3. Stavební materiály

Transkript

1 3. Stavební materiály Klíčová slova: Stavební materiál, pozemní stavba, konstrukce, prvek Anotace textu: Pozemní stavba, jako celek, se skládá z jednotlivých konstrukcí vyrobených z různých stavebních materiálů. Vlastnosti použitých stavebních hmot ovlivňují fungování stavby v daných podmínkách. Stavebním materiálem používaným po staletí byl kámen a dřevo, později cihly. Teprve během 19. století se ve stavebnictví rozšířilo používání litiny a oceli, 20. století přináší do stavebnictví beton a železobeton. Konec 20. století se vyznačuje používáním lehkých betonů, plastů, skla a izolačních materiálů. Stavební materiály jsou určeny k vytváření stavebních konstrukcí nebo se používají jako polotovary na výrobu dalších stavebních materiálů. Součástí návrhu stavby je volba stavebních materiálů jednotlivých konstrukcí tak, aby byly schopny splnit všechny požadované parametry. Specifickými vlastnostmi stavebních materiálů jsou pevnost v tahu a v tlaku, únosnost, vodotěsnost, tepelněizolační schopnost, akustické vlastnosti, mrazuvzdornost atd. Komplexní znalost vlastností a chování stavebních materiálů za různých podmínek je nezbytná pro návrh fungující stavby. Stavební materiály lze rozdělit na přírodní anorganické ( kámen, hlína), organické (dřevo) a umělé z anorganických či organických surovin (cement, sklo, plasty...). Materiálová základna je dělena na silikátovou nejčastěji materiály na bázi křemíku a jeho sloučenin (cement, sklo, keramika, vápno, sádra) a chemicko-metalurgickou plasty, ocel, lehké kovy, tepelné a zvukové izolace. HORNINY Pro stavební účely se používají horniny bez úpravy nebo po mechanické úpravě (drcení, třídění, opracování). Dále mohou být horniny složkou dalšího stavebního materiálu (např. štěrkopísek do betonu) nebo se používají k výrobě jiných stavebních materiálů (např. vápenec pro výrobu vápna a

2 cementu). Horniny dle charakteru a podmínek vzniku lze rozdělit na vyvřelé hlubinné (žula, gabro), žilné (porfyr, křemen), výlevné (čedič, znělec); usazené mechanické (štěrk, písek, hlína, jíl), organogenní (vápenec, dolomit, rašelina); přeměněné tlakem, teplotou (břidlice, vápenec). Obrázek 1: Pásový dopravník dopravující štěrk a kamenivo v lomech Kamenivo pro stavební účely Kamenivo je zrnitý materiál anorganického původu. Přírodní kamenivo se získává těžbou, příp. úpravou, a je tříděno do frakcí podle velikosti zrn drobné kamenivo (zrno do 4 mm), hrubé kamenivo (4-125 mm), štěrkopísek (směs těženého kameniva), štěrkodrť (směs drceného kameniva). Umělé kamenivo se získává z různých odpadů nebo úpravou hornin např. keramzit (vypálené hlíny a jíly s příměsí uhlí), expandovaný perlit (expandováním vody při tepelném zpracování perlitu vzniká pórovitá hmota). Obrázek 2: Keramzit Stavební kámen Celistvý kámen se těží v kamenolomech, štěrk a písek ve štěrkopískovnách. Vytěžený kámen se používá neopracovaný nebo se dále opracovává. Lomový kámen se používá neupravený nebo upravený (dlažby, obklady, zdivo). Kopáky se používají na zdivo a klenby, haklíky jsou kameny se čtvercovou nebo obdélníkovou lícní plochou pro zdivo a obklady, kvádry a klenáky mají přesné rozměry i tvar a lícní plochy kamenicky opracované (broušení, leštění apod.). Konglomerované kamenické výrobky vznikají spojením různě velkých částí kamene nejčastěji syntetickou pryskyřicí a vyrábí se tak dlaždice, schodišťové stupně apod.

