GRAĐEVINSKI MATERIJALI - SKRIPTA

VELEUČILIŠTE U VARAŽDINU

GRAĐEVINSKI MATERIJALI SKRIPTA

2010/2011

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

STRUKTURA I VEZE TVARI ATOM ATOM je najmanja čestica tvari koji ima fizička i kemijska svojstva tvari. Atom je promjera 10-10 m i ima svoju strukturu. Masa atoma je skupljena u JEZGRI atoma. Jezgra atoma je promjera 10-14 m, 10000 puta je manja od atoma. Jezgra atoma se sastoji od: – PROTONA - elektro pozitivno nabijenih čestica – NEUTRONA - elektro neutralnih čestica. Masa jezgre = masa protona + masa neutrona Broj protona u jezgri = ATOMSKI BROJ ELEMENATA Oko jezgre atoma kruže ELEKTRONI, nosioci elektro negativnog naboja, mase 1840x manje od mase jednog protona.

PERIODNI SUSTAV ELEMENATA U periodnom sustavu elementi su poredani prema redosljedu atomskih brojeva, koji se podudara s redosljedom njihovih atomskih masa. Elementi su svrstani u sedam horizontalnih redova tzv. PERIODA. Broj periode odgovara broju ljuski u modelu atoma elementa. Svaka perioda započinje alkalijskim elementom, a završava elementima plemenitog plina. PERIODE su razdijeljene VERTIKALNIM STUPCIMA u OSAM GRUPA KEMIJSKIH ELEMENATA (I - VIII) Elementi iste grupe grade čiste tvari sličnih kemijskih svojstava. Grupe su podijeljene u A i B (srodni elementi) .

2 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

PERIODNI SUSTAV lijevo METALI velika vodljivost:

- električna - termička metalni sjaj kovkost duktilnost

sredina METALOIDI bor silicij arsen

desno NEMETALI Nemetalna svojstva izražena u gornjem desnom Kutu

Iz položaja elementa u periodnom sustavu može se znati: – broj i – raspored elektrona oko atomske jezgre. Svojstva atoma određena su rasporedom elektrona oko atomske jezgre i to uglavnom KONFIGURACIJOM VANJSKE LJUSKE. Svaka ljuska može imati ograničeni broj elektrona: – prva ljuska maks. 2 elektrona – druga i treda maks. 8 elektrona – > ljuske > elektrona. Atomi se međusobno vežu u molekulu. Način kako se vežu i rezultirajuda svojstva uvjetovani su strukturom atoma. VALENCIJA Svojstvo atoma nekog elementa da se spaja s određenim brojem atoma nekog drugog elementa naziva se njegovom VALENCIJOM. Elementi čiji se atomi obično spajaju s jednim atomom drugog elementa jesu jednovalentni (vodik HCl). Isti element može biti multivalentan, ovisi s kojim se elementom spaja. Spajanje atoma zbiva se pomodu elektrona u vanjskim ljuskama.

Veze atoma Atomi vezani u molekule - nastaju plinovi ili tekudine Atomi vezani u duge lance - nastaju polimeri ili stakla Atomi vezani pravilno, trodimenzionalno - nastaju kristalna čvrsta tijela:

3 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – Metali – Keramika Različiti načini kojima atomi mogu biti vezani su: – PRIMARNE VEZE – ionska, kovalentna i metalna (relativno jake veze) – SEKUNDARNE VEZE – Van der Waalsove (relativno slabe veze) Ionska veza - nastaje između različitih atoma privlačenjem iona elektrostatičkim silama. Čvrstoda veze je to veda što je više elektrona predano. Kovalentna veza nastaje vezanjem atoma istog elementa. Tako se spajaju uglavnom metali i industrijski polimeri. Metalna veza Valentni elektroni u kristalu metala odvojeni su od svojih atoma i mogu se slobodno kretati između pozitivnih metalnih iona. Pozitivni elektroni složeni su u kristalnoj rešetki, a elektrostatičko privlačenje između POZITIVNIH IONA I NEGATIVNIH SLOBODNIH ELEKTRONA rezultira KOHEZIVNOM ČVRSTODOM METALA. Van der Waalsove veze - dodatne veze o kojimaovisi agregatno stanje. Agregatna stanja Podjelu na agregatna stanja treba povezivati sa strukturom materijala i vezama među česticama. Podjela se zasniva na odgovoru materijala na djelovanje sila. Plinovi Atomi i molekule u stalnom su slučajnom i neovisnom brzom gibanju. Volumen prostora mnogo je vedi od volumena svih molekula plina. Tekudine Postoje dvije vrste struktura tekudina: a) nastale od kristalnog čvrstog tijela - male nakupine atoma - slabe veze, stalno gibanje, tope se pri određenoj temperaturi b) nastale od amorfnog čvrstog tijela - velike molekule - dugi lanci (kao špagete se izmiču) polimeri, staklo. Čvrste tvari Kristalne - prostorne veze Amorfne - molekulske tvari - mekane i žilave - staklaste tvari - tvrde, krute. Složene strukture sadrže: tekudu i čvrstu fazu, npr. GEL - velika specif. površina.

4 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

Pojave kod složenih struktura Tiksotropija - mješanjem zadržava svojstva tekudina, prestankom miješanja gel očvršdava. Primjena kod boja i lakova. Dilatancija - mješanjem viskozni materijal. prestankom mješanja očvršdava. Primjena kod morta i betona. VAZNIJI ELEMENTI: Metali: Na K Ag Ca Mg Mn

I I I II II II

Pb Cu Zn Fe Ni Al

II II II II (III) II III

Nemetali: H Cl Br J F S O

I I I I I II (IV, VI) II

Kemijski aspekti gradiva Građevni materijali koji su u kontaktu moraju biti KOMPATIBILNI. Glavne grupe spojeva: – oksidi – kiseline – lužine – soli.

OKSIDI Spojevi nekog elementa s kisikom. Dijele se na: - metalne (ZnO,MgO, Al2O3, Fe2O3) - nemetalne (CO2, SO2, SO3) Oksidacija - polagano vezivanje s kisikom bez plamena Gorenje - brzo vezivanje s kisikom uz plamen

5 Izradio:

ŠEBREK A.

N III, IV V B III P III C IV Si IV

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Eksplozija - trenutno vezivanje s kisikom Redukcija - oduzimanje kisika iz kemijskog spoja. KISELINE Nastaju spajanjem vode s oksidom nemetala. Svaka formula kiseline: - počinje sa H - zatim oznaka elementa po kojem kiselina nosi naziv - na kraju je kisik O (kod vedine ), H2SO4, HNO3 Lužine - nastaju spajanjem vode i metalnih oksida. Spojevi sadrže OH grupu (Ca(OH) 2, NaOH Soli - nastaju spajanjem kiselina i lužina ili zamjenom vodika u kiselinama metalom. SOLI KARBONATNE: soli su soli ugljicne kiseline: • Na2CO3 • K2CO3 • CaCO3 • MgCO3 SULFATI: soli sumporne kiseline • CaSO4 • MgSo4, • CuSO4, FeSO4, ZnSO4 za impregnaciju drveta SILIKATI:soli silicijske kiseline • Na2SiO3, K2SiO3, CaSiO3 KLORIDI- soli solne kiseline HCL (NaCl, CaCl) Kemijska oštedenja gradiva Kemijska oštedenja gradiva nastaju djelovanjem kiselina ili topivih soli. Štetno djelovanje kiselina - slabljenje strukture gradiva. Štetno djelovanje topivih soli - razaranje veziva, izluživanje (eflorescencija). Djelovanje ugljicne kiseline na Fe nastaje nagrizanje metala-rdja Stetno djelovanje soli moze biti dvojako: Stvaranjem kristalizacijskog pritiska prilikom talozenja u porama materijala Kemijskom reakcijom atoma metala i iona soli otopljenih u vodi koji reagiraju kiselo Otopine Otopine su homogene smjese dviju ili više čistih tvari. Razlikuje se: – otapalo - komponenta koja prevladava, – otopljena tvar - komponenta koje ima manje. Difuzija

6 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Difuzija je proces kojim tvar prelazi iz jednog dijela sustava u drugi kao posljedica slučajnoga gibanja molekula. Difuzija nastaje: – ako su dvije otopine u kontaktu, a različitih su koncentracija (nastoje se izjednačiti) – ista otopina ako je razlika u temperaturi. Brzina difuzije raste s: – porastom temperature – s vedom koncentracijom u sustavu. Matematički izrazi za difuziju: Fickov I zakon 1855. godine - difuzija uz konstantnu razliku koncentracija dvaju medija koji su u kontaktu. Brzina difuzije proporcionalna je gradijentu koncentracije

F   D Cx F = tok, brzina prijelaza po jedinici presjeka C = koncentracija tvari koja difundira x = prostorna koordinata D = koeficijent difuzije Fickov II. zakon - difuzija uz vremenski promjenjivu koncentraciju tvari koja difundira. Za slučaj jednodimenzionalne difuzije

C  2C  D t x 2 ORGANSKI SPOJEVI - SPOJEVI UGLJIKA Ugljik ima sposobnost da različito veže svoje atome jednoga na drugi i tako može graditi složene spojeve. Međusobno vezivanje može biti: – u lance – u prstenove – kombinirano. LANČANI SPOJEVI ili ALIFATI Mogu biti: – metanov red – etilenov red – acetilenov red. Oksidacijom metanova reda nastaju: – I korak - alkoholi

7 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – –

II korak - aldehidi III korak - organske kiseline

PRSTENASTI SPOJEVI ili AROMATI Polazni oblik je benzenov prsten. Zamjenom npr. H s OH nastaje fenol, pa karbolna kiselina, pa fenolne smole. Elektroliti su otopine koje provode struju. Pri provođenju istosmjerne struje dolazi do elektrolize: – negativni ioni idu prema anodi (anioni) – pozitivni ioni idu prema katodi (kationi)

