Pobierz Materiały budowlane - Notatki - Budownictwo i więcej Notatki w PDF z Budownictwo i prefabrykacja tylko na Docsity!
1. Podstawowe właściwości techniczne materiałów budowlanych
Właściwości związane z masą i teksturą: Ciężar właściwy (gęstość) - ciężar jednostki objętości materiału Va bez uwzględnienia porów , wyrażony w G/cm3 lub kG/m3, natomiast gęstość materiału Q określa się stosunkiem masy materiału do jego objętości bez porów Ciężar objętościowy(gęstość pozorna) - (w stanie naturalnym) ciężar jednostki objętości badanego materiału wysuszonego do stałego ciężaru wraz ze znajdującymi się w nim porami, oznaczanie ciężaru próbek o kształcie nieregularnym odbywa się metodą hydrostatyczną Ciężar nasypowy- ciężar jednostki objętości materiałów sypkich w stanie luźnym , do badań stosuje się objętościomierz. Wilgotność - określa się stosunkiem ciężaru wody zawartej w badanym materiale do jego ciężaru w stanie suchym w=(Gw – Gs)/Gs100% Gw-ciężar badanego materiału w stanie wilgotnym Gs- ... w stanie suchym w temp. 105-110 stopni Celsjusza Nasiąkliwość - zdolność pochłaniania wody przez materiał przy ciśnieniu atmosferycznym i jest jednym z decydujących czynników świadczącym o przydatności materiałów do celów budowlanych. Zależy od szczelności materiału , rodzaju porów oraz ich wielkości. Im większa szczelność i więcej zamkniętych porów , tym bardziej materiał jest odporny na działanie czynników atmosferycznych. Rozróżnia się nasiąkliwość: ● wagową - stosunek ciężaru wody pochłoniętej przez próbkę materiału o ciężarze Gn , badanego pod ciśnieniem atmosferycznym , do ciężaru próbki w stanie suchym Gs n=(Gn-Gs)/Gs100% ● objętościową - stosunek objętości wody pobranej przez badany materiał do objętości tego materiału w stanie suchym ● względną - stosunek nasiąkliwości objętościowej próbki po gotowaniu do jej porowatości Sorpcja - zjawisko kompleksowe charakteryzujące się zdolnością pochłaniania przez materiały pewnego czynnika np.: pary wodnej znajdującej się w powietrzu. Rozróżniamy dwa rodzaje sorpcji: ● Adsorpcja - zjawisko pochłaniania par pewnego czynnika przez powierzchnię materiału i jego pory, wywołane uderzeniami molekuł pary o powierzchnię materiału ● Absorpcja - zjawisko przenikania par pewnego czynnika w masę sorbentu. Materiały organiczne cechuje większa sorpcyjność niż materiały nieorganiczne Higroskopijność - zdolność szybkiego wchłaniania z powietrza pary wodnej i pary cieczy. Dzięki tej właściwości wilgotność materiału jest zwykle większa niż wilgotność otoczenia , ponieważ materiały zawierają zwilżalne kapilary , które łatwo nasycają się wilgocią. Temperatura oraz wilgotność względna materiału wpływają na stopień wchłaniania pary. Higroskopijność powoduje zmianę wymiarów lub postaci materiału (cement , drewno , gips). Przesiąkliwość - rodzaj zawilgocenia występujący w materiale pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego. Obserwuje się je w ścianach zbiorników na ciecze. Stopień przesiąkliwości mierzy się ilością wody przechodzącej przez 1cm2 próbki w ciągu 1h przy stałym ciśnieniu. Stopień nasycenia - ma znaczenie dla materiałów podlegających działaniu mrozu. Gdy stopień nasycenia jest duży (powyżej 85%) wówczas woda , która przeniknęła do porów , nie mogąc się w nich pomieścić po zamarznięciu, rozsadza tworzywo. Współczynnik rozmiękczania - k - cecha charakteryzująca przydatność materiału w różnych warunkach wilgotnościowych. Określa się go stosunkiem wytrzymałości na ściskanie materiału nasyconego wodą Rn do wytrzymałości na ściskanie materiału w stanie suchym Rs k=Rn/Rs, materiały o wartości k< 0,8 nie mogą być stosowane w miejscach narażonych na działanie wilgoci. Zdolność odparowania - określa się czasem zużytym do wysuszenia nasyconego wilgocią materiału dla osiągnięcia ciężaru stałego. Badania przeprowadza się w eksykatorze (naczynie szklane ,wypełnione w dolnej części kwasem siarkowym). Właściwości związane ze zjawiskiem ciepła :