3 Obrázek 3: Kamenné zdivo Obrázek 4: Kamenná dlažba KERAMICKÉ VÝROBKY Surovinami pro keramické výrobky jsou anorganické hlíny a jíly, které se zpracovávají nejčastěji za studena a dále se zpevňují pálením. Do keramické směsi se přidávají přísady pro zlepšení vlastností výrobku (ostřiva, lehčiva, taviva) a vlastní výrobky mohou být opatřeny povrchovou úpravou (barviva, glazura, engoba). Výrobky se vyznačují velkou pevností, odolností proti povětrnostním vlivům, tvrdostí a trvanlivostí. Keramika ve stavebnictví Cihlářské výrobky jsou staviva s barevným střepem, většinou pórovitá a bez povrchové úpravy. Používají se pro svislé konstrukce cihly a bloky, pro vodorovné konstrukce stropní desky a tvarovky, jako střešní krytina pálené tašky. Keramické obklady a dlažby se vyrábějí pro vnitřní i venkovní použití (mrazuvzdorné) s různou úpravou povrchu (lesk, mat apod.). Sortiment keramických výrobků je široký a doplnění o různé tvarovky a příslušenství obkladů i dlažeb. Obrázek 5: Cihelné zdivo Obrázek 6: Keramický obklad DŘEVO Z hlediska stavby je dřevo látka heterogenní nestejnorodá, proto se vyznačuje rozdílnými vlastnostmi v závislosti na směru vláken dřevní hmoty. Z hlediska tvrdosti rozlišujeme dřeviny měkké (smrk, lípa, jedle), polotvrdé (borovice, modřín) a tvrdé (jasan, dub, buk). Dřevo ve stavebnictví Kulatina kmenové dříví průměru 1m od tlustšího konce min.140mm, na tenčím konci min. 80mm včetně kůry. Tyčovina průměr max. 130mm. Deskové řezivo prkna tl mm, fošny tl mm. Polohraněné řezivo polštáře tl mm, trámy tl mm, povaly, kratina s délkou

4 do 1m. Hraněné řezivo hranoly tl mm, hranolky tl mm. Drobné řezivo lišty a latě. Vlysy a parkety vlysy jsou hoblované desky s pérem a drážkou používané na podlahy, příp. z nich lze sestavit parketové tabule. Dýhy jde o destičky tl. 0,6-3,6mm vyrobené dělením rostlého dřeva. Palubky desky spojené na pero a drážku pro obklady, podbití apod. Lepené dřevo vzniká slepením několika vrstev dřeva v ploše. Pro výrobu se používají dýhy, latě, desky a takto spojené dřevo má lepší vlastnosti. Lepené konstrukční dřevo se používá na výrobu lepených nosníků (průřezy I,T,U), dalšími výrobky jsou překližky a laťovky. Aglomerované dřevo jde o konstrukční hmotu vyrobenou z odpadů zdravého dřeva, jako jsou odřezky, hobliny, piliny. Surovina se drtí, přidávají se k ní pojiva a přísady, dále se směs suší nebo lisuje. Ve stavebnictví se z aglomerovaného dřeva používají konstrukční desky (dřevovláknité, dřevotřískové, dřevocementové, štěpkocementové atd.) a to jako izolace, bednění, obklady, podlahy, příčky. Obrázek 7: Dřevěný krov Obrázek 8: Dřevěné schodiště KOVY Kovy jsou chemické prvky nebo jejich slitiny, jejichž vnitřní stavba je krystalická. V praxi dělíme kovy na železné (černé) a neželezné (barevné). Podle hmotnosti lze rozdělit kovy na lehké hmotnost do kg.m3 (hliník, hořčík) a těžké. Ve stavební praxi se nejvíce uplatňuje ocel. Ve vysokých pecích probíhá výroba surového železa redukcí železné rudy a dalším zpracováním pak ocel. Hutnické výrobky se vyrábějí válcováním, tažením, svářením apod. Ocel je nutno chránit pře korozí tzv. legování oceli je vytvoření slitiny přidáním jiných kovů; pokovování oceli nekorodujícími kovy se provádí ponořením, žárovým stříkáním nebo galvanicky s elektrickým proudem. Ocel ve stavebnictví Ocel se používá vzhledem ke svým vlastnostem (pevnost, pružnost, tažnost, kujnost) zejména jako materiál na nosné konstrukce, ale také na konstrukce doplňkové. Hutnické výrobky tyčová a pásková ocel; tvarovaná (profilová) ocel průřez I, U, T, tenkostěnné profily; plechy, pletivo z drátů průměru 0,1-20mm; dráty na výrobu lan; spojovací prostředky šrouby, nýty, svorníky, hřebíky, skoby. Betonářská ocel výztuž do železobetonů a to ve formě tyčové oceli, svařované výztužné sítě a pro předpjaté betony se používají patentované dráty z legované oceli. Neželezné kovy ve stavebnictví se uplatňuje hliník, zinek, měď, cín, chrom, nikl a slitiny lehkých kovů bronz, mosaz.

