Gradjevinski materijali - Elaborat

P a g e | 1

GRAEVINSKI MATERIJALI 1 UNIVERZITET U BEOGRADU

GRAEVINSKI FAKULTET

KOLSKA 2013/2014 GODINA

GRAEVINSKI MATERIJALI 1 - PRILOZI UZ LABORATORIJSKE VEBE -

Kandidat: Asistent:

Grupa:

Termin:

Ocena elaborata:

P a g e | 2


GRAEVINSKI FAKULTET


1 PARAMETRI STANJA, STRUKTURNE KARAKTERISTIKE I

HIDROFIZIKA SVOJSTVA MATERIJALA

1. PARAMETRI STANJA

Ukupna zapremina nekog materijala (V) ematski se moe predstaviti na sledei nain (u optem sluaju prisutne su sve tri faze: vrsta, tena i gasovita):

V ukupna zapremina

Va apsolutna zapremina

Vw zapremina gasovite faze (vazduh)

Vv zapremina tene faze (voda)

Vp zapremina pora

V zapremina upljina

Vp= V

P a g e | 3


GRAEVINSKI FAKULTET


otvorena poroznost zatvorena poroznost

staklena vuna stiropor

V=Va + V; V=V, o + V, z gde je: V,o zapremina otvorenih pora (upljina), a V,z zapremina zatvorenih pora (upljina).

Ukupna zapremina se razlikuje u zavisnosti od tipa graevinskog materijala, pa tako pojedini materijali imaju sve tri faze (vrstu, tenu i gasovitu) kao na primer:

beton drvo keramiki proizvodi

P a g e | 4


GRAEVINSKI FAKULTET


dok drugi mogu imati na primer samo vrstu fazu, kao:

1.1. Odreivanje specifine i zapreminske mase

Specifina masa )/( 3mkgsg predstavlja masu jedinice zapremine apsolutno gustog materijala, tj. masu jedinice zapremine vrste supstance koja se dobija apstrahovanjem tene i gasovite faze. Specifina masa se odreuje gravimetrijskom ili volumetrijskom metodom na uzorku materijala koji je usitnjen u fini prah i sraunava pomou obrasca:

aS V

m0=g [kg/m; g/cm]

gde je:

mo - masa potpuno suvog uzorka, dobijena suenjem uzorka do konstantne mase na temperaturi koja najee iznosi 100-110C,

Va - apsolutna zapremina uzorka materijala.

Zapreminska masa )/( 3mkgg predstavlja masu jedinice zapremine materijala zajedno sa upljinama i porama koje su u njemu sadrane, tako da se vrednost dobija putem izraza:

Vm0=g [kg/m; g/cm]

gde je:

metali plastine mase staklo

P a g e | 5


GRAEVINSKI FAKULTET


mo - masa potpuno suvog uzorka, dobijena suenjem uzorka do konstantne mase na temperaturi koja najee iznosi 100-110C,

V - ukupna zapremina uzorka materijala (sa upljinama i porama).

Treba razlikovati zapreminsku masu materijala u suvom (g ) i vlanom stanju ( vlg ). Ova dva parametra povezana su relacijom:

+=+=

1001)1(

0

Hammv

lv ggg

gde je:

mv - masa vode koja je sadrana u uzorku,

Ha apsolutna vlanost uzorka.

Odreivanje mase potpuno suvog uzorka mo

Potpuno suv materijal dobija se suenjem uzorka u sunici do konstantne mase. Uobiajena temperatura u sunici iznosi 100-110 C osim u sluajevima ispitivanja materijala osetljivih na tako visoke temperature (npr. gips, neke plastine mase itd). Nakon odreenog vremena suenja uzorci se hlade i meri se njihova masa. Postupak se izvodi iterativno, u nekoliko ciklusa merenja, dok se ne dobije da su mase uzorka u dva uzastopna ciklusa merenja jednake (mk = mk+1).

Odreivanje apsolutne zapremine Va

Ukoliko je materijal apsolutno kompaktan (ne sadri pore, odnosno upljine), apsolutna zapremina je jednaka ukupnoj zapremini.

U sluaju poroznih materijala, da bi se odredila apsolutna zapreminu uzorka, neophodno je prethodno eliminisati sve pore i upljine u materijalu, to se postie usitnjavanjem uzorka u dovoljno fin i sitan prah, a prema vaeim standardima.

Jedan od naina za odreivanje apsolutne zapremine je metodom piknometra.

Metoda piknometra

U prethodno opran, suv i ist piknometar zapremine 50 cm3 najpre se sipa tenost do cca. visine piknometra. U zavisnosti od prirode materijala koriste se razliite tenosti (destilovana voda, terpentin, benzin). U narednom koraku, prethodno usitnjen i u eksikatoru ohlaen i uvan uzorak materijala mase m0 paljivo se sipa u piknometar i lupkanjem (potresanjem) istiskuju

P a g e | 6


GRAEVINSKI FAKULTET


mehurii zarobljenog vazduha.Zatim se doliva ostatak tenosti do reperne crte koja oznaava zapreminu od 50 cm.

Meri se masa praznog piknometra pm , masa potpuno suvog uzorka 0m i ukupna masa

tpu mmmm ++= 0 , gde je tm - masa upotrebljene tenosti. Mase se mere na elektronskoj vagi. Tanost merenja je 0.1g. Dozvoljena razlika izmeu dva ispitivanja na istoj aparaturi i od strane istih ispitivaa je 0.04 g/cm. Temperatura vazduha u prostoriji pri odreivanju treba da iznosi 202C.

Apsolutna zapremina se odreuje na sledei nain:

t

pu

t

tta

mmmmVVVgg

)(5050 0

+--=-=-= [cm]

U prethodnoj formuli sa t je obeleena zapreminska masa tenosti. Specifina masa materijala uvek se odreuje kao prosena vrednost veeg broja ispitivanja, to je, u zavisnosti od materijala koji se ispituje, definisano odgovarajuim standardom.

Odreivanje ukupne zapremine V

Postupak kojim se meri ukupna zapremina uzorka zavisi prevashodno od geometrijskih i strukturnih karakteristika uzorka:

a) Ako uzorak ima pravilan geometrijski oblik, ukupna zapremina se rauna primenom matematikih formula za raunanje zapremine geometrijskih tela. Kod prizmatinih uzoraka dimenzije se mere na po tri mesta za svaku stranicu geometrijskog tela, a zapremina se rauna sa srednjim vrednostima dimenzija stranica.

b) Ukoliko su uzorci nepravilnog geometrijskog oblika, merenje

ukupne zapremine se vri po Arhimedovom zakonu Zapremina tela jednaka je zapremini istisnute tenosti.

Prilikom ovog ispitivanja posebnu panju treba obratiti u sluajevima ispitivanja poroznih uzoraka, kod kojih je neophodno na odreeni nain spreiti ulazak vode u otvorene pore i upljine tokom merenja.

V

V

P a g e | 7


GRAEVINSKI FAKULTET


Problem postojanja otvorenih pora i upljina prilikom odreivanja ukupne zapremine kod uzorka nepravilnog oblika moe se reiti na jedan od sledeih naina:

- prevlaenjem spoljanjih povrina uzoraka tankim slojem izvesnog zaptivnog materijala, na primer parafina ili laka. U ovom sluaju, treba vodi rauna i o uticaju zapremine samog zaptivnog materijala,

- prethodnim zasienjem uzorka vodom.

c) Kod ne vezanih materijala rastresite strukture, uzorci za merenje zapreminske mase formiraju se u razliitim posudama. U ove posude najee se unosi potpuno suv materijal, a samo unoenje sprovodi se postupkom slobodnog nasipanja ili zbijanja. Zapreminska masa u ovako slobodno nasutom ili zbijenom stanju izraunava se na bazi izmerene mase uzorka i poznate korisne zapremine suda.

2. STRUKTURNE KARAKTERISTIKE MATERIJALA

2.1. Poroznost: Opta poroznost p(%) predstavlja prisustvo praznih prostora u sklopu vrste supstance od koje je izgraen materijal, tj. procentualni odnos zapremine svih upljina i pora sadranih u materijalu prema ukupnoj zapremini materijala. Dakle, poroznost se odreuje pomou sledeeg obrasca:

100)1(100)1(1001000

0

-=-=-

==

g

gm

m

VV

VVV

VV

p saa

[%]100)1( -=s

pgg

Osim opte poroznosti, postoje jo i otvorena i zatvorena poroznost. Otvorena poroznost se definie kao procentualni odnos zapremine svih pora koje meusobno komuniciraju, a takoe komuniciraju i sa spoljanjom sredinom. Ako se sa m0v oznai masa uzorka izmerena posle upijanja vode, a sa m0 masa potpuno suvog uzorka, otvorena poroznost se moe sraunati pomou obrasca:

( )%1001100 00, -==sv

voo V

mmV

Vp

g

Ovde je sa sv oznaena specifina masa vode, koja kao to je poznato, ima vrednost 1000 kg/m3.

P a g e | 8


GRAEVINSKI FAKULTET


Imajui u vidu izloene definicije, zatvorenu poroznost je mogue definisati putem obrasca:

0ppp z -=

2.2. Kompaktnost:

Kompaktnost q(%) predstavlja stepen gustine materijala i izraunava se putem obrasca:

[%]100100 ==s

a

VVq

gg

Poroznost i kompaktnost su komplementarne veliine: %100=+ qp

3. HIDROFIZIKA SVOJSTVA

Higroskopnost je sposobnost kapilarno-poroznih materijala (kapilare < 10-4mm) da iz vlanog vazduha upijaju vodenu paru.

3.1. Merenje upijanja vode se sprovodi po tano propisanim postupcima u okviru kojih su definisani svi relevantni uslovi ispitivanja. Najee se primenjuju dva postupka ispitivanja: metoda postupnog potapanja i metoda kapilarnog penjanja.

Metoda postepenog potapanja U posudu u kojoj se nalazi uzorak voda se prvo doliva do visine uzorka, zatim do polovine visine, visine i konano uzorak se potpuno prekriva vodom. Voda se postepeno dodaje u odreenim vremenskim iteracijama, prema odreenoj proceduri.

Metoda kapilarnog penjanja Uzorak se u posudi potapa u vodu do dubine od ~5mm. Usled pornog pritiska vode dolazi do kapilarnog penjanja vode kroz uzorak, pa se mora voditi rauna da nivo potopljenosti uzorka u vodi ostane konstantan (tj.voda se mora periodino dosipati).

P a g e | 9


GRAEVINSKI FAKULTET


Bez obzira koji od navedenih postupaka je primenjen, upijanje vode moe se definisati na isti nain. Ako je 0m masa potpuno suvog uzorka, a vm0 masa uzorka izmerena nakon tretmana u vodi, upijanje vode e biti:

( )%10010000

00 =-

=mm

mmmu vv

Kao to se vidi, upijanje vode predstavlja masu upijene vode u odnosu na masu suvog uzorka, izraenu u procentima.

Osim na ovaj nain, upijanje vode se moe izraziti i u zapreminskim procentima, u kom sluaju vai obrazac:

( )%sv

vol uu gg

=

( -g zapreminska masa materijala, -svg specifina masa vode).