Rozszerzalność cieplna - pod wpływem zmian temperatury zmieniają się właściwości materiału. Zmieniają się jego wymiary liniowe i objętość. Przewodność cieplna - cecha charakteryzująca zdolność danego materiału do przewodzenia ciepła od jednej po-wierzchni do drugiej ; jest ona określana współczynnikiem przewodności cieplnej. Współczynnik ten zależy od wilgotności, temperatury, porowatości, struktury materiału i składu chemicznego. Pojemność cieplna - właściwość materiału polegająca na zdolności pochłaniania mniejszej lub większej ilości ciepła Q przy jego nagrzaniu tj. ogrzaniu materiału o temperaturze t1 do temperatury t2. Żarowytrzymałość - cecha materiału charakteryzująca się tym, że zachowuje on pierwotne swe właściwości w wysokich lub podwyższonych temperaturach. Żaroodporność - odporność materiału na działanie wysokich lub podwyższonych temperatur(50 do 350 stopni Celsjusza), przy którym następujące po sobie zmiany temperatury powtarzają się okresowo. Materiały narażone są na korozyjne działanie gazów spalinowych i ognia i zachodzi potrzeba określenia granicznych temperatur, w których będą one spełniały przeznaczone im zadania (ceramika, betony, stal). Odporność na zamrażanie - zdolność materiału nasyconego wodą do przeciwstawiania się zniszczeniu jego struktury przy wielokrotnych cyklach zamrażania i odmrażania bez widocznych skutków rozmrażania go przez zamarzniętą wodę i znaczniejszego obniżenia wytrzymałości. Zamarznięcia w porach materiałów woda zwiększa swą objętość o ok. 10% i może powodować pęknięcie lub odkruszenie się ich części. W celu sprawdzenia zmian wytrzymałościowych poddaje się próbki badaniom na ściskanie, a wyniki porównuje się z wytrzymałością próbek w stanie suchym nie zamrożonym. Skurcz - zjawisko występujące albo przy wysychaniu wilgotnego materiału , albo przy twardnieniu betonu, gipsu, zapraw itd. Skurcz występuje przy oziębianiu materiałów organicznych i nie organicznych. Cechy mechaniczne: Sprężystość - zdolność ciała do przyjmowania pierwotnej postaci o tych samych wymiarach po usunięciu obciążenia, pomimo że pod obciążeniem zmieniało ono swój kształt. Sprężyste właściwości charakteryzuje współczynnik sprężystości E. Plastyczność - zdolność materiału do zachowania odkształceń tj. do zachowania trwałych zmian w jego postaci pomimo usunięcia sił, które odkształcenia te spowodowały. Pełzanie - zjawisko wywierające znaczny wpływ na wytrzymałość materiału, charakteryzujące się nieprzerwanym wzrostem odkształceń plastycznych przy niezmiennym obciążeniu. Wielkość pełzania zależy od struktury, wieku materiału i od działania obciążenia. Relaksacja - zjawisko związane z pełzaniem, charakteryzujące się spadkiem naprężeń przy stałym odkształceniu. Ciągliwość - charakteryzuje się tym, że materiały nie wykazują zniszczenia przy znacznym odkształceniu plastycznym. Kruchość - przeciwieństwo ciągliwości i charakteryzuje się tym, że materiał ulega nagłemu zniszczeniu bez wyraźnych odkształceń poprzedzających zniszczenie materiału. Określa się je stosunkiem wytrzymałości na rozrywanie do wytrzymałości na ściskanie. Gdy stosunek ten jest <1/8, to materiał zalicza się do kruchych. Twardość - odporność badanego materiału na odkształcenia trwałe przy wciskaniu w niego ciała bardziej twardego. Odporność na uderzenie - zdolność wytrzymywania nagłych uderzeń dynamicznych, jest specjalnie ważna dla posadzek. Miarą wytrzymałości na uderzenie jest praca potrzebna do stłuczenia płytki lub przełamania innych elementów. Odporność ogniowa - zdolność opierania się wpływom wysokich temperatur w czasie pożaru i zależy od odporności materiału na: zmianę struktury chemicznej i fizycznej, wytrzymałości mechanicznej, kształtu, przewodzenie ciepła. Cechy odporności: zapalność, izolacyjność pożarowa, szczelność, powierzchniowe rozprzestrzenianie się ognia, palność: podatność materiału na zapalanie się. Klasy odporności ogniowej:0,25 ;0,5;1;2;4. 2. Toksyczność - zdolność wydzielania przez materiały w podwyższonej temperaturze
Ważną cechą betonu jest jego wytrzymałość na ściskanie. Gwarantowaną wartość wytrzymałości określa klasa betonu Betony można podzielić na: ● beton ciężki - o ciężarze objętościowym większym niż 2 600 kg/m3, wykonywane z zastosowaniem specjalnych kruszyw (np. barytowych), stosowane jako osłony biologiczne dla osłabienia promieniowania jonizującego ● beton zwykły: a) o ciężarze objętościowym od 2 200 - 2 600 kg/m3, wykonywane z zastosowaniem kruszyw naturalnych i łamanych (piasek + żwir lub piasek + np. kamień bazaltowy) stosowane do wykonywania elementów konstrukcyjnych betonowych i żelbetowych b) o ciężarze objętościowym od 1 800 - 2 200 kg/m3, wykonywane z zastosowaniem kruszyw porowatych (np. keramzyt) - do wykonywania elementów o