5 Obrázek 9: Ocelový válcovaný nosník Obrázek 10: Montovaná ocelová konstrukce SKLO Sklo se ve stavebnictví používá především k zasklívání, ale má i další významné uplatnění. Je to materiál neporézní, průhledný, odolný vodě i kyselinám, nehořlavý, tepelně vodivý, imunní ke korozi, s velkou pevností v tlaku, ale křehký. Stavební sklo Ploché sklo tažené (hladké, čiré, rovné); lité (vzorované, nevzorované; s drátěnou vložkou nebo bez vložky); tvrzené sklo s barevným smaltováním na fasády objektů; válcované sklo opaktní zabarvené ve hmotě na obklady; plavené sklo zrcadlové; vrstvené sklo bezpečnostní s vloženou fólií. Ploché sklo se používá na výrobu izolačních skel. Skleněné tvarovky duté stěnové tvárnice v různých barvách používané na dlaždice a mozaiku pro obklady. Skleněné vlákno materiál tepelně izolační. Pěnové sklo lehká izolační hmota. Obrázek 11: Skleňená fasáda Obrázek 12: Skleněné zábradlí PLASTY Ve stavebnictví se používají umělé plasty, pro jejichž výrobu je surovinou ropa, uhlí a zemní plyn. Zpracovávají se působením tepla a tlaku. Podle chování lze plasty dělit na termoplasty teplem měknou, po ochladnutí tuhnou; a termosety působením tepla ztvrdnou, stávají se nerozpustné a dalším teplem již neměknou. Z hlediska mechanických a fyzikálních vlastností se plasty rozdělují na