ISPITIVANJE MATERIJALA Izbor materijala za građenje jedan je od najvažnijih zadataka, pa inženjer mora poznavati podobnosti nekog materijala za predviđenu namjenu. Izbor de se načiniti djelomično na osnovu: – iskustva, – raspoloživih znanstvenih saznanja. Ponašanje materijala znanstveno se istražuje više stoljeda i mnogi podaci danas stoje svakome na raspolaganju. S novim zahtjevima na materijale i novim vidovima primjene javljaju se novi, još nerješavani problemi, pa je istraživanje materijala stalan zadatak i za bududnost. Pojavljuju se i novi prirodni i umjetni materijali čije se osobine – prije njihove masovne primjene – moraju utvrditi s pouzdanošdu. Inženjer nastoji da teoretske postavke i eksperimentalna saznanja uobliči u opde zakonitosti koje se mogu uvijek primijeniti Niz osobina materijala može se tvrditi jedino eksperimentalno. Ponekad utvrđena osobina materijala može se utvrditi jedino eksperimentalno. Ponekad utvrđena osobina ovisi o: – metodi ispitivanja, – upotrebljivim instrumentima, – opremi za ispitivanje i – interpretaciji dobivenih rezultata. Zbog toga u okvir predmeta Ispitivanje materijala spada i poznavanje: – metode ispitivanja, – poznavanje strojeva za ispitivanje,

8 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – instrumenata za mjerenje – poznavanje mogudnosti interpretacije rezultata Podaci o materijalima koje de inženjer upotrijebiti u svom radu dolaze iz raznih izvora. Inženjer ih mora objediniti i donijeti odluku da li je materijal takvih karakteristika podoban ili ne. Podaci se mogu ovako klasificirati:

Opdi opis ponašanja i strukture materijala može biti: – kvalitativan, – kvantitativan – biti rezultat znanstvenih istraživanja ili iskustava. Time je omogudena usporedba pojedinih materijala kao i donošenje zaključaka o ponašanju materijala u uvjetima koji su inženjeru nepoznati. Podaci o osobinama. Kada je materijal izabran (npr. Čelik) tako da su mu opde osobine poznate, moraju se odrediti one materijalne konstante koje omoguduju da se stvarno ponašanje prikaže nekim računskim postupkom (proračunom). Podaci o materijalima moraju biti dostupni na način da se mogu lako izvudi iz određenih tabelarnih ili grafičkih prikaza. 1. Opisi novih materijala. Inženjer koji namjerava upotrijebiti neki novi materijal mora biti uvjeren da ovaj udovoljava traženim zahtjevima, ali i da u bududnosti nede pokazati nedostatke. Sve te podatke mora inženjer imati na raspolaganju. 2. Ispitivanje i kontrola kvaliteta. Postojede metode ispitivanja i kontrola kvalitete stalno se usavršavaju i dopunjuju. Inženjer mora biti informiran o postojedem stanju i novim tendencijama, koje su od utjecaja na donošenje njegovih odluka. Troškovi - Za racionalnu izvedbu objekta moraju biti udovoljeni i uvjeti u pogledu troškova gradnje kao i pogonski troškovi. Interpretacija rezultata ispitivanja Interpretacija statičkih ispitivanja Nakon provedenog ispitivanja pred ispitivačem stoji niz podataka u obliku: – numeričkih podataka mjerenja, – grafičkih zapisa i – kvalitativnih opažanja iz kojih se mora više ili manje kompliciranom interpretacijom dodi do zaključaka o izvršenom ispitivanju materijala ili elemenata.

U principu obrada podataka dobivenih ispitivanjem sastoji se iz dva koraka: 1. U prvom se analizira točnost podataka sa svrhom da ispitivač ocijeni koja je pouzdanost zabilježenih podataka i da se korigiraju pogreške do kojih je došlo u toku ispitivanja

9 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – – – – – – 2.

pogreške instrumenata za registraciju, pogreške opažača, pogreške zbog utjecaja okoline, sistematske, slučajne i grube greške U drugom se korigirani podaci transformiraju u karakteristične veličine iz kojih se zaključuje kako se ispitani materijal ili konstrukcija ponašaju pod djelovanjima kojima su bili izvrgnuti. Metode matematičke statistike mogu se primijeniti ved kod prvog koraka, kako bi se dobile srednje vrijednosti podataka mjerenja. Eksperimentalni podaci su slučajne veličine čije vrijednosti karakteriziraju neku fizikalnu pojavu: čvrstodu, deformaciju, pomak Dva uzorka izrađena u identičnim uvjetima imat de uvijek različite karakteristične veličine. Statističkom obradom mogu se uočiti neke sistemske pogreške i dobiti dobar uvid u veličinu slučajnih pogrešaka. Ispitivač obično sakupi vedi broj podataka koje želi reducirati kako bi došao do nekoliko karakterističnih veličina koje de prikazati pojavu koju je ispitivao. Najjednostavnije je podatke grupirati u grupe i konstruirati histogram.

MATERIJALI U GRAĐEVINARSTVU Kategorija građevina prema životnom vijeku(prema Britanskom standardu): – PRIVREMENA do 10 godina – KRATKOTRAJNA minimalno 10 godina – SREDNJEG TRAJANJA minimalno 30 godina – NORMALNOG TRAJANJA 60 godina – DUGOTRAJNA minimalno 120 godina NORME ISO _ International Standar Organization Primjena međunarodnih normi niza ISO 9000 su: 1.ISO 9000 – Upravljanje kvalitetom i osiguranje kvalitete 2.ISO 9001 – Sustavi kvalitete- Model za osiguranje kvalitete u projektiranju, razvoju proizvodnji i montaži i korištenju 3. ISO 9002 Sustavi kvalitete- Model za osiguranje kvalitete u proizvodnji i na montaži

10 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 4.ISO 9003Sustav kvalitete – Model za osiguranje kvalitete kod završnih ispitivanja i preuzimanja 5.ISO 9004 Upravljanje kvalitetom i elementi Sustava kvalitete Norme ISO su opdeg tipa za široku primjenu ne samo za građevinarstvo NORME NIZA 45000 HRN EN 45001 Opci kriteriji za djelovanje laboratorija za ispitivanje HRN EN 45002 Opci kriteriji za ocjenu ispitivackih laboratorija HRN EN 45003 Opci kriteriji za tijela koja akreditiraju laboratorije Europske zemlje su osnovale europska povjerenstva za normizaciju CEN = Europski odbor za normizaciju CENELEC = Europski odbor za elektrotehničku normizaciju Pri CEN djeluju tehničke komisije: CEN TC 51 i CEN TC 104 koje za betone i njegove sastojke izrađuju Evropske norme oznake EN i Europske prednorme oznake ENV prije prihvačanja tih normi one dobivaju prefiks pr (prEN odnosno prENV) Hrvatski zavod za norme HZN – zakon o normizaciji NN 163/03 uredjuje: – nacela i ciljeve normizacije – priprema izdavanje hrvatskih normi i njihovu uporabu – ZAKON o Akreditaciji NN 158/03, 75/09, uredjuje osnivanje i djelatnost nacionalne sluzbe za akreditaciju, odredjuje podrucje akreditacije HAA CERTIFIKAT – POTVRDA O TVORNICKOJ KONTROLI PROIZVODNJE CE OZNAKA SUKLADNOSTI, sastoji se Od CE znaka i naziva ili oznake proizvodjaca i ako je potrebno: Podatke o proizvodu Godine proizvodnje Znak ustanove koja obavlja nadzor Broj EZ –certifikata (ovo je definirano prema ZGP i pravilniku –NN103/08) ORGANIZACIJE NA PODRUČJU ISTRAŽIVANJA MATERIJALA I KONSTRUKCIJA 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 Potvrde o kvaliteti – CERTIFIKATI – provode se za materijale od posebnog značenja za sigurnost građevine (cement, čelik, opeka mort itd) QC- Quality Control

11 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 PRAVILNICI, PROPISI MINISTARSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA, PROSTORNOG UREĐENJA I GRADITELJSTVA Na temelju članka 16. Zakona o gradnji (»Narodne novine« br. 175/03. i 100/04.) ministrica zaštite okoliša, prostornog uređenja i graditeljstva donosi TEHNIČKI PROPIS ZA BETONSKE KONSTRUKCIJE TEHNIČKI PROPISI ZA DRVENE KONSTRUKCIJE ( NN76/07) TEHNIČKI PROPISI ZA ZIDANE KONSTRUKCIJE (NN 01/07) MINISTARSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA, PROSTORNOG UREĐENJA I GRADITELJSTVA Na temelju članaka 32., 39. i 46. Zakona o građevnim proizvodima (»Narodne novine«, br. 86/08.) ministrica zaštite okoliša, prostornog uređenja i graditeljstva, donosi PRAVILNIK O OCJENJIVANJU SUKLADNOSTI, ISPRAVAMA O SUKLADNOSTI I OZNAČAVANJU GRAĐEVNIH PROIZVODA MINISTARSTVO ZAŠTITE OKOLIŠA, PROSTORNOG UREĐENJA I GRADITELJSTVA Na temelju članka 15. Zakona o prostornom uređenju i gradnji (»Narodne novine« 76/07 i 38/09), ministrica zaštite okoliša, prostornog uređenja i graditeljstva donosi PRAVILNIK O ENERGETSKOM CERTIFICIRANJU ZGRADA PRAVILNIK O UVJETIMA I NAČINU VOĐENJA GRAĐEVINSKOG DNEVNIKA ( NN 52/99 i 75/99) PRAVILNIK O TEHNIČKOM PREGLEDU GRAĐEVINE (NN 175/03 i 100/04)

NEKOLIKO EN koje se primjenjuju u Hrvatskoj HRN EN- 998-2 /2003 mort za zidane konstrukcije HRN EN 771-1/2004 za zidne elemente –opečeni zidni elementi HRN EN 13164 /AC /2007 toplinsko izolacijski proizvodi za zgrade XPS EN 13 813/2003 –estrich u građevinarstvu HRN EN 520 za gipsane ploče, profili moraju odgovarati normi HRN EN 14195, gips za obradu spojeva HRN EN 13963, a izolacija HRN EN 13 162

STATISTIČKI PARAMETRI U OBRADI REZULTATA ISPITIVANJA Postupcima kontrole kvalitete dokazuju se svojstva građevinskih materijala. Postupci i odabrane metode ispitivanja uvijek su isti (način i uvjeti ispitivanja) – propisani su normama Obrada rezultata ispitivanja sastoji se od: – analize točnosti dobivenih rezultata i otklanjanje uočljivih grešaka – transformacije korigiranih rezultata u karakteristične veličine iz kojih se kako se ispitani materijal pod određenim uvjetima ponaša.