Da bi se postigle to vee vrednosti upijanja vode materijali se ponekad izlau upijanju pri poveanim pritiscima (npr. 100-200 bara). Tada upijanje pod pritiskom pu raunamo:

up k

uu =

gde je uk - koeficijent zasienosti za koji vai 0 uk 1. Kada je uk = 0 sve pore u materijalu su

zatvorene, kada je uk = 1 sve pore su otvorene, a za uk < 0.92, smatramo da je materijal otporan na dejstvo mraza. 3.2. Vlanost

Vlanost H(%) predstavlja onu koliinu vode koju materijal sadi u sebi pod odreenim uslovima (prirodna vlanost, kapilarna vlanost, higroskopska vlanost...). U praksi se najee operie sa pojmovima apsolutne i relativne vlanosti, koje se respektivno mogu prikazati u sledeem obliku:

(%)1000

0 -

=m

mmH ova

(%)1000

0 -

=v

ovr m

mmH

gde je: mov masa prirodno vlanog (nesuenog) uzorka (masa materijala zajedno sa vodom vlagom, sadranom u uzorku),

mo masa potpuno suvog uzorka.

P a g e | 10


GRAEVINSKI FAKULTET


P a g e | 11


GRAEVINSKI FAKULTET


2 DEFORMACIONA SVOJSTVA MATERIJALA: (-

DIJAGRAMI) I VRSTOE MATERIJALA PRI STATIKIM OPTEREENJIMA

2.1 DEFORMACIONA SVOJSTVA MATERIJALA: - DIJAGRAMI 2.1.1 - DIJAGRAMI

Deformaciona svojstva materijala najee se ispituju na aksijalno optereenim uzorcima (uzorcima optereenim silama zatezanja ili silama pritiska). U sluaju aksijalnog optereenja sila kojom se optereuje uzorak deluje u pravcu podune ose uzorka (slika 2.1).

Slika 2.1 Aksijalno optereeni uzorci, dispozicija ispitivanja naponsko-deformacijske zavisnosti

P a g e | 12


GRAEVINSKI FAKULTET


Uzorci se stavljaju u ureaje za ispitivanje (najee hidraulika presa / kidalica), pa se na bazi apliciranih sila i na osnovu izmerenih promena duine, sraunavaju naponi i deformacije na bazi ijih vrednosti se crtaju odgovarajui - dijagrami. U ovakvim sluajevima napon se odreuje na bazi izraza:

0SF

=s , [N/mm2, MPa]

dok je dilatacija definisana obrascem:

0

0

ll

ll D=D=e , [mm/m; ; %]

gde je:

S0 - poetna povrina poprenog preseka [cm2], F - aplicirana sila [kN], l0 - poetna duina uzorka, odnosno baze merenja [mm] i

010 lll -=D promena duine l0 izazvana optereenjem [mm]. Treba napomenuti da l0 po pravilu nikada ne predstavlja celokupnu duinu uzorka, ve samo jedan njegov manji deo ( tzv. bazu merenja). Ova baza se uvek locira oko sredine uzorka kako bi se eliminisali svi lokalni uticaji koji utiu na rezultate merenja. Takoe baza merenja je u najveem broju sluajeva uslovljena karakteristikama i mogunostima upotrebljenog mernog instrumenta za merenje deformacija (ugibomer-sata, deformetra i sl.), kao i dimenzije uzoraka.

Na osnovu sprovedenih merenja dobijaju se dijagrami koji, u zavisnosti od materijala koji se ispituje, imaju razliite oblike. Tako na primer, ilavi materijali (na primer meki elik) imaju dijagram - prikazan na slici 2.2, a krti materijali (na primer beton) dijagram prikazan na slici 2.3.

Takoe, na dijagramu prikazanom na slici 2.2, jasno se moe odrediti granica velikih deformacija (granica teenja), za razliku od dijagrama prikazanog na slici 2.3.

Prikazani - dijagrami su uslovni (ili tzv. radni dijagrami) iz razloga to kod izraunavanja napona nije uzimana u obzir promena poprenog preseka uzorka. U stvarnosti, meutim, ova povrina se pri poveanju optereenja neprekidno menja. Ukoliko se poe od dovoljno prihvatljive pretpostavke da zapremina uzorka tokom ispitivanja ostaje konstanta, i ako je poetna zapremina uzorka S0l0, posle odreene deformacije , a za sluaj nove povrine poprenog preseka Sstv, zapremina istog elementa bie Sstv(1+ ) l0, pa se za stvarni napon u uzorku stv dobija:

( )ess += 1stv

v,d

P a g e | 13


GRAEVINSKI FAKULTET


Legenda:

p - granica proporcionalnosti

e - granica elastinosti

vg - gornja granica teenja

vd - donja granica teenja

m - vrstoa materijala

k - napon kidanja

Slika 2.2 Dijagram napon deformacija sa izraenom granicom teenja

Kao to se vidi, poetni deo dijagrama ima pravolinijski oblik. To znai da u ovom podruju postoji linearna zavisnost izmeu napona i deformacija (tj. vai Hukov zakon). Ovakva zavisnost izmeu napona i deformacija vai sve do take koja odgovara naponu na granici proporcionalnosti p. Ako se uzorak u podruju elastinog ponaanja materijala (do jedne granine vrednosti - granice elastinosti e) nakon optereenja rastereti, njegova deformacija e u potpunosti nestati. Pri porastu napona iznad granice elastinosti e, baza merenja se pri rastereenju ne vraa na prvobitnu duinu.

Pri naponima veim od granice e moe se smatrati da se deformacija sastoji iz dva dela: plastinog i elastinog. Napon pri kome izduenje poinje da raste primetno bre nego do tada, pri istoj promeni napona, naziva se granica velikih deformacija (granica teenja) v. Kod nekih materijala ova granica je vrlo jasno izraena (npr. meki elici) i omoguava registrovanje pikova, tako da se u vezi sa tim definie gornja (vg) i donja (vd) granica teenja. Kod nekih drugih materijala (npr. elici za prednaprezanje i beton) ta granica nije jasno izraena, pa se odreuje konvencionalna granica velikih deformacija. U takvim sluajevima pod granicom velikih deformacija podrazumeva se napon pri kome je plastina (trajna) deformacija jednaka odreenoj

k

k

radni dijagram

m e

m stvarni dijagram

vg

vd e p

P a g e | 14


GRAEVINSKI FAKULTET


veliini. Ova veliina najee se usvaja u iznosu od 0.2%, odnosno 2. Stoga se za konvencionalnu granicu teenja usvaja oznaka 0.2.

Slika 2.3 Dijagram napon deformacija bez izraene granice teenja

Na bazi - dijagrama definie se jo jedna vrlo znaajna karakteristika materijala modul elastinosti E. Postoji vie razliitih modula elastinosti (tangentni Etg, sekantni Esec, i dinamiki modul elastinosti ED). Meutim, za praksu je od prevashodnog znaaja modul elastinosti koji odgovara pravolinijskom delu dijagrama, pa se stoga pod pojmom modula elastinosti najee podrazumeva veliina statikog modula elastinosti:

el

tgEes

a == 0 [GPa]

gde je: 0 ugao koji poetni pravolinijski deo dijagrama zaklapa sa apscisom.

Kao primer, mogu se navesti moduli elastinosti dva najee koriena graevinska materijala i to betona (E = 20-50 GPa) i elika (E = 190-210 GPa).

Ako se po dostizanju odreenog napona iznad granice elastinosti uzorak rastereti, moe se smatrati da e linija rastereenja uzorka biti paralelna pravolinijskom delu dijagrama. Ako se sada uzorak ponovo optereti, deo dijagrama koji odgovara ovoj fazi poklopie se sa dijagramom rastereenja, a zatim e se tok dijagrama produiti na isti nain kao da je optereenje naneto u jednom potezu.

p e

0.2

m

k

0.2%

0 0

P a g e | 15


GRAEVINSKI FAKULTET


2.1.2 OSNOVNI POKAZATELJI ILAVOSTI MATERIJALA

Generalno posmatrano, sve materijale s obzirom na njihovo ponaanje pod optereenjem moemo podeliti na ilave i krte. Osnovni podaci o ilavosti, odnosno krtosti dobijaju se preko - dijagrama, pri emu je od znaaja odnos dilatacije pri maksimalnom naponu i dilatacije na granici teenja. U vezi sa ovim uveden je pojam duktilnost materijala pod kojim se podrazumeva odnos:

)()(

v

mDsese=

gde je: (m) dilatacija koja odgovara maksimalnom naponu, a (v) dilatacija koja odgovara naponu teenja.

2.2 VRSTOE MATERIJALA PRI STATIKIM OPTEREENJIMA

Pod vrstoom materijala podrazumeva se njegova sposobnost da se suprotstavi dejstvu unutranjih napona koji se javljaju pod uticajem spoljanjih sila ili nekih drugih faktora (skupljanje, promena temperature i sl.). vrstoa se ocenjuje na bazi maksimalnog optereenja koje je uzorak od odreenog materijala u stanju da podnese.

Kod ispitivanja vrstoe materijala primenjuju se statika i dinamika optereenja. U sluaju statikih optereenja pretpostavlja se da se optereenje tokom vremena ne menja ili se menja dovoljno sporo, pa se ubrzanja delia uzorka mogu u potpunosti zanemariti. Kod dinamikih ispitivanja, podrazumeva se promenljivost optereenja tokom vremena, pri emu se uzorci izlau ili optereenjima iji se intenziteti tokom vremena brzo menjaju, ili takvim optereenjima koja se apliciraju jednokratno, ali vrlo velikim brzinama (udar).

P a g e | 16


GRAEVINSKI FAKULTET


2.2.1 ISPITIVANJE VRSTOE PRI ZATEZANJU

vrstoa pri zatezanju ispituje se na uzorcima razliitih oblika i pri razliitim dispozicijama, pri emu se najmerodavniji rezultati dobijaju postupkom aksijalnog zatezanja (slika 2.4 desno).

Slika 2.4 Kabl optereen aksijalnom silom zatezanja

Pri ovakvom ispitivanju sila Z se menja od nule do sile Zgr pri kojoj dolazi do loma (kidanja) uzorka. Reim nanoenja optereenja na uzorak uvek je propisan odgovarajuim tehnikim standardima, poto rezultati ispitivanja mogu da variraju u zavisnosti od brzine nanoenja optereenja. Ovakva ispitivanja najee se sprovode na ureajima hidraulikog tipa, tzv. kidalicama. U sluaju aksijalno optereenih uzoraka vrstoa materijala pri zatezanju se sraunava po sledeoj formuli:

0SZ

f grz = [MPa]

gde je:

Zgr granina (maksimalna) vrednost aplicirane sile zatezanja [kN], S0 povrina poprenog preseka, odnosno povrine preko koje se data sila prenosi na uzorak [mm2, cm2].

P a g e | 17


GRAEVINSKI FAKULTET


2.2.2 ISPITIVANJE VRSTOE PRI PRITISKU

Veliki broj elemenata u konstrukcijama optereen je dominantno optereenjem pritiska (slika 2.5)

Slika 2.5 Stub u konstrukciji optereen aksijalnom silom pritiska

vrstoa pri pritisku definisana je izrazom:

0SP

f grp = [MPa],

gde je:

Pgr granina (maksimalna) vrednost aplicirane sile pritiska [kN], S0 povrina poprenog preseka preko koje se data sila prenosi na uzorak [mm2, cm2],.

