mogu biti različite , deformacije su jednake ,a naprezanja proporcionalna modulima elastičosti tada imamo: E1> E2E=(1-g)Em+gEag= udio krutih česticaE=modul alastičnosti kompozitaEm=modul elastičnosti popuneEa=modul elatičnosti agregata2.Kada su deformacije različite ,a naprezanja jednake tada imamo:1/E = (1-g/Em+g/Ea) Model tvrdog kompozita Model mekog kopozita
  20. 20. GRAĐEVINSKI MATERIJALIZa tačno predviđanje osobina kompozita model mora uključiti sve varijable pri čemu posebno treba imati u vidu:1.Geometrija:Mora se voditi računa o orjentaciji,obliku,teksturi i granulometriji čestica te njihovoj ukupnoj volumnoj koncentraciji2.Osobina i stanje:Hemijske i fizičke osobine svakog materijala u pojedinim fazama će uticati na osobine kompozita3.InterfaceTo je površina dodira dva materijala i vrlo je uticajna osobina na sve kompozitne materijale
  21. 21. GRAĐEVINSKI MATERIJALIĆvrstoća betona u funkciji količine vode u betonu
  22. 22. GRAĐEVINSKI MATERIJALImikro nivo• Nivo čestica atomske i molekularne veličine• Postupci mjerenja i posmatranja su komplicirani(rendgen,el.mikroskop,ultrazvučna frekvencija i sl)• Posmataraju se molekule i atomi spojeni sa ionskom ili metalnom ili kovalentnom vezom kao i intermolekularnim silama ( van der Waalsove i vodikove veze)• Kvalitetna saznanja ovog nivoa doprinose boljoj spoznaji osobina materijala kao i razvoj novih materijala.
  23. 23. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPROJEKTIRANJE GRAĐEVINE-(ITERATIVAN POSTUPAK)• Projektni zadatak investitora- naručitelja• Definiranje sadržaja i funkcije objekta• Analiziranje konstruktivnih rješenja od od kojih zavisi i izbor materijala• Analiziranje izbora materijala do
  24. 24. GRAĐEVINSKI MATERIJALI PREDAVANJE 2.
  25. 25. GRAĐEVINSKI MATERIJALI
  26. 26. GRAĐEVINSKI MATERIJALIOSNOVNI MATERIJALI ZA IZBOR1.METALI2.POLIMERI3.KERAMIKA4.KOMPOZIT
  27. 27. GRAĐEVINSKI MATERIJALI
  28. 28. GRAĐEVINSKI MATERIJALISTABILNOST NAVEDENIH MATERIJALA• METALI:kod uobičajene primjene temperatura od -20 do + 80 C su stalni,dobro definiranog modula elastičnosti i granica tečenja.Podložni koroziji• POLIMERI:Osjetljivi na temperaturne promjene ali ne podliježu koroziji.Modul elastičnosti 100 puta manji nego kod čelika,zato imaju veće deformacije. Deformacije zavise od trajanja opterećenja i temperature. Čvrstoća polimera mijenja se znatno sa promjenom temperature. Dobre osobine su što se lako spajaju ,lako oblikuju,mogu imati veliku čvrstoću.• GRAĐEVINSKA KERAMIKA :Uglavno se projektirala prema iskustvu uz minimalne računske dokaze.Imaju veliko rasipanje rezultata ispitivanja zbog čega im se daje velik koeficijent sigurnosti.Ima veliku tlačnu čvrstoću u odnosu na vlačnu( 10 do 20 puta) Keramika je krta ( nije duktilna) i osjetljiva na defekte ( pukotine i sl)
  29. 29. GRAĐEVINSKI MATERIJALIIzbor vrste materijala često zavisi od cijene• Prije 150 godina drvo i kamen su bili najčešće korišteni materijali jer ih je bilo u izobilju.• U 18 stoljeću industrijalizacija donosi željezo• U 19 stoljeću se pojavljuje kompozitni materijal beton.• Danas se armirani beton,čelik i drvo naizmjenično upotrebljavaju zavisno od cijene na tržištu.
  30. 30. GRAĐEVINSKI MATERIJALIRECIKLAŽA GRAĐEVINSKOG MATERIJALA• Danas se velika pažnja zbog uštede polaže recirklaži građevinskih materijala.• (porušeni beton,asfalt,stiropor,drvo,čelik,polimeri) svi se mogu recirklirati bilo za istu proizvodnju ili za kompozitne materijale.
  31. 31. GRAĐEVINSKI MATERIJALISTRUKTURA I VEZE U MATERIJI ( TVARIMA)1.Atomi i prirodni sustav elemenata• Atomi su najmanje čestice tvari koji mogu imati njegove fizičke i hemijske osobine• Postoje 92 prorodna elementa i 23 vještački stvorenih ( svega 112)• Masa atoma je skupljena u jezgri atoma koji je cca 10.000 puta manji od atoma• Promjer atoma je m −10 10• Masa atomske jezgre je sastavljen od mase protona (pozitvno nabijenih čestica)i mase neutrona ( negativno nabijenih čestica ) i slobodnih elektrona• ma = m p + mn Svaki element ima određeni broj protona,a neutroni su promjenjivi• Svojstvo hemijskih elemenata je periodična funkcija njihovih atomskih brojeva• Elementi su svrstani u tablicu periodičnih sustava prema redoslijedu atomskih brojeva
  32. 32. GRAĐEVINSKI MATERIJALI
  33. 33. GRAĐEVINSKI MATERIJALIA= atomska masaN= broj neutronaZ=BROJ PROTONA U JEZGRU ODREĐUJE ATOMSKI BROJ ATOMA
  34. 34. GRAĐEVINSKI MATERIJALIVEZE MEĐU ATOMIMA• Spajanjem atoma istog elementa nastaje molekula tog elementa• Spajanjem atoma raznih elemenata nastaju hemijski elementi stalno određenog i stalnog hemijskog sastava• Svojstvo atoma nekog elementa da se spaja sa određenim brojem atoma drugogo elemeta naziva se njegovom VALENCIJOM.• Element čiji se atomi spajaju s jednim atomom bilo kojeg drugog elementa su jednovalenetni; H2O.Vodik je jednovalentan ,a kisik dvovalentan. (jedan atom vodika i dva atoma ksika) Za građevinskog inženjera važna je veza među atomima jer ta veza odlučuje o strukturi i osobinama materijala• Atomi vezani u male jedinice ( molekule) pri normalnoj sobnoj temperaturi su plinovi i tekućine.• Atomi vezani u duge lance daju polimere i staklo• Pravilno vezani u trodimenzionalnom rasporedu daju čvrsta kristalna tijela.( metali ili keramika)
  35. 35. GRAĐEVINSKI MATERIJALIMoguće veze u materijalima1.Ionske2.Kovalentne3.Metalne• 1. IONSKE VEZE• Atom A ima 8 elektrona• Atom B ima jedan elektron i ako ga damo atomu A,atom A postaje negativan i oni se privlače, Tako nastaje ionska veza• Ove veze su vrlo jake i imaju visoko talište ( NaCl-801 C ,MgO: 2640C)• Ionske veze nastaju između različitih atoma pa se pomoću njih ne može tumačiti vezanje atoma istog elementa ,a time ni njegove karakteristike
  36. 36. GRAĐEVINSKI MATERIJALIkovalentne veze• Kovalentna veza nije ograničena na pojedine elemente.• Kovalentne veze imaju malu čvrstoću.• Polimeri su pretežno sa kovalentnom vezom Primjeri kovalnetnih veza:dvojne,lančane i kristalne
  37. 37. GRAĐEVINSKI MATERIJALI
  38. 38. GRAĐEVINSKI MATERIJALImetalne veze• Postojanje metalne veze se tumači po teoriji slobodnih elektrona u metalima.• Prema toj teoriji valentni elektroni su odvojeni od svojih atoma i slobodno se kreću.• Primjer položaja kretanja slobodnih elektrona u monovalentnom metalu• Elektroni su u stanju slučajnog gibanaj ,ali ukupna raspodjela je ujednačena• Ovom vezom se objašnjava kretanje električne energije kroz vodić ,a sudaranje slobodnih elektrona izaziva termalnu energiju.
