Építőanyagok I. Építészeknek A jegyzet Józsa Zsuzsa előadásai alapján készült

Készítette: Ébend Kata Szerkesztette: Szeifert Dániel

Miklós Bernadett B.Tóth Dániel

2013.11.02

Készült az Építész DEPO Öntevékeny Kör szervezésében

ANYAGJELLEMZŐK 1

Régen először kő: max 150-160m magas épületeket építettek

Babiloni Zikkurat

Kheopsz Piramis....

Eiffel torony

Technológiai újításokkal egyre magasabbra építették az épületeket

Követelmények hogy az épület

ne omoljon össze (teherbírás, repedésmentesség stb.)

tartós legyen, ne igényeljen jelentős fenntartást

szép legyen

Építőanyagok kiválasztásának szempontjai

természetes építőanyag (ne legyen túl nagy szemétdomb)

előállítás: nyersanyag Energiaszükséklete

kibocsátott káros anyagok

hulladékok keletkezése

beépítés energiaszükséklete

használat során kialakult lakóklíma, egészség

életcikluselemzés

újrahasznosítás Első építési törvény: Hamurrappi, benne építőmester felelőssége

Természetes anyagok használatának előnyei

fenntarthatóság

környezetkímélés

károsanyagkibocsátás ne legyen gyártáskor

újrahasznosítás

Az építőanyagok osztályozása

Alapvető természetes anyagok: kő, fa

Alapvető mesterséges anyagok: fémek, üveg, műanyagok, kerámiák

Kötőanyagok: mész, gipsz, cement, ragasztók, gyanták, bitumen stb.

Összetett anyagok: beton, habarcs, aszfalt, kompozitok, szendvics szerkezetek, szigetelések anyagai, szálerősített anyagok stb.

Módosító anyagok: kötésgyorsítók, kötéslassítók, impregnáló anyagok, építéskémia anyagai

Felületvédő, felületkezelő anyagok, tűzvédő anyagok, festékek, bevonatok stb.

Tömegeloszlással kapcsolatos fogalmak

1. testsűrűség

pl tégla kb 1700 kg/m2

szabályos- szabálytalan

2. Sűrűség

tömör anyag pórusok nélkül, paritás

pl tégla kb 2500 kg/m2

3. Tömörség

pl tégla kb t= 1700/2500=0,68

4. Porozitás p=1-t pl tégla kb p=1-0,68=0,32 Pórusok:

nyílt kicsi

zárt nagy

5. Látszólagos porozitás: A víz számára járható pórusok (térfogatos vízfelvétel)

Tömör anyagok

(fémek, üveg, műanyagok):

- tömörség: 1

- porozitás: 0

Porózus anyagok

(fa, kerámia, beton,

habarcs):

- tömörség: < 1

- porozitás: 0 >1

6. Halmazok: szemcsés: cement, gipsz, homok, kavics, perlit, stb. szálas: üvegszál, ásványgyapot, műszál, fagyapot stb.

rakat: faáruk, fém-, üveg-, műanyaglemez, csövek stb

7. Halmazsűrűség:

pl téglazúzalék kb 1000 kg/m3

8. Halmaztömörség:

Pl téglazúzalék kb tH=1000/1700=0,59

9. Hézagosság: Pl tégla kb h=1-0,59= 0,41

10. Halmaz-össztömörség:

Pl téglazúzalék kb tö=1000/2500=0,4

11. Halmaz-összporozitás: Pl tégla kb t=1-0,4=0,6

Hidrotechnikai tulajdonságok

1. Víztartalom

tömegállandóságig szárítás 105-110 C

, ahol m=eredeti

tömeg md=szárított tömeg 30-40% páratartalomnál 6-8%

2. Vízfelvétel

100

fokozott vízbemerítés: wf

légritkított: wf,b (2000-2670 Pa)

nyomás alatt: wf,15 (nyomás 15 hPa, legjobb)

valószínűleg fagyálló

3. Nedvességfelvétel szorpció=higroszkóposság az az egyensúlyi nedvességtartalom, amit felvehet a levegőből (deszorpció: amit lead) wn függ: -hőmérséklettől

-relatív légnedvesség

légszáraz: 65±%, 20±3 C

4. Vízfelszívás

A felszívódás képlete:

, ahol

h: felszívódás magassága

σ: felületi feszültség

ρ: a folyadék testsűrűsége

φ: nedvesítési szög

r: kapilláris sugara

g: gyorsulás

Kapilláris vízfelszívás,

az emelkedés magassága az anyagtól függ

5. Látszólagos porozitás

a víz számára járható pórusok

, ahol wt: vízfelvétel

ρt: testsűrűség kiszárítva

ρw: víz sűrűsége, kg/m3

6. Páradiffúzió víz vándorlása porózus anyagokban, gőzállapotban falban eltérő parciális páranyomás falak lélegzése

páradiffúziós vezetési együttható

(10-6 nagyságrendű)

kapilláris vízfelszívás

függ

porozitástól(nyílt-nagyobb, zárt-kisebb)

hőmérséklettől

wi nedvességtartalomtól a nedves, meleg anyag jobb páravezető

Páradiffúziós ellenállási szám :μ

a levegő és a vizsgált anyag páradiffúziós vezetési

együtthatójának viszonyszáma

tartósan nedves helyen ≥0,8 legyen vízállóság-a vályog csak száraz helyen vízálló! fagyállóság- vízben ismétlődő gyors fagyasztás és olvasztás levegőn fagyasztás-vízben olvasztás Fagy- és olvasztósó állóság

(pl. beton esetében) 3 %-os NaCl oldat 56 ciklus (-20 +20ºC) lehámlás, tömegveszteség mérése

A normál tégla nem használható szabadtéren járófelületként!

Vízzáróság vizsgálata

pl 5bar nyomás, 72 órág, vízbehatolás mélysége

A levegő nedvességtartalma a hőmérséklet

függvényében

Hővezetés

Hővezetési tényező (λ)

λ (W/mK) hővezetési tényező a testsűrűség függvényében

Anyagjellemzők 2.