Reim nanoenja optereenja je u zavisnosti od materijala propisan odgovarajuim standardom. Standard takoe propisuje i potreban broj uzoraka za ispitivanje.

U sluaju ispitivanja vrstoe pri pritisku, oblik i dimenzije uzorka kao i naleganje koje se ostvaruje na kontaktu izmeu uzorka i prese bitno utiu na rezultate. Na primer, pri ispitivanju

P a g e | 18


GRAEVINSKI FAKULTET


uzoraka oblika kocke, kod uzoraka manjih dimenzija dobijaju se vee vrednosti vrstoe pri pritisku u odnosu na uzorke od istog materijala, ali veih dimenzija. Takoe, vrstoa pri pritisku uzoraka odreenih dimenzija u osnovi opada sa poveanjem visine uzorka (slika 2.6). Ovakav odnos vrstoa uzoraka razliitih oblika i dimenzija se objanjava uticajem sila trenja koje se javljaju na kontaktu izmeu naleue povrine uzorka i ploe prese, na taj nain to trenje spreava slobodno popreno deformisanje uzorka. Kod uzoraka manjih dimenzija uticaji trenja se oseaju u relativno veoj zoni (po visini) u odnosu na uzorke veih dimenzija, to za posledicu ima razlike u izmerenim vrednostima sila loma. Smanjenje kontaktnog trenja (usled vlage prisustva lubrikanta, ploica od teflona i sl.) iz tog razloga dovodi do manje vrednosti oitane sile loma.

Slika 2.6 Figure loma pri ispitivanju vrstoe pri pritisku kompozitnih materijala

Pri samom ispitivanju vrstoe pri pritisku kompozitnih materijala (maltera i betona), uzorak treba postaviti tako da pravac apliciranja sile pritiska bude upravan na pravac ugraivanja betona (slika 2.7).

Slika 2.7 Pravac nanoenja sile

pravac ugradnje

P a g e | 19


GRAEVINSKI FAKULTET


2.2.3 ISPITIVANJE VRSTOE PRI SAVIJANJU

vrstoa pri savijanju odreuje se ispitivanjem uzoraka materijala u obliku gredica optereenih sa jednom ili dve koncentrisane sile. Vrednost vrstoe u ovom sluaju definisana je izrazom:

WM

f grzs = [kNcm/cm3],

gde je: Mgr momenat savijanja koji odgovara maksimalnom (graninom) optereenju, W otporni momenat poprenog preseka gredice.

Slika 2.8 Greda optereena na savijanje

U okviru slike 2.9 ispisani su izvedeni izrazi za vrstoe pri savijanju koje odgovaraju sluajevima ispitivanja: a) jedna sila u sredini raspona, b) dve sile u treinama raspona l.

223

hblP

f grzs

=

22 hblP

f grzs

=

Slika 2.9 Ispitivanje vrstoe pri savijanju

a)

b)

P a g e | 20


GRAEVINSKI FAKULTET


2.2.4 ISPITIVANJE VRSTOE PRI ISTOM SMICANJU

vrstoa materijala pri istom smicanju moe se ispitati na razliite nainea (na primer slike 2.10 i 2.11). Najei sluaj ispitivanja obavlja se saglasno priloenoj dispoziciji (slika 2.11).

Slika 2.10 Zavrtanj optereen na smicanje

Slika 2.11 Dispozicija ispitivanja vrstoe pri istom smicanju kod maltera

Vrednost vrstoe na smicanje u optem sluaju definisana je izrazom:

s

grs S

Pf =t [MPa],

gde je:

Pgr granina (maksimalna) vrednost aplicirane sile [kN], Ss ukupna povrina koja je izloena smicanju [mm2, cm2].

P a g e | 21


GRAEVINSKI FAKULTET


P a g e | 22


GRAEVINSKI FAKULTET


P a g e | 23


GRAEVINSKI FAKULTET


3 ISPITIVANJE POJEDINIH FIZIKOMEHANIKIH

SVOJSTAVA MATERIJALA

3.1 ISPITIVANJE OTPORNOSTI PREMA HABANJU BRUENJEM Ovo svojstvo materijala je od velikog znaaja u sluajevima kada se predmetni materijala koristi za izradu pojedinih elemenata, koji e u svom eksploatacionom veku biti izloeni habanju, kao to su: gornji slojevi kolovoza, industrijski podovi, elementi za poploavanje, stepenice i sl. Otpornost nekog materijala prema habanju bruenjem definie se na bazi zapremine materijala koja se skine tokom habanja. Ispitivanje se vri na uzorcima oblika kocke ivice 7.07cm, tako da je standardna povrina uzorka koja se izlae habanju 50cm2. Za ispitivanje se koristi Bemeova maina (slika 3.1).

Uzorak mase m se pri ispitivanju stavi u dra (1) i na principu poluge optereti silom od 300N, tako da intimno nalegne na brusnu plou (2). Brusna ploa je tako podeena da radi sa 301 obrtaj u minuti i da se posle svaka 22 obrtaja sama zaustavi. Pre ispitivanja na brusnu plou se ravnomerno pospe prah za bruenje (meavina korund-magnezita ili ist elektro korund sa zrnima veliine 0.15-0.25 mm) i maina pusti u rad. Posle svaka 22 obrtaja sa brusne ploe treba ukloniti brusni prah i prah kamena i plou ponovo posuti novim brusnim prahom. Posle svakih 110 obrtaja maina se zaustavlja i uzorak se okree za 90 oko svoje vertikalne ose. Posle 4110=440 obrtaja pod reimom, bruenja meri se masa uzorka m1(g), pa se otpornost prema habanju bruenjem rauna prema sledeem obrascu:

hB S

mmH 501 -=g

, (cm3/50 cm2)

gde je: zapreminska masa ispitivanog materijala (g/cm3), Sh stvarna povrina uzorka izloena habanju (cm2).

Takoe, moe se izraunati i tzv. koeficijent habanja na sledei nain:

P a g e | 24


GRAEVINSKI FAKULTET


Smhkh

D=D=

g, (cm)

gde je: h promena visine uzorka (cm).

Slika 3.1 Bemeov aparat ispitivanje habanja bruenjem U sluajevima kada je Sh50cm2, vri se korekcija vrednosti aplicirane sile, koja treba da bude takva da na kontaktu uzorak-brusna ploa proizvede konstantan napon od 300/(50100)=0.06 MPa.

3.2 ISPITIVANJE OTPORNOSTI NA DEJSTVO MRAZA Otpornost materijala na dejstvo mraza ogleda se u njegovoj sposobnosti da u stanju zasienosti vodom bez vidljivih tragova destrukcije i bez znaajnijeg smanjenja vrstoe podnese odreen broj ciklusa smrzavanja i odmrzavanja. Osnovno objanjenje nepostojanosti materijala na dejstvo mraza lei u poroznosti, odnosno ispunjenosti pora materijala vodom. Kada se voda u porama zaledi, led koji u odnosu na vodu od koje je nastao ima za 9% veu zapreminu, deluje kao unutranje optereenje na zidove pora i izaziva u materijalu vrlo visoke napone zatezanja.

(1) ureaj za dranje epruvete

mesto na koje se postavlja uzorak

(2) ravna kruna ploa

ureaj za optereenje

komandni pult

P a g e | 25


GRAEVINSKI FAKULTET


Probna tela mogu imati pravilan ili nepravilan oblik, zavisno od materijala koji se ispituje. Uzima se najmanje 5 probnih tela, minimalne zapremine uzoraka 50 cm3, a kod kamena i mase 150-350g. Posle potpunog zasienja vodom, probna tela se izlau ciklinom smrzavanju i odmrzavanju. U rashladnom ureaju uzorak se dri na temperaturi -20C u trajanju od 4h, a zatim u istom trajanju potpuno potopljen u vodi temperature +20C. To ini jedan ciklus. Posle n zavrenih ciklusa probna tela se ispituju i ocenjuje njihova otpornost na dejstvo mraza u skladu sa kriterijumima postojanosti. Na primer, kod kamena je to maksimalan gubitak mase od 5%, a kod betona maksimalan pad vrstoe pri pritisku od 25%.

3.3 ISPITIVANJE OTPORNOSTI NA PRITISAK TUCANIKA ZA PUTEVE Definisanje drobljivosti tucanika za puteve je od velikog praktinog znaaja. Prema naim standardima ispitivanje otpornosti na pritisak tucanika za puteve vri se drobljenjem uzorka u cilindrinom sudu (slika 3.2).

Slika 3.2 Ispitivanje otpornosti na pritisak tucanika za puteve

Pre poetka ispitivanja predmetni materijal se sui do konstantne mase. Zatim se elini lonac zapremine 2.1 l puni sa A [kg] tucanika za puteve, poznate zapreminske mase. Za svako ispitivanje ova koliina se sastoji od zrna frakcije 31.5/40 mm, 40/50 mm i 50/63 mm u podjednakim masenim odnosima. Napunjeni sud se preko klipa optereuje sa 400 kN u trajanju od 1 minuta. Posle postizanja ovog pritiska odmah se vri rastereenje, a sav materijal iz lonca prosejava se na situ 10 mm.

Meri se masa B frakcije koja proe kroz sito 10 mm sa tanou od 0.1 g, a zatim se to uini i sa materijalom koji ostaje na situ (masa C). Ako je ukupna masa B+C, manja za vie od 1 g u odnosu na poetnu masu A, rezultat se odbacuje i ispitivanje se ponavlja. Navodi se odnos

optereenje

klip

uzorak

P a g e | 26


GRAEVINSKI FAKULTET


(B/A)100 (%) za sva tri ispitivanja, a njihov prosek je merodavna vrednost za ocenu drobljivosti. Naime, to je vrednost (B/A)100 (%) vea, to je otpornost na pritisak tucanika za puteve manja.

3.4 VRSTOA EKSPANDIRANE GLINE PRI DROBLJENJU U CILINDRU Ispitivanje drobljivosti lakog agregata od ekspandirane gline - keramzita takoe se sprovodi u elinoj posudi odreenih dimenzija (slika 3.3). U ovu cilindrinu posudu materijal se unosi slobodnim nasipanjem i to u koliini koja obezbeuje da visina klipa stavljenog u posudu bude na nivou repera I. Nakon ovoga, materijal se preko klipa optereuje rastuom silom P i to sve do momenta dok se klip ne spusti do nivoa repera II. Otponost na pritisak u posmatranom sluaju odreuje se pomou izraza:

0SP

f grop = , (MPa)

gde je: Pgr sila pri kojoj je dolo do propisanog utiskivanja klipa od 20 mm (kN), S0 povrina baze klipa (cm2).