  39. 39. GRAĐEVINSKI MATERIJALIVAN DER VAALSOVE VEZE• Ovo su sekundarne veze između atoma i vrlo su slabe.• Zbog postojanja ovih veza plinovi su u stanju kakvom ih poznajemo.• Ove veze nastaju od fluktuirajućih električnih polja jer je jedna strana atoma pozitivna, a druga negativna i to se stanje stalno mijenja kako se elektroni kreću oko jezgre atoma.Zbog ovog se atomi privlače.
  40. 40. GRAĐEVINSKI MATERIJALIagregatna stanjaMoguća agregatna stana materije:1.Plinovita2.Tekuća3.KrutaTumačenje agregatnog stanja se može tumačiti deformabilnošću materije pod dejstvom silaOdgovor materijala može biti:1.Elastičan-istezanje među atomskih veza2.Plastičan-interno smicanje između atoma ili molekula3.Slom-prekid atomskih ili molekularnih veza
  41. 41. GRAĐEVINSKI MATERIJALIČvrsto tijelo pod djelovanajem vlasite težine pokazuje elasičan odgovor jer ostaje nepromjenjeno za razliku od tekućine koja se odmah prekine pod vlastitom težinom,odnosno njen odgovor je plastičan.
  42. 42. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPLINOVI• U plinovima djeluju samo van der Vaalsove sile• Zbog toga plinovi nemaju nikakav oblik-stalno se kreću i mogu ispuniti svaki prostor.TEKUĆINE• Tekućine su bliže krutim tijelima nego plinovima• Mogu nastati od kristala ili od amorfne krute tvari.• Tekućine nastale od kristala na određenoj temperaturi naglo pređu u tekuće stanje jer su im kristalne veze slabije.
  43. 43. GRAĐEVINSKI MATERIJALIKRUTE TVARI• Struktura krutih tvari može biti kristalna ili amorfna.• Kristalne tvari maju prostornu strukturu ( metalne i ionske veze)• Amorfne: - molekulske-mekane i žilave -staklaste-krute i krte
  44. 44. GRAĐEVINSKI MATERIJALIŠema strukture u kovaletnim vezama
  45. 45. GRAĐEVINSKI MATERIJALIDurimeri: imaju krutu staklastu strukturu i tvrdi su.Gelovi:Nastaju ako se njihove sitne čestice vrlo malih dimenzije( koloidne)vežu sa tekućinom pritom zarobljavajući tekućinu unutar svojih međuprostora.• Zavisno od mogućnosti prihvatanja količine tekućine ima ih od tečnog do krutog stanja• ako su ime veze slabe lako se deformišu,a ako su čvrste tada su kruti(termoplasti)• Za inženjere je najvažniji gel koji nastaje iz cementa ( cementni gel) koji tvori vrlo jaku stukturu .• Kada se voda pomješa sa cementnim prahom čestice uzmaju vodu potrebnu za hidrataciju ,bubre i vežu se jedna s drugom stvarajući čvrst propusan kalcijev silikat.• Gelovi imaju vrlo veliku specifičnu površinu i mogu adsorbirati velike količine vode.Sušenjem opet gube vodu.• Kod neki gelova se mješanjem razbija njihova veza i postaju tečni.Nakon prestanka miješanja ponovno očvrsnu.• Primjer boja.Dok se mješaju tečne su ,a kad se nanesu na zid postaju krute i ne kližu po zidu.
  46. 46. GRAĐEVINSKI MATERIJALIkristalne strukture• Veza iona u meteriji i njihova ravnoteža je u funkciji njihovih sila privlačenja• Ako se jedan ion dodiruje sa više drugih iona nastaje kristalna struktura• Za ovakvu struktru se kaže da je gusto “pakirana”• Idealan stupanj pakiranja se postiže kod većine metala
  47. 47. GRAĐEVINSKI MATERIJALIkristalne strukture
  48. 48. GRAĐEVINSKI MATERIJALIkristalne strukture• Kristale definira jedinična ćelija određenog oblika• Većina čistih tvari je u krutom stanju kristalne strukture• Cijepanjem ovih tvari nastali dijelovi imaju ravne površine i oštre uglove koji su karakteristični za svaki matrijal ponaosob• Postoji sedam kristalnih struktura: 1.kubični ( kockast) 2.tetragonski ( kocka izdužena u jednom smjeru) 3.heksagonski (šesterokuti naslagani jedan povrh drugog) 4.rompski ili ortorompski ( ivice jedne ćelije međusobno okomite) 5.monoklinski ( ivice uzduž jedne ose nisu okomite u odnosu na druge dvije) 6.triklinski ( niti jedna od triju osi nije okomita na bilo koju drugu) 7.trigonski ili romboedarski ( jednaka je duljina ivica u sva tri smjera,ali ivice nusi međusobno okomite)• Atomi u kristalnoj struktui su gusto zbijeni tj.međusobne sile su vrlo jake
  49. 49. GRAĐEVINSKI MATERIJALIkristalna voda• Mnogi ionski kristali u svojoj strukturi sadrže molekule vode• Ta se voda naziva kristalna voda• To su Hidrati• Omjer broja molekula vode prema molekulama iona obično je 2:1 i 4:1• Zahvaljujći sposobnosti vezanja uzase vode,a nakon toga očvršćavanju imamo veliku vrijednost gipsa i cementa.• Cement zadržava kristalnu vodu i do temperature 300 C.(ovo daje dobru otpornost betona na visoke temperature)alotropija• Pojava da se neki elementi javljaju u više oblika• Naprimjer:ugljik se javlja koa grafit( mekan) kao ugljen ili pak kao dijamant
  50. 50. GRAĐEVINSKI MATERIJALI REDAVANJE BR.3.