12 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Rezultati ispitivanja građevinskih materijala su slučajne veličine i stoga ih treba obraditi statistički. Ispitivanja se više puta ponavljaju ili obavljaju na više istovjetno pripremljenih uzoraka, pa se dobiveni rezultati analiziraju i obrađuju. Najjednostavnije je rezultate grupirati u grupe i konstruirai histogram. Histogram je grafički prikaz učestalosti (frekvencije) pojave rezultata između dvije granice, koje definiraju grupu.

Histogram

Histogram daje opdu sliku varijacije dobivenih rezultata i pokazuje grupiranje podataka oko neke veličine, ako takva postoji.

Gausova krivulja normalne raspodjele

Rezultati ispitivanja svojstava vedine građevinskih materijala imaju Gausovu normalnu raspodjelu, u kojoj se rezultati ispitivanja grupiraju oko aritmetičke sredine.

13 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

Aritmetička sredina, standardno kvadratno odstupanje

n  xi 1 x  i n Od aritmetičke sredine se mjere odstupanja i ocjenjuje ujednačenost kvalitete i vjerojatnost točnosti rezultata. n

s2 

(x i 1

 xi ) 2

n Kao mjera veličine rasipanja rezultata rabi se standardno kvadratno odstupanje:

Standardna devijacija, koeficijent varijacije Kao mjera veličine rasipanja rezultata rabi se i standardna devijacija 

n

s 

 ( x  xi ) 2 i 1

n

Kao mjera ujednačenosti kvalitete rabi se koeficijent varijacije:

V 

s 

x

Fraktil Integralna krivulja normalne raspodjele daje UKUPNU VJEROJATNOST(ili FRAKTIL) da jedna veličina bude manja ili veda od unaprijed zadane veličine:

P( x0 ) 

x0

 f ( x)dx



14 Izradio:

ŠEBREK A.



Q( x0 ) 

 f ( x)dx

x0

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

Fraktilu P(x0)=5% odgovara granica x=1,645 s, što znači da de po teoriji vjerojatnosti samo 5% rezultata ispitivanja promatranog svojstva materijala biti manje od vrijednosti: 

x  1,645s

Fraktilima određene vrijednosti se u propisima uvjetuju svojstva pojedinih materijala, npr. čvrstoda čelika i čvrstoda cementa s 5%-tnim fraktilom, čvrstoda betona s 10 %-tnim fraktilom. Za manje homogen materijal dozvoljava se veda vrijednost fraktila.

FIZIKALNI PARAMETRI 1.FIZIKALNA SVOJSTVA GRADIVA – masa, gustoca – poroznost – ponasanje prema vodi i plinovima – termicka – opticka – magnetska – akusticna – elektricna 2.MEHANICKA SVOJSTVA – Modul elasticnosti i koeficijent prigusenja – Cvrstoce, granice tecenja – Tvrdoca – Zilavost – Skupljanje – Puzanje 3.KEMIJSKA SVOJSTVA – Reaktivnost pri nastanku odnosno razaranju gradiva 4.TRAJNOST

15 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – Oksidacija, – Korozija, – Karbonatizacija – Habanje – Abrazija – Kavitacija – Fizikalna i mehanicka svojstva 5.PROIZVODNA – Lakoca proizvodnje – Montaza, spajanje – Zavrsna obrada 6.ESTETSKA – Izgled – Tekstura – Osjecaj

7.EKONOMICNA – Cijena (nabavna, prijevoz) – raspolozivost

GRUPE GRADIVA 1.METALI I LEGURE – zeljezo i celik – aluminij i njegove legure – bakar i njegove legure 2.POLIMERNI MATERIJALI – TERMOPLASTI-PVC PS – ELASTOMERI –guma – DUROMERI –PU 3.KERAMIKA I STAKLO – CEMENT i BETON – GRADJEVINSKA KERAMIKA – SILIKONI – GRADEVINSKO STAKLO

16 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 4.KOMPOZITI – DRVO KAMEN BETON I ARMIRANI BETON SPECIJALNI BETON STAKLOARMIRANI POLIMERI – POLIMERNI MATERIJALI

PREDNOSTI I MANE GRADIVA METALI Prednosti – – – –

Mane – korozija – tvrdoca

Krutost Zilavost Visoko taliste Otpornost na temperature POLIMERI

Prednosti – Mala volumna masa – Lagano oblikovanje – Mala korozivnost

Mane – puzanje – krutost KERAMIKA

– – – –

Prednosti Visoko taliste Mala korozivnost Tvrdoca Krutost

–

KOMPOZITI

17 Izradio:

ŠEBREK A.

Mane otpornost na temp.sokove – zilavost

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

– – – – – – –

Prednosti Mogucnost dizajniranja Krutost Cvrstoca Zilavost Otpornost na umor Mala korozivnost

Mane – puzanje – cijena – oblikovanje

FIZIKALNI PARAMETRI – – – – –

Masa Sila Tezina Volumen Gustoca

MASA Ovisi od vrste materijala i volumena tog tijela. Masa koja se nalazi u polju s ubrzanjem a, djeluje na podlogu ili na nekoga tko ju zeli pokrenuti silom F (radi se zapravo o vektorima F = m x a a = g=9,81 m/s2 tako da govorimo o posebnoj sili odnosno tezini definiranoj kao G=mxg GUSTOCA MATERIJALA Je masa m materijala u odnosu na volumen v bez supljina i pora ρ = m / v kg /m= m/vg-vp-vs volumna gustoca je odnos mase materijala na volumen materijala ukljucivo pore ρ = m / vg-vs = m/v plus vp Nasipna gustoca je omjer mase materijala i ukupnog volumena ukljucivo pore i supljine ρ = m/ vg = m/ v plus vp plus vs POROZNOST GRADIVA Fizikalna gradja nekog materijala odredjena je njegovom strukturom koja moze biti kristalna, slojevita, gusta i porozna PORE:

18 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – Zatvorene pore – Otvorene-povezane pore – Otvorene nepropusne pore GUSTOCA I POROZNOST MATERIJALA Relativna gustoca materijala „d“ je udiomaterijala bez pora d = ρv/ρ započinje proces hidratacije, nastaje --> C-S-H GEL ili tobermoritni gel ili cementna pasta+ oslobađanje topline koja se naziva TOPLINA HIDRATACIJE

Shematski prikaz konstituenata portlandcementnog klinkera i produkata hidratacije

ORGANSKA VEZIVA Pri promjeni temperature mijenjaju fizička i mehanička svojstva. Imaju dobru adhezijsku prionljivost na beton, razne stijenske materijale, građevinsku keramiku i na druge građevinske materijale za čiju se zaštitu i obradu najčešde i upotrebljavaju. Hidrofobna su to jest odbijaju vodu,plastična i otporna na djelovanje atmosferlija I raznih kemijski agresivnih sredina. Osnovna su organska veziva - KATRAN I BITUMEN Katran je umjetni materijal, koji se pretežno dobiva suhom destilacijom (grijanjem bez pristupa zraka) čvrstih goriva. Niže je viskoznosti od bitumena. BITUMEN Može biti prirodni i umjetni. - Prirodni se nalazi u prirodnim podzemnim nalazištima (prirodnim rezorvarima i jezerima). Često su njime natopljene vapnene, dolomitne i kvarcne stijene.

24 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 - Umjetni bitumen se dobiva pri preradi nafte i teških naftnih derivata. Bitumen ima vrlo složen kemijski sastav dispergiranih ugljikovodika, koji s vremenom polimeriziraju i uzrokuju starenje. Osnovna su mu svojstva: - viskoznost, - plastičnost i - temperatura omekšanja. Viskoznost bitumena je mjera unutarnjeg otpora kretanju ili promjeni položaja sastavnih čestica (ugljikovodika). Pri povišenju temperature se smanjuje, a pri padu raste. Viskoznost bitumena se najčešde ispituje penetracijom opteredene metalne igle slično kao vrijeme vezanja cementa. Prodiranje je vede kod bitumena manje viskoznosti i obratno. Plastičnost daje bitumenu svojstvo lagane obradivosti pri preoblikovanju u primjeni. Raste s povedanjem temperature pa se bitumen najčešde i primjenjuje u zagrijanom stanju. Ispituje se mjerenjem deformacije pri istezanju uzorka. Temperatura omekšanja predodređuje podobnost bitumena za ugradnju u primjeni i brzinu očvršdavanja. S porastom viskoznosti raste mu i temperatura omekšanja. U praksi i po propisima se s obzirom na svojstva (temperaturu omekšanja i viskoznost) i namjenu razlikuje više vrsta bitumena. Dva su osnovna područja njegove primjene: - asfaltni kolnici - bitumenske hidroizolacije - BITIZOL se primjenjuje u sustavima hidroizolacija podzemnih i nadzemnih objekata - FIGIT ima siroku primjenu u cestogradnji, hidrogradnji I zgradarstvu

Asfalt Asfalt je smjesa: - bitumena kao veziva, - pijeska i - krupnog agregata kao punila. Ugrađuje se posebnim finišerima i zbija valjcima u još zagrijanom stanju. Radna temperatura mase ovisi o tipu kolničke konstrukcije i o načinu ugradnje. Hladna smjesa se ugrađuje pri temperaturi 5-45 0C, tople pri temperaturi 60-100 0C, a vrude pri 140170 0C. Primjenjuje se pri gradnji: - cesta, - aerodroma, - industrijskih podova,

25 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 - pješačkih staza i sl. Kod hidrotehničkih objekata (kanala, brana,i akumulacija) primjenjuje se kao vodonepropusna podloga. - Vrste i debljine slojeva određuje se projektom ovisno o kategoriji puta i - očekivanom prometnom opteredenju ili - ovisno o uvjetima eksploatacije. BITUMENSKA I KATRANSKA HIDROIZOLACIJA Primjenjuje se u obliku raznih emulzija, pasta i otopina na bazi bitumena, katrana i njihovih smjesa. Bitumenska emulzija se primjenjuje za izradu prethodnih hidroizolacijskih namaza tekude konzistencije i za izradu osnovnih tekudih ili tjestastih hidroizolacijskih slojeva. Sastoji se od: - bitumena, - mineralnog punila, - emulgatora i - vode. Osim spomenutih hidroizolacijskih materijala za hidroizolaciju podzemnih (temeljnih) i nadzemnih (krovnih) dijelova objekata, primjenjuju se namazi u kombinaciji s trakama, koji se nanose toplim postupkom. Bitumenska trake se primjenjuju kao međusloj i završni sloj temeljnih i krovnih hidroizolacija. Trake su širine 1,4 m i dužine 10 m. Osim bitumenskih traka s uloškom od sirovog krovnog papira proizvode se i bitumenske trake s uloškom od aluminijske folije i bitumenske trake s uloškom od staklenog voala.