Slika 3.3 Ispitivanje otpornosti ekspandirane gline pri drobljenju u cilindru

vrstoa zrna ekspandirane gline f0p (MPa) odnosi se samo na zrna iz standardnih nazivnih frakcija veih od 4 mm; odreuje se drobljenjem u cilindru i u odnosu na zapreminsku masu u rastresitom stanju (MEG) mora imati vrednosti vee ili jednake od veliina datih u tabeli.

reper II

reper I

P a g e | 27


GRAEVINSKI FAKULTET


Tabela 4.1 Marke ekspandirane gline

MEG (kg/m3) 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 f0p (MPa) 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 1.9 2.2 2.5 3.0 3.5

REZULTATI LABORATORIJSKIH ISPITIVANJA

Ispitivanje otpornost prema habanju bruenjem

a = cm S = cm2 Broj obrtaja Masa probnog tela (g) Razlika mase

(g)

b = cm h = cm 0 m1 = h1 = cm = g/cm3 110 m2 = h2 = cm V = cm3 220 m3 =

330 m4 = Vrsta uzorka:_____________________ 440 m5 =

HB = (cm

3/50cm2)

kh = (cm)

Ispitivanje otpornost na pritisak vrstoa ekspandirane gline tucanika za puteve pri drobljenju u cilindru

Uzorak A

(g) B

(g) C (g)

B/A (%)

Marka agregata

MEG (kg/m3)

Pgr (kN)

vrstoa EG pri pritisku u cilindru

(MPa)

1 2 3

Vrsta uzorka:_____________________ Ekspandirana glina frakcije:__________

P a g e | 28


GRAEVINSKI FAKULTET


4 ISPITIVANJE PUNIH I UPLJIH OPEKA I CREPA OD GLINE

Pod keramikom se podrazumeva irok skup vrlo raznovrsnih proizvoda koji se dobijaju peenjem gline kao osnovne sirovine. S obzirom na kompaktnost mase, keramiki proizvodi se mogu podeliti na proizvode sa poroznom masom (upijanje je vee od 5%) i proizvode sa polustopljenom masom (upijanje je manje od 5%). Najznaajniji proizvodi sa poroznom masom su: opeka, blokovi za zidanje, crep, blokovi za meuspratne konstrukcije, keramike drenane cevi, graevinska terakota itd. U proizvode sa polustopljenom masom ubrajaju se: klinker za kaldrmu, ploice za podove, ploice za oblaganje zidova, keramike cevi, itd.

4.1 OPEKE I BLOKOVI U zavisnosti od sadraja upljina, opeke moemo podeliti na pune i uplje. Opeke se tretiraju kao pune (slika 4.1 c)) i u sluajevima kada su u njima prisutne izvesne upljine, ali uz uslov da ukupna projekcija upljina na leinu povrinu lb ne iznosi vie od 15% te povrine. Shodno tome, kod upljih opeka (slika 4.1 a) i b)) ukupna projekcija upljina na leinu povrinu lb iznosi vie od 15% bruto naleue povrine.

a) b) c)

Slika 4.1 uplje i pune opeke

P a g e | 29


GRAEVINSKI FAKULTET


Takoe, u zavisnosti od naina primene, opeke moemo podeliti na obine i fasadne. Obine opeke (slika 4.2 desno) se upotrebljavaju za izradu spoljnih i unutranjih zidova koji se malteriu. Za razliku od obinih, fasadne opeke (slika 4.2 levo) primenjuju se za izradu spoljnih i unutranjih zidova koji se ne malteriu. Propisane dimenzije i jednih i drugih su sledee: l=2508 mm, b=1205 mm i h=653 mm. Imajui u vidu da se fasadne opeke ne malteriu, one moraju zadovoljavati i odreene funkcionalne i estetske kriterijume. Zbog toga im strane moraju biti ravne, ivice prave i otre, eventualno zaobljene. Bone povrine moraju da budu isto izraene, pri emu one mogu biti glatke, brazdane ili ljebane. U sluaju izrade spoljnih zidova fasadnim opekama, iste e biti izloene uticaju spoljanjih atmosferilija, direktnim promenama temperatura i sl., pa se zbog toga za ovakve opeke propisuju stroiji uslovi u odnosu na obine opeke. Tako na primer na spoljnim povrinama opeke nije dozvoljeno postojanje vidljivih prslina i pukotina. U tabelama 4.2, 4.3 i 4.4 dati su uslovi za marke opeka u zavisnosti od vrste opeke.

Slika 4.2 Fasadna i obina opeka

Tabela 4.2 Uslovi za marke pune opeke Tabela 4.3 Uslovi za marke upljih opeka i blokova

Marka opeke

vrstoa pri pritisku (MPa)

Marka opeke


(bar) prosena najmanja pojedinana


M 75 7.5 6 M 20* 2 1.6 M 100 10 8 M 50 5 4 M 150 15 12 M 75 7.5 6 M 200 20 16 M 100 10 8

M 150 15 12 M 200 20 16

* Ova marka postoji samo kod nefasadnih upljih opeka

P a g e | 30


GRAEVINSKI FAKULTET


Tabela 4.4 Uslovi za marke pune fasadne opeke

Marka opeke



M 100 10 8 M 150 15 12 M 200 20 16 M 250 25 20

M 300 30 26

Napomena: 1 bar = 0.1 MPa

U zavisnosti od poloaja blokova u konstrukciji, blokove moemo podeliti na blokove za zidanje i blokove za meuspratne konstrukcije.

Slino opekama, blokovi za zidanje takoe mogu biti obini i fasadni. Zavisno od toga da li imaju statiku funkciju, delimo ih na blokove za nosee zidove (slika 4.3 a) i b) giter blok) i blokove za pregradne zidove (slika 4.3 b)). Proizvode se u razliitim oblicima i dimenzijama. Nazivne marke upljih blokova date su u tabeli 4.2.

a) b)

Slika 4.3 Giter blok za nosei zid i giter blok za nosei ili zid ispune

Prema funkciji u meuspratnoj konstrukciji uplji blokovi se dele na: nosee blokove blokove sa statikom funkcijom (slika 4.4) i blokove ispune (slika 4.5) koji se koriste kao elementi za ispunu u okviru noseih armirano-betonskih i prednapregnutih meuspratnih konstrukcija raznih tipova.

P a g e | 31


GRAEVINSKI FAKULTET


Slika 4.4 Nosei blok (monta) za meuspratnu konstrukciju

Slika 4.5 Blok ispune i gredica za meuspratnu konstrukciju (tipa fert)

Popreni preseci ovih blokova su proizvoljni, raspored upljina i njihove dimenzije takoe, ali je bitno da nosei blokovi obavezno imaju sa svake trane po jedan ljeb za smetaj armature. Mehanike karakteristike predmetnih blokova se definiu prema vrsti blokova, pri emu se za nosee blokove utvruje marka, a za blokove ispune marka i nosivost. Marke noseih blokova su M 100, M 150 i M 200. Blokovi ispune moraju da imaju prosenu vrstou pri pritisku min 50 bara i najmanju pojedinanu vrstou pri pritisku od 40 bara. U zavisnosti od duine bloka ispune nosivost blokova treba da bude: min 3.5 kN (za l=295 mm), min 3.50 kN (za l=245 mm), odnosno min 2.5 kN (za l=295 mm i h=80 mm), i min 5.5 kN (za l=195 mm).

P a g e | 32


GRAEVINSKI FAKULTET


ISPITIVANJA BLOKOVA I OPEKA

1) Proveravanje mera, oblika i izgleda

Mere elemenata proveravaju se na 10 uzoraka. Duina i irina se mere na sredini dveju naspramnih strana, dok se visina meri na dva dijagonalna naspramna roglja. Za svaku meru merodavna je aritmetika sredina iz dva merenja., zaokruena na 1 mm. Dobijene vrednosti moraju biti u skladu sa tolerancijama koje su propisane za konkretni proizvod.

Pravilnost oblika proizvoda proverava se merenjm upravnosti njegovih ivica. Dozvoljeno odstupanje od pravog ugla duih ivica elemenata je najee 3 ili 5 mm.

Slika 4.6 Proveravanje mera

Iskrivljenost povrina opeka i blokova ispituje se naroitim mernim listiima, ijim se uvlaenjem ispod elementa, postavljenog na ravnu povrinu, utvruje odstupanje u mm.

Okrnjenost ivica i rogljeva meri se lenjirom na 10 uzoraka sa tanou od 1 mm. Kod punih opeka (nefasadnih) ova okrnjenost moe da iznosi do 20 mm i to najvie na 3 mesta. Kod fasadnih opeka dozvoljena su maksimalna odstupanja od 10 mm na najvie 3 uzorka. Slini uslovi vae i za blokove.

Prsline i pukotine na elementima utvruju se vizuelnim pregledom.

2) Masa materijala

Masa graevinske keramike, koja se najee izraava u vidu zapreminske mase, predstavlja znaajnu karakteristiku koja u optem sluaju utie na niz drugih svojstava. Vrednosti zapreminske mase se kreu u veoma irokim granicama od 700 kg/m3 (za porolit ploe) do preko 2000 kg/m3 (za jako peene opeke i klinker proizvode), a specifine mase u granicama od 2200-2600 kg/m3. U sluaju obinih opeka i blokova za zidanje zapreminske mase se kreu u

P a g e | 33


GRAEVINSKI FAKULTET


granicama od 1400-1900 kg/m3, pa se po potrebi moe raunati sa prosenom vrednou od 1650 kg/m3. Zapreminska i specifina masa se odreuju na nain koji je detaljno objanjen u prvoj vebi.

3) Mehanika svojstva

Mehanika svojstva najee se ocenjuju na bazi ispitivanja vrstoe pri pritisku, na osnovu koje se istovremeno definie marka odreenog proizvoda. U sluaju ispitivanja opeka uzorci se formiraju slepljivanjem dve opeke pomou odgovarajueg maltera. Izrauje se ukupno 5 uzoraka (25 opeka). Kao marka opeke definie se napon u barima izraunat putem obrasca:

br

grm S

Pf = (MPa)

gde je: Pgr granina sila loma (kN), Sbr bruto povrina preko koje se prenosi sila (cm2). To znai da se kod ispitivanja opeka sa upljinama, o upljinama ne vodi rauna.

vrstoa pri pritisku, odnosno marka blokova za zidanje i meuspratne konstrukcije, odreuje se na bazi 5 uzoraka. Naleue povrine uzoraka obrauju se malterom kako bi se ispunili uslovi paralelnosti i ravnosti. Ispitivanja sa sprovode saglasno dispoziciji (slika 4.7). Za odreivanje vrstoe pri pritisku koristi se ranije dat obrazac za sluaj ispitivanja opeka.

Treba napomenuti, da pomenuti izraz predstavlja konvencionalnu vrstou pri pritisku, jer ne uzima u obzir upljine prisutne u opekama i blokovima. Ukoliko bi se traila stvarna vrstoa pri pritisku materijala opeke, obrazac za njeno izraunavanje bi glasio:

neto

grm S

Pf = (MPa)

gde je: Pgr granina sila loma (kN), Sneto neto (stvarna) povrina preko koje se prenosi sila (cm2).

P a g e | 34


GRAEVINSKI FAKULTET


Slika 4.7 Ispitivanje marke opeke i bloka

Opeka ili blok zadovoljavaju uslove za odreenu marku opeke, ukoliko je prosena vrednost vrstoe pri pritisku fm,sr svih 5 uzoraka, vea ili jednaka od deklarisane vrednosti vrstoe pri pritisku i ukoliko je najmanja pojedinana vrednost fm,min vea ili jednaka od 80% deklarisane vrstoe pri pritisku. a) fm,sr MO i

b) fm,min 0.8 MO. gde je: MO deklarisana marka opeke (bari, MPa),

4) Upijanje vode

Postupak ispitivanja upijanja vode kod opeka i blokova vri se na 5 uzoraka. Merodavna je prosena vrednost upijanja. Sam postupak ispitivanja detaljno je objanjen u prvoj vebi. Porozni keramiki proizvodi treba da imaju upijanje od 6-20%, dok je upijanje kod kompaktnih proizvoda znatno manje i kree se u granicama od 1-5%.