  51. 51. GRAĐEVINSKI MATERIJALIveze među česticama i čvrstoća• Zakazivanje materijala je uzrokovanom narušavanjem intrmolekularnih vezaSILE MEĐU ČESTICAMA• Među četicama materijala vlada energija veza i ona je proporcionalna udaljenost tih čestica “r”• Za r=o energija je nula(sila F=0) i tijelo je u stanju ravnoteže.• 4 su osnovne međuatomske sile1.Gravitacione –zbog male mase atoma one su vrlo male2.Atomske(nuklearne) male sile3.Elektromagnetne sile4.Atomske (nuklearne) jake sile-glavne sile veze među materijomSvakoj ovoj sili se pridodaje i polje sila
  52. 52. GRAĐEVINSKI MATERIJALIsile među česticama• Svaki materijal ima svoju kohezivnu čvrstoću i time Fmax.( sila loma)• Ako je sila F>od Fmax dolazi do kidanja materijala jer su narušene kohezivne sile• Te kohezivne sile su reda veličine od 10 do 100 kN/mm2.
  53. 53. GRAĐEVINSKI MATERIJALIčvrstoća veza• Univerzalno se može reći da čvrstoća i tvrdoća materije zavisi od veličine kohezije među atomima i molekulama• naz e r,potencijalna Ako imamo dva iona s nabojima z1 e i razmaku 2 energrija će biti: z1 ⋅ z 2 ⋅ e 2 φE = r e= naboj elektrona z = brojevi naboja iona Energija je negativna ako se radi o privlačenju što znači da se energija smanjuje kada se ioni približavaju.Kada se dodirnu energija je nulaNa ovom principu funkcioniše svemir.
  54. 54. GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2π x• Teoretsko naprezanje u materiji je : σ = σ f sin λ σ f = naprezanje kod sloma• RAD SLOMA JE POVRŠINA DIJAGRAMA π /2 2π x λσf W = ∫ σ f sin λ dx = π• 0• γ povšinska energija materije• Znamo opći izraz iz otpornosti materijala σ = E ⋅ε ∆l x• Kao i da je diletacija ε= = l a 1/ 2  Eγ  σf ≅ • Konačno kad se uvrste izrazi i srede dobije se naprezanje sloma:  a 
  55. 55. GRAĐEVINSKI MATERIJALIDjelovanje pukotine u materijalima• Na vrhu pukotine u materiji dolazi do koncentracije napona i oni imaju tendenciju rasta do beskonačnosti.• Prema teoriji elastičnosti : III 1 K I = σ yy ⋅ π ⋅ a YI (α ) σ ij = ⋅ ∑ K n ⋅ f ijn ( θ ) 2⋅ π ⋅ r n= I
  56. 56. GRAĐEVINSKI MATERIJALIteorijska čvrstoća tijela• Na osnovu veličine međuatomskih i međumolekularnih sila može se dati teoretska čvrstoća krte materije.• Naprezanje krtog tijela σ je u funkciji razmaka atoma ,a.
  57. 57. GRAĐEVINSKI MATERIJALI Ukupna energija loma je : Wf Gf = Ac Vertik alna sila (Mpa) Širina otvora pukotin e (CMOD mm) gdje je :Gf ............ ukupna energija lomaWf ............ukupan rad utrošen za lom ( površinadijagrama P-CMOD)Ac ........... .površina presjeka loma
  58. 58. GRAĐEVINSKI MATERIJALIkapilarno dizanje vode• Mogućnost penjanja vode uz rub neke stijenke je posljedica močenja te stijenke• Obodna sila koja podiže vodu je: 2π rλlv cos θ• Ravnoteža je:• Za vodu gustoća je jednaka lv cos θ = πvisinu 2π rλ 1 što daje r hρ 2 cos θ h= r
  59. 59. GRAĐEVINSKI MATERIJALI ADHEZIJA• Adhezija je važna osobina jer omogućava potpuno močenje neke površine(bojenje),ljepljenje• Sila razdvajanja na površini dodira je W = γ lv (1 + cos θ )• Ako je ugao θ jednak 0 ( slučaj potpunog močenja) tada je sila razdvajanja: W = 2γ lv
  60. 60. GRAĐEVINSKI MATERIJALImočenje• Bitno je poznavanje ponašanja tekućne na čvrstoj materiji• Ponašanje kapi tekućine na čvrstoj površini zavisi od triju površinskih energija:1.tekućina-čvrsto tijelo γ ls2.tekućina-plin (zrak) γ lv3.čvrsto tijelo-plin γ svγ sv = γ ls + γ lv ⋅ cos φ Površinska energija na periferiji kapi Ugao =0 potpuno močenje Ugao manji od 90 djelimično močenje Ugao veći od 90 nema močenja
  61. 61. GRAĐEVINSKI MATERIJALIpovršinska energija• Svaka materija na svojoj površini ima povšinsku napetost ,a time i energiju• To kod čvrstih tijela nije očigledno kao kod tekućna• γ = površinska napetost• F =2γ l
  62. 62. GRAĐEVINSKI MATERIJALIpovršine materije• Za inženjere su kod materije ,a naročito kod kompozita navažniji djelovi ili površine dodira ( interface)• Vrlo bitno je poznavati osobine dodira: - tekućina-plin -čvrsto tijelo –plin -čvsto tijelo-čvrsto tijelo( ovo je kod kopozitnih materijala,beton)• Površina dodira je najslabiji dio materije i stoga je moramo poznavati• Kod kompozita većina loma se odvija preko dodirne površine ( naročito kod betona),a kod drugih materijala većina temperaturnih promjena jer su temperaturene karakteristike materijala na dodiru različite.• Za ponašanje materijala bitan je odnos površine i volumena.• Taj odnos ovisi o pojedinom obliku i veličini čestice. Primjer je glina koja se sastoji od listića prosječne dimenzije 0,1nm i debljine 0,01nm.Listići imaju velik odnos površina/volumen u odnosu na kuglice istog volumena : 1 gram gline ima površinu od 700 m2.• Porozne strukture ( cem.kamen i drvo) imaju ogromne unutarnje površine što je vrlo bitno za inženjere.