podwyższonej izolacyjności cieplnej np. ścian osłonowych, pustaków ściennych i stropowych ● beton lekki - o ciężarze objętościowym do 1 800 kg/m3, wykonywane z zastosowaniem lekkich kruszyw oraz betony komórkowe. Betony komórkowe wytwarza się z cementu, piasku, wody i środka pianotwórczego. Betony lekkie stosuje się do wykonywania elementów ściennych i stropowych średniowymiarowych (płyty ścienne i stropowe) i drobnowymiarowych (np. bloczki ścienne, prefabrykowane nadproża). Ponadto do betonów należą: ● betony polimerowe - zamiast spoiwa cementowego zawierają polimery; betony cementowo - polimerowe - zawierają spoiwa cementowe z dodatkiem polimerów, stosowane w sytuacjach, gdy konieczne jest uzyskanie w krótkim czasie betonu o wysokiej wytrzymałości i niskiej kurczliwości podczas wiązania. ● fibrobetony - oprócz kruszyw naturalnych zawierają włókna stalowe, szklane lub syntetyczne, stosowane jako betony do wykonywania np. posadzek przemysłowych. ● żużlobetony - z dodatkiem rozdrobnionego żużlu do kruszywa ● asfaltobetony - bez cementu i wody, zawierają asfalt, mączkę mineralną, piasek, grysy kamienne i żwir - stosowany do wykonywania nawierzchni drogowych. W projekcie konstrukcyjnym podaje się klasę betonu różnych elementów konstrukcyjnych, natomiast kierownictwo budowy ma rozeznanie o gatunkach kruszyw, markach cementów, rodzajach domieszek oraz warunkach, w jakich będzie przygotowywana i układana mieszanka betonowa. Na tej podstawie zleca się laboratorium opracowanie składu mieszanki , a po stwardnieniu żądaną wytrzymałość na ściskanie. Wynikiem pracy laboratorium jest recepta laboratoryjna, która ma charakter teoretyczny i musi być korygowana na budowie przez uwzględnienie zmian w uziarnianiu i wilgotności kruszywa. Tak skorygowana recepta opracowana na budowie na podstawie recepty laboratoryjnej nazywa się receptą roboczą. Aby ustalić receptę roboczą mieszanki betonowej trzeba obliczyć ilość składników zasypywanych do betoniarki, czyli ilość składników na jeden zrób z uwzględnieniem wilgotności kruszyw oraz pojemności betoniarki. Mieszanka betonowa to mieszanina spoiwa (cement), kruszywa grubego (żwir), kruszywa drobnego(piasek o frakcjach do 2 mm), wody i ewentualnych dodatków (powyżej 5% w stosunku do masy spoiwa) i domieszek (poniżej 5% w stosunku do masy spoiwa). Dodatki i domieszki poprawiają właściwości mieszanek betonowych i betonów (np. zwiększają urabialność, opóźniają proces wiązania, zwiększają mrozoodporność, wodoszczelność itd.). Skład mieszanki betonowej dobiera się na podstawie analiz laboratoryjnych i obliczeń (receptura betonu), tak aby otrzymać beton o oczekiwanej wytrzymałości, odporności na działanie czynników zewnętrznych (np. o odpowiedniej ścieralności, wodoszczelności, kwasoodporności, żaroodporności, izolacyjności cieplnej). Żelbet (żelazobeton) - jest to beton wzmocniony wkładkami stalowymi, materiał stosowany powszechnie w budownictwie. Beton jest materiałem doskonale przenoszącym naprężenia ściskające. Jednak jego wytrzymałość na siły naprężenia rozciągające jest bardzo mała. Wzmocnienie stalą, która znakomicie przenosi siły rozciągające daje materiał, z którego można budować konstrukcje różnego typu. Do wzmacniania betonu stosuje się wkładki w postaci prętów, lin, strun i siatek. Można spotkać także konstrukcje z „sztywnym zbrojeniem”, tzn. takie, w których elementy stalowe o dużych przekrojach (np. dwuteowniki, ceowniki) są wykorzystane jako rdzeń w np. słupie z betonu. Do zalet żelbetu, jako materiału konstrukcyjnego, należą: ogniotrwałość, odporność na znaczne obciążenia statyczne i dynamiczne, swoboda w kształtowaniu elementów, duża odporność na korozję (przy zachowaniu właściwej otuliny wkładek stalowych i poprawnego