5) Postojanost na mrazu

Prema domaim standardima dokazivanje otpornosti na dejstvo mraza obavezno je samo u sluajevima fasadnih opeka i blokova, kao i u sluaju radijalnih opeka. Radijalne opeke treba da podnesu najmanje 50 ciklusa smrzavanje-odmrzavanje, dok je za fasadne opeke i blokove broj ovakvih ciklusa 35. U treoj vebi je detaljno opisan postupak predmetnih ispitivanja.

P a g e | 35


GRAEVINSKI FAKULTET


6) Sadraj krea

Glina koja se upotrebljava za izradu graevinske keramike ne sme da sadri znaajnu koliinu krenjakih primesa. Ukoliko ima takvih primesa, od njih e se nakon peenja dobiti ivi kre (CaO) koji u reakciji sa vodom oslobaa toplotu i poveava svoju zapreminu, to izaziva razaranje materijala.

Dejstvo krea se proverava na 5 uzoraka tako to se oni posle zasienja vodom stavljaju u vlanu komoru temperature 20C, gde lee 14 dana. Nakon toga uzorci se sue i posmatranjem utvruje njihovo stanje u pogledu eventualnog postojanja prslina, deformacija i drugih oteenja.

7) Sadraj rastvorljivih soli

Keramiki proizvodi esto sadre izvesne koliine rastvorljivih soli koje usled prisustva vlage mogu da izbiju na povrinu. Ova pojava se naziva eflorescencija (iscvetavanje). Sadraj rastvorljivih soli u keramikim proizvodima tetno utie na njihovu trajnost i izgled neomalterisanih povrina.

Ispitivanje se sprovodi na 5 uzoraka. Stepen iscvetavanja se ispituje na uzorcima zasienim vodom koji se nakon zasienja sue do konstantne mase. Ukoliko postoji prisustvo soli, one e nakon suenja izbiti na povrinu. Prema koliini iskristalisane soli mogu se definisati sledei stepeni iscvetavanja: - nema iscvetavanja (ako se na povrini uopte ne pojave ili pojave jedva primetne bele mrlje), - umereno iscvetavanje (ako se pojave bele mrlje u vidu finog praha koji pri dodiru ostavlja slabe tragove na prstima) i - znatno isvetavanje (ako se pojave mrlje u vidu sloja belog praha koji otpada ili izaziva ljuskanje povrina uzoraka).

P a g e | 36


GRAEVINSKI FAKULTET


4.2 CREPOVI Crepovi su elementi od graevinske keramike koji slue za pokrivanje krovova, terasa, tremova, itd. U optem sluaju moe se govoriti o dve vrste crepova: o vuenim i o presovanim. Prvi se proizvode primenom postupka plastinog oblikovanja, dok se drugi dobijaju tehnologijom polusuvog presovanja. Vueni crep se izrauje u sledea tri oblika: vueni crep sa jednostrukim ljebom (VC), vueni biber-crep (BC) i ljebnjaci (vueni ljebnjak, kanalica ). Presovani crep se izrauje u sledeim oblicima: presovan crep sa jednostrukim ljebom (C1), presovan crep sa dvostrukim ljebom (C2) i crep za pokrivanje slemena (C). Crepovi moraju biti ravni, sa minimalnim oteenjima, nepropustljivi za vodu, postojani na mrazu, otporni prema udarima, da imaju propisanu nosivost i ogranien sadraj slobodnog krea i rastvorljivih soli.

a) b)

Slika 4.8 Vueni biber crep i presovani crep

ISPITIVANJA CREPOVA

1) Proveravanje mera i izgleda

Svaka dimenzija crepa utvruje se merenjem dva puta i usvaja prosena vrednost. Crepovi moraju da budu ravni tako da pera neometano ulaze u ljebove. Povrina vuenog crepa sme da bude iskrivljena najvie 7 mm.

Kod crepova se vre i tzv. grupna merenja u okviru kojih se odreuje prosena pokrivna duina i prosena pokrivna irina. Prilikom ovih ispitivanja 10 crepova se porea u jedan red po duini,

P a g e | 37


GRAEVINSKI FAKULTET


pa se prvo meri duina l1 u razvuenom stanju, a zatim uina istih crepova l2 u sabijenom stanju.

Prosena pokrivna duina se dobija iz obrasca ( )21201 lll += .

Na slian nain se meri prosena pokrivna irina. Na tri krovne letve porea se 20 crepova, u dva

reda po 10 crepova. Prosena pokrivna irina se dobija iz obrasca ( )21201 bbb += .

2) Otpornost prema udaru

Otpornost prema udaru se odreuje na 5 crepova pomou eline ipke (sa repernom crtom na 200mm) kao voice za malj mase 500g. Crep se poloi na valjkasta leita u svemu prema slici 4.9. Nakon ovoga na sredinu crepa se vertikalno postavi ipka-voica i pusti da malj padne sa visine od 200 mm. Crep je otporan prema udaru, ako se nakon jednog udara na njemu ne pojave prsline, odnosno ako ne doe do njegovog loma.

Slika 4.9 Ispitivanje otpornosti na udar crepa

3) Nosivost

Nosivost crepa se proverava na 5 uzoraka, saglasno slici 10. Kao nosivost se definie sila pri kojoj dolazi do loma uzorka. Merodavna je aritmetika sredina 5 rezultata, kao i najmanja pojedinana vrednost. Za pojedine vrste crepova propisane su nosivosti date u tabeli 4.4.

P a g e | 38


GRAEVINSKI FAKULTET


Slika 4.10 Ispitivanje nosivosti crepa

Tabela 4.4 Nosivost crepova

Biber crep (l=250 mm)

Vueni crep (l=300 mm)

Presovani crep (l=300 mm)

Pgr,sr (N) 750 900 1200 Pgr,min (N) 600 750 1000

4) Nepropustljivost za vodu

Ispitivanje vodonepropustljivosti crepova vri se na 5 uzoraka osuenih do konstantne mase. Uz ivice svakog crepa napravi se okvir od nekog vodonepropusnog materijala. Dispozicija ispitivanja prikazana je na slici 4.11. Voda koja se sipa u ovako formiran uzorak treba da nadvisi najviu taku crepa za najmanje 10 mm. Nakon dosipanja vode, u prostoriji sa sobnom temperaturom i vlanou vazduha 655%, posmatra se donja strana crepa i utvruje se da li se i za koje vreme, raunajui od momenta nalivanja vode, pojavila kap vode koju je crep propustio. Smatra se da je crep vodonepropustljiv ako se kap vode na njegovoj donjoj povrini ne pojavi za vreme od najmanje 2.5h od poetka ispitivanja.

P a g e | 39


GRAEVINSKI FAKULTET


Slika 4.11 Ispitivanje vodonepropustljivosti crepa

5) Postojanost na mrazu

Crepovi za ispitivanje (5 komada), koji se prethodno zasiuju vodom, izlau se 4h smrzavanju na temperaturi -20C, pa nakon toga odmrzavanju u sudu sa vodom temperature 15-20C u trajanju od 2h. Ciklusi smrzavanje-odmrzavanje se ponavljaju 35 puta. Crep je postojan na mrazu ako se posle opisanog tretmana ni na jednom uzorku ne pojave znaci oteenja.

6) Proveravanje delovanja krea

Dejstvo krea se proverava na 5 uzoraka tako to se oni posle zasienja destilovanom vodom stavljaju u vlanu komoru temperature 20C, gde lee 7 dana. Nakon toga uzorci se sue i posmatranjem utvruje njihovo stanje u pogledu prslina, raspadanja i drugih oteenja. Na predmetnim uzorcima crepova nije dozvoljeno prisustvo pomenutih oteenja.

7) Proveravanje delovanja soli

Dejstvo krea se proverava na 5 uzoraka, tako to se oni posle zasienja destilovanom vodom stavljaju u vlanu komoru temperature 20C, gde lee 7 dana. Nakon toga uzorci se sue i posmatraju. Crepovi uopte ne smeju da imaju tragove iscvetavanja na vidljivoj povrini, pa se s tim u vezi uslovljava da u materijalu ne sme da bude vie od 1% soli rastvorljivih u vodi.

P a g e | 40


GRAEVINSKI FAKULTET


REZULTATI LABORATORIJSKIH ISPITIVANJA

Rezultati ispitivanja punih opeka

Red. br. F Pgr fm Dokazati o kojoj marki pune opeke je re:

(cm2) (kN) (MPa) (bar) 1 2 285 540 3 295 550 4 310 635 5 302 605

Pretpostavljajui da je kod upljih opeka povrina projekcija upljina na naleuu povrinu jednaka 70 % bruto naleue povrine, sraunati marku uplje opeke, kao i odgovarajuu vrstou materijala opeke Rezultati ispitivanja upljih opeka Red. br. Fbr Fneto Pgr fm fm,net

(cm2) (cm2) (kN) (MPa) (bar) (MPa) (bar) 1 2 310 705 3 305 680 4 280 425 5 285 630

Dokazati o kojoj marki uplje opeke je re:

P a g e | 41


GRAEVINSKI FAKULTET


5

ISPITIVANJE AGREGATA U optem sluaju, pod agregatom se podrazumeva materijal rastresite strukture, formiran u vidu skupa manje ili vie istovrsnih estica, tj. materijal homogen u smislu supstance izgraivaa, koji se sastoji od meusobno nevezanih zrna (granula) odreene krupnoe.

U uem smislu, pak, kao agregati se tretiraju svi zrnasti (inertni) materijali koji zajedno sa odreenim vezivnim materijalima (kre, gips, cement, bitumen, polimeri) slue za dobijanje raznih vrsta kompozita (maltera, betona, asfalta itd.).

Generalno posmatrano, agregat moe da bude neorganskog i organskog porekla, prirodan ili vetaki (u ovom poglavlju bie rei samo o agregatu neorganskog mineralnog porekla, videti sliku 5.1).

Slika 5.1 Podela vrste agregata

P a g e | 42


GRAEVINSKI FAKULTET


5.1 ODREIVANJE GRANULOMETRIJSKOG SASTAVA AGREGATA

Agregat, kao zrnasti materijal, sastoji se od zrna razliite veliine, to utie na svojstva samog agregata, a sa druge strane, to je ponekad odluujue za svojstva betona ili maltera, u kojima se on javlja kao komponenta. Poznavanje zrnastog sastava agregata svodi se na poznavanje krupnoe njegovih zrna, koja je potpuno proizvoljna, a to se moe sprovesti samo deljenjem na konaan broj grupa zvanih "frakcije". Jedna frakcija definisana je odreenim intervalom krupnoe, tj. donjom i gornjom granicom krupnoe zrna, videti tabelu 5.1. Procentualno uee pojedinih kategorija zrna - frakcija u ukupnoj masi agregata definie se kao granulometrijski sastav, a tehnika disciplina koja se bavi ovim pitanjima naziva se granulometrija.