  63. 63. GRAĐEVINSKI MATERIJALIpovršinska napetostUzrok površinske napetosti je adhezija između dvije ravne površine razdvojene tankim filmom tekućine• Sila razdvajanja je : 2π rl 2 γ F= d• Površine moraju biti što ravnije i što bliže• Sila razdvajnaja dvije staklene navlažene površine je 864 kN
  64. 64. GRAĐEVINSKI MATERIJALIELEMENTI INTERESANTNI ZA GRAĐEVINARSTVO
  65. 65. GRAĐEVINSKI MATERIJALIELEMENTI INTERESANTNI ZA GRAĐEVINARSTVO
  66. 66. GRAĐEVINSKI MATERIJALI hemijski aspekt gradiva• Poznavanje hemijske građe materije za građevinskog inženjera je vrlo važno zato što materijali dolaze u dodir jedan sa drugim ili sa raznim medijima• Većina očvršćavanja građ.materijala odvija se hemijskim reakcijama• Fizičke promjene mijenjaju samo energetsko stanje materije,a hemijske reakcije mjenjaju i hemijski sastav i energetsko stanje materije• Nepovoljne hemijske reakcije izazivaju oštećenja jedne od materije( korozija, cvjetanje,odluživanja i sl)• Građevinski materijali koji su u kontaktu moraju međusobno biti kompatibilni, tj,među njima ne smje doći do ikakvih štetnih hemijskih reakcija.• Hemijski spoj nastaje kada se atomi različitih materijala vežu
  67. 67. GRAĐEVINSKI MATERIJAL adsorbcija• Adsorbcija je moć upijanja tekućine neke materije• Ovisi u velikoj mjeri od čistoće površine koja se moči• Hemijsko vezanje molekula na površini zove se kemisorpcija• Veza molekula bez hemijskih veza je posljedica van der Waalsovih sila i ta veza je vrlo slaba odnosno energija veze je vrlo mala
  68. 68. GRAĐEVINSKI MATERIJALIELEMENTI INTERESANTNI ZA GRAĐEVINARSTVO
  69. 69. GRAĐEVINSKI MATERIJALI kvantitativna analiza• Elementi se spajaju u hemijske spojeve u određenin stalnim omjerima masa.• Pored valencije elemenata potrebno je poznavati relativnu atomsku masu,• Primjer:Žarenjem krečnjaka dobije se živi kreč.Tu je hemijska reakcija slijedeća: CaCO3 → CaO + CO2• Izraženo u relativnoj atomskoj masi: 100,1 = 56,1 +44 Količina živog kreča za 500 kog kamena krečnjaka je: 56,1/100,1x500 = 280 kg• Koeficijent redukcije kamen krečnjak:živi kreč je 0,56
  70. 70. GRAĐEVINSKI MATERIJALIglavne grupe spojeva• 1.OKSIDI• 2.KISELINE• 3.LUŽINE• 4.SOLI
  71. 71. GRAĐEVINSKI MATERIJALIoksidi• Nastaju kao spoj nekog elementa i kisika i to pod nazivima: -monoksidi -dioksidi -trioksidi -tetroksidi -pentoksidi
  72. 72. GRAĐEVINSKI MATERIJALINAJVAŽNIJI OKSIDI U GRAĐEVINRASTVU
  73. 73. GRAĐEVINSKI MATERIJALIUOBIČAJENI TERMINI HEMIJSKIH REAKCIJA
  74. 74. GRAĐEVINSKI MATERIJALIlužine ili baze
  75. 75. GRAĐEVINSKI MATERIJALIsoli• Soli nastaju spajanjem kiselina i lužina zato imaju stalno jedan kiseli i jedan lužnati dio:• Četiri su osnovne grupe soli:1.Karbonati2.Sulfati3.Silikati4.Kloridi
  76. 76. GRAĐEVINSKI MATERIJALIkiseline
  77. 77. GRAĐEVINSKI MATERIJALIKarbonati
  78. 78. GRAĐEVINSKI MATERIJALISulfati
  79. 79. GRAĐEVINSKI MATERIJALIGrafički prikaz hemijskog aspekta građe
  80. 80. GRAĐEVINSKI MATERIJALIVažnije hemijske reakcije• Uglavnom sva oštećenja gradiva nastaju djelovanjem kiselina ili topljivih soli.• Hemijska ispitivanja građ.materijala su usmjerena na dokazivanje postojanja agresivnih kiselina i topljivih soli.• Ugljična kiselina sa vodom procjeđivanjem kroz karbonatne stijene,malter ili beton uz prisustvo vode i ugljičnog dioksida stvara vrlo topivi kalcijev hidrokarbonat.• Takve soli se ispiru i izlužuju djelovanjem vode i tako pojavljuju bijele mrlje na površini materijala, a zatim materijal se raspada.• Djelovanjem ugljične kiseline direktno na željezo oslobađa se vodik,a zatim nastaje hrđa i ugljični dioksid.• Djelovanje silikata iz cementa na staklena vlakna stvara se tečno stakla (mrežice za fasade)
  81. 81. GRAĐEVINSKI MATERIJALI PREDAVANJE 4.
  82. 82. GRAĐEVINSKI MATERIJALIKloridi
  83. 83. GRAĐEVINSKI MATERIJALISilikati
  84. 84. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPrimjeri korozije betona• Hemijski efekti su najdirektniji uzročnici korozije betona.U beton kao porozan kompozit ulaze agresivne tvari posredstvom vazduha ,plinova,agresivne vode, kemikalija ili agresivnog zemljišta.Količina tvari koje ulaze u beton zavise od poroznosti betona,rasporeda i veličine pora.• Slika prikaz djelovanja kiselinske korozije na beton Otopina Razmjena s očvrslim kiseline iz Cementom, sloj po sloj okoline i razorena mikrostruktura betona(sistema pora) Uklanjanje produkata reakcije Razmjenjeni sloj,ako otapanjem ili nije odstranjen,mnogo abrazijom je propusniji od zdravog betona
  85. 85. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPovšinski izgled betona uslijed djelovanja alkalno- silikatne reakcije
  86. 86. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPostupka stvaranja korozije u armaturi• Korozija armature počinje kod određene vrijednosti pH faktora kada metal gubitkom elektrona postane elektopozitivan ion.• U literaturi se mogu naći različite kritične vrijednosti Ph faktora.