zagęszczenia układanego betonu). Odporność na wpływy atmosferyczne można łatwo podnieść wykonując stosunkowo tanie zabezpieczenie powłokowe. Zabezpieczenia te stosuje się przede wszystkim w konstrukcjach mostów i wiaduktów. Ze względu na sposób współpracy wkładek stalowych z betonem rozróżnia się: ● żelbet – szkielet z prętów stalowych układa się w deskowaniu (szalunku) na miejscu wbudowania elementu (na budowie) lub formie (w wytwórni prefabrykatów) i zalewa mieszanką betonową. Po uzyskaniu przez beton wymaganej wytrzymałości otrzymuje się element, w którym stal przejmuje naprężenia rozciągające a beton ściskające. Współpraca tych materiałów opiera się na przyczepności betonu do stali i zbliżonej wartości rozszerzalności cieplnej. ● siatkobeton - zbrojenie ma postać siatek - tkanyh lub zgrzewanych, o kwadratowych oczkach o wymiarach 6-12mm. Charakteryzuje się zwiększoną odpornością na obciążenie dynamiczne, dużą jednorodnością, zwiększonym wydłużeniem względnym i wytrzymałością na rozciąganie, dobrą szczelnością i odpornością na powstawanie rys. ● beton sprężony – zbrojenie wykonuje się z stali o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie (stale wysokogatukowe). Do elementu betonowego wprowadza się wstępne naprężania ściskające przez rozciągnięcie zbrojenia przed zabetonowaniem. Wprowadzone naprężenia są przeciwne do naprężeń powstających od naprężeń użytkowych. Zatem część obciążeń równoważy naprężenia wstępne. Ze względu na sposób wprowadzenia naprężeń sprężających rozróżnia się: a) strunobeton – struny (pojedyncze druty lub ich wiązki złożone z kilku strun) napręża się w formie i stabilizuje na naciągu. Po zalaniu formowanego elementu i uzyskaniu przez beton przynajmniej 70% wymaganej wytrzymałości naciąg jest zwalniany. Stal wprowadza do betonu naprężenia ściskające – w ten sposób uzyskujemy beton sprężony. b) kablobeton – w formie układa się kanały wzdłuż tras przebiegu kabli sprężających. Formę wypełnia się betonem. Po uzyskaniu przez beton min. 70% wartości wymaganej wytrzymałości wprowadza się kable do kanałów i naciąga się je. Kable są mocowane na końcach a kanały wypełniane zawiesiną – zaczynem cementowo – wodnym. Po związaniu zaczynu otrzymuje się element monolityczny, w którym beton i stal współpracują ze sobą. Elementy kablobetonowe można sprężać w miejscu ich wbudowania. Beton zbrojony, element konstrukcyjny wykonany z betonu, posiadający specjalne wzmocnienie z prętów bądź drutów stalowych w miejscach, gdzie naprężenia rozciągające przekraczają wytrzymałość betonu na rozciąganie. Beton zbrojony występuje w 2 głównych postaciach: żelbetu i betonu sprężonego. Domieszki do betonów: Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m.in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji. Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji. Surowce ● sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF) ● sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF) ● sulfonaty ligninowe i ich mieszaniny. Domieszki te wpływają na równomierne rozłożenie kruszywa w mieszance, a tym samym na jednorodność mieszanki betonowej oraz na jednakowe zwilżenie ziaren kruszywa. Najczęściej dozowane są w ilości od 1 do 5% w stosunku do masy spoiwa. Zastosowane w maksymalnych dawkach, określonych przez producenta, powodują jednak zwiększenie napowietrzenia mieszanki betonowej, a w konsekwencji opóźnienie czasu wiązania cementu. Domieszki opóźniające wiązanie Głównymi składnikami domieszek opóźniających wiązanie są fosforany, cukry i tlenki metali.
b) gatunki liściaste, najczęściej stosowane są do robót stolarskich, wykonywania podłóg i posadzek: ● brzoza (Betula pendula) i (Betula pubescens) – drewno o dobrych właściwościach mechanicznych i małej odporności na grzyby. ● buk (Fagus silvatica) – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku około 110 lat. Drewno twarde, o dużej wytrzymałości, łatwe w obróbce. Często atakowane przez owady. ● dąb (Quercus robur) lub (Quercus petrea) – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku około 180 lat. Drewno jest twarde, o dobrych parametrach wytrzymałościowych, odporne na ścieranie. Często atakowane przez owady. W wodzie z czasem czernieje, w wyniku reakcji chemicznych pomiędzy kwasem garbnikowym znajdującym się w drewnie a solami żelaza występującymi w wodzie. Drewno łatwo pęka i paczy się. ● grab (Carpinus betulus) – drewno o dobrych właściwościach mechanicznych, trudnościeralne, ciężkie. ● jesion (Fraxinus excelsior) – drewno ciężkie, wytrzymałe i elastyczne. Po ścięciu łatwo je wygiąć. Zastosowane w warunkach suchych jest trwałe, w wilgotnych łatwo ulega zniszczeniu. ● olsza czarna (Alnus glutinosa) – drewno miękkie, łatwe w obróbce. Często atakowane przez owady. Mało odporne na zmienne warunki atmosferyczne. Przy stałym przebywaniu pod wodą trwałe, dzięki dużej zawartości garbników. ● topola (Populus , ok. 30 gatunków) – jedyne drewno liściaste stosowane są do wykonywania konstrukcji