1. Tűzállóság

Nem éghető (jele: A)

Éghető alkotókat nem tartalmazó ( jele: A1) pl. kövek

Éghető alkotókat is tartalmazó( jele: A2) pl. gipszkarton

Éghető (jele: B)

Nehezen éghető (jele: B1) pl. fagerenda

Közepesen éghető ( jele: B2) pl. fadeszka

Könnyen éghető (jele: B3) pl. faforgács

2. Tűz – Füst - Csepegés

Füstfejlesztőképesség szerint:

Füstöt nem kibocsátó anyag (jele: F0)

Mérsékelt füstfejlesztőképességűanyag (jele: F1)

Fokozott füstfejlesztőképességűanyag (jele: F2)

Égve csepegési tulajdonság szerint:

Az anyagból tűz vagy magas hőmérséklet hatására

olvadék nem képződik (jele: C0)

gyulladást okozó olvadék nem képződik (jele:C1)

égve csepeg és gyulladást okoz (jele: C2)

Tűz hatása a Különböző építőanyagok szilárdságára

3. Mechanikai jellemzők

TERHEK:statikus – dinamikus, rövididejű–tartós, egyszeri – ismétlődő IGÉNYBEVÉTEL MÓDJA SZERINT: húzó, nyomó, nyíró, csavaró Tiszta húzás szakító vizsgálat: húzószilárdság meghatározása arányossági határ

(E- rugalmassági modulus) Rugalmas alakváltozás: Reverzibilis (visszafordítható) Képlékeny alakváltozás: Az alakváltozás maradandó

4. Betonacélok alakváltozása: Melegen hengerelt: A felhevített acélt hengerek között vezetjük át ami formát ad neki. Hidegen húzott: Meghúzzák a hideg acélt, az megfolyik, így nagyobb lesz a húzószilárdsága:de veszélyes mert nem folyik, így a szerkezet ha leszakad, nem jelzi elő a kúszás.

üvegszál szilárdsága a szálátmérőtől is függ.

5. Porózus anyagok

nyomószilárdsága

A tönkremenetel oka a keresztirányú

alakváltozó-képesség kimerülése, a kis

húzószilárdság !

A nyomószilárdságot befolyásoló tényezők:

a próbatest alakja: kocka, henger, hasáb

a próbatest mérete: - a szélesség – magasság aránya

a próbatest és a nyomólap közötti anyag(surlódás!)

nedvesség tartalom

Beton jele: C 8/ 10

Átlagérték közelítően: 15 cm-es kockán mért

küszöbérték + 10 N/ nm

C 25/30 : Henger szilárdság 25, kocka szilárdság

30N/nm

Pl. +10 = 40 N/ nm kb. Az átlagszilárdság

6. Fa nyomószilárdsága

A rostirány nagyon fontos a szilárdság

szempontjából!!!

Nedvesség tartalom hatása a fa nyomószilárdságára.

A fa húzó és

nyomó

feszültség alakváltozási diagrammja:

Edzett biztonsági üvegben keletkező

feszültségek

Jellemző Fa Beton PVC Acél Tégla

Testsűrűség [kg/m3] 600 2300 1400 7800 1900

Húzószilárdság [N/mm2]

100 5 50 400 10

Nyomószilárdság [N/mm2]

60 50 50 400 50

Húzó szilárdság / Testsűrűség [m] *

16500 220 3600 5100 550

Nyomó szilárdság / Testsűrűség [m] **

10000 2200 3600 5100 2800

*: ha ezt az anyagot felfüggesztjük, elméletileg ekkora értéknél szakad el **:ha tornyot építünk az önsúlya hatására ekkor meg tönkre az alján lévőanyag

Vizsgálatok Fajtái:

1. Nyírás vizsgálata:

2. Hajlítóhúzó szilárdság vizsgálat:

3. 4. Tiszta húzóvizsgálat 5. Nyomószilárdság vizsgálat(előbb)

6. Hasítóvizsgálat

7. Ütőszilárdság vizsgálat: Charpy Kalapáccsal

8. Fárasztó Vizsgálat Közvetett szilárdság jellemzők

Kopásállóság

Keménység

Felületi Keménység(Schmidt Kalapács)

Ultrahang terjedési sebessége

Kőzetek

1. Magmás kőzetek

SIO2 csökken

2. Üledékes

Törmelékes: konglomerátum(kerek >2mm), breccsa ( nem kerek

0,006<b<2mm), homokkő, iszapkő(agyagkő), lössz

Vegyi vagy biogén: tömött mészkő, durva mézkő, forrásvizi mészkő,

dolomit

Szerves: Kőszén, bauxit, antracit, tőzeg

3. Metamorf

Epizóna: agyagpala, klorofitpala, fillit, szerpentinit

Mezozóna: csillámpala, amfibolit

Katazóna: gneisz, márvány

4. Ásványok

Kvarc: zsírfényű, szürke,fehér, szabálytalan alakú

Káliföldpát: világos, rózsaszín, egyszeres iker

Plagioklász: vlágos, fehér, vajszinű többszörös iker

Biotit: hatszög alakú, hosszú pálcika, feket „csillog”

Amfibol: nyúlt léces alakú, fekete, piroxénnél fényesebb

Piroxén: zömök, oszlopos, fekete, barna

Olivin: Sárgászöld, zöld, kerekded formályú, üvegfényű

Kőzetfelismerés:

Fizikai tulajdonságok:

Szín, súly, törési felület, pórusok

Kőzetszöveteredet

Kristályos –> magmás porfíros, üvegeskiömlési törmelékes tufa

Kőzetalkotó ásványok

ásványok leírása (szín, fény, hasadás/törés, alak, ikresedés) legvégül megnevezése +méret & mennyiségjellemzés!

Kőzetnév SIO2-tartalom szerinti besorolás

Lelőhely

Felhasználás

Fa

geszt: belső, tömörebb, elhaltabb rész(ez a fa minőségi része)

szijács: külső, puhább rész

összetétel:

szén 50 m%

oxigén 43 m%

hidrogén 6 m%

egyéb 1 m%

Hosszú szénhidrogén láncok cellúlóz (rostok)= poliszacharid – szilárdsághordozó 40-60% lignin – összetartó anyag 15-40% hemicellúlóz 15-20% cukor, keményítő, ásványi anyagok 2-8%

Az akác mennyisége nő, míg az őshonos fákat

pusztítják.