  87. 87. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPosljedice korozije aramature u betonu Agresivna sredina Kontaminirani beton Raspucavanje betona armatura Korodirana armatura ( željezni hidroksid) t Šema korozije armature u betoni
  88. 88. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPrikaz postupka nastajanja korozije armature u betonu• Mjesta oštećenja,nakupljena prljavština ili vlaga što je omogućeno u betonu preko nastale pukotine , postaju anode ,a ostali dio armature katoda,pri čemu se javlja anodno-katodna reakcija. Nastanak korozije armature prikazan je zorno na slici
  89. 89. GRAĐEVINSKI MATERIJALIKorozija armature Izgled oštećenja betona uslijed korozije betona
  90. 90. GRAĐEVINSKI MATERIJALITabelarni prikaz štetnih djelovanja hemijskih procesa na beton Hemijske tvari Proces Posljedice 1.Mineralno ulje Nepoznato Promjena boje 2.Razrijedjena otopina Korozija armature Raspucavanje,slabljenje kalcijeva klorida ( CaCl ) armature,promjena boje 3.Jaka otopina kalcijeva klorida Bujanje i korozija armature Raspucavanje i slabljene armature 4.Razrijedjena sumporna Otapanje čvrstih tvari i Gubitak mase i deformacije kiselina (H2SO4) bujanje 5.Razrijedjena klorovodična Otapanje i korozija Gubitak mase i slabljenje kiselina (HCl ) armature armature 6.Voda koja sadrži ugljični dioksid Otapanje čvrstih tvari Gubitak mase i gubitak bazičnosti 7.Životinjske masti i druge masti Transformacija čvrstih tvari Gubitak bazičnosti 8.Otopina amonij- klorida (Na4Cl) Transformacija čvrstih tvari Promjena mehaničkih osobina i slabljenje armature 9.Ugljični dioksid (CO2-plin) Transformacija čvrstih tvari i korozija Promjena mehaničkih oso- bina i armature. slabljenje armature Bujanje Raspucavanje 10.Otopina kalcijsulfata (CaSO4) Bujanje i transformacija Raspucavanje i promjena 11.Otopina magnezij-sulfata čvrstih tvari mehaničkih osobina (MgSO4) Reakcija sa agregatom i transformacija Deformacije i promjena 12.Otopina natrij-hidroksida čvrstih tvari mehaničkih osobina (NaOH ) Korozija armature i Slabljenje armature i 13.Jaka otpina natrij-klorida reakcija sa agregatom deformacije (NaCl) Korozija armature Slabljenje armature 14. Isparavana klorovodična kiselina
  91. 91. GRAĐEVINSKI MATERIJALIKorozija armature Raspucavanje zaštitnog sloja betona zbog korozije armature
  92. 92. GRAĐEVINSKI MATERIJALIKorozija armature
  93. 93. GRAĐEVINSKI MATERIJALIProcjena korozije armature• Procjena korozije armature,odnosno, da li je proces korozije započeo i koliko je uznapredovao može se s određenom vjerojatnošću procjeniti metodom kartiranja potencijala.• Uređaj za kartiranje potencijala zasniva se na mjerenju razlike potencijala (Ep) između armature ugrađene u beton ( radna elektroda) I referentne electrode (bakar/bakar sulfatna elektroda-Cu/CuSO4) s kojom se kreće po površini betonskog elementa.Kriteriji za procjenu vjerojatnosti korozije na ispitanom području armiranobetonskog elementa su:• ako je Ep > ( - 200 ) mV …………………90% vjerojatnosti da korozije nema• ako je Ep između (-200) i (- 350) mV … 50% vjerojatnosti da je korozija prisutna ali nije uznapredovala do kritične faze• je Ep< (-350) mV…………………… 90% vjerojatnosti da je korozija uznapredovala
  94. 94. GRAĐEVINSKI MATERIJALI Otopine• Otopine su smjesa dvije ili više čvrstih tvari• Tvar koja najviše ima u otopini zove se otapalo,a ostale tvari su otopine.• Mogu nastati tri slučaja,zavisno od agretatnog stanja1.Otpine čvrstih tvari u tekućinama2.Otopine tekućina u tekućinama3.Otopine plinova u tekućinamaKoličina tvari koja će se otopiti zavisi o prirodi te tvari i otapala.PRIBLIŽNO PRAVILO:Neka tvar se otapa u otapalu koje je slično toj tvariOrganske tvari se otapaju u benzinu,a soli se ne otapaju.Soli se otapaju u vodiOvo pravilo ne vrijedi uvijekNAJJAČE OTAPALO JE VODA
  95. 95. GRAĐEVINSKI MATERIJALIFizikalni parametri materijalaGustoća materijala je prema izrazu: m m ρ= = (kg / m 3 ) V V g − V p − Vs• Volumna gustoća materijala je gustoća sa porama ali bez šupljina m m ρz = = (kg / m 3 ) V p − Vs V + V p• Ako računamo gustoću sa porama i šupljinama tada imamo nasipnu gustoću m ρs = (kg / m 3 ) V + Vp +V s
  96. 96. GRAĐEVINSKI MATERIJALIFizikalni parametri materijalaŠta utiče na gustoću materijala?• Temperatura• Pritisak• Vlažnost• Za rastresite materijele gustoća se određuje Le-Chatlijevom tikvicom u koju se naspe materijal,a zatim tekućina( obično petrolej) i volumen bez pora je razlika ukupnog volumena i volumena tekućine V V = tot Vtek
  97. 97. GRAĐEVINSKI MATERIJALIFizikalni parametri materijala• Masa• Sila• Težina• Volumna gustoća• MASA I TEŽINA MATERIJALAMasa “m” nekog tijela zavisi od vrste i volumena materijala.Masa se nalazi u gravitacionom polju “a” zbog čega djeluje na podlogu tako da se radi o sili F = m· aKako je a = g = 9,81 m/s2 što nam daje TEŽINU MATERIJALAG=m·g• GUSTOĆA MATERIJALAGustoća materijala (r) je masa materijala u odnosu na volumen V bez šupljina i pora
  98. 98. GRAĐEVINSKI MATERIJALI DIFUZIJA I OSMOZA• Difuzija je proces kojim se tvar( materij) transportuje iz jednog djela sistema u drugi kao posljedica slučajnog gibanja molekula• Brzina difuzije raste sa povećanjem temperature i većom razlikom gustoća• Postupkom difuzije dvije tvari različitih gustoća žele izjednačiti svoje gustoće• ELEKTROHEMIJSKO PONAŠANJE MATERIJALA• Često su građevinski materijali izloženi kišnici koja uvijek sadrži ugljičnu kiselinu,a često i sumpornu i time postaje dobar elektrolit.• Ovako kišnica na metalnim dijelovima krovova ili u instalacijama izaziva elektohemijsku koroziju na mjestima gdje su u kontaktu dva električki različita metala.• Tako će cijevi cinčane ili željezne ispod bakarnog lima vrlo brzo propasti jer kišnica sa sobom nosi bakarni oksid ili soli koji skida sa bakra po krovu• Isto tako gromobranski bakarni vodić će brzo uzrokovati koroziju čeličnih elemenata na spojevima.