budowlanych, zwłaszcza na terenach bezleśnych. W Polsce raczej jako drzewo ozdobne, opałowe, stosowane też w celu osuszania terenu. ● wiąz pospolity i brzost (Ulmus campestis, Ulmus montana) – drewno twarde, wytrzymałe, sprężyste. Parzone łatwo daje się wyginać. Trwałe na powietrzu i pod wodą. Rodzaje materiałów drewnopodobnych: Sklejka - materiał uzyskiwany przez sklejenie cienkich (grubość ok. 0,5 mm) warstw drewna drzew liściastych (olcha, brzoza, buk, topola) lub sosny; stosowana w stolarstwie, budownictwie, przem. okrętowym i kolejowym, modelarstwie. Okleina - fornir cienkie płaty drewna o grub. 0,1-5,0 mm (najczęściej ok. 0,8 mm) uzyskiwane przez skrawanie płaskie lub obwodowe (na skrawarkach) drewna z drzew, tzw. okleinówek (o wysokiej jakości i minimalnej ilości wad); wykorzystuje się piękno barwy i rysunku drewna. Forniru używa się na okleiny i obłogi elementów z drewna litego lub płyt wiórowych, stolarskich, sklejki. Płyta wiórowa – (suprema ) - płyta wykonana z cienkich wiórów drzewnych (specjalnie skrawanych) spojonych pod ciśnieniem syntetycznym klejem; używana do budowy mebli. Płyta stolarska – płyta z warstwą wykonaną z listewek, oklejona obustronnie obłogami; pełna lub listewkami ułożonymi w kratownicę (komórkowa, pustakowa); stosowana w meblarstwie. Płyta pilśniowa – płyta ze spilśnionych włókien drzewnych uformowanych w podwyższonej temperaturze ciśnieniu. Sortyment drewna ● Żerdzie - sortyment okrągłego drewna użytkowego uzyskiwany z całych okrzesanych drzewek; grubość znamionowa dla gat. liściastych 7–18 cm, a dla gat. iglastych 7–14 cm ● Wańczosy - (połowizny) - dawny eksportowy sortyment drewna tzw. ciosanego, wytwarzany z dębiny wysokiej jakości; uzyskiwane przez rozpiłowanie wzdłużne kłody na 3 części. ● Papierówka - sortyment drewna (gł. sosnowego, świerkowego, topolowego), zwykle w postaci okrąglaków bez kory i łyka; używana do produkcji ścieru drzewnego (gł. na papier) i mas celulozowych. ● Listwa - leśn. sortyment tarcicy o przekroju poprzecznym od 13 x 25 do 29 x 90 mm. ● Graniak - leśn. sortyment tarcicy liściastej o ogólnym przeznaczeniu; przekrój poprzeczny kwadratowy. ● Krawędziak - leśn. sortyment tarcicy o przekroju poprzecznym od 100 x 100 do 180 x 180 mm. ● Deska - sortyment tarcicy grub. 12–50 mm, dł. od 1 m i szerokości co najmniej
dwukrotnie większej od grubości. ● Bal - leśn. sortyment tarcicy; grub. co najmniej 50 mm, szerokość nie mniejsza od dwukrotnej grubości; długość ponad 1 m. Właściwości techniczne Drewno jest materiałem anizotropowym, jego wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie, zginanie zależy od kierunku działania sił w stosunku do włókien. Drewno znacznie łatwiej przenosi siły (ma większą wytrzymałość) działające wzdłuż włókien; wraz ze wzrostem kąta odchylenia tych sił od kierunku włókien wytrzymałość drewna zmniejsza się. W zależności od osiąganej minimalnej wartości wytrzymałości mechanicznej drewno dzieli się na klasy. Przykładowe wartości wytrzymałości drewna na ściskanie w zależności od klasy: ● ściskanie wzdłuż włókien – 16 MPa – 26 MPa (gatunki liściaste) i 23 – 34 MPa (gatunki iglaste) ● ściskanie w poprzek włókien od 4,3 – 6,3 MPa (gatunki liściaste) i 8,0 – 13,5 MPa (gatunki iglaste) Twardość – jest mierzona oporem stawianym przez drewno podczas wciskania stalowej kulki o ściśle określonej wielkości. Twardość zależy od gatunku drzewa, z którego drewno pochodzi. Do gatunków twardych należą między innymi: modrzew, robinia akacjowa czyli grochodrzew (nazywany błędnie akacją), buk, dąb, grab, jesion, jawor, wiąz. Do najbardziej miękkich: lipa, olcha, osika, topola. Ścieralność – drewna twarde są najczęściej najodporniejsze na ścieranie. Ta cecha ma duże znaczenie przy wyborze drewna jako materiału do wykonania np. podłóg. Główne wady drewna to:sękatość , złe ułożenie włókien (skręt włókien), sinienie, grzybienie, kurczenie, pęcznienie, zgnilizna oraz wielordzenność. Wady drewna zawsze powodują obniżenie jego wartości i mogą spowodować jego dyskwalifikację jako materiału. Zależą od różnych czynników: ● związane ze wzrostem drzewa to – sęki, rdzenie położone mimośrodowo, rdzenie podwójne, zawoje, skręt włókien, pęknięcia np. mrozowe itp. ● związane z procesami gnilnymi, zagrzybieniem podczas wzrostu drzewa albo po jego ścięciu, powodują zmianę zabarwienia, siniznę, zgniliznę czyli mursz. Przykłady