Fafaj megoszlás a világon

Fa

károsítók

baktériumok

- alacsonyabb rendű gombák

- elszíneződést okoznak

- a környezetet savassá teszik, amiben meg tudnak telepedni a valódi károsítók.

- nem műszaki károsítók

gombák (bazidiumos gombák)

- műszaki károsítók

- cellúlózkárosítók – barna korhadás

- ligninkárosítók – fehér korhadás

- könnyező házigomba (vizet termel, hogy életfeltételeit biztosítsa), házi

kéreggomba, taplógomba, pincegomba

- szaporodásuk: spóra – micélium – gombafonalak – termőtest

Gombák szaporodását elősegíti:

Pinceállapot: 10 fok, álló levegő, sötét, víz

rovarok

- házicincér, halálórája, kopogó bogár (szú), fadarázs, szijácsbogár

- szaporodásuk: pete – lárva – báb – kifejlett rovar

Csak élőfába vannak. Nem a fa szilárdsága szűnik meg, hanem a keresztmettszete károsodik valahol.

faanyagvédelem

építészeti !!!(jó épszerk – víz távoltartása)

kémiai (vegyszerek)

időjárás elleni felületvédelem

fizikai

- a fa kérgét minden esetben el kell távolítani, a benne lévő károsítók miatt

- hőkezelés (lassú, fokozatos, előtte: szárítás)

- gázosítás (újabban CO2)

diffúzión, kapilláris erőhatáson alapuló:

- mázolás (1-2 cm)

- szórás, permetezés (1-2 cm)

- mártás, merítés mp, perc

2cm<, 10cm> - lyukon keresztül (koncentrált) - fürdetés, áztatásnap >10cm légritkításos, nyomás alatti nagyipari technológiával:

gépi légritkítás

- telítés

megelőző

megszüntető

kombinált

faanyagvédő szerek

Minden felületet, pl. új vágott felületet le kell kenni faanyagvédővel!!!!

vízben oldott szervetlen vegyületek (sók)

oldószeres (olajos) vegyületek

faanyagvédő szer kiválasztásának főbb

szempontjai:

védelem jellege (átmeneti/végleges)

kitettség

faanyag

egészség- és környezetvédelem

technológia

gazdaságosság

hidrotechnikai tulajdonságok

SzárazabbSzilárdabb

élőnedves > 50 m%

félnedves 30-50 m%

félszáraz 18-30 m%

légszáraz 12-18 m%

szobaszáraz 6-12 m%

A fák mechanikai jellemzőit 12%-os nedvességtartalom mellett vizsgálják. A

szorpciós tényező alapján 65%-os páratartalom mellett a fa maximum 12%

nedvességet tud felvenni. Az az előnyös, ha a fát olyan nedvességállapotban építjük

be, amilyenben később lesz, mert így kiküszöbölhetőek a káros alakváltozások.

Miért van az, hogy a húzószilárdság sokkal kissebre van véve mint valójában?

Azért mert a fa nem homogén. Göcsök vannak benne . Húzásnál a hiba sokkal jelentősebb mint nyomásnál. Ezért a húzószilárdságot biztonsági tényezővel kell figyelembe vennünk.

Fizikai jellemzők:

hővezetési tényező

- szálirányra merőlegesen: 0,12-0,16

W/mK

- szálirányban: 0,24-0,30 W/mK

hőtágulási együttható

- szálirányra merőlegesen: 30-40·10-6/K

- szálirányban: 3-4·10-6/K

beégési sebesség:

- nyárfa: 0,8 mm/perc

- lucfenyő: 0,6 mm/perc

- akácfa: 0,3 mm/perc

.

Rétegelt lemez:

Fát „meghámozzák” Rétegek váltják egymást hossz, és keresztirányba

Parafa:

Parafatölgy kérgéből

Fagyapot lemez:

Másra nem használható famaradékból Legyalulják, nedvesítik, magnezittel vagy cementtel kötik, formába préselik, kizsaluzzák(2nap után), szárítás szélezés.

Fémek

jellemzőik:

fémes szín

jó elektromos vezetőképesség

(szabad elektronok)

jó hővezető képesség

nagy szilárdság

alakíthatóság

csoportosításuk:

sűrűség alapján

- nehézfém > 4,5 kg/l (=g/cm3)

- könnyűfém <4,5 kg/l

magas olvadáspontú – 1750°C

felett

korrozióállóság alapján

- nemesfémek

- nem nemes fémek

ötvözetek

- alapanyagok: Fe, Cu, Al, Zn, Pb, Sn, Mg

- ötvözők: Be, Cr, Cd, Co, Mn, Mo, Ni

- metalloidok (szennyező vagy ötvöző): C, P, S, As, Si (valamelyik

fémes tulajdonság hiányzik)

Vas és acél

vasérc: FexOy kohó nyersvas (fehér, szürke) lágyacél: Fe + C (< 0,2 m%) acél: Fe + C (< 2,06 m%) öntöttvas: Fe + C (> 2,06 m%) ötvözött acél:

- gyengén (< 5 %) - közepesen (5-10 %) - erősen (> 10 %)

hőkezelés: - feszültség csökkentés - normalizálás - újrakristályosodás - edzés

- nemesítés - megeresztés

Szilárdsági és alakváltozási tulajdonságok a C tartalom függvényében

Feszítőhuzalok, pászmák

A hegeszthetőség feltétele

az az anyag hegeszthető ami nem hajlamos edződésre

C egyenérték:

főbb varrattípusok:

varrat környezetének tulajdonságai:

Korrózió

Normál potenciál

nemesfémeké pozitív - ezek jobban viselkednek

Vas korróziója

helyi elemképződés vízcsepp hatására

korrózió megjelenési formái:

egyenletes

lyuk

kristályközi

transzkrisztallin

lemezes

filiform

betonacél korrózió:

feltételei: víz, oxigén, pH<9

ha pH>9 az acélbetét védett

kontakt korrózió

fém védőréteg lyukacsossága miatti korrózió

Alumínium

előállítása:

bauxitérc>timföld>elektrolízis>fém alumínium

nagy energiaigény

színalumínium képlékeny>ötvözés (Cu, Mg, Zn, Si, Mn)

alkalmazása:

nyílászáróprofilok

tartószerkezetek

tetőszerkezetek

függönyfalrendszerek

üvegtetők

Réz

fajtái:

vörösréz: Cu

oxidáció>zöld patina réteg>véd

ellenáll forró víznek, savnak, lúgnak

oldható vegyületei mérgek!!!