Bitumenske hidroizolacijske trake se u jednom ili više slojeva s međupremazima redovno primjenjuju za izradu: – horizontalnih i vertikalnih hidroizolacija temelja – zidova zgrada, – industrijskih hala i – podzemnih komunikacija i – za krovnu hidroizolacija kupola i – ravnih krovova. Lako se prilagođavaju obliku konstrukcije i jednostavno spajaju preklapanjem. Mogu se spajati i zavarivanjem, ako su kao zavarljive proizvedene. Bitumen se u kombinaciji s raznim drugim elastoplastičnim materijalima primjenjuje i za izradu raznih materijala, koji se u obliku kitova ili brtvenih traka primjenjuju za brtvljenje i hermatizaciju: - spojeva elemenata zgrada, - tunela, - rezvoara za vodu,

26 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 - kanala i - sličnih objekata. Uvjete kvalitete tih materijala dosta su brojni i strogi. Moraju biti nepropusni za vodu, paru i plin, moraju biti otporni na atmosferlije i na niske temerature i moraju biti vremenski postojani. Najbolji brtveni materijali se proizvode u kombinaciji s polimernim materijalima.

CEMENT Cement je građevinski vezivni materijal dobiven usitnjavanjem i pečenjem vapnenca i lapora u fini prah. Koristi se za dobivanje mortova, žbuka i betona kada se miješa o određenim omjerima sa pijeskom, tucanikom i vodom. VRSTE CEMENTA Prema kemijskom sastavu cement dijelimo na dvije skupine: – silikatne i aluminatne Silikatni cementi dobivaju se pečenjem lapora i vapnenca. Najznačajniji iz skupine silikatnih cementa je portland cement, koji služi i kao baza za proizvodnju metalurških, pucolanskih i supersulfatnih cementa.

27 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Jedna od vrsta portland cementa je i bijeli portland cement koji se dobiva pečenjem kaolina i vapnenca. Aluminatni cementi dobivaju se pečenjem boksita i vapnenca, koriste se pri izradi vatrostalnih betona, kao i pri betoniranju na vrlo niskim temperaturama. Osnovna kemijska reakcija je : 3CaO · SiO2 + 4H2O → CaO · SiO2 · 2H2O + 2Ca(OH)2 Spoj koji vezuje je CaO · SiO2 · 2H2O. Osim tih vrsta cementa postoje još: – cement opde namjene – metalurški cement – bijeli portland cement – sulfatno otporni cement – aluminatni cement Proizvodnja cementa Proces proizvodnje cementa dijelimo na 4 osnovna podprocesa : – proizvodnja sirovine – proizvodnja klinkera – proizvodnja cementa – pakiranje i otprema Cjeline proizvodnog procesa: U kamenolomu se eksploatiraju sirovine laporoviti vapnenci (imaju veliki sadržaj CaCO3) glineni pijesci (sadrže određene omjere oksida kalcija, silicija, aluminija i željeza), (niski lapor, visoki lapor). Nakon iskapanja sirovine, sirovina se usitnjava u drobilicama do potrebitih granulacija (1-8 cm) nakon čega se skladišti na deponiju sirovine. Na deponiji sirovine sirovina se predhomogenizira (skladišti se vodoravno a eksploatira okomito radi ujednačavanja smjese sirovine). Nakon predhomogenizacije sirovina se suši u sušari na zadanu vlašnost. Sirovina se dalje melje u mlinu sirovine do te mjere da samljevenu frakciju odnosi struja zraka u silos homogenizacije. U silosu homogenizacije sirovina se iz raznih delija (kombinacijom) ispušta u silos da bi se postigao određeni sastav sirovine. Upuhivanjem zraka sirovina se miješa, rahli i fino homogenizira. Nakon silosa homogenizacije sirovina se transportira u izmjenjivač topline. Izmjenjivač topline ubrzano predzagrijava sirovinu prije ulaska u ped, povedavajuči energetsku učinkovitost pedi jer je sirovina kalcinirana 20-40 % prije pečenja. Višak topline i plinova odvodi se u vredasti filter. Vredasti filter se sastoji od više slojeva tekstila koji filtriraju čestice materijala iz plinova (iz svih dijelova tehnološkog procesa). Fina prašina se vrada u silos homogenizacije ili se dodaje cementu u silosu klinkera. Zagrijeni plinovi se vradaju u sušaru i/ili izmjenjivač topline. U mlinu cementa cementni klinker se melje u fini prah. Pri mljevenju dodaje se oko 5% prirodnog ili umjetnog gipsa (koji služi za kontrolu brzine vezivanja) a od ostalih dodataka dodaju se (ili mogu biti dodani) troska, tuf, vapnenac, filterska prašina (letedi pepeo). U cement se vrlo često dodaje između 10 i 30 % minerala, pepela iz termoelektrana na ugljen, zgure iz proizvodnje željeza. Konačni proizvod je cement, fini sivi prah.

28 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Nakon mljevenja cement se pakira u vrede od 25 kg, 50 kg ili skladišti u silose. Primjena cementa Zidarski radovi: mort za zidanje, mort za žbukanje (žbuka), podloge i glazure, izrada betona Označavanje cementa Praksi i literaturi cement se pojavljuje nekoliko načina označavanja cementa. Razlikuju se označavanje cementa prema HRN (stare oznake), HRN EN 197-1 i označavanje prema ASTM (American Society for Testing and Materials) . OPIS OZNAKA: Neke vrste portland cementa u Hrvatskoj prema normi HRN EN 197-1:2003 : CEM II/B-M (P-S) 32,5 N CEM II/A-M (S-V) 42,5 N CEM II/B-M (S-V) 42,5 N CEM II/A-LL 42,5 R CEM II/A-M (S-LL) 42,5 N CEM II/A-S 42,5 R CEM II B-M/(V-LL) 32,5 R CEM I 42,5 R CEM I 52,5 N

CEM Cement prema normi HRN EN 197-1 I Portland cement II Portland miješani cement A Dodatak 6-20% B Dodatak 21-35% M Miješani dodatak P dodatak prirodni pucolan (tuf) V dodatak silicijski letedi pepeo LL Dodatak vapnanac S dodatak granulirana zgura visoke pedi (troska) 32,5, 42,5, 52,5 Razred čvrstode normiran za nakon 28 dana R Visoka rana čvrstoda nakon 2 dana N Obična rana čvrstoda nakon dva dana

BETON Smjesa agregata, vode i veziva (cementa) Nearmirani betoni Armirani betoni Prednapregnuti beton Oznake cementa prema standardu CEM I-V: – I čisti portlandski ement

29 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – – – – –

– – – –

II Portlandski cement s dodacima III Metalurški cement IV Poculanski cement V Mješani cement Dodaci: S-zgura visoke pedi V/W letedi pepeo L/LL vapnenac P/Q pucolan T pečeni škriljevac D SiO2 prašina Na primjer CEM II A-S 42,5 N N oznaka za obično očvršdivanje R oznaka za brzo očvršdivanje Tlačna čvrstoča: 32,5 , 42,5 ili 52,5

Vrste cementa Obični cement CEM 32,5 ili 42,5 N Brzo vezujudi cement CEM 42,5 R ili 52,5 Cement iz visoke pedi CEM III 32,5 N ili 32,5 R Oznake kod nas : – PC –portland cement – M – metalurški cement – P – pucolanski cement Kontrola cementa Prema normi HRN EN 206-1: Kontrola se provodi u: - centralnoj betonari (tvornica betona) - betonari pogona za pred gotovljene betonske elemente - betonari na gradilištu AGREGAT Prirodni agregat: - Drobljeni agregat, - vučeni nanos Umjetni agregat: – glinopor (pečena glina) – ekspandirani škriljac – perlit Prirodni agregati

30 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Podjela stijena prema podrijetlu: - vulkanskog - sedimentnog - metamorfnog Podijela prema mineraloškom sastavu: - pretežno silikatni - pretežno karbonatni - miješani sastav Proizvodnja agregata - Kopanje šljunka: - Odvajanje batude - Sijanje i pranje- krupne frakcije-drobljenje - Separiranje sitnih frakcija- pijesak Granulacija agregata Odabir zrna ravna se prema debljini građevnog dijela i prema razmaku armature Ako nije drukčije navedeno prikladnim se smatra GK 22 GRANULACIJA AGREGATA: – GK 4 – GK 8 – GK 11 – GK 16 – GK 22 – GK 32 u mm – Ima i od 32-63 i 63 do 125 mm

Svojstva agregata: – Čistoda – Tvrdoča i žilvost – Čvrstoda – Postojanost – Granulametrijski sastav VODA – –

Za pranje agregata Za spravljanje betona

31 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – – –

Za njegu betona pH faktor 4,5 – 9,5 Upotrebljava se voda iz vodovodne mreže ili iz obližnjeg bunara odnosno rijeke ali pod uvijetom da bude čista