grzybów rozwijających się na drewnie: a) grzyby powodujące szybki rozkład drewna na dużych powierzchniach: grzyb domowy właściwy stroczek domowy, grzyb domowy biały porzyca inspektowa, grzyb piwniczny gnilica mózgowata , grzyb kopalniany krowiak łykowaty. b) grzyby występujące "gniazdowo": grzyb podkładowy twardziak łuskowaty, grzyb słupowy siatkowiec płotowy. ● związane z żerowaniem owadów na drzewie lub drewnie (np. spuszczel), trzpiennik olbrzym, rytel pospolity , drwalnik paskowy, kołatek mieszkaniowy i kołatek meblowy, świdrak okrętowiec, raczek. Obróbka drewna Uzyskiwanie gotowego elementu z drewna wiąże się z wykonywaniem wielu czynności, które łącznie nazywamy obróbką. Czynnością poprzedzającą obróbkę drewna jest rozrysowanie i wymierzenie kształtu i wielkości elementów na materiale, zwane trasowaniem. Dopiero po wytrasowaniu następuje obróbka, która obejmuje: przycięcie, wykonanie połączeń oraz wykończenie powierzchni drewna. Obróbka skrawaniem polega na nadaniu elementom określonych w projekcie kształtów i wymiarów, co uzyskuje się przez przycinanie (piłowanie), struganie oraz nawiercanie lub dłutowanie otworów i gniazd. Obróbka łącząca polega na wykonywaniu między elementami drewnianymi połączeń, umożliwiających przenoszenie obciążeń z jednych elementów na drugie. Obróbka wykończeniowa., której celem jest uszlachetnienie powierzchni drewna, dotyczy przede wszystkim robót stolarskich. Do wykonywania poszczególnych czynności w zakresie obróbki drewna używa się różnego rodzaju narzędzi ręcznych lub o napędzie mechanicznym. Obróbka ręczna drewna Do odmierzania i trasowania kształtów na materiale drzewnym służą miarki zwijane i
elektryczna. Składowanie drewna na placu budowy Tarcica powinna być przechowywana na placu budowy w taki sposób, aby nie uległa zwilgoceniu przez wodę odpadową ani od wilgoci wody gruntowej. Jednocześnie należy zapewnić możliwość odparowywania z drewna wody w nim zawartej. Teren, na którym składuje, powinien być suchy i mieć zapewniony odpływ wód odpadowych. Tarcicę przechowuje się w stosach opartych na słupkach betonowych lub ceglanych, które umożliwiają swobodny przepływ powietrza między gruntem a stosem. Również sam stos układa się w taki sposób, aby zapewnić dostęp powietrza i przewietrzanie każdej warstwy. Osiąga się to, przekładając poszczególne warstwy desek (łat, bali lub krawędziaków) deskami krótszymi położonymi po kątem prostym stosując przekładki za specjalnych listew. Jeżeli drewno będzie składowane przez dłuższy czas, to nad stosem należy wykonać daszek za spadkiem umożliwiającym odprowadzenie wody deszczowej poza stos. Podczas składowania krótkotrwałego (do 10 dni) drewna o wilgotności nie większej niż 30% można stos n wierzchu nakryć folią polietylenową lub arkuszami papy. Odstęp między deskami (łatami, balami) powinien wynosić ok. 5 cm, a grubość przekładek, czyli odstęp pionowy między warstwami, minimum 2cm. Drewno ma szerokie zastosowanie w konstrukcji budynków. Wyróżniamy wiele drewninych elementów konstrukcyjnych,np. : Ściany drewniane Ich główne zalety to: znaczna izolacyjność cieplna, mała grubość ścian (a więc małe straty powierzchni na konstrukcję), łatwość wykonania (ponieważ cały budynek może być wykonany z jednego materiału), możliwość prowadzenia robót budowlanych w zimie), oraz możliwość użytkowania budynku bezpośrednio po ukończeniu robót. Konstrukcje ścian drewnianych to: ● Konstrukcja wieńcowa - Ściana składa się z ułożonych poziomo wieńców z belek drewnianych łączonych w narożach (węgłach) na zamki z ostatkami lub bez nich. Ostatkami nazywa się wystające poza obrys budynku końce belek. Kształt belek jest zróżnicowany, np. okrąglaki, połowizny, belki prostokątne lub prostokątne z ściętą krawędzią, łączone ma wpusty itp. Belki leżące na sobie łączy się na ogół dębowymi kołkami - tyblami, chroniąc je przed przesunięciem. Szczelinę pomiędzy nimi należy uszczelnić np. sznurem, pakułami, wysuszonym mchem. Ściany stawia się na fundamentach murowanych np. z kamienia i izolowanych od drewna warstwami papy. Belki stropowe lub krokwie opierają się na najwyższej belce ściany wieńcowej. Ściany wewnętrzne łączy się z zewnętrznymi na półteowy zamek w jaskółczy ogon. W przypadku stosowania belek o małej szerokości długie ściany mają tendencję do wypaczania się. Aby temu zapobiec stosuje się co 3 - 4 m (najczęściej w połowie rozpiętości ściany) pionowe, obustronne kleszcze, tzw. lisice, ściągnięte ze sobą śrubami. ● Konstrukcja szkieletowa - stosowana jest jako układ konstrukcyjny budynków niskich (najczęściej hal) lub wysokich (np. wieżowców) oraz innych budowli, w których elementami przenoszącymi obciążenia są układy prętowe (np. słupy, rygle, ramy). Konstrukcje takich budynków i budowli wykonywane są najczęściej ze stali lub żelbetu. Pierwsze konstrukcje szkieletowe wykonywane były z drewna (np. konstrukcja słupowo-ramowa), obecnie spotkać można też rozwiązania z drewna klejonego (z desek klejone są dźwigary, ramy itp.). Część budynków szkieletowych stanowi połączenie układu nośnego w postaci szkieletu i przekrycia powłokowego z postaci łupiny z żelbetu albo szkieletu połączonego z sztywnym trzonem wewnątrz budynku. Przykładami rozwiązań z zastosowaniem konstrukcji szkieletowej są np. hale sportowe – hala widowiskowo-sportowa Arena w Poznaniu, hala w Zabrzu, budynek ONZ w Nowym Jorku, Pałac Kultury i Nauki w Warszawie), wieża Eiffla w Paryżu. Stropy drewniane Stropy na belkach drewniane stosuje się najczęściej jako stropy poddasza lub stropy międzykondygnacyjne budynków mieszkalnych. Szkielet stropu drewnianego składa się z belek stropowych i podciągów. Elementy konstrukcji stropu opierają się na ścianach nośnych. Możliwe jest także podpieranie belek na pośrednich podciągach. Natomiast sam podciąg oprócz oparcia na ścianach budynku może przenosić obciążenia także za pośrednictwem słupów. Belki stropu
drewnianego wykonywane są najczęściej z litych bali drewnianych. Możliwe jest także wykonywanie belek jako elementów składanych (klejonych lub łączonych mechanicznie). Belki stropowe powinny przede wszystkim spełniać wymagania co do nośności i sztywności ustroju. Wymiarowanie elementów zależy od przewidywanych obciążeń stropu. Belki powinny posiadać grubość 42 mm, czyli zapewniać wystarczającą sztywność zapobiec skręcaniu się elementów. Wysokość belek zależy od rozpiętości stropu, rozstawu belek oraz klasy i rodzaju drewna. Zazwyczaj belki stropu układa się na ścianach budynku na specjalnych podkładkach (w budynkach murowanych) lub na tzw. podwalinie. Powszechnie stosuje się dwa rozstawy belek: 40 lub 60 cm. Dodatkowo w budynkach murowanych belki stropu zabezpiecza się przed wysuwaniem za pomocą specjalnego jarzma. Długość odcinka podpartego belki stropu (fragment "schowany" w niszy muru) musi odpowiadać długością, wysokości belki. Dodatkowo, dla zabezpieczenia elementu konstrukcji przed gromadzącą się w niszy wilgocią, należy zabezpieczyć drewno preparatem bitumicznym i owinąć warstwą papy. Główną zaletą stropów drewnianych jest lekkość ich konstrukcji, przy jednocześnie wysokich w stosunku do masy własnej parametrach wytrzymałościowych. Z pewnością stropy belkowe wyśmienicie nadają się do obiektów budownictwa mieszkaniowego, jednorodzinnego. Stanowią idealne rozwiązania przy konstruowaniu stropu poddasza. Prawidłowo zaprojektowane i wykonane zgodnie z zasadami sztuki budowlanej, mogą przez dziesiątki lat pełnić swoja funkcję. Ponadto ważne jest, że stropy drewniane wykonuje się w technologii suchej, co biorąc pod uwagę krajowe warunki klimatyczne, pozwala na wykonanie stropu także w okresie niskich temperatur. Ponadto nie bez znaczenia jest łatwość wykonania konstrukcji stropu oraz ewentualnych remontów konstrukcji. Schody drewniane Ze względu na niebezpieczeństwo pożaru, według przepisów można stosować schody drewniane wyłącznie w budynkach mieszkalnych o wysokości do 2 kondygnacji, w obiektach gospodarskich, tymczasowych oraz w obiektach zabytkowych podczas rekonstrukcji. Schody drewniane wykonuje się najczęściej z drewna iglastego, jedynie na stopnie schodów o większym ruchu i wyższym standardzie używa się drewna dębowego lub bukowego. Podstawowym elementem konstrukcji schodów drewnianych jest policzek z bala o grubości 63 lub 75 mm i szerokości ok. 25 cm. Stopnie z desek o grubości 25-32 mm są wpuszczane w policzek za pomocą odpowiednich gniazd, a policzki powiązane ze sobą ściągiem stalowym. Inne rozwiązania konstrukcji schodów drewnianych polega na oparciu stopni na wierzchu schodkowo wyciętego policzka i przykręcenia ich wkrętami. W pierwszym wypadku mamy do czynienia ze schodami policzkowymi wysuwanymi, a drugim za schodami nakładanymi (siodłowymi).