sárgaréz: 54-67% Cu, max 45% Zn (horgany)

keményebb, de alakítható> egyre sárgább

ötvözetei:

vörösfém:

85% réz (>67%)

10% ón

5% horgany

ónbronz:

kb 70% réz

max 30% ón

alumíniumbronz:

4-9% Al

Ólom (lágyólom)

puha, késsel vágható

kis szilárdság

kémiailag ellenálló, de mésztől cementhabarcstól védeni kell

vegyületei mérgezők!!!

felületén oxidréteg képződik>véd

hidegalakításnál sem keményedik

alkalmazás: sugárvédelem, teherelosztó acélsaruk alá, (vízvezetékcső)

ötvözetei:

keményólom: ólom+ antimón

nagyobb szilárdság, keménység

lágyforrasz: ón+ ólom

Cink (horgany)

finomhorgany: >99,95%

kohóhorgany: >98,25%

kékesfehér

-3°C alatt rideg

nedves levegőn cink-karbonát réteg

acéllemez horganyzása: tüzi horganyzás, galvanizálás

+ titán ill. réz: fémlemez fedések

Titán

korrózióálló, időálló

nagy mechanikai. szilárdság magas hőmérsékleten is

ötvözői: Fe, O, Zn, Al, V, Si, No

tulajdonságai:

sűrűség: 4500 kg/m3

Rm: 200-980 N/mm2

szakadónyúlás: ~8-20%

E~105000-120000 N/mm2

hőtágulási együttható: αT~8,5x10-6 1/°C

olvadási hőm: 1668°C

Tűzvédelem

tűz hatása különböző építőanyagok szilárdságára:

hőmérséklethatárok:

közönséges acélszerkezetek: <550°C

vékonyfalú acélszerkezetek: <450°C

melegen hengerelt acélszerkezetek: <450°C

feszítőhuzal: 250.300°C

megoldások:

köpenyezés (pl. gipsz)

festés: bevonati rendszer:

korróziógátló alapozó

tűzvédő festék

fedőréteg

Korrózióvédelem

aktív védelem:

anyag helyes megválasztása

inhibítorok (fegfontosabb: betonfedés)

fizikai mód: elzárja a fémfelületét

kémiai mód: reakcióba lép a fémmel

katódos védelem

passzív védelem:

szervetlen fémes bevonatok

elektrokémiai: galvanizálás

termokémiai: diffúziós eljárás (krómozás, horgyanyzás)

tüzimártó eljárás

nem fémes bevonatok

kémiai: foszfát-bevonat, lúgos oxidálás

termikus: zománcozás

szerves bevonatok (festékek, lakkok)

Kerámia

Természetes kövektől a mesterségesig:

Vályog

hagyományos vályogfalak: hantfal gyeptéglából gömbölyeges sárfal rakott fal sövény közé tömött fal vertfal paticsfal vályogtégla fal

agyag - szárazon zsugorodik - száradáskor törik homokot kell hozzáadni kövér vályog: agyag>80%, homok<20% sovány vályog: agyag 50-60%, homok 20-40% homokos vályog: agyag 40-20%, homok 60-80%

egy elem nyomószilárdsága szárazon: 3-4 N/mm2 nagy alakváltozásra képes: 10-40% két elem nyomószilárdsága: 1,5-1,7 N/mm2 vizesen elveszti a szilárdságát (ásványrétegek elkezdenek elcsúszni egymáson) víztől védeni kell, ha távol tartják tartós! vegyes falazat: tégla v. kő + vályoghabarcs + valamilyen anyag, hogy ne repedjen Kerámia

Kerámiák gyártása o nyersanyag megválasztása o nyersanyag előkészítése o kitermelés: valamilyen agyag + homok +porozitásnövelő anyag o szállítás o homogénre aprítás o massza készítése o formálás:

régen: kézi vetés ma: gépesített lágysajtolás csigaprés - tömör, üreges vákuumprés - vázkerámia szánprés, revolverprés - tetőcserép hidraulikus prések - idomtestek

o kiszárítás: szabadban vagy mesterségesen (kamra, alagút, gyorsszárító)

megmunkálási-,pórus-,abszorbciós víz eltávolítása o égetés (hagyományos Hoffmann-kemence) o tégla, tetőcserép - - - - 1000°C

fajansz - - - - - - - - - - 1200°C kőagyag - - - - - - - - - 1300°C műszaki porcelán - - - 1400°C samott - - - - - - - - - - 1500°C

o mázazás, festés Kerámiák csoportosítása nyersanyag és előkészítése szerint

o durva - nincs esztétikai igény porózus gyártmányok falazóelemek, födémelemek, burkolótéglák, tetőcserepek

o finom - esztétikai igény is van falburkoló csempe (fajansz, majolika) falburkoló lap-mázas/mázatlan (kőagyag,majolika/félporcelán) külső burkolólap-mázas/mázatlan (pirogránit, kőagyag) ipari burkolólap (kőagyag) egészségügyi kerámia (félporcelán, fajansz)

o szín szerint színt befolyásoló tényezők más hőmérséklet szennyezőanyag tartalom vasoxid - piros mangán - barna világosra, fehérre égő (porcelán, fajansz) színesre égő (többi)

o hőállóság szerint közönséges (<1350°C lágyuló) hőálló (1350-1580°C-on lágyuló) tűzálló (>1580°C-on lágyuló)

o porozitás szerint porózus zsugorított Égetési hőmérséklet hatása Porózus kerámiák

falazóelemek hagyományos téglák, tömör kevés-, soklyukú, válaszfal vázkerámia - 50-60% üregtérfogat növelt pórusú - nyersanyaghoz szenet, fűrészport, falisztet, PS gyönyöt kevernek>kiég>üregek növelik a hőszigetelő képességet