Tabela 5.1 Uobiajene frakcije agregata Naziv frakcije Interval krupnoe zrna (mm)

I frakcija 0-4 II frakcija 4-8 III frakcija 8-16 IV frakcija 16-31.5 V frakcija 31.5-63 VI frakcija 63-125

Set standarda SRPS EN 933 bavi se tematikom ispitivanja geometrijskih svojstava agregata. Postupak odreivanja granulometrijskog sastava agregata obavlja se prema standardu SRPS EN 933-1:2009 Ispitivanje geometrijskih svojstava agregata - Deo 1: Odreivanje granulometrijskog sastava - Metoda prosejavanja. Pripremljeni uzorak se prosejava kroz seriju sita i meri se masa ostatka na pojedinim sitima ili masa koja je prola kroz sito.

Za ispitivanje je potreban sledei pribor:

- Vaga sa tanou merenja 0,1% mase uzorka koji se ispituje - Garnitura sita standardom definisanih svojstava, sa sledeim kvadratnim otvorima (di) u

mm: 0,063; 0,090; 0,125; 0,250; 0,50; 0,710; 1,00; 2,0; 4,0; 8,0; 11,20; 16,0; 22,40; 31,50; 45,0; 63,0; 125,0.

Zavisno od svrhe ispitivanja i krupnoe agregata, moe se upotrebiti samo jedan deo garniture ili radi tanijeg prosejavanja mogu se uvesti neka dopunska sita. Uzorak se osui do konstantne mase na temperaturi 1055C. Posle suenja se sve grudvice moraju zdrobiti lakim pritiskom. Uzorci agregata za ispitivanje posle suenja, zavisno od najkrupnijeg zrna, treba da imaju pribline mase date u tabeli 5.2. Obino se ukupna masa agregata potrebna za ispitivanje oznaava oznakom A, a uzima se etvrtanjem (prema vaeem standardu SRPS B.B0.001:1985).

P a g e | 43


GRAEVINSKI FAKULTET


Tabela 5.2 Najmanja masa uzorka za odreivanje granulometrijskog sastava metodom prosejavanja

Prenik najkrupnijeg zrna,

u mm

Masa uzorka u kg, najmanje:

1,0 0,2 2,0 0,4 4,0 0,8 8,0 1,5 16,0 8,0 31,5 16,0 63,0 32,0 125 62,0

Sita se postave u ram maine za prosejavanje tako da se postavi prvo dno, a na dno se stavi sito sa najsitnijim otvorom, pa se zatim reaju sita sa sve veim otvorima (videti sliku 5.2). Uzorak se stavi u najvie sito i zatvori poklopcem. Prosejavanje se vri mehanikim ili runim pokretanjem rama sa garniturom sita.

Slika 5.2 Garnitura sita i sa otvorima di i deliminim ostacima ai na njima

Nakon obavljenog postupka prosejavanja, pristupa se merenju masa (deliminih ostataka) na svakom od sita. Ako se svako od sita oznai oznakom od 1 do n, a otvori sita sa d1 do dn, delimini ostatak na situ i (sa otvorom di) oznaava se oznakom ai (kao na slici 5.2).

a1

a2

ai

an-2

an-1

an

Ost

aci n

a si

tima

d1

d2

di

dn-2

dn-1

dn

Otv

ori s

ita

P a g e | 44


GRAEVINSKI FAKULTET


Masa uzorka A mora se odrediti sa tanou od 0,1%, a prosejavanje je ispravno ako se zbir deliminih ostataka na sitima ne razlikuje za vie od 1% prvobitne mase uzorka. Na primer, ako se prvobitna masa uzorka oznai sa A, optimalan sluaj e se desiti kada je zbir deliminih ostataka ai jednak ukupnoj masi A agregata:

[ ] [ ] ( )1 , g ...1

21=

=+++=n

ini kgAaaaa

Proraun granulometrijskog sastava agregata se sprovodi tako to se prvo odredi kumulativni ostatak Oi , kao zbir svih deliminih ostataka na sitima iznad sita i, ukljuujui to sito:

[ ] [ ] ( )2 , . . .1

21 kggaaaaOi

kkii

=

=+++=

Naravno, vrednosti Oi moraju se odrediti za svako sito i.

Sledei korak je odreivanje procentualnog ostatka Pi na svakom od sita, prema izrazu:

[ ] ( ) 3 % 1001001

=

==i

kk

ii aAA

OP

Poslednji korak u proraunu je izraunavanje procentualnog prolaza Yi na svakom od sita, prema izrazu:

[ ] ( ) 4 % 100100100 1

=

-=-=i

kkii aA

PY

Poto se ukupna koliina prosejavanog materijala moe predstaviti kao zbir materijala sitnijeg od prenika di i materijala krupnijeg od prenika di, vai i sledei izraz:

( ) 5 [%] 100

1 =

+=

A

aY

n

ikk

i

Rade se najmanje dva prosejavanja, a rezultati (procentualni prolazi Yi) se daju kao aritmetike srednje vrednosti za svako sito. Uz tabelu u kojoj je prikazan prethodno opisani proraun mora se priloiti i grafiki prikaz granulometrijskog sastava ispitanog uzorka agregata (tzv. granulometrijska kriva), na osnovu ega se analizira njen poloaj u odnosu na referentne krive.

Treba razlikovati sledee granulometrijske krive:

P a g e | 45


GRAEVINSKI FAKULTET


- granulometrijska kriva jedne frakcije (koja moe biti "ista", ali i "realna"), - granulometrijska kriva meavine, - kontinualna granulometrijska kriva, - diskontinualna granulometrijska kriva (kojoj nedostaju zrna odreene krupnoe).

Na slici 5.3 oznaene su sa a, b i c kontinualna granulometrijska kriva, diskontinualna granulometrijska kriva i "realna" granulometrijska kriva frakcije, respektivno.

Slika 5.3 Razliite granulometrijske krive

Slika 5.4 Granina podruja uobiajene etiri frakcije

Na slici 5.4 prikazana su granina podruja uobiajene etiri frakcije. Treba primetiti da tzv. donje granine linije (koje definiu sadraj najkrupnijih zrna u frakciji) za sve frakcije

P a g e | 46


GRAEVINSKI FAKULTET


dozvoljavaju sadraj 10% nadmerenih zrna (zrna krupnijih od gornje granine vrednosti krupnoe zrna frakcije). Izuzev naravno kod I frakcije, dozvoljava se do 15% podmerenih zrna, pri emu je na prvom sledeem niem situ dozvoljen prolaz od 5%, a na drugom niem situ nije dozvoljen prolaz.

Napomena: Osim pomenutih pojmova, potrebno je definisati pojam modula finoe (detaljno objanjen u udbeniku). Takoe, potrebno je savladati i naine definisanja meavine nekoliko agregata razliitih granulometrijskih krivih i jednainu meavine (pojam uea pojedinih frakcija agregata u meavini agregata).

5.2 ODREIVANJE KOLIINE SITNIH ESTICA METODOM MOKROG SEJANJA

Ovo ispitivanje vri se na bazi odredbi standarda SRPS B.B8.036:1982. Razlog za ovo ispitivanje je utvrivanje sadraja zrna nepovoljnog mineralokog sastava (gline i praine) koja su po pravilu manjih dimenzija (

P a g e | 47


GRAEVINSKI FAKULTET


5.2 ODREIVANJE ZAPREMINSKE MASE AGREGATA PRI ODREENOJ ZBIJENOSTI (SRPS ISO 6782:1999) Odreivanje zapreminske mase agregata pri odreenoj zbijenosti vri se u skladu sa standardom SRPS ISO 6782:1999. Iz dobro izmeanog agregata etvrtanjem se uzima uzorak zapremine potrebne za punjenje metalnog cilindrinog suda za merenje, okvirnih dimenzija prema tabeli 5.3. Agregat se mora prethodno osuiti do konstantne mase.

Tabela 5.3 Karakteristike suda za odreivanje zapreminske mase agregata

Zapremina (dm3) 0,5%

Unutranji prenik (mm)

Unutranja visina (mm)

Debljina lima (mm)

Veliina najveeg zrna u agregatu (mm)

1 88 164 1,0 8 5 175 208 3,0 16 10 225 252 4,0 31,5 30 350 312 5,5 80

5.2.1 Zapreminska masa u rastresitom stanju

Agregat se sipa sa visine od 5cm iznad ivice suda. Potrebno je paziti da se sud ne potresa da ne bi dolo do sabijanja agregata. Povrina se jednim potezom poravna bez nabijanja. Sud sa uzorkom se izmeri i odbijanjem njegove sopstvene mase (ms) nae se masa uzorka (mr). Zapreminska masa agregata sa porama u rastresitom stanju (vr) dobija se iz obrasca:

Vmr

vr =g

gde je:

mr masa usutog agregata, V - zapremina suda za merenje.

5.2.2 Zapreminska masa u zbijenom stanju

Sud za merenje se puni do 1/3 visine i nabija se sa 25 udaraca ipkom za nabijanje standardnom definisanih dimenzija. Ponovo se puni do 2/3 visine i dalje nabija sa 25 udaraca, ali tako da ipka prodire do prvog sloja. Najzad se sud prepuni, nabije sa 25 udaraca i viak agregata skine ipkom. Izmeri se masa agregata u zbijenom stanju (mz), a zapreminska masa agregata u zbijenom stanju (vz) dobija se iz obrasca:

P a g e | 48


GRAEVINSKI FAKULTET


Vmz

vz =g

Za rezultat se uzima prosek iz dva ispitivanja, ukoliko su razlike do 0,5%, inae se radi i tree ispitivanje, a usvaja prosek dva najblia rezultata.

Ukoliko se u posudu sa agregatom nakon posmatranog postupka sipa voda do poravnanja sa vrhom posude (tako da ispuni sve upljine izmeu zrna neporoznog agregata) i nakon toga izmeri ukupna masa posude, agregata i vode, moe se izraunati poroznost agregata (procenat upljina izmeu zrna u odnosu na ukupnu zapreminu agregata), a na osnovu poroznosti i specifina masa agregata, pod uslovom da je agregat apsolutno kompaktan (vai pretpostavka da je specifina masa agregata jednaka zapreminskoj masi agregata). Na slici 5.6 je prikazan postupak odreivanja zapreminske mase agregata u rastresitom i u zbijenom stanju.

a) b)

Slika 5.6 Postupak odreivanja zapreminske mase agregata a) u rastresitom b) u zbijenom stanju

5.3 PRIBLINO ODREIVANJE ZAGAENOSTI ORGANSKIM MATERIJAMA KOLORIMETRIJSKA METODA (SRPS B.B8.039:1982) Ispitivanje sadraja (prisustva) organskih sastojaka u kamenom agregatu veliine zrna do 8mm vri se prema standardu SRPS B.B8.039:1982 radi ocene da li je potrebno dalje ispitivanje pre davanja odobrenja za upotrebu. Staklena boca (slika 5.7) puni se agregatom do zapremine od 130 cm3, a zatim se agregat prelije se 3% rastvorom natrijum-hidroksida (NaOH) u vodi, do ukupne zapremine od 200 cm3. Meavina se promuka i nakon 24 asa posmatra se boja tenosti iznad agregata. Ako je boja tamnija od rastvora etalona (odreena meavina NaOH i rastvora tanina u alkoholu), smatra se da je upotrebljivost agregata zbog zagaenosti organskim materijama

P a g e | 49


GRAEVINSKI FAKULTET


sumnjiva, te se podobnost utvruje nakon spravljanja i ispitivanja maltera i betona po standardu SRPS B.B8.040 tj. poreenjem rezultata ispitivanja vrstoe uzoraka spravljenih sa opranim i neopranim agregatom. Prema standardu SRPS B.B8.040 spravljaju se prizme od maltera dimenzija 4x4x16cm sa predmetnim agregatom i sa istim agregatom. Ukoliko je pad vrstoe ovrslih prizmi spravljenih sa predmetnim agregatom manji od 15% u odnosu na vrstou prizmi spravljenih sa istim agregatom, smatra se da ovaj agregat moe da se upotrebi.