  99. 99. GRAĐEVINSKI MATERIJALILe Chatelijerova tikvica
  100. 100. GRAĐEVINSKI MATERIJALIFizikalni parametri materijala• Kod građevinskih materijala koji imaju vještački stvorene šupljine ( šuplja opeka,šuplji blokovi i sl) imamo:• Volumnu masu bloka• Volumnu masu matrijala• MJERENJE VOLUMNE MASE MATERIJALA VRŠI SE VAGANJEM POD VODOM• Ako materijal upija vodu mora se premazati nekim hidrofobnim sredstvom
  101. 101. GRAĐEVINSKI MATERIJALIMjerenje nasipne gustoće• Može biti u zbijenom i nasutom stanju
  102. 102. GRAĐEVINSKI MATERIJALITablica gustoća nekih materijala
  103. 103. GRAĐEVINSKI MATERIJALIStruktura i poroznost gradiva• Unutarnja fizikalna građa je određena strukturom materije i može biti:1.Kristalna2.Amorfna3.Slojevita4.Gusta5.Porozna• Poroznost gradiva utječe uglavnom na sva njegova svojstva• Pore utječu naročito na:1.Čvrstoću2.Promjene volumena3.Ponašanje na vlagu4.Otrpornost na klimatska djelovanja5.Toplinsku vodljivost6.Habanje7.Upijanje vode
  104. 104. GRAĐEVINSKI MATERIJALIIsptivanje gustoće i poroznosti• Ispituje se vaganje uzorka u prirodno vlažnom stanju ,a zatim sušenjem i vaganjem.• Relativna gustoća matrijala “d” je udio materijala bez pora: ρ d = z (≤ ) 1 ρ• Ukupna poroznost je: ρ − ρz p= ⋅ 100(Vol %) ρ
  105. 105. GRAĐEVINSKI MATERIJALI PREDAVANJE 5
  106. 106. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPore mogu biti-otvorene-zatvorene
  107. 107. GRAĐEVINSKI MATERIJALIporometar• Aparat za mjerenje sadržaja pora u malteru ili betonu• Princip rada se zasniva na Boyle-Mariottevom zakonu prema kojem je :• Umnožak pritiska p i volumena V idelanog plina pri stalnoj temperaturi nepromjenjen p·V= constantnoPostupka mjerenja: U posudu poznatog volumena se stavi uzorak i poklopi,a preostali dio posude se puni vodom.U poklopcu uređaja je tlačna komora poznate zapremine V1 u kojoj se pomoću pumpe može postići željeni pritisak p1 koji je veći nego u posudi sa uzorkom.Kada se ventil u komori otvori pritisak se izjednačuje u komori i posudi tako što zrak pod pritiskom iz komore ulazi u pore uzorka.Na manometru se očitava srednja vrijednost pritiska p2 V2 = V1 + Vz Vz pz = ⋅100 Vp p1V1 = pvV2 = p 2 (V1 + V z ) p1V1 − p 2V2 V1 ( p1 − p 2 ) Vz = = p2 p2
  108. 108. GRAĐEVINSKI MATERIJAPOROMETAR
  109. 109. GRAĐEVINSKI MATERIJALIvlaga u materijalima• Opća je konstatacija da vlaga može biti najveći neprijatelj građevine.• Prodire kroz sve elemente objekta:fuge,loše izvedene odvodnje krovova,loše limarije i loše odabrani materijal Prodor vlage je omogućeno:1.Kapilarnim dizanjem2.Difuzijom3.Tečenjem4.KondenzacijomSPRIJEČAVANJE PRODORA VLAGE1.Dobrim izborom materijala2.Kvalitetnim izvođenjem radova
  110. 110. GRAĐEVINSKI MATERIJALIdifuzija vodene pare• Kod tepmeratura zraka manjih od rosišta nastupa kondenzacija• Vlaga se kreće mroz materijal difuzijom zbor razlike pritiska između dvije prostorije-• KOEFICIJENT DIFUZIJE VODENE PARE Dv :• To je svojstvo materijala ,da masa ( količina) vodene pare ,koja od djelovanja pada pritiska vodene pare od 1 MPa u jednom satu kroz 1 m2 materijala prodre u materijal 1 m.• Koeficijent difuznog otpora vodenoj pari označava otpor materijala prolazu molekuli vodene pare i pokazuje koliko je veći otpor prolazu ( difuziji) nekog materijala u odnosu na prolaz kroz sloj zraka iste debljine.
  111. 111. GRAĐEVINSKI MATERIJALItabela veličine difuzije pojedinih materijala
  112. 112. GRAĐEVINSKI MATERIJALIisparavanje i kondenzacija• Isparavanje je pretvaranje vode u vodenu paru kod normalnih temperatura• Isparavanje vrši isušivanje površine i zavisi od temperature , veličine površine,brzine vjetra,vlažnosti zraka i sl.• Isparavanje je vrlo bitno poznavati kod betona• Sušenje poroznog čvrstog tijela odvija se u tri faze:1.Prva faza:Konstatna brzina sušenja pri čemu površina ostaje stalno vlažna2.Druga faza:Povećana brzina sušenja i naglo se smanjuje količina vlage u materiji3.Treća faza:Površina je prividno suha jer se sva unutarnja vlaga odmah isparavaSve tri faze su u funkciji brzine vjetra te vrste ,količine i veličine pora.• Isparavanje i kondenzacija imaju vrlo važnu ulogu u razmatranju građevinskih matrijala.• Isparavanje utječu na termička svojstva materijala,na površinsku energiju• Uzrokuje skupljanje u bubrenje materijala ( beton,drvo )
  113. 113. GRAĐEVINSKI MATERIJALIfaze šušenja betona
  114. 114. GRAĐEVINSKI MATERIJALISposobnost apsorbcije vode ispituje se potapanjem uzorka u vodu i vaganjem nakon ležanja u vodi normirano vrijeme. Način ispitivanja upijanja vode;apsorbcija,vodoupojnost,tečenje od pritiskom
  115. 115. GRAĐEVINSKI MATERIJALIapsorbcija(upijanje)• Pojava da materija u sebe upije određenu količinu vode• Apsorbirana voda je razlika između mase zasićenog uzorka i mase potpuno suhog uzorka
  116. 116. GRAĐEVINSKI MATERIJALIZavisnost isparavanja( evaporacije) vode sa slobodne površine od temperature,relativne vlažnosti zraka i brzine vjetra
  117. 117. GRAĐEVINSKI MATERIJALIvodoupojnost i kapilarna elevacija• Vodoupojnost je posljedica kapilarne elevacije( PENJANJA VODE KROZ MATERIJAL)• Zbog djelovanja kapilara voda se iz zemljišta diže kroz zidove građevine visoko i pod dejstvom mraza razara strukturu materije• Također nosi razne soli koje štetno djeluju na materiju.