Zaštitni sloj betona mora ispunjavati i slijedede zahtjeve: - armatura treba imati barem min. Zaštitni sloj da bi se osigurala zaštita od korozije - zaštitnim slojem mora se zaštititi i neovisna armatura - zaštitni sloj ne smije biti manji od cmin iz gore navedene tabele - betoni koji su izloženi jakom mehaničkom djelovanju može se otpornost na habanje poboljšati povedanjem zaštitnog sloja za - oko 5 mm za razred izloženosti XM1 - 10 mm za razred izloženosti XM2 - 15 mm za razred izloženosti XM3 - Za beton u dodiru s tlom treba zaštitni sloj povedati za dodatnih 50 mm i treba iznositi 75 mm UGRADNJA BETONA (HRN ENV 13670-1) Izvođač provjerava dali je beton u skladu sa zahtjevima iz projekta bet. Konstrukcije prije same ugradnje postoji tzv. vizualna kontrola konzistencije betona i kontrola otpremnica od proizvođača betona koji je dopremljen na gradilište. Kontrolni postupak svježeg betona provodi se na gradilištu-uzimanjem uzoraka sviježeg Betona ali ne manje od 1 uzorka za istovrsni element betonske konstr. Ako je količina betona veda od 100m3 za svakih slijededih ugrađenih 100 m3 uzima se po jedan dodatni uzorak. O svim uzetim uzorcima za ispitivanje betona vodi se evidencija. U slučaju da razred tlačne čvrstode betona na dijelu konstrukcije u koji je ugrađen beton nema dokazani razred tlačne čvrstode, provest de se naknadno ispitivanje tl. čvr. Betona u konstrukciji prema HRN EN 12504-1 .

UGRAĐIVANJE ARMATURE Za arm.bet element ugrađuje se armatura prema projektu betonske konstrukcije Izvođač mora prije početka ugradnje armature provjeriti je li arm. u skladu sa zahtjevima iz projekta bet. konstrukcije te je li prilikom skladištenja i rukovanja došlo do njezinog oštedenja, deformacije ili druge promjene koja bi bila od utjecaja na tehnička svojstva bet. konstr. Nadzorni inženjer provjerava: - ispravu o sukladnosti za čelik za armiranje ili - čelik za prednapinjanje - jesu li iskazana svojstva sukladna zahtjevima iz projekta betonske konstrukcije

32 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 -

provjeriti da li je armatura postavljena i izrađena u skladu sa projektom dokumentirati nalaze svih provedinih provjera zapisom u građ. Dnevnik.

DODACI BETONU Kemijski dodaci: - plastifikatori - dodatak za zadržavanje vode - ubrzivač vezanja - ubrzivač očvršdivanja - usporivač vezanja - dodatak za vodonepropusnost - dodatak za betoniranje pri niskim temperaturama Mineralni dodaci betonu: - punila (fileri) - pigmenti - letedi pepeo - silicijska prašina Kontrola kemijskog i mineralnog dodatka betonu provodi se u centralnoj betonari (tvornici betona), ili u betonari pogona za predgotovljene betonske elemente HRN EN 934. Uporabljivost betonske konstrukcije Pri dokazivanju uporabljivosti bet. konstr. treba uzeti u obzir: - Zapise u građ. dnevniku (svojstva građ. proizvoda) - Rezultate nadzornih radnji i kontrolnih postupaka - Dokaze uporabljivosti koje je izvođač osigurao tokom građenja - Rezultate ispitivanja pokusnim opteredenjem Pokusnim opterednjem ispituju se: - mostovi raspona vedeg od 15 m - tribine u sportskim građevinama i dvoranama razne namjene - krovne konstr. raspona vedeg od 30 m - betonske konstrukcije koje se prvi puta izvode novim teh. postupkom Održavanje betonskih konstrukcija Učestalost redovitih pregleda u svrhu održavanja betonske konstrukcije provodi se sukladno zahtjevima projekta bet. konstrukcije ali ne rjeđe od: - 10 godina za zgrade javne i stambene namjene - 2 god. za mostove - 5 god. za industrijske, prometne infrastrukturne i druge građevine Način obavljanja pregleda

33 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Vizualni pregled - utvrđivanje položaja i veličina napuklina i pukotina te drugih oštedenja bitnih za očuvanje meh. Otpornosti. Utvrđivanje veličine progiba glavnih nosivih elemenata. Utvrđivanje stanja zaštitnog sloja armature za bet. konstrukcije u umjereno ili jako agresivnom okolišu. Pukotine 1. Pukotine nastale prije očvršdavanja betona tzv. plastične pukotine-mrežaste pukotine nastaju uslijed loše njege betona ili pukotine koje su nastale uslijed pomaka konstrukcije odnosno oplate 2. Pukotine koje nastaju nakon očvrsdavanja betona i to uslijed: - -agregat podložan skupljanju a)fizikalnih razloga – -skupljanje uslijed sušenja – -korozija armature b)kemijskih razloga – alkalno agregatna reakcija – -karbonatizacija cementa – -ciklusi zamrzavanje, odmrzavanje c) toplinskih razloga – vanjske promjene temperature – -rano toplinsko skupljanje – -preopteredenje uslijed nezgode d)konstrukcijskih razloga – -puzanje – -projektirano opteredenje Lagani betoni Su betoni koji se izgrađuju pomodu posebno laganih agregata Dodaci mogu biti: – mineralni: drobljena opeka, šljaka, prirodni bims,šljaka od lave, umjetni šuplji agregat (perlit, ekspandirana glina) – organski: piljevina, ostaci blanjanja, treset, trska slama Porasti i pjenobetoni Porasti betoni –dodaci: aluminijski prah, cinčani prah, legure kalcija, kalcijkarbid, kalcijev klorid, amonijak itd. Pjenobeton- dodaci: vodeno staklo, biljna pjena, želatina, sulfonska kiselina itd. Rokovi skidanja oplate u danima Rokovi skidanja bočno postavljene oplate:

34 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – Razred čvrstode Razred čvrstode betona – cementa C8/10 C12/15 C16/20 ≥C20/25 – 32,5 i 42,5 N 3 2 2 1 – 42,5 R i 52,5N 2 1 1 – 52,5 R 1 1 Rokovi skidanja nosive oplate u danima: – Razred čvrstode Razredi čvrstode betona – cementa C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50 – 32,5 i 42,5 21 20 19 17 15 – 42,5 R i 52,5N 18 17 15 12 10 10 – 52,5 R 14 13 12 10 8 6 Minimalni rokovi vrijede za prosječne dnevne temperature od preko 12 do 20 °C Rokovi smiju biti i manji ako se kontrolom čvrstode može dokazati da beton i prije vremena ispunjava 80 % zahtijevane čvrstode.

MORTOVI VRSTE MORTOVA Ovisno o namjeni razlikuju se sljedede osnovne vrste mortova:

35 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 -

mortovi za zidanje mortovi za žbukanje injekcioni mortovi dekorativni mortovi hidroizolacijski mortovi mortovi za toplinsku i zvučnu izolaciju mortovi za zaštitu od zračenja

Mort za zidanje Mort za zidanje je vezno sredstvo za povezivanje pojedinacnih zidnih elemenata u integralni element ZID. Mort je smjesa veziva i pijeska s maks.veličinom zrna 4mm Vrste morta za zidanje: - prema vezivu: -vapneni mort -produžni mort -cementni mort -gipsni mort - prema konzistenciji: -tekudi mort -plastični mort - prema DIN-u 4226: -normalni mort - mort gustode >1,5 kg/dm3 -lagani mort - mort gustode 12 mm od glatkog čelika GA - žica   12 mm ili šipke  > 12 mm od visokovrijednih prirodno tvrdih rebrastih čelika RA - mrežasta armatura od hladno vučene glatke ili rebraste žice MA i MAR Glatka armatura se zbog slabije veze s betonom sve rjeđe primjenjuje.

81 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Pretežno se primjenjuje rebrasta armatura s uzdužnim rebrima, koja ima znatno kvalitetniju vezu betonom, pa zbog toga manju potrebu preklapanja i jednostavnije savijanje i armiranje. Poprečni presjek rebara može biti nepromjenljiv RA 400/500-1 i promjenljiv RA 400/500-2. Mrežasta armatura se danas najviše primjenjuje, naročito pri armiranju velikoplošnih elemenata zidova i stropova. Zavarene armaturne mreže sastoje se od ravnih međusobno okomito zavarenih žica od glatkog čelika MAG 500/560 i od rebrastog čelika MAR 500/560. Određene su razmakom (t) i promjerom (d) poprečnih žica Čelik za prednapinjanje betona proizvodi se u obliku čeličnih žica raznih profila, koje se primjenjuju pojedinačno ili upletene u kabele. Imaju visoku čvrstodu i malu plastičnu deformaciju. ISPITIVANJE I DEFORMACIJSKO PONAŠANJE ČELIKA Čelik za armiranje je u armiranom betonu vlačno optereden pa su mu osnovna mehanička svojstva granica razvlačenja i vlačna čvrstoda. Važna fizikalno-mehanička svojstva: - čvrstoda, zamor, žilavost, tvrdoda, otpornost na torziju, izvlačenje, previjanje Nedostatak primjene čelika u građevinarstvu jest korozija koja se javlja kao posljedica reagiranja željeza s okolinom u kojoj se nalazi. Najčešdi oblik korozije čelika je oksidacija u prisutnosti kisika iz zraka u vlažnoj okolini, koju prisutnost Cl-, CO2 i CO3 ubrzava. Čelične se konstrukcije moraju štititi od korozije i održavati raznim antikorozivnim premazima ili se čelik mora primjenjivati u izvedbi skupih legura otpornih na koroziju. Za razliku od čelika, obojeni metali znatno su manje osjetljivi na koroziju pa se danas više i uvode u primjenu u građevinarstvu, naročito legure aluminija. Prednost im je pred čelikom i manja gustoda pa, dakle, i manje vlastito opteredenje.