Slika 5.7 Kolorimetrijska metoda

5.4. ODREIVANJE POVRINSKE VLANOSTI AGREGATA

Merenje povrinske vlanosti agregata obavlja se pomou sifonskog suda i menzure (slika 5.8), prema ASTM standardu. Sifonski sud se puni vodom dok voda ne pone da istie kroz cevicu. Saeka se da voda prestane da izlazi. Prazna menzura se postavi ispod cevice i paljivo se sipa celokupna masa vlanog agregata u sifonski sud. Saeka se da voda prestane da izlazi iz sifonskog suda. Oita se zapremina vode koja je istekla iz sifonskog suda u menzuru. Zapremina sifonskog suda mora da bude najmanje dvostruko vea od zapremine uzorka.

Slika 5.8 Odreivanje povrinske vlanosti agregata metodom sifonskog suda

Za izraunavanje vrednosti povrinske vlanosti prema ovoj metodi koristi se sledei obrazac:

P a g e | 50


GRAEVINSKI FAKULTET


100'

'

-

-=

av

a

z

aa

a

Vm

mV

H

g

g [%], gde je:

'am - masa vlanog agregata (g),

aV - zapremina vlanog agregata (zapremina istisnute vode) (cm3), zg - zapreminska masa zrna agregata (g/cm3), vg - zapreminska masa vode (uzima se da je 1 g/cm3).

Uobiajeno je ispitivanje frakcije I (0/4) mm, poto je ovo frakcija sa najveim moguim koliinama vlage, koja moe negativno da utie na ostvareni odnos komponenti u betonu (masa agregata i vode) u smislu ostvarene vrstoe betona. Na primer, ukoliko se zanemari vlanost agregata prilikom doziranja komponenti u mealicu, sa frakcijom e biti dozirana i odreena koliina suvine vode. Kao rezultat e biti dozirana manja koliina agregata nego to je predvieno (to ima negativan efekat na vrstou betona), ali i vea koliina vode, koja poveava obradljivost sveeg betona, ali rezultira manjom konanom vrstoom betona.

5.5. ODREIVANJE OBLIKA ZRNA AGREGATA

Oblik zrna je vaan faktor za primenu agregata u razliitim oblastima graevinarstva (elezniki zastori, kolovozi, beton, asfalt i dr.) Za definisanje oblika zrna agregata merodavan je stepen zaobljenosti i odnos dimenzija zrna. U odnosu na prvi faktor, najee se primenjuju pojmovi zaobljen, nepotpuno zaobljen i uglast, dok se u odnosu na drugi, agregat obino definie kao loptast, duguljast i pljosnat.

5.5.1 Odreivanje oblika zrna metodom kljunastog merila

Ispituju se zrna frakcija iznad 4mm i pomou kljunastog merila razvrstavaju na zrna povoljnog i nepovoljnog oblika. Ispituje se najmanje 100 zrna, ukupne mase Muk. Na osnovu kriterijuma da je najvea dimenzija zrna (l) tri i vie puta vea od njegove najmanje dimenzije (d) definiu se zrna nepovoljnog oblika (duguljasta i pljosnata zrna) i zatim se odvajaju sva takva zrna. Za ovo ispitivanje naroito je pogodna upotreba tzv. kljunastog merila, zbog njegove specifine konstrukcije (videti sliku 5.9). Nakon sprovedenog merenja, utvruje se kolinik ukupne mase svih zrna nepovoljnog oblika (M1) i mase svih zrna pre ispitivanja (Muk). Za spravljanje betona agregat za beton sme sadrati najvie 20% zrna nepovoljnog oblika (Pravilnik BAB87).

P a g e | 51


GRAEVINSKI FAKULTET


Slika 5.9 Metoda kljunastog merila za utvrivanje procenta zrna nepovoljnog oblika i elementi

za odreivanje zapreminskog koeficijenta agregata

5.5.2 Odreivanje oblika zrna metodom zapreminskog koeficijenta

Ispituju se zrna frakcija iznad 4mm, pri emu je zapreminski koeficijent oblika jednog zrna (c) definisan kao odnos stvarne zapremine zrna (Vs) i zapremine kugle (Vk) prenika jednakog najveoj meri zrna agregata (l). Za ispitivanje frakcije priprema se etvrtanjem uzorak od najmanje 100 zrna. Pri tome se dimenzija l meri kljunastim merilom ili nonijusom (ublerom), a stvarna zapremina zrna (Vs) u menzurama pogodnih dimenzija (najee 250-1000 ml). Za jedno zrno agregata bie:

a za n zrna e biti:

gde su V2 i V1 oitavanja nivoa tenosti u menzuri pre i posle stavljanja zrna u nju.

Prema standardu SRPS B.B2.010:1986 Separisani agregat (granulat) za beton tehniki uslovi, kod drobljenog agregata za beton zahteva se da koeficijent c bude 0,15, a kod renog agregata za beton zahteva se da koeficijent c bude 0,18.

)6 (

6 3

3

lVlV

VVc ks

k

s pp

===

==

=

=

= -=== n

ii

n

ii

n

is

n

ik

n

is

l

VV

l

V

V

Vc

1

3

12

1

3

1

1

1 66pp

x

3x

P a g e | 52


GRAEVINSKI FAKULTET


REZULTATI LABORATORIJSKIH ISPITIVANJA Tabela 5.4 Rezultati ispitivanja granulometrijskog sastava frakcija AI= _______ (g) AII= _______ (g) AIII= _______ (g) AIV= _______ (g)

Frakcija I (0/4 mm) Frakcija II (4/8 mm) Frakcija III (8/16 mm) Frakcija IV (16/31.5 mm) Otvor sita Ostatak (g) Ostatak (g) Ostatak (g) Ostatak (g)

mm I II (I+II) 2

P (%)

Y (%) I II (I+II) 2

P (%)

Y (%) I II (I+II) 2

P (%)

Y (%) I II (I+II) 2

P (%)

Y (%)

63.0 45.0 31.5 22.4 16.0 11.2 8.0 4.0 2.0 1.0 0.5 0.25 0.125

Otvori sita di (mm)

Proc

entu

alni

pro

lasc

i Yi

(%)

P a g e | 53


GRAEVINSKI FAKULTET


Tabela 5.5 Odreivanje zapreminske mase u rastresitom i zbijenom stanju, poroznost agregata

Volumen suda: Frakcija I (0/4): _______ dm3 ms+a+v=_______ kg Frakcija III (8/16): _______ dm3

vr (kg/m3) Frakcija Masa suda ms (kg)

Masa suda i agregata ms+a (kg) vz (kg/m

3)

Poroznost agregata

(procenat upljina) %

III I

Napomena: Pretpostavlja se da su zrna agregata apsolutno kompaktna (q=100%).

Tabela 5.6 Odreivanje povrinske vlanosti agregata

Frakcija z (g/cm3) ma (g) Va (cm3) Ha (%) m0 (g)

I II III IV V

Tabela 5.7 Odreivanje oblika zrna metodom zapreminskog koeficijenta

Br. l (cm) l3 (cm3) Vk (cm3) 1 2

3

1

________cmVn

kk =

=

3 4

3

1

________cmVn

ss =

=

5 6

__________________ ==c

7 8 9 10

Ispitivani agregat ______________ uslove standarda.

P a g e | 54


GRAEVINSKI FAKULTET


6

ISPITIVANJE SVOJSTAVA CEMENTA

6.1. ODREIVANJE SPECIFINE POVRINE

Specifina povrina je razvijena povrina zrnaca jednog grama fino spraenog materijala. Specifina povrina se najee meri pomou Blenovog permeabilimetra (slika 6.1), a zasniva se na principu da otpor koji jedan sloj prakastog materijala prua prolazu vazduha raste sa finoom mliva. Na ovaj nain meri se vreme potrebno za prolaz odreene koliine vazduha kroz uzorak materijala zbijen po propisanom postupku i pod odreenim uslovima. Ovako se moe odrediti specifina povrina cementa i razliitih drugih prakastih materijala (zgure, pucolana i dr.).

Cev manometra izraena je od stakla u obliku slova "U" (1). Vrh jednog kraka cevi zavrava se proirenjem u levak u koji se stavlja elija (5) sa uzorkom materijala (6) i to tako da hermetiki zatvara levak. Na istom kraju cevi manometra urezane su oznake M1, M2, M3 i M4, na odgovarajuim rastojanjima. Ispod proirenja, na bonom kraku cevi postoji staklena slavina (3) koja omoguava zatvaranje, odnosno otvaranje celog sistema. "U" cev je napunjena inertnom tenou (2) do odreene visine, a ova tenost mora biti teko isparljiva, nehigroskopna i malog viskoziteta (petroleum, dibutilftalat, laka mineralna ulja i dr.).

Pre svakog ispitivanja specifine povrine, potrebno je znati specifinu masu materijala i zapreminu uzorka koji se formira u metalnoj eliji posle odreenog postupka zbijanja. Odreivanje specifine mase materijala dato je u prvoj vebi, pa se nee ovde ponavljati. Zapremina epruvete je poznata i iznosi V = 1,9 cm3. Specifina povrina moe se odrediti po metodi stalne mase uzorka ili po metodi stalne poroznosti uzorka.

P a g e | 55


GRAEVINSKI FAKULTET


Slika 6.1 Metoda Blenovog permeabilimetra za merenje specifine povrine cementa

Postupak merenja specifine povrine po metodi stalne mase uzorka je sledei:

Uzima se uzorak materijala ija masa (m) mora da odgovara uslovima datim u tabeli 6.1.