födémelemek Bohn födémtégla zsaluzóidom vázkerámia födém béléstest

külső falburkolók falburkoló tégla burkoló lap

tetőcserepek hódfarkú hornyolt ikerfüles hornyolt sajtolt gerinccserép

különleges porózus kábeltégla padlásburkolótégla alagcsőelem kerítéstégl kályhacsempe

falburkoló csempék

egészségügyi kerámiák Zsugorított kerámiák közös: zsugorodási hőm. felett égetik, tömörre és

klinkertégla vörös <8% vízfelszívás >28 MPa szilárdság kőagyag burkolólap alapszíne fehér lehet színezett, mázas, mázatlan fagyálló, nem fagyálló különböző kopásállóság épületek külső-, belső burkolata laboratóriumok, csarnokok sav- és lúgálló kádak, stb. burkolata pirogránit >90 MPa szilárdság homlokzatburkolás kőagyag cső tűzálló agyagkeverék az alapanyaga sómázzal vonják be agrsszív vagyi hatásoknak ellenáll Gyártási hibák káros alkotók kvarc - 573 és 867°C-on módosul: térfogata nő. Elkerülés: <2-mm

mészkő-, márgaszemcsék (mészkukac) égetés közben kiég, később víz hatására duzzadva oldódik elkerülés: <1-2 mm gipsz és piritszennyeződés égetés közben kiég, később víz hatására duzzadva gipszkőlesz oldható sók víz a felületre szállítja: sókivirágzás égetési hibák túlégetés- üvegesség, torzulás gyenge égetés- kis szilárdság, mállás, hajszálrepedés Testsűrűség és vízfelvétel összefüggése EC 6 előírásai Falazóelemek: tartósság = épület tervezett időtartama csoportosítás üregtérfogat szerint 25% alatt 25-45 % 45-55 % 55-70 % üregek keresztmetszetének, térfogatának, a bordák összesített vastagságának korlátozása szabványos nyomószilárdság fb: 100 mm élhosszúságú kockán mérve HD elemek: nagy szilárdságú, hanggátlásra is alkalmas (tömör, nagy fajsúlyú) elemek

LD elemek: kisebb szilárdság, főleg nem hanggátló, hőszigetelő- vagy válaszfal elemek, kis fajsúly:

KÖTŐANYAGOK

Kötőanyagok osztályozása Előállítás szerint Természetes (esetleg bitumen) Mesterséges (ezzel foglalkozunk) Ásványi eredet szerint: Szerves (bitumen, kátrány, műgyanta)

Szervetlen (cement, mész, gipsz, vízüveg) Halmazállapot szerint Folyékony (bitumen, kátrány, vízüveg, műgyanta) Szilárd, porszerű (mész, gipsz, cement) Kötőképességük szerint: Fizikai folyamat révén szilárdulnak (bitumen, kátrány, vízüveg, enyv, lenolaj) Kémiai folyamat révén szilárdulnak (mész, gipsz, cement, műgyanta) Szervetlen kötőanyagok lehetnek Levegőn szilárdulók (mész, gipsz) Hidraulikusak (cement)

Természetes kövektől a mesterségesik

ÉPÍTÉSI MÉSZ A mészégetés (CaCO3 + hő = CaO + CO2) hőmérséklete 900-1100 C. Nagyobb hőmérsékleten égetve lassan oltódó agyonégetett mész keletkezik (mészkukac) Az építési mész megjelenési formái:

oltott mész (fölös vízzel oltva) mészhidrátpor (CaO+H2O=Ca(OH)2

A szilárdulás képlete: Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O

Ebből az alábbiak olvashatók ki:

a mész szilárdulásához CO2 kell (és nem meleg)

Addig tárolható a mész, ameddig levegőtől el van zárva

a szilárdulás koksz égetésével gyorsítható

a szilárdulás során a fal vizesedik ÉPÍTÉSI GIPSZ CaSO4*2H2O > CaSO4*1/2H2O+3/2H2O 110-180 C

Félhidrátgipsz minősítése Őrlési finomság: szitamaradék 0,2 mm

I. II.

III. 2% Kötési idő szabályos folyósság terülés

Vicat készülék 300 g, 1 mm2 tü gyorsan kötő közepesen kötő lassan kötő

Szilárdság: G2-G25 (2-25 N/mm2) Kötést gyorsít:

szulfát

klorid lassít:

mész

enyv

foszfátok Előnye:

kis testsűrűség 1-1,7 kg/l

hővezetési tényező = tégla harmada

gyorsan kizsaluzható

tűzvédelmi anyagnak használható Hátrány:

nedvesen kicsi a szilárdsága

kismértékben oldódik

semleges pH acélbetétet védeni kell Esztrich gipsz CaSO4*CaO 600-1200 C lassúbb kötés Rc≥28 Mpa Agyonégetett gipsz 300-600 0C nem, vagy alig szilárdul Márványgipsz félhidrátgipsz + borax v. timsó 8000C újraégetés műmárvány, jól csiszolható Rc≥30 Mpa Gipsz felhasználása szerkezet válaszfal panel térelem gipszkarton tűzvédelem acélhoz gipszhabarcs tisztítóelem

álmennyezeti elem gipszperlit

pórusos gipsz vakolat

műmárvány

MAGNÉZIA

Magnézium karbonátból égetéssel 800-900oC-on

Vízzel keverve lassan köt és szilárdul, ezért a kötéshez CaCl2-t használnak

Magnezit alkalmazása 1. padlóhoz:

+ töltőanyag (fűrészpor, parafaliszt)

- vízzel nem mosható fel,oldódik! - olajos fűrészporral tisztítható

2. faforgács lap gyártásához 3. Tűzálló magnezit tégla

CEMENTGYÁRTÁS

nyersanyaga: 70-80% mészkő 20-22% agyag

kevés MgCO3 és SO3

(lehet lösz, homok, trasz, kohósalak, pernye is)

Aprítás nedves eljárás -30-40% víz száraz eljárás - víztartalmú, nem képlékeny nyersanyag, ki kell őrlés előtt szárítani

Előmelegítés 450-550 C (MgCO3 kiég)-ről 800-900 0C-ra hevül

Kalcinálás 800-1200 0C-on

Zsugorítás 1450 0C-on 20-25% olvadékfázis Rankin-diagram

Cement 2-3 hétig phentetett (lehűlt) klinker + 4-5% gipszkő Kémiai összetétel: 60-67 tömeg% Cao= „C” 19-24 tömeg% SiO2= „S” 2-8 tömeg% Al2O3= ”A” 2-6 tömeg% Fe2O3= ”F” 1-5 tömeg% MgO= „M” 0-4 tömeg% CaO (szabad) H2O = „H” egyéb: Na2O, K2O, TiO2, SO3

Fő klinkerásványok

A cement hidratációja

A cement fő szilárdsághordozója

A cement szilárdulása során keletkező 15-20% Ca(OH)2 az acélbetétek korrózió elleni védelmét biztosítja!