82 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

ALUMINIJ Aluminij je jedan od najzastupljenijih elemenata Zemljine kore. Aluminijiski su spojevi po rasprostranjenosti prvi, a aluminij kao elemenat tredi (iza kisika i silicija). Javlja se u sastavu mnogih stijena, iako je prvi put proizveden tek polovinom prošlog stoljeda. Zbog svojih svojstava vrlo je brzo u proizvodnji metala izbio na drugo mjesto u svijetu (iza željeza). Dobiva se elektrolizom glinice (Al2O3), koja se proizvodi posebnom preradom boksita (Al 2O3 nH2O).

Aluminij: - ima malu gustodu. - dobar je vodič struje i topline. - ima visoku refleksiju svjetla i zračenja. Aluminijske legure: - relativno visoku čvrstodu i - dobra otpornost na koroziju. Vlačna čvrstoda aluminija: - mekog – od 70 N/mm2 do 90 N/mm2,

83 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 - tvrdog od 130 N/mm2 do 180 N/mm2 Usporedne debljine i mase aluminijskih i čeličnih limova iste lokalne čvrstode, ekvivalentni aluminijski lim ima približno za 50 % manju masu. BAKAR Metal ružičasto crvene boje Najbolji vodič struje, poslije srebra Bakar i Bakrene legure – osrednje čvrstode i lakom obradom i u hladnom i u toplom stanju pa se uspješno prerađuju toplim valjanjem, prešanjem i kovanjem. Upotrebljavaju se ved od prvih početaka naše civilizacije Proizvodnja bakra uključuje nekoliko postupaka: – suhih ili pirometalurških – ruda se topi pri određenim temperaturama, – mokrih ili hidromeetalurških – ruda se otapa u pogodnom otapalu. – Iz otopine se onda bakar izdvaja elektrolizom ili cementacijom Bakrene legure: – odlična mehanička svojstva – dobra vodljivost struje i topline, – odlična otpornost na koroziju i – na habanje. Visoka cijena- za izradu jednog dijela vodovodne armature (ventila i slavina) i za izradu ukrasnog pokrova i nekih drugih ukrasnih predmeta. Dijele se prema kemijskom sastavu na: – tehnički bakar (najmanje 99,5 % Cu) – bakar s dodacima (najmanje 90 % Cu) – mesing (legura bakra, kositra i još nekih metala) – kositrenu broncu (legura bakra, kositra i još nekih metala) – i leguru bakra i nikla ili – bakra, nikla i cinka s dodatkom ili – bez dodatka drugih metala.

CINK Cink je po raznovrsnosti primjene prvi među obojenim metalima, a po količini proizvodnje odmah je iza aluminija i bakra. Dobiva se iz cinkovih ruda (pretežno iz cink-sulfida) pirometalurškim (destilacijskim) i hidrometalurškim (elektrolitičkim) postupcima. Nelegiran ima na običnoj temperaturi grubo zrnastu strukturu i loša mehanička svojstva pa se poput drugih metala pretežno primjenjuje kao legura ili kao dodatak za legiranje drugih metala. CINK ima široku primjenu:

84 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – za izradu pokrova, – oluka, – fasadnih okapnica Najviše se upotrebljava za zaštitu drugih metala od korozije i to cinčanjem ili pocinčavanjem, to jest prevlačanjem površine drugih metala (prije svega čelika) cinkom, Nanošenjem antikorozivnih premaza na bazi cinkova praha kao pigmenta i katodnom zaštitom u kojoj se cink primjenjuje kao anoda. Cinčanje se pretežno izvodi umakanjem, a može se kod sitnih predmeta masovne proizvodnje primjenjivati i elektrolitički postupak. Pigmentni cinkov prah može se nanositi u obliku premaza ili difuzijom kroz površinu željeza ili čelika pri povišenim temperaturama, pri čemu se na površini formira legura željeza i cinka. OSTALI OBOJENI METALI KOSITAR POZNAT JOŠ IZ PRETHISTORIJSKOG DOBA Najstariji predmeti od bronce – legure kositra i bakra (grad Ura u Mezopotamiji) i pripadaju kasnijem brončanom dobu. Primjenjuje se: – u proizvodnji bijelog lima u prehrambenoj industriji – za legiranje bakra – u legurama za lemljenje – za ležajeve – u tipografskim legurama Zajedno s olovom primjenjuje se za antikorozivnu zaštitu čeličnih limova, koji se upotrebljavaju za prekrivanje krovova stambenih i industrijskih građevina. Kositar kao vezivo između čelika i olova. OLOVO MNOGO I RAZNOLIKO SE PRIMJENJUJE Iza željeza i cinka najjeftiniji tehnički metal. Najmekši među teškim metalima Dade se lako oblikovati pa se zbog toga i zbog visoke otpornosti na koroziju i visoke gustode mnogo primjenjuje u građevinarstvu kao materijal za izolacije i brtvljenje. U zapadnim zemljama 40% olova upotrebljava se za proizvodnju akumulatora. Olovo ima visoku gustodu – otporno je na prodor gama-zraka, pa služi za najrazličitije zaštite od zračenja. Mnogo se primjenjuje u vojnoj industriji.

POLIMERI

85 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

MONOMER je niskomolekularna tvar, koja polimerizacijom prelazi u polimer. POLIMERI - su tvari koje se sastoje od makromolekula pa se i nazivaju makromolekularni spojevi. Primjena: - Termoizolacijski i hidroizolacijski materijali, - kitovi, zaštitni premazi, - podovi, mortovi, modifikatori betona, - cijevi, profilirani i prešani proizvodi, boje, lakovi Prednosti: - Lako oblikovanje, lagani, - otporni na kemijske utjecaje, - elektroizolatori, - vodonepropusni, - paronepropusni, - odlične prionljivosti na druge materijale Mane: -

Promjena svojstava ved pri temperaturi(-30 do +100) oC, veliki temperaturni koeficijent dilatacije (), zapaljivost, gorivost, starenje

Podjela 1 NE ORGANSKI POLIMERI - oksidi silicija i aluminija, mnogi minerali, kao npr. tinjac, azbest, minerali glina, spojevi nastali hidratacijom cementa. ORGANSKI POLIMERI Kaučuk i prirodne smole, celuloza, lignin, škrob, bjelančevine, nukleinske kiseline,sintetski polimeri (1910 god. bakelit) Podjela 2 Polimeri se sastoje od linearnih ili razgrananih ili umreženih makromolekula u kojima su međusobno povezane strukturne jedinice, tzv. meri. Mali broj mera (max 10)DIMERI, TRIMERI, TETRAMERI ...(plinovi, tekudine ili krhotine), veliki broj mera (100.000)čvrsti polimeri

86 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Podjela 3 Ako je u makromolekuli zastupljen samo jedan tip mera to je HOMOPOLIMER Ako se radi o dva ili više tipova mera to je KOPOLIMER Podjela 4 Opdi izgled makromolekula nekih Opdi izgled makromolekula nekih kopolimera homopolimera

Podjela 5 Konstrukcijski polimerni Materijali: - masivni – kompaktni - pjenasti - sadasti, ekspandirani po sastavu poliemerni materijali mogu biti: - Homogeni - Kompozitni (mješavine, smjese, punjeni, ojačani)

Podjela 6 MAKROMOLEKULE POLIMERA se organiziraju u: globule, fibrile, lamele (vrpce)

87 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

Amorfni polimer

Kristalasti polimer

Orjentirani kristalasti polim

SVOJSTVA Makromolekulna i specifična nadmolekulna struktura polimera rezultira posebnim svojstvima polimera: - relaksacija naprezanja - puzanje - elastični postefekti  efekt pamdenja - prisjetljivost i dr. Sve ovisno o temperaturi. TERMOMEHANIČKO PONAŠANJE POLIMERA Ovisno o termomehaničkom ponašanju podjela polimera na: - ELASTOMERI (u gumastom stanju) - DUROMERI (kristalasti ili u staklastom stanju, prostorno umrežene strukture) i - PLASTOMERI ili TERMOPLASTI (kristalasti ili u staklastom stanju, linearne ili granate strukture). Deformacijska stanja reflektiraju pokretljivost makromolekule u toplinskom gibanju. Polimeri prelaze iz jednog stanja u drugo na temperaturi pri kojoj se bitno mijenja prosječna energija toplinskog gibanja segmenta makromolekule. Podjela i glavne karakteristike polimera 1 Prema fizikalnom stanju pri temperaturama uobičajene primjene (-30 do +100) polimerni materijali su: - ELASTOMERI (u gumastom stanju) - DUROMERI (kristalasti ili u staklastom stanju, prostorno umrežene strukture) i - PLASTOMERI ili TERMOPLASTI (kristalasti ili u staklastom stanju, linearne ili granate strukture). Podjela i glavne karakteristike polimera 2 Prema fizikalnom i kemijskom stanju u uvjetima preradbe polimerni su materijali: - elasti (mehanička i termička obrada u gumastom stanju), - reaktoplasti (preoblikovanje uz kemijske promjene u strukturi), - termoplasti (preradba u stanju taline) i - duroplasti (mehanička obrada u staklastom i kristalastom stanju). Duroplasti i termoplasti zbirno se nazivaju poliplastima nasuprot elastima. Podjela i glavne karakteristike polimera 3 S obzirom na primjenu polimerni materijali razvrstavaju se u nekoliko skupina: - poliplasti, koji su najčešde konstrukcijski polimerni materijali i folije, - elastomeri,

88 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 -

sintetska vlakna, pomodni polimerni materijali, koji se obično u obliku otopina ili disperzija upotrebljavaju u proizvodnji ljepila, lakova i premaza, te dodataka mortu, betonu i asfaltu.

Elastomeri Elastomeri su pri temperaturama uobičajene primjene u gumastom fizikalnom stanju, tj. mogude su elastične deformacije i do nekoliko stotina postotaka. Struktura je rahlo kemijski ili fizikalno umrežena. Termičko varenje nije mogude. Temperatura omekšavanja (staklište) je niža od 0oC, područje primjene elastomera je na temperaturama vedim od staklišta.