6 elastomery s vratnou deformací a plastomery. Využití plastů ve stavebnictví závisí zejména na možnostech chemického průmyslu a na zhodnocení jejich vlastností, včetně stárnutí. Konkrétní použití závisí na charakteru daného plastu. Obecně lze plasty použít jako izolační desky, fólie, textilie, podlahoviny, obklady, zásypy a plniva, fasádní díly, trubky inženýrských sítí, střešní krytiny, lepidla, tmely. Plasty se také přidávají jako přísady do malt a betonů pro zlepšení jejich vlastností. Plasty PVC (polyvinylchlorid), PE (polyetylen), PP (polypropylen), PPS (pěnový polystyren), XPS (extrudovaný polystyren), PES (polyester), PU (polyuretan), EP (epoxidy), Silikon. MALTY Malta je směs plniva, pojiva, vody a přísad. Plnivo malty tvoří písek a pojivem je vápno (vzdušné, hydraulické), cement (portlanský, směsný...) příp. sádra. Voda musí být čistá a chemicky nezávadná. Přísady ovlivňují zpracovatelnost malty plastifikátory, nebo proces tuhnutí a tvrdnutí. Podle použití dělíme malty pro zdění, pro omítky, pro zálivky, pro potěry, pro kladení dlažeb a obkladů, pro spárování. Podle charakteru dělíme malty na vápenné MV, cementové MC, vápenocementové MVC, sádrové MS, vápenosádrové MVS. V současné době se malta většinou vyrábí v maltárnách, pouze v individuální výstavbě se malta míchá přímo na stavbě v míchačkách. V centrálních maltárnách je mechanizovaný provoz zajišťující přesné dávkování a promísení složek. Průmyslově vyráběné malty ve formě mokré směsi jsou dopravovány autodomíchávačem na stavbu, kde se dávkují do kontejnerů. Průmyslově vyráběné suché maltové směsi se dodávají volně ložené v silech nebo v papírových pytlích a na stavbě se míchají s vodou podle pokynů výrobce. BETONY Beton je směs kameniva, cementu, vody a přísad. Plnivo v betonu tvoří směs drobného a hrubého kameniva (písek, štěrk) a pojivem je cement (druh a množství závisí na charakteru betonu). Vodu k výrobě betonu dělíme na záměsovou a ošetřovací. Přísady v betonu ovlivňují zpracovatelnost, vlastnosti a proces tuhnutí i tvrdnutí betonu. Beton se používá na konstrukce monolitické lití betonu přímo na stavbě do bednění, ale také na výrobu prefabrikátů. Stejně jako malty se beton většinou vyrábí v centrálních betonárkách a na stavbu se dopravuje pomocí domíchávačů nebo automíchačů. Pouze v individuální výstavbě se používají míchačky. Betony dělíme podle charakteru na prosté (bez výztuže), železobetony (vyztužené ocelí), předpjaté (výztuž předpínaná), lehké (beton mezerovitý kamenivo hrubších frakcí, beton nepřímo lehčený pórovité plnivo např. keramzit či perlit, beton přímo lehčený tzv. pórobeton vytvoření pórů ve hmotě pomocí přísad), speciální (beton vakuový, pohledový, těžký, ohnivzdorný a žáruvzdorný). Betonové výrobky pro stavebnictví jsou zdící prvky tvárnice a bloky, stropní prvky - desky, panely, nosníky a tvarovky, dále dlažby, obklady, komínové tvarovky, schodišťové stupně atd.

7 Obrázek 13: Železobetonová konstrukce Obrázek 14: Betonová dlažba IZOLAČNÍ MATERIÁLY Izolace proti vodě a zemní vlhkosti - chrání objekt proti atmosférické vlhkosti, srážkové vodě, povrchové i podzemní vodě a proti zemní vlhkosti. Jako hydroizolace se používají živice a fólie na bázi plastů. Do skupiny živic patří asfalty ve formě suspenzí, emulzí, laků, tmelů, nátěrů a asfaltových izolačních pásů. Hydroizolační fólie jsou nejčastěji z PVC a polyetylenu. Do kategorie hydroizolací patří také ochrana proti radonu. Tepelné izolace - zajišťují tepelnou pohodu v budovách, chrání objekty proti tepelným ztrátám, zamezují srážení vodní páry na povrchu nebo uvnitř konstrukcí, ale také zamezují nadměrnému ohřívání prostorů budov. Tepelně izolační materiály lze rozdělit na vláknité minerální, skleněná a čedičová vlna; tvarované výrobky z křemeliny a korku, výrobky z lehčených plastů; sypké expandovaný perlit, křemelina, korek. Zvukové izolace - z hlediska návrhu zvukově izolačních materiálů je rozhodující zda jde o tlumení zvuku šířícího se stavební konstrukcí nebo zda je nutno řešit slyšitelnost a srozumitelnost v prostoru. Používají se materiály měkké vláknité a porézní jako pro izolace tepelné, dále kovové obklady, plastové fólie apod. Do skupiny zvukových izolací patří také izolace proti otřesům.