Tabela 6.1 Potrebna masa uzorka za ispitivanje u zavisnosti od specifine mase materijala

Vrsta ispitivanog materijala Masa uzorka za ispitivanje (g) Nemleveni letei pepeli specifine mase ispod 2,2 g/cm3 1,37

Pucolani specifine mase 2,17-2,43 g/cm3 i cementi sa dodatkom pucolana specifine mase 2,43-2,65 g/cm3

2,00

Cementi specifine mase 2,65-2,82 g/cm3 2,30 Cementi specifine mase 2,82-2,95 g/cm3 2,50 Granulisana zgura specifine mase 2,65-2,92 g/cm3 2,60 Metalurki cementi specifine mase 2,79-3,00 g/cm3 2,70

P a g e | 56


GRAEVINSKI FAKULTET


Uzorak cementa koji mora biti potpuno suv, sipa se u eliju u koju je preko perforirane ploice stavljen donji kolut filter papira. Kada se elija do vrha napuni materijalom i povrina materijala paljivo poravna, stavlja se gornji filter-papir i otpoinje sabijanje uzorka putem klipa koji se polako potiskuje nanie. Sabijanje je zavreno kada donja strana oboda klipa nalegne na gornji obod elije. Posle ovoga klip se lagano vadi iz elije, pa se elija, uz prethodno mazanje vazelinom, stavlja u levak aparata. Zatim se otvara slavina, pa se tenost u manometarskoj cevi pomou pumpice (4) lagano usisa do oznake M1 i potom slavina ponovo zatvori. Nepropustljivost slavine se proverava na taj nain to se otvor elije zaepi prstom i posmatra da li tenost u cevi miruje. Potom se otvor elije oslobodi i pusti da nivo tenosti polako opada do oznake M2. U tom momentu puta se sekundomer i meri vreme (t) potrebno da se nivo tenosti spusti do oznake M3. Merenje vremena zaokruuje se na 0,5 s. Istovremeno se oitava i temperatura sredine koja je neophodna za definisanje viskoziteta vazduha. Postupak merenja treba ponoviti jo dvaput i izraunati srednje vrednosti na osnovu kojih e se izraunati veliina S (cm2/g).

Definicioni izrazi:

Vmp

s -=

g1

(poroznost materijala)

hg

gt

s

tpp

KS -

=3

)1(1

(specifina povrina, u cm2/g)

gde je:

t specifina masa tenosti u manometru K konstanta aparata p poroznost sabijenog cementa t izmereno vreme u sekundama s specifina masa cementa (g/cm3) m odreena masa cementa (g) viskozitet vazduha na izmerenoj temperaturi ispitivanja u Pas (tabela 6.2.) V zapremina epruvete = 1,900 cm3 Tabela 6.2 Viskozitet vazduha u zavisnosti od temperature ambijenta

T (C) 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 (10-8 Pas) 1788 1798 1808 1818 1828 1837 1847 1857 1867 1876

P a g e | 57


GRAEVINSKI FAKULTET


6.2. ODREIVANJE NORMALNE (STANDARDNE) KONZISTENCIJE CEMENTNE PASTE KAE VIKATOVIM APARATOM

Za vezivanje cementa, koje se manifestuje u postepenom zgunjavanju i poveanju viskoznosti cementne paste, potrebna je odreena koliina vode. Da bi za razliite cemente bilo mogue uporeivati karakteristike vezivanja, ispitivanja se vre na uzorcima tzv. standardne kae, normalne standardne konzistencije.

Standardna konzistencija predstavlja onu itkost ili plastinost cementne kae paste u sveem stanju, koja odgovara koliini vode pri kojoj se valjak Vikatovog aparata zaustavlja na dubini od 4-8 mm od donje povrine uzorka.

Standardna konzistencija odreuje se Vikatovim aparatom (slika 6.2), u iji se donji deo stavlja valjak. Vikatov aparat se sastoji iz sledeih delova: stalak, pokretna sonda, valjak prenika 10mm ili elina igla preseka 1mm2, teg, skala, kazaljka, konusni prsten od materijala koji ne korodira i ne upija vodu i staklena ploa veliine 1203 mm.

Temperatura prostorije u kojoj se vri ispitivanje treba da iznosi 202C, a relativna vlanost najmanje 50%.

Valjak, koji sa pokretnom sondom ima masu od 3002g, spusti se do staklene ploe, koja je namazana tankim slojem ulja i na kojoj je konusni prsten, a skala se postavlja tako da kazaljka stoji na nuli. Time je izvreno badarenje Vikatovog aparata.

Priprema cementne paste

Izmeri se 500 g cementa i koliina od npr. 125 g vode. Svaki put pasta se mea mehaniki, uz korienje miksera. Sa mikserom u radnom stanju: a) voda i cement se stave u sud vodei rauna da ne doe do gubitka cementa ili vode; dodavanje

se izvri u toku 10 s;

b) mikser se odmah startuje malom brzinom i otpone se sa merenjem vremena stupnjeva meanja. Vreme se zaokrui na najblii minut kao "nulto vreme". "Nulto vreme" je taka od koje se izraunavaju poetak i kraj vremena vezivanja (videti 6.3).

c) posle 90 s mikser se zaustavi na 30 s tokom kojih se sva pasta koja je zalepljena za zidove i

dno suda odgovarajuom gumenom ili plastinom grebalicom vrati u sredinu suda;

d) mikser se ponovo ukljui i mea malom brzinom sledeih 90 s. Ukupno vreme rada miksera mora da bude 3 min.

P a g e | 58


GRAEVINSKI FAKULTET


Slika 6.2 Vikatov aparat za odreivanje standardne konzistencije, poetka i kraja vezivanja

vc) Valjak za standardnu

P a g e | 59


GRAEVINSKI FAKULTET


Pasta se odmah prenese u blago nauljen kalup, koji se prethodno postavi na staklenu plou premazanu tankim slojem ulja i napuni bez nabijanja ili protresanja. Ukloni se bilo koja upljina u pasti nenim tapkanjem blago prepunjenog kalupa. Viak se ukloni nenim kretanjem sprave sa pravim uglovima, primenjene na takav nain da pasta ispunjava kalup i da ima izravnatu, glatku gornju povrinu.

Zatim se sonda sa valjkom oprezno spusti u centar prstena tako da nalegne na povrinu paste i pusti se da valjak slobodno prolazi kroz pastu. Posle 30 s proita se poloaj kazaljke na skali. Ako se valjak zaustavi na 4-8 mm iznad staklene podloge, smatra se da pasta ima standardnu konzistenciju. Ako se valjak zadri iznad 8 mm ili proe ispod 4 mm, mora se nainiti nova pasta sa poveanom, odnosno smanjenom koliinom vode i ispitivanje treba ponoviti.

6.3. ODREIVANJE POETKA I KRAJA VEZIVANJA CEMENTA

Poetak i kraj vezivanja odreuju se na uzorku cementne paste standardne konzistencije. Za ovo ispitivanje slui Vikatov aparat u koji se sada umesto valjka stavi igla ija je osnova upravna na osu i koja je po celoj duini bruena i polirana. Da bi igla sa pokretnom sondom ponovo imala masu od 3002 g, na aparat se stavlja dopunsko optereenje. Dimenzije valjka i igle date su na slici 6.2.

Napuni se Vikatov kalup (1) pastom standardne konzistencije, u skladu sa 6.2.

6.3.1 Odreivanje poetka vezivanja cementa

Napunjeni kalup i bazna ploa se stave u posudu (4), doda se voda tako da je povrina paste potopljena do dubine od najmanje 5 mm, i ostavi se u okruenju kontrolisane temperature na 201C. Posle odgovarajueg vremena, postave se kalup, bazna ploa i posuda pod iglu Vikatovog aparata. Igla se oprezno spusti dok ne doe u kontakt sa pastom. Ostavi se u tom poloaju 1 s do 2 s da bi se spreila poetna brzina ili izazvalo ubrzanje pokretnih delova. Tada se brzo otpuste pokretni delovi i pusti se da igla vertikalno prodire u pastu. Poloaj kazaljke na skali proita se kada prestane prodiranje, ili 30 s poto je otputena igla, u zavisnosti od toga ta je pre. Zapie se oitana vrednost sa skale koja pokazuje razliku izmeu kraja igle i bazne ploe, zajedno sa vremenom proteklim od "nultog vremena". Prodiranje se ponovi na istom uzorku na pogodno izabranoj poziciji, ne manje od 8 mm od oboda kalupa, ili 5 mm jedan od drugog, i najmanje 10 mm od pozicije poslednjeg prodiranja, u odgovarajuim intervalima vremena, npr. 10 min. Uzorak se izmeu prodiranja dri u posudi u okruenju kontrolisane temperature. Igla se oisti odmah posle svakog prodiranja. Uzorak se ostavi i ako je potrebno izvri se odreivanje kraja vezivanja. Kao vreme poetka vezivanja cementa registruje se vreme mereno od "nultog vremena", u kome je rastojanje izmeu igle i bazne ploe 3-9 mm, i zaokrui se dobijena vrednost sa tanou od 5 min.

P a g e | 60


GRAEVINSKI FAKULTET


6.3.2 Odreivanje kraja vezivanja cementa

Napunjen kalup, upotrebljen u 6.3.1, okrene se na njegovu baznu plou tako da se ispitivanja koja se odnose na vreme kraja vezivanja izvode na donjoj strani uzorka koja je prvobitno bila u dodiru sa staklenom ploom. Kalup i bazna ploa se potope u posudu (4) sa vodom i uvaju u okruenju kontrolisane temperature na 201C. Posle odgovarajueg vremena, kalup, bazna ploa i posuda pozicioniraju se pod iglu Vikatovog aparata. Neno se spusti igla dok ne doe u kontakt sa pastom. U toj poziciji se napravi pauza izmeu 1 s i 2 s, kako bi se spreila poetna brzina ili izazvalo ubrzanje pokretnih delova. Tada se pokretni delovi brzo oslobode i igli se omogui da vertikalno prodire u pastu. Oita se poloaj kazaljke kada je zavreno prodiranje, ili 30 s poto je otputena igla, u zavisnosti od toga ta je pre. Ponovi se prodiranje na istom uzorku na pogodno izabranoj poziciji, ne manje od 8 mm od zida kalupa ili 5 mm jedan od drugog, a najmanje 10 mm od poslednje pozicije prodiranja, u pogodno izabranim vremenskim intervalima, npr. 30 min. Izmeu prodiranja, uzorak se uva u posudi u okruenju kontrolisane temperature. Igla se oisti odmah posle svakog prodiranja. Kao vreme kraja vezivanja cementa registruje se proteklo vreme, mereno od nule, tokom kojeg igla prvo prodire samo 0,5 mm u uzorak, i zaokrui se na najbliih 15 min. Vreme kraja vezivanja se mora potvrditi ponavljanjem ispitivanja na druge dve pozicije.

6.4. STALNOST ZAPREMINE

6.4.1 Odreivanje stalnosti zapremine ispitivanjem uzorka u obliku "kolaia"

Kolaii se prave od paste standardne konzistencije, dobijene meanjem po postupku datom u 6.2. Odgovarajua koliina paste se stavi na sredinu glatke i ravne staklene ploe (slika 6.3) koja je namazana tankim slojem ulja. Laganim potresanjem staklene ploe formira se kola prenika oko 90 mm i visine oko 15 mm. Kola se ne sme ravnati niti zaglaivati. Na ovaj nain naprave se dva kolaa, a preostala pasta slui za izradu atelijeovih (Le Chatelier) prstenova. Kolai se odmah nakon izrade stave, zajedno sa staklenim ploama, u prostor u kome je relativna vlaga najmanje 95% i temperatura 202C. Posle 24 h, kolai se odvajaju od staklenih ploa, a zatim stavljaju sa ravnom stranom prema gore u sud s vodom temperature 202C. Voda se zatim oko pola sata zagreva do kljuanja i ostavlja da kljua jo 3 h, pri emu kolai moraju biti stalno pod vodom. Posle toga kolai se vade i makroskopski pregledaju. Cement je stalne zapremine ako nema pojava radijalnih i mreastih pukotina, krivljenja, mrvljenja, raspadanja i vitoperenja.

P a g e | 61

GRAEVINSKI MATERIJALI 1

Documents

Gradjevinski materijali - Elaborat