Duromeri Gusto umreženi polimeri, koji se ne daju plastificirati nazivaju se duromeri (duroplasti, termoreaktivne mase, reaktoplasti, termoreakti). Oni su u kristalastom ili staklastom stanju. Struktura im je prostorno, kemijski gusto umrežena. pri temperaturama uobičajene primjene su elastični, tvrdi i krti. Temperatura omekšavanja je iznad 50oC. Termičko varenje nije mogude, ali se mogu uspješno lijepiti. Zbog smolaste i viskozne konzistencije u prvom stupnju dobivanja nazivaju se i umjetnim smolama.

Plastomeri Plastomeri ili termoplasti su linearne ili granate strukture. Mogu biti u kristalastom ili amorfnom fizikalnom stanju. Pri temperaturama uobičajene primjene mogu biti elastični, plastični i krti. Zagrijani do temperature mekšanja postaju plastični i prikladni za obradu ekstrudiranjem, prskanjem, varenjem. Pri zagrijavanju ne mijenjaju svoju kemijsku strukturu, pa je to samo reverzibilna promjena stanja.

Vrste polimera - međunarodno prihvadene kratice - ABS terpolimer akrilonitril-butadien-stiren

89 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 -

EP epoksidne smole EPDM terpolimer etilen-propilen-dien PA poliamidi PAN poliakrilonitril PB poli(l-buten) PC polikarbonati PE polietilen PETP poli(etilen-tereftalat) PF fenolformaldehidni polimeri PI poliimidi PMMA poli(metil-metakrilat) POM polioksimetilen PP polipropilen PPO poli(fenilen-oksid) PPSpoli(fenilen-sulfid) PS polistiren PSU polisulfoni PUR poliuretani PVC poli(vinil-klorid) PVDC poli(viniliden-klorid) SAN kopolimer stiren-akrilonitril SBR stiren-butadienski kaučuk UP nezasideni poliester GRP staklo armirani poliester

POLIMERI S DODACIMA a) dodaci za preradbu: toplinski stabilizatori, maziva, odjeljivači, regulatori viskoznosti, pjenila, tiksotropni dodaci i dodaci za umrežavanje; b) modifikatori mehaničkih svojstava: plastifikatori, dodaci za povedanje žilavosti, punila, ojačala, prianjala; c) modifikatori površinskih svojstava: vanjska maziva, regulatori adhezivnosti, antistatici; d) modifikatori optičkih svojstava: pigmenti i bojila, strukturizatori;

90 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 e) dodaci za povedanje trajnosti: antioksidansi, svjetlosni stabilizatori, biocidi, dodaci za smanjenje gorivosti i zapaljivosti.

NEMEHANIČKA SVOJSTVA POLIMERA Gustoda – 900-1200 kg/m3 Termički koeficijent ekspanzije je 5 do 20 puta vedi nego za čelik i beton. Toplinska vodljivost - koeficijenti toplinske vodljivosti su relativno mali za polimerne materijale isti kao za drvo. Kemijska otpornost je velika, PM otporni na vodu, slabe kiseline i lužine. Postojanost na biološka djelovanja – biljke i životinje ne djeluju agresivno na PM. Difuzija kroz PM - mala Električna svojstva – pretežno izolatori

PRIMJENA POLIMERNIH MATERIJALA

91 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

92 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Karakteristične grupe polimernih materijala u graditeljstvu Polimerima modificirani portland cementni betoni i mortovi (PPCB) Polimerima impregnirani betono (PIB) Polimer betoni (PB) Armirani i drugi poliomerni materijali Zaštitni materijali na bazi polimera, ljepila, kitova itd.

POLIMEROM MODIFICIRANI PORTLAND CEMENTNI BETON (PPCB) Polimerom modificirani portland cementni beton je običan portland cementni beton, kojem se za vrijeme miješanja umjesto dijela vode doda u vodi topivi polimer ili njegova emulzija. Kako cement veže i očvršdava, i polimer također očvršdava, tvoredi kontinuiranu matricu polimera u betonu. LATEKS - kao sastojak PPCB Lateksi su polimerni sistemi, koji se sastoje od vrlo sitnih sferičnih čestica ( 0,5 do 5,0 m) velike molekularne mase, suspendiranih u vodi. Čestice se drže u suspenziji djelovanjem površinski aktivnih tvari. Lateksi se obično dobivaju polimerizacijom iz emulzije monomera. Najboljima su se pokazali lateksi od prirodne gume, stiren-butadiena, polivinil-acetata i akrilni lateksi, te lateksi od epoksi smola. Tehnologija PPCB Lateks se dodaje betonu ili mortu u količini od 15 do 20 posto mase čvrste tvari lateksa od mase cementa. Količine cementa su obično 400 kg/m3 i više, a vodocementni faktori (pribrojiti treba i dio vode iz lateksa) su mali (0,30 ... 0,40), zbog fluidificirajudeg djelovanja lateksa. Mješavine su tipično kohezivne i ljepive u svježem stanju. Često puta pretjerano uvlače zrak u betonsku mješavinu, pa treba dodavati odpjenjivače. Postupak miješanja je isti kao za obične betone i mortove, ali se njegovanje bitno razlikuje. Svojstva i primjena PPCB Dodavanjem lateksa betonima i mortovima može se: - poboljšati prionjivost na podlogu, - povedati vodo i plino-nepropusnost, - smanjiti modul elastičnosti i - povedati žilavost, - povedati otpornost na kemikalije. PPCB i PPCM primjenjuju se kao: - završni slojevi na mostovima, industrijskim podovima, - materijali za sanacije oštedenih armiranobetonskih konstrukcija, - vodonepropusni slojevi, - vezni slojevi kod nastavljanja betoniranja i lijepljenja konstruktivnih elemenata.

93 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 POLIMEROM IMPREGNIRAN BETON (PIB) PIB je očvrsli portland cementni beton impregniran monomerom. Najčešde upotrebljavani monomeri za PIB su: - metil metakrilat - stiren - fetbutilstiren POLIMER BETON (PB) Kompozitni materijal  Agregat + vezivo  polimer  Reaktivne smole: - Poliesterske smole - Epoksidne smole - Poliuretanske smole - Metil metakrilatne smole REAKTIVNE SMOLE: - MONOMERI - OLIGOMERI Nakon miješanja s očvrščivačima i ubrzivačima kemijski se umrežavaju i bez pritiska očvršdavaju Kao OČVRŠDIVAČI I UBRZIVAČI rabe se NISKOMOLEKULARNA REAKTIVNA SREDSTVA. TEHNOLOGIJA PB Omjeri miješanja: reaktivna smola : agregat = 1:1 - 1:15 Agregat čisti kvarcni ili granitni ili vapnenački; dobrog granulometrijskog sastava; max vlažnost 1 % min. volumen šupljina max. zrno 1/3 presjeka IZVEDBA PB - Čišdenje površine betona ili podloge - Sušenje površine podloge (max vlaga 4 %) - Nanašanje “primera” i veznog sloja - Nanašanje pb (dok je vezni sloj još ljepljiv) test - povuče se za prstom

94 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

SVOJSTVA PB - brzo očvršdavanje - velika vlačna, savojna i tlačna čvrstoda - dobra adhezija - velika trajnost prema djelovanju mraza - mala propusnost - dobra kemijska otpornost PRIMJENA PB - zaštitni slojevi na površinama izloženim eroziji - popravci betonskih konstrukcija - konstruktivni i dekorativni paneli

95 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

TERMIČKA SVOJSTVA MATERIJALA VODLJIVOST TOPLINE -  - koeficijent toplinske vodljivosti -  - koeficijent toplinske propustljivosti - R - otpor propuštanja topline - K - koeficijent prolaza topline - Ro - otpor prolazu topline TEMPERATURNI RAD - t ... koeficijent linearnog termičkog rastezanja VODLJIVOST TOPLINE Toplinska vodljivost je svojstvo građevinskih materijala da provode toplinu uslijed razlike temperatura na dvjema graničnim površinama elementa. Toplina nekog tijela jednaka je zbroju kinetičkih energija nesređenog gibanja svih njegovih molekula. Toplina se može prenositi na tri osnovna načina: - vođenjem (u čvrstim, tekudim i plinovitim materijalima) - strujanjem (u tekudim i plinovitim materijalima) - zračenjem (u plinovitim materijalima i u vakuumu). Za prenošenje topline kroz građevinske materijale važno je prenošenje topline vođenjem.

Zamislimo unutar nekog tijela od homogenog materijala tanku ploču debljine d (1 m), poprečnog presjeka A (1 m2) omeđenu paralelnim ravninama na kojima su temperature T 1 i T2 (1°C).

96 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Prenošenje topline se odvija vođenjem.