  118. 118. GRAĐEVINSKI MATERIJALIVODOUPOJNOST NEKIH GRAĐEVINSKIH MATERIJALA
  119. 119. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPrikaz koeficijenti vodoupojnosti ( w) za navedene primjere:
  120. 120. GRAĐEVINSKI MATERIJALIvodoupojnos• Kapilarno penjanje je vremenom sve sporije i zaustavlja se na nekoj visini kada se izjednače gradijenti pritiska vode i zasićenosti pora.Na to utiče svakako i otpor kretanje vode kroz kapilare.• Kriva brzine vodoupojnosti
  121. 121. GRAĐEVINSKI MATERIJALIsposobnost otpuštanja vode• Sušenje materijala zavisi od brzine njegove sposobnosti otpuštanja vode• Voda se prema vani transportuje tečenjem kroz kapilare ili difuzijom• Ovo sve zavisi od količine vode,veličine pora,vanjske temperature,brzine vjetra,relativne vlažnosti zraka i sl.• Bolji su materijali koji jednoliko otpuštaju vodu
  122. 122. GRAĐEVINSKI MATERIJALITok upijanja i otpuštanja vodeMalter djeluje povoljno kod upijanja vode ,a nepovoljno kod otpuštanja u odnosuna neomalterisan zid
  123. 123. GRAĐEVINSKI MATERIJALIsposobnost otpuštanja vode• Vrlo je opasan materijal čije je otpuštanje vode manje nego upijanje jer se time stalno povećava količina vode u materijalu i tako može izbiti na drugu stranu• Takvi materijali ( zidovi ) se moraju zaštititi vodoneupijajućim malterima• Neomalterisan zid može provlažiti pod jakom kišom za 20 minuta,a ako je dobro omalterisan kvalitetnim vanjskim malterom može provlažavanje povećati i do 80 sati.
  124. 124. GRAĐEVINSKI MATERIJALIravnotežna vlaga• Svaki materijal posjeduje vlastito prirodno zasićene vlagom zavisno od svoje strukture,temperature i relativne vlage sredine u kojo se nalazi.• To se zove unutarnja vlaga ili porna voda.• Voda je vezana za stjenke kapilara van der Waalsovim silama i kapilarnim silama• Izravnanje između unutarnje i vanjske vlage zove se SORPCIJA• Upijanje je APSORPCIJA• Ispuštanje je DESORPCIJA
  125. 125. GRAĐEVINSKI MATERIJALIPraktični sadržaji ravnotežne vlage za neke materijale kod 20 C.
  126. 126. GRAĐEVINSKI MATERIJALI PREDAVANJE 6
  127. 127. GRAĐEVINSKI MATERIJALIvodopropusnost• Vrlo važna osobina građevinskog materijala• Ispituje se tako što se materijal izloži sa jedne strane određenom pritisku vode i mjeri vijeme prodora vode kroz materijal.• Vodopropusnot treba da je manja od normirane vodonepropusnosti
  128. 128. GRAĐEVINSKI MATERIJALIUkupan proces deformacija opterećenje 5 4 3 6 7 2 8 1 Vrijeme( t) 1-2 deformacije bez djelovanja sile ( temperatura,bubrenje,skupljanje) 2-3 trenutna deformacij uslijed djelovanja trenutno nanešenog opterećenja 3-4 vremenska deformacija( tečenje) uslijed djelovanja stalnog opterećenja 5-6 trenutna povratna deformacija uslijed rasterećenja (elastična deformacija 6-7 vremenska povratna deformacija uslijed rasterećenja (elastična deformacija -relaksacija) 7-8 zaostala deformacija ili nepovratna deformacija ( plastična deformacija)
  129. 129. GRAĐEVINSKI MATERIJALI σ cElastične i plastične deformacije Vremenske deformacije ( tečenje)
  130. 130. • GRAĐEVINSKI MATERIJALI• deformacije i trajnost gradiva• Ove dvije osobine su kod većine materijala usko povezane i u finkcinalnoj su zavisnosti.• DEFORMACIJE• To su promjene oblika materijal zbog promjene položaja čestica materije• Deformacije materijala zavise od njegove unutarnje građe• Mogu biti izazvane djelovanjem neke sile (izduženje,,skraćenje ,savijanje,torzija) ili bez djelovanja sile ( temperaturne ,skupljanje,bubrenje)• Obzirom na trajanje mogu biti trenutne i trajne ( puzanje)• Zavisno od elastičnosti materije mogu biti elastične(povratne) i plastične(nepovratne)
  131. 131. GRAĐEVINSKI MATERIJALIDeformacije bubrenja i skupljanja bubrenje t nepovratno skupljanje povrtano skupljanje skupljanje sušenjem
  132. 132. GRAĐEVINSKI MATERIJALItrajnost gradiva• Trajnost gradiva ,a time i životni vijek građevine je u funkciji izloženosti : 1.Hemijskim agresivnim medijima 2.Bioološkim agresivnim medijima 3.Mehaničkim oštećenjma Trajnost materijala se definira kao njegova otpornost na sve ove uticaje ili njegova sposobnost da se suprostavi promjenama osobina.Procesi promjena osobina uslijed navedenih uticaja su uglavnom spori i trajnost zavisi od brzine promjena osobina
  133. 133. GRAĐEVINSKI MATERIJALIUticajni faktori na deformacije
  134. 134. GRAĐEVINSKI MATERIJALImehanizmi degradacije• To su procesi ili reakacije koji mjenjaju svojstva materijala ili građevnog elementa ili cijelog sistema tako da element gubi svoju ulogu i funkciju• UMOR GRADIVA• KOROZIJA• FIZIČKI PROCESI DEGRADACIJE• STRUKTURNE PROMJENE KOJE MOGU BITI:• Površinska degradacija• Unutarnja degradacija• ODRAŽAVAJU SE U PROMJENI:1.Boje2.Oštećenja površina3.Mrvljenja4.Povećanje propusnosti5.Izluživanja materijala6.Raspucavanja7.Bubrenja8.Skupljanja9.RazmekšavanjaZa građevinskog inženjera je vrlo važno poznavati mehanizme degradacije kao sa aspekta projektovanja tako i sa apekta izgradnje i održavanja.