4. Metale i stopy Właściwości mechaniczne i technologiczne stali; ● Wytrzymałość na rozciąganie określana wielkością naprężenia wywołanego w przekroju próbki przez siłę powodującą jej zerwanie. Badane są także inne parametry określające naprężenia w próbkach stali, takie jak wytrzymałość na ściskanie, zginanie, ścinanie i skręcenie. Podczas badania próbki stali na zerwanie określane są także: a) naprężenie rozrywające, czyli rzeczywista wartość naprężenia w miejscu przewężenia rozciąganej próbki bezpośrednio przed jej zerwaniem (jest to wartość siły powodującej zerwanie w odniesieniu do przekroju zerwanej próbki w jej najwęższym miejscu). b) wydłużenie względne, czyli procentowy przyrost długości zerwanej próbki w stosunku do jej początkowej długości. c) przewężenie względne, czyli procentowe zmniejszenie powierzchni przekroju poprzecznego zerwanej próbki w miejscu zerwania do jej przekroju pierwotnego. ● Sprężystość rozumiana jako zdolność materiału do odzyskiwania pierwotnej postaci po zaprzestaniu działania na niego sił powodujących odkształcenie. W zakresie naprężeń sprężystych obowiązuje prawo Hooke'a. Sprężystość materiału określa: a) współczynnik sprężystości podłużnej (moduł Younga) E, który dla stali ma wartość w granicach od 205 do 210 GPa (Gigapaskali) b) współczynnik sprężystości poprzecznej G (moduł Kirchhoffa), który dla stali ma wartość 80GPa ● Plastyczność, czyli zdolność materiału do zachowania postaci odkształconej na skutek naprężeń od obciążeń po zaprzestaniu ich działania. Są to odkształcenia trwałe, które
● stal węglowa ● stal niskowęglowa ● stal średniowęglowa ● stal wysokowęglowa ● stal stopowa ● stal niskostopowa ● stal wysokostopowa Korozja Korozja jest to stopniowe niszczenie tworzyw metalowych i niemetalowych pod wpływem chemicznego i elektrochemicznego oddziaływania środowiska w wyniku którego zmieniają się stan i właściwości niszczonego tworzywa. W przypadku metali rozróżnia się korozję chemiczną i elektrochemiczną. Korozja chemiczna Korozja chemiczna metali następuje w wyniku działania suchych gazów lub cieczy nie przewodzących prądu elektrycznego. Przykładem korozji chemicznej może być działanie tlenu na metale w podwyższonej temperaturze w rezultacie którego na powierzchni metalu powstaje warstwa tlenku. Utlenianie metalu do jego tlenków nie zawsze jest procesem szkodliwym. Jeżeli warstwa tlenku jest dostatecznie zwarta i mocno związana z powierzchnią metalu, chroni ona (pasywuje) metal przed dalszym utlenianiem. Glin jak wynika z jego położenia w szeregu napięciowym metali jest metalem nieszlachetnym. Jednak ten metal i jego stopy odznaczają się w środowisku obojętnym dużą odpornością na korozję, wynikającą z utworzenia się pasywnej, trudnorozpuszczalnej warstwy tlenku AlOOH. Podobne tlenkowe warstewki ochronne tworzy cynk, chrom i nikiel. Do korozji chemicznej zalicza się także czernienie przedmiotów srebrnych na powietrzu. Głównym składnikiem ciemnego nalotu jest siarczek srebra powstający w reakcji srebra ze związkami siarki zawartymi w powietrzu. Korozja elektrochemiczna Korozja elektrochemiczna jest najbardziej powszechnym rodzajem korozji. Należy do niej powszechnie spotykane zjawisko korozji atmosferycznej, która spowodowana jest działaniem na metale wilgotnego powietrza i zawartych w nim zanieczyszczeń. Korozja elektrochemiczna powstaje wskutek działania krótkozwartych ogniw na styku metalu z elektrolitem. Ogniwa te powstają w rezultacie niejednorodności chemicznej (lub fizycznej) metalu np. na styku różnych metali, bądź wskutek niejednorodności krystalicznej w strukturze metalu. Korozja metali najczęściej objawia się poprzez powierzchniowe ubytki metalu (plamy i wżery), bądź przez obniżenie wytrzymałości metali. Najczęściej szybkość korozji określa się przez ubytek masy próbki metalu pod wpływem działania czynnika korodującego na jednostkę powierzchni i czasu. Metal jest materiałem (najczęściej krystalicznym) o wiązaniach metalicznych, którego główne cechy to: ● plastyczność ● sprężystość ● dobry przewodnik prądu elektrycznego oraz ciepła ● ujemny współczynnik temperaturowy przewodności elektrycznej ● nieprzezroczysty ● metaliczny połysk