Cementfajták

CEM I Portlandcement

CEM II Kiegészítőanyag-tartalmú portlandcement

CEM III Kohósalakcement

CEM IV Puccoláncement

CEM V Kompozitcement Heterogén cement= Portlandcement klinker és hidraulikus kiegészítőanyag

kohósalak: nyersvasgyártás mellékterméke adagolása max 80%

trasz: min 70% SiO2-t tartalmazó vulkáni tufa finom örleménye, adagolása max. 20%

pernye: porszén tüzelésű kazánok hamuja adagolása max. 35%

Beton Mesterséges építőanyag. Víz és cement között fizikai-kémiai folyamatok A cement megköt, megszilárdul, mesterséges kővé alakul Alkotói:

Kötő anyag: Cement> cenetbeton Műgyanta>Műgyantabeton Bitumen> Aszfalt

Adalék anyag: 1. Szemszerkezeti jelleg

o Szemeloszlás o Szemalak(zúzottkő, törtökavics)

2. Víztartalmi jelleg o Víztartalom o vízfelvétel

3. Szennyeződések o Agyag-Iszap (p,q,r,s) o Vegyi Szennyeződés o Szerves Szennyeződés o Tisztasági osztályok TT,T,O Adalékanyag kiválasztása: Csak egyenletes szemeloszlású megfelelő szemalakú, szennyeződésmentes Tartósan egyenletes minőség

Betonfajták Természetes aprózódású adalékanyag

Zúzott adalékanyag

Mesterséges adalékanyag

nehézbeton barit magnetit

barit hematit magnetit limonit, bauxit

színesfémsalak vashulladék acélsörét ferroötvözetek

beton folyami homok - folyami kavics bányahomok - bányakavics

zúzott homok zúzalék zúzottkő zúzott kavics

szilícium-karbid kohósalak üvegzúzalék kőanyag zúzalék

könnyűbeton vulkáni tufa téglazúzalék

habkő lávasalak

kazánsalak kohósalak pernyekavics keramzit, perlit vermikulit műanyag hab

4. dmax: maximális szemnagyság 32mm és a tűréshatár (5%) Azaz ha

ennyi marad fenn a szitán a vizsgálat során akkor megfelelő

Víz x=V/c tényező m(víz)/m(cement) Többletvíz adagolása szigorúan tilos!!!

Adalékszerek o Képlékenytők o Folyósítók o Légpórusképzők o Tömítők o Késleltetők o Gyorsítók o Fagyásgátlók o Injektálást segítők o Stabilizálók o Korrózió ellen védők

Csoportosítás o Testsűrűség szerint:

•normálbeton 2000-2600 kg/m3 •nehézbeton > 2600 kg/m3 •könnyűbeton < 2000 kg/m3

o A készítés helye szerint: •helyszíni beton •transzportbeton

o A felhasználás helye szerint: •helyszíni beton •előregyártott beton

o A felhasználás típusa szerint: •szivattyúzott beton •lövellt beton, stb.

A beton jele (MSZ EN 206-1- MSZ 4798-1)

Beton összetételének megadása: Pl. C 35/45

Pl. C 20/25

Körülmények miatt: Kitéti (környezeti) osztályok

•X0 nincs korróziós kockázat •XC karbonátosodás okozta korrózió •XD klorid okozta korrózió (nem tengervízből) •XS tengervízből származó klorid okozta korrózió •XF fagyás-olvadás okozta korrózió •XA agresszív környezet okozta kémiai korrózió

Konzisztencia

A beton bedolgozhatóságának leírása, friss beton alakváltozással szembeni ellenálló képessége. FN földnedves KK kissé képlékeny K képlékeny F folyós

Mérési módszerek: terülés F1 –F6 (mm-ben) •roskadás: •tömörödési fok •Vebe-idő •víztartó képesség

Péptelítettség Eltarthatóság: meddig bedolgozható a friss beton Szétosztályozódás: nagyobb adalékszemek leülepedése Kivérzés: felületi vízkiválás Utókezelés

A frissen zsaluzatba bedolgozott beton kötését, szilárdulását biztosítani kell! - letakarás, -permetezés, - elárasztás, - nedves környezet fenntartása, - párazáró védőbevonat stb. Célja, hogy -a cement hidratációja biztosítva legyen -a beton ne száradjon ki, a keverővíz ne párologjon el

Korrózió- betonacél korrózió normál betonnál

vb acél korróziója

Látszó Beton Legfontosabb jellemzők:

• azonos alapanyagok,

• azonos betonösszetétel,

• zsaluzat vízfelszívása, anyaga ne legyen eltérő

• folyamatos betonozás(munkahézag!)

• utókezelés!

Látszó beton összetétele Pl.

Ha a betonösszetétel nem azonos akkor egyenetlen, csúnya lesz a felület!