  135. 135. GRAĐEVINSKI MATERIJALIizvori podataka o parametrima trajnosti1.ISKUSTVO (DUGOTRAJNO OPAŽANJE)2.TESTIRANJE3.LABORATORIJSKA ISPITIVANJA
  136. 136. GRAĐEVINSKI MATERIJALItestovi parametara postojanosti• U cilju dokazivanja postojanosti materijala danas je razvijeno niz normiranih laboratorijskih testova.• Postojanost prema djelovanju klimatskih uticaja1.Postojanost na djelovanje mrazaOštećenja od maraza nastaju zbog širenja leda u porama materijalaVolumen vode pri prelasku u led se povećava cca 9%.,a materijal se hladi i time skuplja zbog čega u materijalu nastaju vlačni naponi.
  137. 137. GRAĐEVINSKI MATERIJALItestovi parametara postojanosti• Testiranje materijala na mraz se provodi naizmjeničnim smrzavanjem i odmrzavanjem materijala u nekoliko stotina ili hiljada ciklusa.• Presudan uticaj na otpornost materijala na djelovanje mraza ima: 1.Kapilarna poroznost 2.Količina zatvorenih pora 3.Vodoupojnost materijala 4.Sadržaj topljivih soli 5.Keoficijent termičke dilatacije 6.E modul materijala 7.Relaksacija materijala 8.Vlačna čvrstoćaPropisi o kvalitetu materijala propisuju broj ciklusa za pojedine vrste materijala
  138. 138. GRAĐEVINSKI MATERIJALIŠema relacija trajnosti
  139. 139. GRAĐEVINSKI MATERIJALItestovi parametara postojanostiFAZE ISPITIVANJA OTPORNOSTI NA MRAZ
  140. 140. GRAĐEVINSKI MATERIJALItestovi parametara postojanostiOTPORNOST NA KRISTALIZACIJSKE PRITISKE• Ponavljanjem vlaženja i sušenja sa otopinom soli može doći do skupljanja i bubrenja materijala i kod nekvalitenih materijala dolazi do prekoračenja vlačne čvrstoće ,a time i pucanja.• To je pojava kod objekata uronjenih djelimično u vodu,zidova prizemlja• Soli za opit su natrijev- sulfat-dehidratTERMIČKA KOMPATIBILNOST• Ispituje se naročito kod kompozitnih materijala• To je slučaj kod betona i polimernih zaštita• Testiranje se vrši naizmjeničnim hlađenjem i grijanjem
  141. 141. GRAĐEVINSKI MATERIJALItestovi parametara postojanostiBroj ciklusa za neke materijale• Materijal Broj ciklusa• Keramički materijali 25• Beton:za beton se propisuju klase otpornosti i to: Klasa M 50 50 Klasa M 100 100 Klasa M 150 150 Klasa M 200 200
  142. 142. GRAĐEVINSKI MATERIJALItestovi parametara postojanostiMEHANIČKO TROŠENJE MATERIJALA• Uzroci trošenja materijala su:1.ABRAZIJA-površinsko trošenje materijala,vjetrom,vodom,udaranjem i slPrimjer abrazije kotrljanjem u vodiPostupka testiranja erozijske abrazije
  143. 143. GRAĐEVINSKI MATERIJALIzaštita od požara• Otpornost građevine na požar u prvom redu zavisi od materijala i njegovog položaja u objektu.• Značajne su slijedeće osobine: 1.Toplinska vodljivost 2.Koeficijent toplinske ekspanzije 3.Toplinski kapacitet 4.Gustoća 5.Čvrstoća 6.Modula elastičnosti 7.Koeficjent relaksacije 8.Temperatura razmekšavanja 9.Temperatura topljenja 10.Temperatura zapaljivosti 11.Krtost i sklonost raspucavanju
  144. 144. GRAĐEVINSKI MATERIJALIzaštita od požara• Djelovanje visokih temperatura smanjuje čvrstoću materijala i povećava deformacije• Nemetali i anorganske materije se mrve i raspucavaju• Metali se omekšavaju i tope• Organski materijali se ugljenišu i stvaraju otrovne plinove• Prema zapaljivosti materije se djele u tri skupine: 1.Kategorija 0 zapaljivi 2.Kategorija 1 samogasivi 3.Kategorija 2 nezapaljiviZapaljivost se ispituje u laboratorijama na štapu min.dim.80x10x3 mm.Štap se drži 60 sec.u plamenu Bunesovog plamenika,a nakon toga se mjeri vrijeme gorenja• Prema gorivosti dijele se na GORIVE i NEGORIVE.Uzorak 50x40x40 mm stavi se u lab.peć na temeraturu 70 +- 10 C i stoji 20min.Materijal je negoriv ako ne uzrokuje povišenje temperature u peći.• Brzina širenja plamena isputuje se u laboratorijama na uzorku 900x900 mm koji se izloži plamenu iz plamenika u trajanju od 10 min,i posmatra širenje plamena.
  145. 145. GRAĐEVINSKI MATERIJALIkorozija• To je degradacija materijala uslijed hemijskih reakcija s tvarima iz okoline ili unutar samog gradiva.• Danas je na objektima najveća šteta od korozije• Testiranje se provodi na malim uzorcima postavljanjem u otopinama hemijskih agensa nekoliko puta veći nego se očekuju u sredini u kojoj će materijal biti.• Uzorci se naizmjenično suše i vlaže u nekoliko normiranih ciklusa.• Cikus traje cca 6 mjeseci.Uzorci cem.maltera potopljeni u 10% otopini natrijevo sulfata .
  146. 146. GRAĐEVINSKI MATERJALIzaštita od požaraTabela klasifikacija materijala obzirm na brzinu širenja plamena
  147. 147. GRAĐEVINSKI MATERIJALI zaštita od požaraNAROČITO SE ISPITUJE OTPORNOST ZIDOVA U USLOVIMA POŽARA• Evropske norme ( EC) su propisale stroge uslove za projektovanje i izvođenje objekata koji mogu biti izloženi požaru
  148. 148. GRAĐEVINSKI MATERIJALIstarenje materijala i životni vijek gradivaStarenje materijela je postupno gubljenje njegovih mehaničko-fizičkih osobina pod uticajem:1.Klimatskih promjena2.Hemijskih3.Mehanički4.Fizikalnih5.Raznih zračenja i slPROGNOZIRANJE ŽIVOTNOG VIJEKA GRADIVA• Za neke materijale se danas zna njihov vijek trajanja• Za većinu novih materijala vijek trajanja je nepoznat jer je vrijeme posmatranja relativno kratko• Treba prikupiti niz ulaznih podataka ,a zatim zakonima vjerojatnoće utvrditi vijek trajanja• Vrijeme ispitivanja novih materijala traje dosta dugo.

×