Količina topline Q (J), koja de u vremenu t (s) prodi kroz promatrani materijal bit de:

T1  T2 Q    A t d  - koeficijent toplinske vodljivosti



Q d  (W / m  C ) A(T1  T2 ) t

Vrijednosti koeficijenta toplinske vodljivosti () su vrlo promjenjive za jedan te isti materijal i ovise o: – zapreminskoj masi materijala (poroznosti) – kemijskom sastavu materijala – sadržaju vlage u materijalu – temperaturi materijala. Karakteristične vrijednosti koeficijenta toplinske vodljivosti  u ovisnosti o zapreminskoj masi za razne građevinske materijale dane su u slijededoj tablici:

Materijal Olovo Čelik Granit Beton, normalni-laki Opeka, obična-šuplja Asfalt Drvo, hrast-jela Mineralna vuna

Zapreminska masa (kg/m3) 11500 7860 2670 2400 – 1000 1800 - 1300 2100 800 – 500 100

Koeficijent toplinske vodljivosti  (W/m . oC) 35 58 3,5 2,0 – 0,35 0,8 – 0,55 0,7 0,2 – 0,14 0,04

Koeficijent toplinske propustljivosti () jednak je kvocijentu koeficijenta toplinske vodljivosti() materijala homogenog građevinskog materijala i njegove debljine (d):  = /d (W/m2 . oC)

97 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

Koeficijent toplinske propustljivosti () jednak je količini topline koja u jedinici vremena prođe okomito kroz jedinicu površine građevinskog elementa pri jediničnoj razlici temperatura graničnih površina elementa, kada je postignuto stacionarno stanje. Otpor propuštanja topline (R) jednak je recipročnoj vrijednosti koeficijenta toplinske propustljivosti: R= 1/ (m2 . oC/W) Otpor propuštanja topline (R) građevinskog elementa karakterizira svojstva toplinske izolacije tog elementa. Što je > toplinski otpor (R) to je element bolji izolator. Ukoliko se želi promatrati prenošenje topline iz prostorije kroz građevinski element u vanjski prostor, mora se promatrati prenošenje topline iz prostorije na element, kroz građevinski element, te s elementa u vanjski prostor. Parametar koji karakterizira takovo prenošenje topline zove se koeficijent prijelaza topline građevinskog elementa (K): K = 1/(1/i + d/ + 1/e) (W/m2 . oC) i je koeficijent unutarnjeg prijelaza topline, koji je jednak količini topline koja u jedinici vremena prijeđe sa zraka u prostoriji na jedinicu površine građevinskog elementa pri jedinicnoj razlici temperature zraka i površine elementa. e je koeficijent vanjskog prijelaza topline, koji je jednak količini topline koja u jedinici vremena prijeđe s jedinice vanjske površine građevinskog elementa na vanjski zrak, pri jediničnoj razlici temperature površine elementa i vanjskog zraka. Koeficijent prolaza topline (K) jednak je količini topline koja u jedinici vremena prođe okomito kroz jedinicu površine građevinskog elementa pri jediničnoj razlici temperatura zraka s obje strane elementa. Koeficijent prolaza topline (K) se može izraziti i toplinskim otporima: K = 1/ Ri + R + Re Ri = 1/i …otpor unutarnjeg prijelaza topline Re = 1/e ... otpor vanjskog prijelaza topline Otpor prolazu topline (Ro) je recipročna vrijednost koeficijenta prolaza topline građevinskog elementa: Ro = 1/K (m2 . oC/W) Ro = Ri + R + R e Vrijednost koeficijenta prolaza topline (K) važna je za ocjenu gubitka topline iz grijanih prostorija prema van. Što je veda vrijednost (K) obodnih elemenata objekta, to de kroz te elemente u zimskim uvjetima prolaziti vedi toplinski tokovi, tj. gubici topline biti de vedi.

98 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

Kod pregrada izrađenih od više različitih materijal u slojevima d 1, d2, d3 i ako su temperature krajnjih površina različite (T1, T2, T3) u određenom trenutku se uspostavlja stanje jednolike (linearne) promjene temperature po presjecima pojedinih slojeva pregrade i jednak je prolazu topline i kroz pojedine slojeve i kroz cijelu pregradu. Prolaz topline kroz višeslojnu pregradu

Količina topline koja prolazi kroz takvu pregradu se povedava s povedanjem površine zida, vremena prolaza, koeficijenta toplinske vodljivosti i temperaturne razlike, a opada s povedanjem debljine zida.

Mjerenje koeficijnta toplinske vodljivosti () Uzorak se postavlja između dvije ploče, tako da toplina s grijane ploče prelazi okomito kroz uzorak do rashladne ploče. Mjeri se: dimenzija uzorka (d, A), toplinski tok (Q), temperaturne razlike na površinama uzorka (T), vrijeme trajanja pokusa (t).

99 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

Temperaturni rad Promjene dimenzije građevinskog elementa pri promjeni temperature okoline zove se temperaturni rad. Ukoliko se promatra samo jedna dimenzija radi se o linearnom temperaturnom radu ili linearnom stezanju ili rastezanju. Eksperimentalno je dokazano da je linearni temperaturni rad ( l) proporcionalan promjeni temperature (T) i početnoj dimenziji elementa (l), te da ovisi o vrsti materijala, što je izraženo koeficijentom termičkog linearnog rastezanja (t).  l = t   T  l t =  l /  T  l (1/oC) t ... koeficijent termičkog linearnog rastezanja je karakteristika materijala, a jednak je produženju elementa jedinične dužine uslijed jediničnog porasta njegove temperature. Vrijednosti koeficijenta za svaki građevinski materijal utvrđuju se mjerenjem. Materijal Kvarcno staklo Obično staklo Beton Čelik Aluminij Granit Vapnenac Drvo (uz-pop. vlakna) Opeka Plastika

t = (1/oC)  10-6 0,5 3 – 10 5 – 14 10 – 17 23 – 24 8 – 8,5 9 – 10 3-6 - 30-60 5 – 12 10 - 230

Koeficijent termičkog linearnog rastezanja je parametar koji ulazi u proračun temperaturnih naprezanja koja nastaju u materijalu uslijed promjene temperature, a također kao mjera za ocjenu termičke stabilnosti građevinskog materijala. Termička stabilnost materijala je tim veda što je t manje.

100 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 Kvarcno staklo je termički vrlo stabilno je rima mali koeficijent termičkog linearnog rastezanja (t = 5 ·10 –5).

AKUSTIČKA SVOJSTVA

ZVUK Zvuk nastaje mehaničkim titranjem čestica u elastičnoj sredini. Titranje u zraku proizvodi zvučne valove, a titranje u čvrstom materijalu strukturni zvuk. Zvuk karakterizira frekvencija, a jedinica frekvencije je Herz (Hz). Jedan Herz označava broj titraja u jednoj sekundi. Prolaskom kroz materijal zvuk izaziva promjene zvučnog pritiska u materijalu. Nivo zvučnog pritiska i nivo jačine zvuka izražavaju se u decibelima (dB). S obzirom na način nastajanja i prenošenja u građevinskoj praksi se govori o: a) zračnom zvuku b) udarnom zvuku.

Parametri kojima se opisuju akustička svojstva građevinskih materijala su: - koeficijent apsorpcije zvuka (i) - zvučna izolacijska mod (R). Razlika između zvučne izolacije i zvučne apsorpcije

101 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

Koeficijent apsorpcije zvuka (i) Sposobnost apsorpcije zvuka nekog materijala dana je koeficijentom apsorpcije zvuka (i) koji je jednak: - i = P /P, gdje je: - P … apsorbirana i propuštena zvučna energija - P……. upadna zvučna energija. i se krede od 0 - 1. i > 0,3 su apsorpcijski materijali. Zvučna izolacijska mod (R) - Izolacija od zračnog zvuka Pri rješavanju izolacije od zračnog zvuka polazi se od parametara razlike zvučnih nivoa (D) I ekvivalentne apsorpcijske površine (A): - D = LP1 - LP2 A= i ·Si gdje je: - LP1 … nivo jačine zvuka u predajnoj prostoriji - LP2 … nivo jačine zvuka u prijemnoj prostoriji -  ... Koeficijent apsorpcije pojedinih površina - Si … pojedinačna površina (m2) R = D + 10 log (S/A) (dB) Izraz za zvučnu izolacijsku mod (R) određuje se na nizu odabranih frekvencija, a rezultati se prikazuju grafički u koordinatnom sustavu f - R. Uspoređivanjem dobivenih krivulja sa standardnim krivuljama donosi se ocjena o izolacijskoj modi materijala kojeg se ispitivalo. Kod jednostrukih pregrada za što bolju izolaciju važno je: – da je element što teži

102 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 – da je element što deblji – da je zapreminska masa materijala od kojeg je element  400 kg/m2. Zvučna izolacijska mod (R) - Izolacija od udarnog zvuka Ocjena o efikasnosti izolacije od udarnog zvuka provodi se na osnovu normaliziranog nivoa udara zvuka Ln prema izrazu: - Ln = Lu - 10 log Ao/ A gdje je: - Lu … nivo zvuka udara u prijemnoj prostoriji - A … ekvivalentna apsorpcijska površina - Ao … referentna apsorpcijska površina, uobičajeno 10m2 Za što bolju izolaciju od udarnog zvuka važni su debljina elementa i zapreminska masa materijala od kojeg je element izrađen. Izolacija od udarnog zvuka važna je kod međukatnih elemenata konstrukcije (hodanje, padanje predmeta, ...), kod kojih se umjesto povedanja debljine ploče primjenjuju tzv. plivajudi podovi. Kada se na nosivu međukatnu konstukciju izvede pod ili ispod nje spušteni strop, smanjuje se normalizirani nivo zvuka udara, što znači da se izolacija od zvuka udara poboljšala. Primjer izvedbe plivajudeg poda

Primjer izvedbe dvoslojnog zida

103 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

Poboljšanje izolacije od zvuka udara ( L) se izračunava prema izrazu:  L = Lno - Ln1 gdje je: - normalizirani nivo zvuka udara u prijemnoj prostoriji izmjeren za golu međukatnu konstrukciju - normalizirani nivo zvuka udara u prijemnoj prostoriji izmjeren za međukatnu konstrukciju s podom odnosno spuštenim stropom.

ELEKTRIČNA SVOJSTVA R - električna otpornost materijala  - specifični električni otpor  - specifična elektroprovodljivost R - električna otpornost materijala S obzirom na sposobnost provođenja električne struje kroz materijal, materijali se dijele na: – vodiče – poluvodiče – izolatore. Sposobnost materijala da provodi električnu struju izražava se njihovim otporom (R). Za homogene materijale konstantnog presjeka električna otpornost materijala je proporcionalna dužini promatranog elementa, a obrnuto proporcionalna poprečnom presjeku, prema izrazu:

104 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011 R =  · l/s () gdje je:  … specifični električni otpor- karakteristika materijala ( · m) l … dužina elementa, s … poprečni presjek elementa  - specifična elektroprovodljivost Elektroprovodljivost se može izraziti i specifičnom elektroprovodljivošdu, koja je recipročna vrijednost specifičnog električnog otpora, a izražava se u jedinici Simens (S):  = 1/ (S) Važno kod pojave statičkog elektriciteta u objektu, kod željezničkih pragova

BILJEŠKE: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

105 Izradio:

ŠEBREK A.

GRAĐEVINSKI MATERIJALI 2010/2011

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

106 Izradio:

ŠEBREK A.