Műkő

• Adalékanyag: kőzuzalék • Kötőanyag: cement( gyakran fehér vagy színes) • Felület: csiszolt, finom kőszerű, durva • Szilárdsága: min. 25 N/ nm • Vízfelvétele: max. 10 m% • Fagyálló, kopásálló legyen

Szálerősített beton

• Cél: mechanikai tulajdonságok javítása, repedésképződés megakadályozása

• Szálfajták: acél, üveg, műanyag, aramid, szén

• Adagolás 1-3 v% Hő- és tűzállóbeton

A Beton jele Hőmérséklet tartomány °C

Megnevezés Előfordulás

I max.200 Normálbeton szokványos beton

II 200-500 mérsékelten hőálló beton

kémények

III 500-800 hőálló beton egyes ipari létesítmények

aluminátcementtel készül

IV 800-1000 tűzálló beton kemencefalak tűzálló aluminátcementtel készül

Nehézbeton 2600 kg/m3-nél nagyobb testsűrűségű

• Előállítása: nehéz adalékanyaggal (hematit, magnetit, barit, vasadalék stb.)

• Alkalmazás: trezorbeton, alapozás, fokozott hangszigetelés, Sugárvédőbeton: γ-sugarak ellen (sugárgyengítés a testsűrűséggel arányos) Neutronsugárzásleárnyékolására: γ-sugarak elleni védelem + nagy hidrátvíztartalmú anyagok (szerpentin, limonit, bauxit vagy bór)„hidrátbeton”

Könnyűbeton

• egyszemcsés könnyűbeton (szemcsehézagos könnyűbeton) adalékanyagos könnyűbeton sejtesített könnyűbeton, pórusbeton

Egyszemcsés könnyűbeton („no fines” beton)

• azonos méretű (10-20 mm átmérőjű), adalékanyag-szemcsék • péphiányos - a szemcsék között hézag • összeragasztva csak a szemek érintkezési pontjánál

Adalékanyagos könnyűbeton( könnyű adalékanyag teszi könnyűvé a betont)

2000 kg/m3-nél kisebb testsűrűségű (nagy önsúly csökkentése)

Testsűrűség szerint:

hőszigetelő < 600 kg/m3

hőszigetelőés teherbíró 600-1600 kg/m3

teherbíró 1600-2000 kg/m3

Adalékanyagok:

o Természetes anyagok: vulkáni tufák lávasalak habkő(riolit, kvarc) perlit vermikulit

o Mesterséges anyagok: kazán- és kohósalak pernyekavics duzzasztott agyag habüveg téglazúzalék műanyaghab

Sejtesített könnyűbeton, pórusbeton • A mész, cement, illetve cement és mész kötőanyaggal készített

habarcsban a pórusképzésre gázfejlesztő anyagot vagy habot alkalmaznak és nyomás alatti gőzérleléssel (pórusbeton) vagy természetes úton (habbeton) szilárdítják.

Pórus beton tűzállósága Th= 4 óra

Természetes kövektől a mesterségesekig

Mészhomok tégla: égetett mész + víz--> oltott mész + homok --> formába préselve Szilárdítás: autoklávban, nyomás alatt (12 bar)

gőzérleléssel

Testűrűség: 2000 kg/ m3 Nyomószilárdság 10-20 N/nm Könnyítés új módja: pl. labdákkal COBIAX

Hőszigetelő képesség és a szilárdság összefüggése

Habarcsok

Kötőanyag és finomszemcséjű adalékanyag felhasználásával készülFunkciója:

Hézagkitöltés, ragasztás, felületképzés, Hőszigetelés, hanggátlásKötőanyaga lehet:

oltott mész, mészhidrát, cement,( gipsz, polimer, műgyanta, vízüveg, bitumen,

magnézia, bentonit stb.)

Adalékanyag:Kőliszt, perlit, barit , általában 0,4 homok (téglából zúzott) Rendeltetése:

• falazó (pl. Hf 10: nyomószilárdság 1 N/mm2) • vakoló (pl. Hvh 10: tapadószilárdság 0,1 N/mm2) • felületképző(pl. Hs 10: nyomószilárdság 1 N/mm2) •hőszigetelő(pl. Hi 12: hővezetési tényezőmin. 0,12 W/mK) •hőálló: Httartós hőállóság legnagyobb hőmérséklete •sugárvédő: Hs – testsűrűség követelményértéke • ágyazó- és burkoló: (pl. Ha 20: tapadószilárdság 0,2 N/mm2) •vízzáró: Hvtbarban kifejezett víznyomás tízszerese

Képlékenység szerint csoportosítva: o Földnedves o Képlékeny o Folyós

Műanyagok

szerves polimerek

sokszorosan megnövelt, nagy (makro)molekulákból álló anyag

előállítása: ipari módszerekkel

molekulák összekapcsolása mesterségesen (általában szénhidrogénekből)

óriásmolekulák (102 – 106 atom) alakja*: o lineáris fonalmolekula

(lánc) o elágazó fonalmolekula o térhálós fonalmolekula o létra szerkezetű o parketta szerkezetű

a fő láncban:

o elsősorban szén o ritkábban szilícium vagy kén

természetes: kaucsuk, cellulóz

mesterséges:

polimerizáció poliaddíció polikondenzáció

kiindulási vegyület

önmagával lép reakcióba

két vagy több vegyület lép reakcióba

nincs melléktermék melléktermék: pl.: víz

PVC, polisztirol (PS), plexi

(PMMA), polipropilén

(PP), teflon (PTFE),

polietilén (PE)

poliuretán (PUR),

epoxigyanta

szilikon, fenoplasztok,

poliészter gyanta,

furángyanta

műanyagok jellemezhetőek:

molekulatömeggel

polimerizációs fokkal

lánctagok számával

Az óriásmolekula alakja

hővel szembeni viselkedés*:

hőre lágyuló

(termoplaszt)

hőre keményedő (duroplaszt) nyújtható (elasztomer)

PVC, PS, PE bakelit, epoxigyanta, PÉ-

gyanta

műgumi, műkaucsuk

hőre lágyuló műanyagok formázása: o fröccsöntés: hőre lágyuló műanyagból egyből bonyolult formák

önthetőek o extrudálás: végtelen hosszúságú cső-, rúdelemek előállítása (mint a

húsdaráló) o kalanderezés: 0,4 mm-nél vastagabb hőre lágyuló műanyag fóliák és

lemezek gyártása o szálképzés: műszálak előállítása; fázisai:

1. szálképző anyag előállítása 2. szálképzés 3. szálnemesítés

az extruderből kikerülő szálat 50°C-nál magasabb hőmérsékletű

vízfürdőbe teszik, majd nyújtják (nemesítik) és felcsévélik

pozitív vákuumformázás

egyéb eljárások: o préslégformázás o forgácsolás o fóliafelfújás o ragasztás o hegesztés

műanyagok előnyei / hátrányai*:

előnyök hátrányok

kis sűrűség (0,9-1,4 g/ml) tűzzel szembeni viselkedés:

→ hőre lágyuló csepeg → hőre keményedő szenesedik → füst, korom → mérgező gázok

jó húzószilárdságúak

jó elektromos szigetelők

vegyszerállók gyorsan öregszenek

könnyen megmunkálhatóak rugalmassági modulusuk kicsi

(E = 3000 N/mm2)

színezhetőek nyomásra érzékenyek

habok hőszig. képessége nagyon jó

(λ = 0,04 W/mK)

lassan bomlanak le

Szigetelőanyagok

Hőszigetelő anyagok felosztása

hővezetési tényező a testsűrűség függvényében

Perlit

előállítása: o bányászat o zúzás o duzzasztás (800-1000°C-on sűrűn folyós, a kőzetben gőz keletkezik –

térfogata 15-20-szorosára nő) o hűtés o osztályozás o hidrofobizálás

használata során nedvességkiegyenlítő hatása van

hosszú élettartam (ásványi eredet)

újra felhasználható (pl. talajjavítóként)

Expandált PS (régi)

Jellemző Mértékegység

Érték

1 2 3 4 5 X

csoport

Hővezetési tényező

W/K 0,052 0,041 0,041 0,041 0,041 0,041

Testsűrűség kg/m3 10-15

15-20

20-25

25-30

30-35

15-20

Nyomó- szilárdság

(10%) MPa 0,05 0,08 0,11 0,15 0,18 0,08

Páradiff. ellenállási szám (μ)

- 40 50 70 80 100 50

Hajlító- szilárdság

MPa 0,11 0,13 0,16 0,20 0,25 0,11

Vízfelvétel V% 3,0

Maradandó alakváltozás 60,ill. 70 C-

on

% 2 2 2 - - 2

Éghetőség - nehezen éghető könnyen éghető

Len

lágyszárú, 80-100 cm magas növény

előállítása

o aratás

o harmatáztatás (6-8 hét) o préselés

o magok elválasztása

o rostok elválasztása (törés, tilolás)

felhasználása: o (étkezési célra) (lenmag, lenolaj) o (textil) o hőszigetelés

hosszú élettartam

természetes, megújuló alapanyag

újra felhasználható, komposztálható

Farostlemez

tűlevelű fenyők feldolgozása során keletkezett hulladékokból

előállítása o aprítás o forró gőzős kezelés o szálakra bontás o rögzítőanyag hozzáadása (bitumen, Na-hidroxid, paraffin, fehérenyv) o nedvesítés o préselés o szárítás o vágás

használata nem káros (ha nem bitumenes)

száraz helyen magas élettartam

megújuló alapanyag

újra felhasználható, komposztálható (ha nem bitumenes)

Fagyapot, faforgács lemez

famaradékból (cement, magnezit kötéssel)

részben megújuló

előállítása o famaradék gyalulása, aprítása o ásványosítás(aluminiumszulfát/magnéziumszulfát/kalciumklorid) o nedvesítés o kötés (magnezittel: 49% fa, cementtel: 35% fa) o formába préselés o kizsaluzás (2 nap után) o szárítás o szélezés

felhasználása: pl. építőlemez (vakolható), hőszigetelő lemez, bennmaradó zsaluzat, zajárnyékoló fal

újra felhasználható

Parafa

paratölgy kérgéből (30-40 éves növényből 9 évente nyerik; Portugália, Spanyolország)

előállítása o betakarítás (kézzel) o őrlés o osztályozás o expandálás (350-380°C-on, nyomás alatt, gőzben, a saját gyantatartalma

ragasztja össze) o hűtés o vágás (lemezekre) o csomagolás

magas élettartam

természetes, megújuló alapanyag

újra felhasználható, komposztálható

szállítása energiaigényes

Szálas és műanyaghab szigetelések összehasonlítása*

Ásványgyapot

Transzparens hőszigetelés

átlátszó hőszigetelés, mögötte fekete bevonat

Hangszigetelés

léghang

testhang

léghanggátláshoz nagy tömeg kell (> 300 kg/m3)

Nedvesség elleni szigetelőanyagok

Kátrány

szén és fa lepárlásával keletkezik Bitumen

ásványolaj lepárlása után

o vákuumdesztillációs o fúvatott o extrakciós

a bitumen egyéb felhasználása: o higított bitumen o bitumenmáz o bitumenemulzió o bitumen tapasz o gumibitumen o aszfalt: zúzott adalékanyag bitumen

kötéssel Vízszigetelő lemezek

csoportosításuk:

bitumenes vízszigetelő lemezek o papírbetétes bitumenes

csupaszlemez (korhad!) o üveg/műanyag

fátyol/szövetbetétes bitumenes lemez

o modifikált bitumenes vastaglemez (pl. palazúzalék szórással)

Festékek

Fő alkotóik:

pigmentek (szín, felületvédelem)

o fehér – ólom, horgany, titán, bárium, kalcium, talkum

o fekete – korom, grafit

o sárga, vörös – kromátok, vas-oxid

o fémpigmentek

o színváltó pigmentek

o szerves pigmentek

kötőanyagok

o vizes – mésztej, cementtejvízüveg, állati enyv, kazein

o olajos

- száradó: lenolaj

- félig száradó: napraforgó olaj, szójaolaj

- továbbalakított olajak: sűrített lenolaj, lenolaj kence, uretánolaj

higítók: a viszkozitást és a filmképződést befolyásolják

egyéb speciális anyagok: szárítók, lágyítók, alapozók, penészedés gátlók,

gombásodás gátlók, pácok, ülepedésgátlók

Oldószerek: ásványolaj lepárlásával nyert szénhidrogének

terpentinolajok

alkoholok

szerves savak észterei

éterek

Lakkok:

természetes filmképzővel: festék

szintetikus filmképzővel: zománc

természetes gyantalakk

nitrocellulóz lakk

klórkaucsuk lakk

műgyanta lakk